螺旋线慢波组件冷挤压自动装配技术研究

发布时间：2020-07-26 17:02

【摘要】：近年来,微波真空电子器件凭借其自身高效率、高频率等得天独厚的优势被广泛应用于雷达系统、通信系统和电子对抗系统中。其中,螺旋线行波管在军事国防建设与国民经济生活水平提高中起着不可或缺的作用。螺旋线慢波组件是螺旋线行波管的关键组成部分,其装配精度影响到整管的特性参数。现有的螺旋线慢波组件装配方法中,冷挤压法工艺简单,适用于小尺寸结构件,但存在装配精度要求较高、装配过程复杂等不足之处。因此,本文提出并实现了螺旋线慢波组件冷挤压自动装配方法,旨在提高冷挤压法下螺旋线慢波组件的装配精度和装配效率,对未来螺旋线慢波组件冷挤压装配方法的应用与发展有一定参考价值。主要研究工作如下:(1)在分析螺旋线慢波组件结构及工作原理的基础上,针对小尺寸螺旋线慢波组件的冷挤压装配方法,提出了传统装配方法中存在着挤压精度不高、装配过程繁琐、装配装置本身存在系统误差等问题,设计了一种自动装配方案,并对其关键部件进行了研究。(2)为验证螺旋线慢波组件冷挤压自动装配方案设计的合理性及可行性,对主要传动部分进行了理论分析计算和同等工况下的有限元仿真分析。推导出了滑套受力与管壳最大变形量之间满足的理论关系式,得到了装置关键部位的设计满足要求和自动装配方案的设计具有一定可靠性的结论。(3)为实现螺旋线慢波组件冷挤压自动装配方案中所提及的采用伺服电机自动加载、实时监测管壳最大变形量和压力值,设计了自动装配控制系统,主要包括硬件部分、软件部分和人机交互界面。实现了通过人机交互界面完成整个装配过程并实时监控管壳压力值、变形量和电机转动状态。整个系统设置了过载保护及行位限制,有效防止机械传动过程中出现挤压过度、损坏设备的情况。(4)将安装、调试完成后的螺旋线慢波组件冷挤压自动夹持装置作为试验台并借助辅助安装台,进行了管壳冷挤压实验研究和螺旋线慢波组件装配实验研究。得到了螺旋线慢波组件冷挤压自动装配方案可有效提高组件装配精度及装配效率的结论,同时,验证了螺旋线慢波组件冷挤压自动夹持装置具有一定可靠性和实用性。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG95
【图文】：

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图 1-1 经典螺旋线行波管结构示意图电子枪：电子枪用于向聚焦结构中发射具有一定参量的电子注焦极和阳极构成[17]。阴极用于发射电子，目前使用最多的是热利用灯丝（热子）对阴极进行加热，到达一定温度后，阴极将具力[18]。聚焦极用于对阴极发射出来的电子进行限制和压缩，使之状的电子注[19]。阳极用于激发阴极发射电子注和对电子注加速。流系数P表示，可反映阴极发射电流I 与阳极电压V 之间的关系32IPV= （P）聚焦结构：由电子枪发射的成形电子注进入互作用区后沿前进，可能会打在慢波线上造成破坏，因此，需要聚焦结构对前进的，使其聚集成一定范围内的高质量电子注。聚焦结构一般置于互要有均匀磁场聚焦结构、周期永磁聚焦结构和静电聚焦结构三类慢波结构：在慢波结构中，电子注与电磁波相互作用，产生能

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以下简称为螺旋线慢波组件，其经典结构如图1-2 所示，由螺旋线、介质夹持杆和管壳三个部件组成。螺旋线处于管壳中央位置，介质夹持杆位于管壳与螺旋线之间且沿周向成120°均匀分布。图 1-2 经典螺旋线慢波组件示意图螺旋线由金属丝绕制而成，工作状态下用于减慢电磁波速度，须具备足够的功率承受能力、抗电子轰击能力和散热能力，其材料大多采用熔点高、机械强度好的钼丝或钨丝[36]。螺旋线的尺寸偏差对慢波组件色散特性影响很大，因此其厚度、螺距、带宽及装配过程中的变形等尺寸必须精确。介质夹持杆起导热和支撑固定的作用。螺旋线十分纤细，温度过高时可能会烧毁，仅通过“螺旋线-介质夹持杆”和“介质夹持杆-管壳”两个界面散热，因此，介质夹持杆需具备较好的导热性能，其材料一般选用氧化铍或氮化硼[37-38]。

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图 1-3 多卡盘型螺旋线慢波组件冷挤压夹持装置文献[52]中介绍了采用立式螺旋线慢波组件冷挤压夹持装置进行组件方法，夹持装置如图 1-4 所示。该方法的装配过程是：旋转手轮驱动丝杆转而使挤压上模向下运动，挤压放置在挤压下模V 形槽内的管壳；推入介质与螺旋线组合件后，松开手轮的同时挤压上模会被弹簧弹起，此时管壳回组件装配过程。该夹持装置避免了文献[46]方法中夹持装置需进行的大量试工作，但需保证挤压上模与挤压下模间的平行度。该夹持装置采用手动式、在竖直方向上压力过大、V 形槽磨损等问题都会造成管壳变形量不可

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