随着物联网、工业互联网、智慧连接、5G和6G通信技术的发展，无线移动通信越来越成为主流，相控阵天线成为5G通信的热点产品，图1为一圆形相控阵雷达天线。雷达天线的外壳，除了尺寸精度和形状精度要求高外，工件表面粗糙度要求也高，且无毛刺产生，同时由于通信产品数量庞大，要求其具备生产周期短、生产成本低、系统可靠性好的特点，因此，研究系列圆弧形天线外壳的成形与加工技术，开发专用的弯曲成形设备，对降低5G通信的生产和低成本大规模建网，将具有重要意义和价值。
圆弧形通信设备外壳成形特点
工件尺寸：铝合金型材为异形截面，厚度为1.4mm，圆弧半径大径为660mm，小径为612mm，在弯曲方向上有两条以上加强筋，增加了弯曲成形的抗力，弯曲容易产生天线外壳扭转不平整、加强筋变形、刮伤产生毛刺和型材在模具入口处碰卷等缺陷，如图2、图3所示。设备要求：弯管机要求具有高稳定性，单个零件生产过程中无卡顿，控制系统无延迟，工件从直料到弯成半圆弧形工件需要一次连续操作完成。模具要求：模具尺寸大，加工精度、表面粗糙度、安装精度要求高。模具安装的位置精度会直接影响型材在模具入料口和出料口的质量，在弯曲成形开始、零件与模具分离时容易引发工件两端变形，从而导致工件报废，降低了生产效率，如图4所示。检测要求：检具尺寸大，精度要求高，主要通过目测检测，工件平整无起皱，无翘起；工件和检具靠紧且缝隙不超过1mm，用塞规检查；采用三坐标测量仪抽检圆弧R尺寸，成本特别高。图5所示为圆弧形天线外壳弧度检测检具。
圆弧形通信设备外壳成形方法
针对圆弧形通信设备外壳的生产特点，企业对生产良品率进行了以下几种方法的改善。⑴提高弯管机导料块的粗糙度，以及其与大型模具的相对安装精度，使坯料顺利通过，减少卡顿。⑵在弯管机导料块和圆形模具上涂润滑油以减少加工阻力，该方法可以较大幅度提升产品的合格率，但是清洗工件油渍需要付出更多时间成本和人工成本，且清洗难彻底，润滑油的使用也对工厂场地提出了新要求，工人作业环境变差。⑶提升大型模具的刚度，保证其长期工作的稳定性和一致性，这样就增加了模具的设计和制造成本，而且不同圆弧外壳需要不同的模具，尤其当圆弧半径继续增大时，对弯管机和模具的要求将会更高。经过改善后，产品能够满足使用要求，如图6所示，但生产工艺仍有进一步改善的空间，装备制造企业急需研发一款高稳定性高精度的大尺寸圆弧成形设备，用以提高产品的良品率、提升生产效率、降低生产成本。
圆弧形外壳成形的展望
圆弧形通信外壳成形现状
随着通信技术的不断迭代发展，圆弧形通信外壳的需求量越来越大，特别是5G、6G、卫星通信、万物互联等技术快速发展，对相控阵天线和雷达需求呈几十倍的增长，同时对生产周期的要求也越来越短。目前，圆弧形通信外壳通过弯管机、成形模具、打磨、去毛刺等一系列复杂的生产工序才能满足产品的使用要求，增加了生产成本和交付周期，废品率也非常高，这些都影响了相控阵天线在5G领域的应用以及通信行业的覆盖速度和敷设速度，也阻碍了相控阵天线在轨道交通、智慧港口等基础设施建设中的大规模应用。因此，我们必须采用新的生产工艺和先进的生产设备来满足圆弧形通信外壳的精密成形加工，以使生产成本降低、生产效能提高，促进5G通信项目的快速发展，从而抢占市场先机。
圆弧形通信外壳成形的前景
圆弧形通信外壳是相控阵雷达天线外壳的一种，占据相控阵雷达天线外壳的60%以上，由于圆形相控阵雷达天线外形简洁美观，节省空间，可以安装在飞机、智能汽车等移动交通工具上，不仅美观、节省空间，还能减轻重量。由于处于毫米波通信技术领域，对工件的形状精度、尺寸精度、表面粗糙度、生产效率、制造成本均提出了新的要求。同时，相控阵雷达天线在毫米波通信领域向太赫兹通信领域、卫星通信领域发展，我们既要考虑通信领域和万物互联要求的大批量低成本生产方式，也要考虑一款适用性强、灵活性高、精度高、稳定性高的折弯机床来满足产品多样性加工的质量和生产周期，以促进我国6G通信、太赫兹通信、北斗系统、军事领域、空间站建设的发展和生产需要，为高精尖领域的快速发展奠定基础。希望行业企业加大研发投入，争取早日将通用型复杂圆弧外壳成形设备推向市场。
作者简介：彭威，研发经理，工程师，主要从事微波器件结构设计、四六轴工业机械臂结构设计与分析工作，拥有授权发明专利5项、实用新型专利7项、外观设计专利3项（均为第一发明人），发表论文10余篇。
