波導管產品歷來以精度要求高在通信領域著稱，而隨著通信領域的蓬勃發展，波導管的使用范圍越來越廣泛。早期我國的波導管產品大多采用手工方式進行加工，容易出現廢品率高、效率低下、性能穩定性低等問題。本文主要通過對一種E向H向組合波導管的研究，闡述波導管加工的難點、在通信領域大規模發展的重要作用、生產工藝對產品性能的影響以及生產設備的技術更新。

波導管是通信產品中最常用的零件之一，其加工質量對整個系統的性能至關重要，加工方法也是多種多樣。早期我國軍方的波導管產品加工方法大多采用熱成形工藝，通過人工進行打磨處理，且研制任務多與生產數量少，造成無法進行大批量高質量的批產任務。這些工藝方法只能用于一些比較規則的、形狀簡單的波導，對于E向折波導管、H向折波導管、E向H向組合波導、脊波導等結構復雜，造型多變的波導管就顯得無能為力了。這些復雜加工件均為通信設備中關鍵和重要部件，都有較高的精度要求，加工難度大。波導管加工的成敗，精度的高低對通信設備整體性能是至關重要的，只有通過當代先進的數控加工技術和設備才能解決和滿足如此復雜構件的通信設備的加工。

在大批量生產中，為了保證波導管產品的高合格率、高穩定性、抗干擾能力，需要對波導管產品在設計階段、仿真分析階段、試制階段、電磁性能測試階段進行詳細的研究與分析。要保證產品的性能，就需要提高加工設備與加工工藝，使之符合波導管產品大批量生產的需求。通過現代鈑金加工技術與數控系統的技術更新迭代發展，實現傳統鈑金加工技術往現代鈑金加工技術的轉變，形成堅實的生產通信設備的現代高新技術基礎。

波導管彎曲加工難點

在波導管使用過程中，內腔表面中的精度、光潔度，直接影響著通信設備的整體性能。而且，在波導管彎曲成形的過程中，容易出現橫截面的形狀與壁厚變化，容易變扁和起皺，從而出現內壓變寬，外拉變薄的情況。通過加工設備制造的波導管產品除了內腔的要求，還有各種尺寸精度的要求：其中有橫截面的矩形度、側邊的垂直度偏差需控制在3×10-4弧度內、橫截面尺寸偏差需保持在波導口徑的-0.1倍之間、彎曲的弧度、扭轉的角度與波導衰減值，這些要求都是波導管產品要實現高精度、高穩定性必須保證的指標。所以在波導管彎曲加工中，需要保證這些性能達到指標要求，從而為波導產品批量化生產提供基礎。

產品結構與尺寸

圖1所示為一款E向、H向波導管結構圖紙，圖1中的波導管有兩個折彎區域，90°的彎曲角度，圓弧半徑是R15。其中，內腔尺寸的精度、圓弧半徑、橫截面與側邊的垂直度是該產品的加工難點與重點。在此波導管的工作頻率達到13.75～14.5GHz、駐波比VSWR要小于1.2、插入損耗為0.15dB、功率容量達到1000W、工作溫度是-60℃～+85℃，除了這些性能要求還需要將產品進行本色導電氧化處理。

根據E向、H向波導管的結構工程圖，進行電磁性能仿真分析，以期通過仿真示例確定波導管的結構在理想狀態下達到所需電磁性能的要求。進行仿真分析可以在產品設計初期進行評價、預防和改正設計錯誤，提高效率的同時，也提升了經濟效益。E向、H向波導管電磁性能仿真分析如圖2所示。

由圖2曲線可以看出，該產品的頻率范圍是13.75～14.5GHz，且該產品的駐波比VSWR隨著頻率的增長呈現出先增長后下降的趨勢，大概在14.16GHz這個頻段出現峰值，且駐波比VSWR的峰值是1.085。將這一數值與該產品的性能指標進行對比，可以看出該數值符合性能指標的要求，說明該產品的設計是合理且規范的。

波導管加工設備及模具分析

波導管加工設備

波導管彎曲成形所使用的設備是波導管數控拉彎機，數控拉彎機主要由夾緊機構、裝料卸料機構、軸向頂推機構、主回轉機構、控制系統及動力系統組成。由裝料卸料機構及夾緊機構完成波導芯子的安裝及波導管的夾緊；由控制系統控制彎曲角度及輔推力；由液壓缸驅動齒條從而帶動齒輪旋轉，實現波導管的彎曲加工。波導管數控拉彎機如圖3所示。

模具分析

在模具設計與制造中，必須使模具保證兩個技術條件：（1）兩側刀吃刀深度要保持一致；（2）在彎曲管時，三把刀刃必須在同一個平面上。這樣既能保證兩側刀、波導支座與波導管相接觸并受力均勻，又可以防止在加工時，出現扭曲等情況。當使用折彎機進行彎管時，需持續將波導送進。當產生較大熱量的時候，為了有較佳的延伸效果與提高刀具的壽命，需選用適當的潤滑劑。

在波導管彎曲加工中，波導管彎曲部分的管坯橫斷面容易變扁和起皺。為了保證彎管質量，彎曲前需要在管坯內裝入填充料或芯棒。E向、H向波導管加入芯棒難度較大，所以采用的填充物是石蠟等低熔點填充物。因為填充物具有膨脹系數小、有較好的強度和剛性、低熔點、良好的切削性、與金屬結合力不足等特點，可以在波導管的加工過程中，達到保證其尺寸精度、提高工藝性、用低成本的辦法提高合格率和生產效率等目的。

波導管產品與性能檢測

波導管產品

根據工程圖的精度要求、表面處理要求、電磁性能要求與相應配備的加工設備，制造出具備使用性能的相關波導管產品，圖4中所示產品已經經過噴粉處理，涂層厚度要求為0.12～0.18mm，也通過交變鹽霧試驗240h。

波導管產品性能檢測

對已經制造成形的波導管產品，雖然在外觀上符合設計的要求，但并不代表其就屬于合格產品。因為E向、H向波導管產品是通信系統相關設備的關鍵零部件，主要用于傳送超高頻電磁波，從而以極小的損耗將脈沖信號傳送至目的地。所以，該產品不僅需要機械性能的檢測，還需要使用網絡分析儀等相關儀器檢測產品的電磁性能。通過儀器所顯示的檢測數據，確定由波導管數控拉彎機制造出的波導管產品是否能達到高精度、高穩定性的要求，以此驗證波導管大批量生產的可行性。使用網絡分析儀進行性能檢測情況與結果如圖5所示。

網絡分析儀電磁性能檢測情況，該波導管產品的頻率范圍是13.75～14.5GHz，且駐波比VSWR波動幅度為0.0972。當頻率為11.81 GHz時，波導管的駐波比達到了峰值，約為1.097。將此數據與電磁性能仿真分析進行對比，可以看出，該產品的電磁性能是比較接近理想狀態下的數值，也說明了通過該拉彎機生產出來的產品是比較優異的。通過對E向、H向波導管的研究，可以發現，如果沒有先進的數控加工設備與加工技術，也就不會存在像波導管這類精度高、穩定性要求高的零部件，自然5G通信設備就不會有蓬勃發展的可能。反之，正是5G通信設備對波導管這類關鍵零部件提出了更高的要求，從而間接推動了數控加工的技術更新，豐富了數控加工在通信領域制造的應用。

結束語

通過對一種E向H向組合波導管的研究，可以發現在5G通信技術蓬勃發展的今天，已經對波導管形狀造型提出了更高的要求。在通信設備網絡中，已經有大量的波導管進入該系統中，正在發揮著不可忽視的作用。但是，波導管的精度要求高、波導管加工設備研發遲緩、波導管造型多變，使得波導管的彎曲加工一直以來都是波導設備器件加工的難題。所以，在鈑金加工領域中，對數控拉彎機就提出來更高的要求，從而加速實現拉彎機技術更新迭代發展，也使鈑金加工計算、鈑金加工設備正朝著聯動與復合加工的方向高速發展，而數控系統也呈現出往智能化、科學化發展的趨勢，為我國的加工制造業的發展充分發揮作用。

隨著移動通信需求的不斷增長，新一代移動通信系統——5G將在未來幾年逐漸商用。拉彎機壓彎成形工藝在波導管彎曲成形的應用市場將大大提升，使得波導管彎曲成形的市場需求大幅提高。數控拉彎機的技術更新也解決了以往微波器件生產中的一個“瓶頸”問題，為波導管的批量生產打下了良好基礎。