雷达天线罩装配工艺分析及设计王青杰1

雷达天线罩装配工艺分析及设计王青杰1
发布时间：2021-08-06T07:36:20.298Z 来源：《防护工程》2021年11期作者：王青杰1 胡建裕2
[导读] 天线罩由三个玻璃钢复合材料罩体构成，每只罩体通过金属过渡件(金属条)与中心体螺接，而罩体与金属条也采用螺栓连接。

中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230000
摘要：天线罩是某雷达的关键部件之一，由构造相同的三个单元组成一个大型椭球体透波罩。

天线罩主要承担雷达系统在运动过程中的气动载荷，并对罩内的天线阵面起保护作用。

关键词：雷达天线罩装配工艺分析及设计
前言
天线罩由三个玻璃钢复合材料罩体构成，每只罩体通过金属过渡件(金属条)与中心体螺接，而罩体与金属条也采用螺栓连接。

设计图纸提出的安装要求，就是将已成形的罩体毛坯件调整到相对于中心体的正确安装状态。

一、天线罩装配工艺中的技术
1.罩体空间姿态的调整。

通过前面的介绍可以知道，整个装配工作的基准是接口工装。

当接口工装按其设计要求正确地安装好后，就可以通过经纬仪在装配现场建立起相应的基准坐标系统。

装配工作的重点也就是如何将罩体通过测量调整安置于基准坐标系统内的正确位置上。

在这个问题上外方专家曾先期提出了一个其大致思路为：罩体脱模后(立式状态)，利用吊装工具翻转成卧式状态；将罩体与接口工装初步连接，将处于待命状态的罩体状态调整工装(简称定位工装)与罩体对接，利用定位工装五根支架上的夹紧机构夹持罩体；通过类似于夹紧机构的测量顶尖与罩体表面规定贴标点的间隙控制罩体相对于接口工装的空间位置。

通过分析，认为这套方案中存在诸多不易控制的环节和较为严重的问题：a)罩体与接口工装预连接后，在脱出吊装工具到定位工装与之接触期间，将把约15000N?m的扭矩施加在接口工装上，而接口工装是严格控制受载的制件，无法满足这一功能要求。

b)夹紧机构对罩体的支撑和调整是通过其与罩体表面的摩擦力来实现的。

而对于如此之大的非刚性体而言，仅通过分散的若干点接触较难达到准确调整其空间位置的目的；另外，此方案对五根支架的刚性提出了极高的要求，给工装系统的设计和制造增加了相当大的难度。

c)测量顶尖的定位和顶尖与对应贴标点间隙的测量难度极大，不易实现等。

通过和外方的进一步交流，在与有关的技术部门深入讨论了设计要求的基础上，提出了另一套测量调整方案。

简要地讲，这套方案的主要内容就是将外方方案中的吊装工具与移动车合并为新的定位工装，从而具备吊装、翻转、调整的功能；引进双坐标经纬仪测量系统对贴标点进行实时检测，配合调整，使罩体准确的定位于基准坐标系中。

罩体的表面是固化的玻璃钢，罩体的口径由连接爪上的装置调节；罩体空间位置由吊装工具与移动车连接处的装置调节，调节过程中不与接口工装接触。

制件的装配精度由实时测量的系统保证，从而大大降低了工装系统的精度限制。

可以看出，新的调整方案能够有效而经济地满足设计要求，工艺实验罩和电测实验罩的装配实践也对此予以了充分证明。

2.金属条内形面与罩体外形面配合间隙的控制。

雷达中心体和金属条均为金属机加工件，其形面配合较易保证。

而罩体为复合材料手工铺贴件，且经过高温高压处理，外形面极难控制在理想范围之内。

而金属条与罩体相关区域问的形面配合状况将直接影响螺接的力学性能和天线罩的空气动力学性能，对雷达系统乃至工程系统的安全至关重要。

设计要求金属条根据接口工装的定位基准安装到位后，需保证其内形面与罩体相关区域问的缝隙小于0.8mm，否则将对罩体表面进行后续处理直至达到上述要求，然后填充液体垫片保证两者的良好配合。

由于成形模具的存在，罩体的内形面较易控制在设计范围内；通过适当的工艺方法，能够使罩体的口径和空间位置符合设计要求；而金属条可以通过接口工装上的定位块与钻套形面准确定位，解决配合间隙问题的关键在于如何准确地测知罩体外形面配合区域与基准形面的实际相对值。

通过两个实验罩的多次安装实践，总结了一套较为合理的工艺方法：首先，在罩体相对于基准坐标系的位置调整到位后，以接口工装上的钻套形面为基准，利用特制支架和百分表检测罩体内形面，调整罩体口径到位；然后，利用同样的方法检测罩体外形面的相对尺寸，并和预先测量计算的理论值比较，从而确定对罩体配合区应采取的措施，最终达到设计要求。

考虑到罩体形面的特殊性，在表架的设计上采取相应的特殊结构，并选择合理的数据分析方法，保证了数据的可靠性。

二、雷达天线罩装配工艺设计
1.大型制件各零部件间的相互配合是产品制造过程。

中的一个关键问题，也是一个难点问题。

为了保证最终的配合要求而无限制地提高单个零件的制造精度，不但给制造技术和工艺装备增加了不现实的过高要求，而且往往由于装配环节的瓶颈效应，反而会造成最终的失配。

因此，对于大型装配件的工艺设计应注意通过利用动态配合的方法来解决精密衔接的问题。

这种“实配”的思想虽然是一种不完全互换的制造思路，但对于类似大型天线罩装配这样的工程问题却极富实效。

在与外方合作的过程中，了解到雷达系统各大型结构件制造模具的生产方法。

中心体的钻孔模是唯一按设计尺寸加工的模具，是整个模具系统的母本，其余模具均由该母模配制而成。

接口工装钻套的安装就是较典型的范例。

由型钢焊接而成。

其加工只需保证接口工装安装基面的精度，而钻套先单个加工，然后通过母模与定位构件(定位销、定位块)确定其位置，再用可固化填充料灌注固定。

这种实配的制造方法不仅使雷达系统的配合基准高度统一，从而成功地解决了各结构件装配时的衔接问题；而且大大降低了模具制造的技术难度，节省了加工成本，缩短了生产周期。

在多数大型雷达天线的装配过程中，往往采用测量调整的装配方法，这也是实配思想的具体体现，而且往往比单纯的提高零部件的加工精度更具实效，更易满足使用要求。

2.工艺思想是指导工艺人员采用最合理的工艺技术处理各类工艺问题的思维方式。

该产品雷达天线罩结构庞大，装配工序长且装配精度高，又允许接口工装的主要目的是钻制金属条/中心体的连接孔，根据天线罩/中心体的连接关系，接口工装钻模精度要准确地反映中心体上与天线罩连接孔的孔位信息，对于近10m长的弧形钻模，如果采用数控加工的方法加工，不仅模具的制造成本提高，更关键的是接口工装上的孔位信息将不能代表中心体上与天线罩的连接孔，因此在接口工装钻模的设计、制造方案中就采用了实配工艺思想。

中心体钻模严格按照设计尺寸要求进行数控加工一次成型，加工精度相对较高，而接口工装钻模的加工分为两个阶段：第一阶段钻模板与钻套分开加工且钻模板上钻套安装孔远大于钻套安装直径；第二阶段以中心体钻模为基准，通过定位销确定接口工装钻模与安装基准的相对位置后，采用灌注固化剂固定钻套的实配工艺，保证接口工装钻模精度准确地反映中心体上与天线罩连接孔的孔位信息。

例二：接口工装的安装及调整接口工装的安装及调整涉及两个关键问题：接口工装八个撑腿法蓝面与接口工装安装地的配合精度问题；接口工装安装就位后的精度调整问题。

接口工装是天线罩装配工装系统的基准，它的正确安装及调整直接影响到天线罩的装配质量，进而影响到天线罩与中心体的正确对接。

经过详尽的技术讨论，在接口工装的安装及调整中相应采用了实配工艺。

结束语
工艺技术是解决生产问题的具体手段，合理的工艺技术可以达到事半功倍的效果，是实现制件设计意图和保证产品质量与周期的基础。

而工艺设计思想则是指导工艺人员处理生产问题，寻求工艺技术的思维方式，对于工艺人员面对各类工艺问题时选择合理有效的对策具有重要意义。

参考文献
[1]孟少农.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，2018.
[2]航空制造工程手册总编委会.航空制造工程手册[M].北京：航空工业出版社，2019.。