螺旋天线专用加工试验台的研究

摘要

天线是无线电系统中不可或缺的组成部分，通过对特定波段电磁波的辐射和接收实现通信。复合螺旋天线具有优良的电气性能，在相关领域得到了广泛的应用。激光无膜光刻技术具有加工精度高、加工分辨率高和可加工特征尺寸小的特点，适合于微小零件和零件微小特征的加工。本文针对一种复合螺旋天线的一体化成形制造问题，采用五轴数控激光无膜光刻工艺作为该天线的加工方法，研发了一台复合螺旋天线激光加工试验台，以实现对复合螺旋天线的一体化成形精密制造。具体内容包括:
　　(1)针对一种平面-圆锥组合结构的复合螺旋天线，本文利用纳秒脉冲激光器加工覆铜聚酰亚胺试件进行了激光无膜光刻工艺加工天线零件的可行性研究，并对影响加工后螺旋刻线质量的激光器灯电流、激光出光频率和进给速度等工艺参数进行了分析;鉴于复合螺旋天线的特殊结构，本文对激光加工天线的成形运动进行了分析，采用三个互相垂直的直线轴和两个回转轴组成的五轴联动方式实现加工进给;完成了五轴数控激光加工试验台设计方案的研究，并完成了试验台部件的设计和外购件的选型。
　　(2)为了实现对天线零件的精密加工，研究了天线加工试验台的加工精度对天线零件对称度误差和刻线宽度一致性误差的影响，确定了满足天线零件精度的最低试验台加工精度;研究了试验台激光加工过程中的误差来源，对试验台的加工误差进行了预分配;建立了试验台空间位置误差模型，研究了试验台运动轴定位精度对天线零件的对称度误差和刻线宽度一致性误差的影响，并研究了试验台的几何精度对天线加工质量的影响。
　　(3)检测了试验台的几何精度，并利用惠普双频激光干涉仪HP-5528A检测了试验台直线轴的定位精度和重复定位精度;分析了试验台各直线轴定位精度的影响因素，确定了各直线轴的误差补偿值，利用西门子840D数控系统的补偿功能进行了丝杠螺距误差补偿和反向间隙补偿以提高试验台的定位精度。
　　本文研发的螺旋天线专用加工试验台，采用数控激光加工工艺，实现对一种复合螺旋天线的一体化激光无膜光刻制造，研制的复合螺旋天线专用加工试验台为复合螺旋天线的批量生产提供了一定的参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文的研究背景和意义

1．2 复合螺旋天线制造技术国内研究现状

1．2．1 圆锥、球面螺旋天线制造技术研究现状

1．2．2 复合螺旋天线制造技术研究现状

1．3 激光无膜光刻技术

1．4 本文研究内容

2 天线加工试验台的设计

2．1 工艺分析和试验台功能分析

2．1．1 天线工件加工工艺研究

2．1．2 试验台运动参数和精度指标

2．2 试验台结构方案研究

2．2．1 试验台承载结构研究

2．2．2 试验台旋转轴方案研究

2．2．3 试验台总体布局方案

2．3 试验台部件方案研究

2．3．1 激光加工方案

2．3．2 试验台直线轴传动方案

2．3．3 试验台旋转轴运动方案

2．3．4 控制系统部件

2．4 本章小结

3 天线精密加工误差及误差预分配

3．1 天线零件公差分析

3．2 天线工件加工误差源与误差预分配

3．2．1 基本误差理论

3．2．2 天线精密加工误差源及误差预分配

3．3 试验台定位精度对天线加工的影响

3．3．1 试验台空间位置误差建模

3．3．2 试验台定位精度对天线加工精度的影响

3．4 本章小结

4 试验台定位精度补偿研究

4．1 试验台的研制

4．2 试验台精度检测与调试

4．2．1 试验台几何精度检测

4．2．2 试验台定位精度补偿研究

4．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢