一种大螺距大长径比螺旋天线的成型装置
阅读说明：本技术 一种大螺距大长径比螺旋天线的成型装置 (Forming device of large-pitch and large-length-diameter-ratio helical antenna ) 是由 许春停 吴文煜 陈该青 张辉 朱春临 李盛鹏 吴瑛 胡梦园 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种大螺距大长径比螺旋天线的成型装置,属于机械加工装置技术领域。该成型装置包括机架、导向机构、送丝机构、动力机构、校直机构和成型机构。导向机构包括三根以上的送丝导向杆；送丝机构包括两对送丝轮；动力机构包括电机和十字换向器；校直机构包括一对校直块；成型机构包括三个结构相同的调节机构；工作时,被成型丝由导向机构进入,通过送丝导向轮随被形成丝一起旋转,对被形成丝进行去应力校直；通过动力输出轴及校直块把被形成丝推送至成型机构,在成型机构的呈放射状的螺旋半径调节杆、螺距调节杆和支撑调节杆的作用下,绕制成螺旋状的螺旋天线。本发明实现高精度、不同螺距、不同螺旋半径的螺旋天线的制造。(The invention relates to a forming device of a large-pitch and large-length-diameter-ratio spiral antenna, belonging to the technical field of machining devices. The forming device comprises a frame, a guide mechanism, a wire feeding mechanism, a power mechanism, a straightening mechanism and a forming mechanism. The guide mechanism comprises more than three wire feeding guide rods; the wire feeding mechanism comprises two pairs of wire feeding wheels; the power mechanism comprises a motor and a cross commutator; the straightening mechanism comprises a pair of straightening blocks; the forming mechanism comprises three adjusting mechanisms with the same structure; when the device works, the formed wire enters from the guide mechanism and rotates along with the formed wire through the wire feeding guide wheel to perform stress relief straightening on the formed wire; the formed wire is pushed to a forming mechanism through a power output shaft and a straightening block, and a spiral helical antenna is wound under the action of a radial helical radius adjusting rod, a pitch adjusting rod and a support adjusting rod of the forming mechanism. The invention realizes the manufacture of the helical antenna with high precision, different screw pitches and different helical radiuses.)
技术领域
本发明属于机械加工装置技术领域，涉及一种大螺距大长径比螺旋天线的成型装置。
背景技术
针对小批量、多品种大螺距大长径比螺旋天线的成型工艺，目前成型工艺采用加工成型芯模、金属丝热处理软化、金属丝绕制芯模、螺旋天线热处理定型成型。该成型方法通常具有以下几个基本要求：1.要选择刚性好、热稳定性好、易加工等特点的材料来制作芯模；2.成型的材料采用热处理改变其物理特性，使其具有成型时塑形好，热处理后刚性好的特点；3.根据最终成型的螺旋天线形状、材料弯曲成型回弹系数、热处理时的材料回弹系数来确定成型芯模的形状，采用机械加工的形式加工成型芯模；4.人工或机械绕制金属丝到芯模上并固定；5.金属丝带芯模进行热处理。
该成型方法存在以下几个方面的不足：1.成型不同的规格要设计并制造不同的芯模，周期长，费用高；2.成型过程工序较多，影响因素复杂，成品的合格率不易保证；3.成型材料的范围、被形成丝直径的大小受成型方法的制约；4.金属丝要带芯模进行热处理，芯模利用率较低，成型周期较长。随着目前微波技术、数字技术的发展，对承载微波信号功能的天线有了精度更高、使用范围更广、品种多样化的需求，然而目前的螺旋天线成型工艺存在周期长、精度低、成本高等问题，需要研制出一种适应多品种、小批量生产的低成本、高效率的制造方法。
发明内容
为了解决目前大螺旋半径、大尺寸变螺距天线成型需要专用的模具、成型精度低、成型周期长的问题，本发明提供一种大螺距大长径比螺旋天线的成型装置。
一种大螺距大长径比螺旋天线的成型装置包括机架15、导向机构、送丝机构、动力机构、校直机构和成型机构；
所述导向机构、送丝机构、动力机构、校直机构和成型机构均固定设于机架15上；
所述导向机构包括三根以上的送丝导向杆2，三根以上的送丝导向杆2交错布置，形成平行的两列，平行的两列送丝导向杆2之间为中心线；三根以上的送丝导向杆2转动设于机架15上；
所述送丝机构包括两对送丝轮3，两对送丝轮3与所述两列送丝导向杆2的中心线在一条直线上，每对送丝轮3呈上下布置，位于上方的送丝轮3为主动轮；一对送丝轮3为输入端，另一对送丝轮3为输出端；
所述动力机构包括电机6和十字换向器7，电机6的输出轴连接十字换向器7的中部，所述十字换向器7的两个输出端分别连接传动杆20的一端，两根传动杆20的另一端分别通过一对锥齿轮副连接两根动力输出轴5，通过两根动力输出轴5实现驱动两对送丝轮3中的主动轮；
所述校直机构包括一对校直块4，一对校直块4为平行并列的水平杆状，一对校直块4浮动位于两对送丝轮3之间；位于输出端的一对送丝轮3的出口处设有成型导向块11，成型导向块11呈水平杆状，且与一对校直块4在一条水平直线上；
所述成型机构包括三个结构相同的调节机构，螺旋半径成型机构、螺距成型机构和支撑调节机构；所述螺旋半径成型机构包括成型支座8、螺旋半径调节杆9和锁紧螺钉；所述螺距成型机构包括成型支座8、螺距调节杆10和锁紧螺钉；支撑调节机构包括成型支座8、支撑调节杆13和锁紧螺钉；所述螺旋半径调节杆9的杆端、螺距调节杆10的杆端、支撑调节杆13的杆端相对呈放射状；
工作时，被成型丝由导向机构进入，在送丝机构的带动下进入校直机构校直，在成型机构的呈放射状的螺旋半径调节杆9、螺距调节杆10和支撑调节杆13的作用下，绕制成螺旋状的螺旋天线。
进一步的具体技术方案如下：
所述送丝导向杆2为圆柱杆，圆柱杆上设有径向的凹槽；凹槽的宽度大于被成型丝直径，凹槽的深度小于被成型丝的直径，凹槽的中心与成型位置一致；送丝导向杆2在导向的同时实现成型丝的应力去除。
所述送丝轮3的径向中部设有圆弧凹槽，圆弧凹槽的宽度小于被成型丝的直径；一对送丝轮3的圆弧凹槽之间形成一个过丝的空间。
所述电机6为两相交流伺服电机。
所述一对校直块4相对面的中心线上分别设有V型凹槽，V型凹槽的宽度小于被成型丝的直径，校直块4的两端呈尖端状；一对校直块4由收紧压板17、弹性支撑19和压紧螺栓18固定夹紧。
所述成型导向块11和校直块结构相同。
所述螺旋半径成型机构的螺旋半径调节杆9为螺杆，通过螺纹配合贯穿位于成型支座8内，螺杆的螺母端和工作端分别位于成型支座8外部，垂直于螺杆的成型支座8上设有锁紧螺钉14；通过操作螺旋半径调节杆9的螺母端12，实现螺旋半径调节杆9伸缩，并通过锁紧螺钉14锁定工作长度；螺旋半径调节杆9的工作端为圆弧端。
所述螺距成型机构的螺距调节杆10为螺杆，通过螺纹配合贯穿位于成型支座8内，螺杆的螺母端和工作端分别位于成型支座8外部，垂直于螺杆的成型支座8上设有锁紧螺钉14；通过操作螺距调节杆10的螺母端，实现螺距调节杆10伸缩，并通过锁紧螺钉锁定工作长度；螺距调节杆10的工作端为圆弧端。
所述支撑调节机构的支撑调节杆13为螺杆，通过螺纹配合贯穿于成型支座8内，螺杆的螺母端和工作端分别位于成型支座8外部，垂直于螺杆的成型支座8上设有锁紧螺钉14；通过操作支撑调节杆13的螺母端12，实现支撑调节杆13伸缩，并通过锁紧螺钉锁定工作长度；支撑调节杆13的工作端为圆弧端。
一对校直块4由收紧压板17、弹性支撑19和压紧螺栓18固定夹紧。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明装置实现为不同螺距、不同螺旋半径的大螺距大长径比螺旋天线的成型。本发明装置设有校直机构、导向机构和成型机构可以保证成型丝的表面质量、成型的稳定性及精度。
2.通过三个以上送丝导向杆2的交错布置，形成三个以上送丝导向杆的中心偏离，在对被形成丝起导向作用的同时，对被形成丝通过往返通过送丝导向杆2的弯曲措施进行去应力。
3.以往螺旋天线成型方式采用成型模具赋形成型，采用一模一件成型后由热处理工艺定型，制造周期长，成本高，无法实现批量化、自动化生产。并且对于较低频率的P、L螺旋天线，因其螺旋半径、螺距及整体长度尺寸较大，再加上渐变式螺旋半径，螺旋天线在脱离模具时，易反弹，成品率低；本发明成型装置可成型不同直径的被成形丝，送丝机构通过送丝轮上的圆弧凹槽和被成形丝之间的摩擦力实现送丝，成型机构通过调整螺旋半径调节杆、螺距调节杆、 成型支撑调节杆之间的位置关系以及对成型杆的设计，实现覆盖P频段、L频段、S频段、C频段的变螺距变螺旋半径的螺旋天线成型。
附图说明
图1为本发明成型装置的机构示意图。
图2为图1中导向机构、校直机构和成型机构的结构示意图。
图3为图2的剖视图。
图4为图2中的局部放大图。
图5为图3中的局部放大图。
图6为一对校直块由收紧压板、弹性支撑和压紧螺栓固定夹紧图。
上图中序号：被形成丝1、送丝导向杆2、送丝轮3、校直块4、动力输出轴5、电机6、十字换向器7、成型支座8、螺旋半径调节杆9、螺距调节杆10、成型导向块11、螺母端12、支撑调节杆13、锁紧螺钉14、机架15、支撑板16、收紧夹板17、压紧螺栓18、弹性支撑19、传动杆20。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例
参见图1，一种大螺距大长径比螺旋天线的成型装置包括机架15、导向机构、送丝机构、动力机构、校直机构和成型机构；导向机构、送丝机构、动力机构、校直机构和成型机构均固定设于机架15上。
参见图2，导向机构包括三根以上的送丝导向杆2，三根以上的送丝导向杆2交错布置，形成平行的两列，平行的两列送丝导向杆2之间为中心线。三根以上的送丝导向杆2转动安装在机架15的支撑板16上。
送丝导向杆2为圆柱杆，圆柱杆上设有径向的凹槽；凹槽的宽度大于被成型丝直径，凹槽的深度小于被成型丝的直径，凹槽的中心与成型位置一致；送丝导向杆2在导向的同时实现成型丝的应力去除。
参见图2和图3，送丝机构包括两对送丝轮3，两对送丝轮3与两列送丝导向杆2的中心线在一条直线上，每对送丝轮3呈上下布置，位于上方的送丝轮3为主动轮；一对送丝轮3为输入端，另一对送丝轮3为输出端。两对送丝轮3之间的间距根据被形成丝1的直径及成型力确定。
送丝轮3的径向中部开设有圆弧凹槽，圆弧凹槽的宽度小于被成型丝的直径；一对送丝轮3的圆弧凹槽之间形成一个过丝的空间。
参见图4，动力机构包括电机6和十字换向器7。电机6为两相交流伺服电机。电机6的输出轴连接十字换向器7的中部，十字换向器7的两个输出端分别连接传动杆20的一端，两根传动杆20的另一端分别通过一对锥齿轮副连接两根动力输出轴5，通过两根动力输出轴5实现驱动两对送丝轮3中的主动轮。
参见图2和图3，校直机构包括一对校直块4，一对校直块4为平行并列的水平杆状，一对校直块4浮动位于两对送丝轮3之间；位于输出端的一对送丝轮3的出口处设有成型导向块11，成型导向块11呈水平杆状，且与一对校直块4在一条水平直线上。
一对校直块4相对面的中心线上分别设有V型凹槽，V型凹槽的宽度小于被成型丝的直径，校直块4的两端呈尖端状。成型导向块11和校直块4的结构相同。
一对校直块4和成型导向块11为被形成丝1的成型提供位置导向，同时采用上下分体设计，参见图6，一对校直块4由收紧压板17、弹性支撑19和压紧螺栓18固定夹紧，并对被形成丝1提供校直压紧力，对被形成丝1进行去应力后的校直，并为螺旋半径调节杆9和螺距成型调节杆10提供成型时的位置精度。
成型导向块11为螺旋半径调节杆9和螺距调节杆10提供精确的被成型丝1的成型位置，保证成型位置精确、过程平稳。
参见图5，成型机构包括三个结构相同的调节机构，螺旋半径成型机构、螺距成型机构和支撑调节机构。螺旋半径成型机构包括成型支座8、螺旋半径调节杆9和锁紧螺钉；螺距成型机构包括成型支座8、螺距调节杆10和锁紧螺钉；支撑调节机构包括成型支座8、支撑调节杆13和锁紧螺钉；螺旋半径调节杆9的杆端、螺距调节杆10的杆端、支撑调节杆13的杆端相对呈放射状。三个调节机构的成型支座8结构相同，成型支座8通过支座安装螺钉14固定在支撑板16上。
螺旋半径成型机构的螺旋半径调节杆9为螺杆，通过螺纹配合贯穿位于成型支座8内，成型支座8固定在机架15上，提供成型支撑力。螺杆的螺母端和工作端分别位于成型支座8外部，垂直于螺杆的成型支座8上安装有锁紧螺钉14。通过操作螺旋半径调节杆9的螺母端12，实现螺旋半径调节杆9伸缩，通过旋入成型轮支座8的深度来调整螺旋半径调节杆9的成型位置，并通过锁紧螺钉14锁定工作长度。螺旋半径调节杆9的工作端为圆弧端。螺钉12通过旋入成型轮支座8的深度来调整螺旋半径成型轮9的成型位置。螺旋半径调节杆9直接成型螺旋天线的形状，可以成型不同螺旋半径的螺旋天线。
所述螺距成型机构的螺距调节杆10为螺杆，通过螺纹配合贯穿位于成型支座8内，螺杆的螺母端和工作端分别位于成型支座8外部，垂直于螺杆的成型支座8上安装有锁紧螺钉14；通过操作螺距调节杆10的螺母端，实现螺距调节杆10伸缩，通过旋入成型轮支座8的深度来调整螺距调节杆10的成型位置，并通过锁紧螺钉14锁定工作长度。螺距调节杆10的工作端为圆弧端。螺距调节杆10直接成型螺旋天线的螺距，可以成型不同螺距的螺旋天线。
所述支撑调节机构的支撑调节杆13为螺杆，通过螺纹配合贯穿于成型支座8内，螺杆的螺母端和工作端分别位于成型支座8外部，垂直于螺杆的成型支座8上安装有锁紧螺钉14；通过操作支撑调节杆13的螺母端12，实现支撑调节杆13伸缩，并通过锁紧螺钉锁定工作长度；支撑调节杆13的工作端为圆弧端。
被形成丝1是螺旋天线的原材料，其直径和形状根据设计要求确定。
工作时，被成型丝1由导向机构进入，通过送丝导向轮2随被形成丝1一起旋转，对被形成丝1进行去应力校直；通过动力输出轴5及校直块4把被形成丝1推送至成型机构，在成型机构的呈放射状的螺旋半径调节杆9、螺距调节杆10和支撑调节杆13的作用下，绕制成螺旋状的螺旋天线。
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