CN109277848B - 一种籽晶夹头内套加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种籽晶夹头内套加工工艺，包括如下加工工序：a、工件毛坯粗铣、精铣加工至要求尺寸的矩形坯料；b、将工序a得到的矩形坯料上端面粗铣、精铣出矩型凸台；c、将工序b得到的工件半成品的矩形凸台处粗铣、精铣，形成楔形凸台和楔形凹槽；d、将两个由工序c得到的工件半成品扣合在一起并通过夹具二夹紧，一端平面精车至要求尺寸，再精车出外圆；e、将两个由工序d得到的工件半成品扣合在一起并夹紧，所述外圆一端精车出内孔一，另一端精车出内孔二，所述内孔一和内孔二之间精车内锥孔，其中所述内孔一直径大于内孔二直径；f、将两个由工序e得到的工件半成品扣合在一起并通过夹具三夹紧，所述内孔二一端平面精车，再精车出外圆锥面。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种籽晶夹头内套加工工艺。
背景技术
籽晶夹头在直拉式单晶炉中作用和功能是，夹持籽晶以及生长在籽晶上的单晶硅棒逐步由在单晶炉坩埚内熔融的硅熔液中拉出。在整个拉晶过程中逐渐生长的单晶硅棒最终长度达两米左右，重量达到800公斤，所有这些重量都通过籽晶及硅棒的重量全部吊在籽晶夹头上，因此籽晶夹头作用非常重要。如果在拉晶过程中籽晶夹头发生断裂损坏将使整炉硅料甚至石墨热场报废，同时籽晶夹头制造精度也对单晶硅棒的成型质量有重要影响，精度要求非常高。而籽晶夹头一般由夹头内套和夹头外套构成，夹头外套内部轮廓与夹头内套外部轮廓相匹配，夹头内套设置在夹头外套内部，本发明提供一种不同以往的籽晶夹头内套加工工艺及加工过程用到的夹具，使籽晶夹头内套生产效率和产品精度大大提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产效率高、产品精度高的籽晶夹头内套加工工艺。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种籽晶夹头内套加工工艺，包括如下加工工序：
a、 工件毛坯粗铣、精铣加工至要求尺寸的矩形坯料；
b、将工序a得到的矩形坯料上端面粗铣、精铣出矩型凸台；
c、 将工序b得到的工件半成品的矩形凸台处沿与所述矩形凸台宽度相同的斜面粗铣、精铣，形成楔形凸台和楔形凹槽；
d、 将两个由工序c得到的工件半成品通过所述楔形凸台和楔形凹槽扣合在一起并通过夹具二夹紧，一端平面精车至要求尺寸，再精车出外圆；
e、 将两个由工序d得到的工件半成品通过所述楔形凸台和楔形凹槽扣合在一起并夹紧，所述外圆一端精车出内孔一，另一端精车出内孔二，所述内孔一和内孔二之间精车内锥孔，其中所述内孔一直径大于内孔二直径；
f、 将两个由工序e得到的工件半成品通过所述楔形凸台和楔形凹槽扣合在一起并通过夹具三夹紧，所述内孔二一端平面精车，再精车出外圆锥面。
作为本发明的进一步改进，所述籽晶夹头内套在加工工序a、加工工序b和加工工序c中粗铣、精铣时都通过精密平口钳夹持。
作为本发明的进一步改进，工序b中，加工的所述矩形凸台宽9mm、高5mm。
作为本发明的进一步改进，工序c中，工件半成品放置在夹具一的台阶定位面上进行加工，所述夹具一的台阶定位面与水平面呈12°夹角，精铣时铣刀水平进行作业，所述楔形凸台和楔形凹槽形状相互中心对称。
作为本发明的进一步改进，加工所用车床为CK6150型数控车床，加工所用铣床为XD-40A型数控铣床。
作为本发明的进一步改进，各加工工序中加工面的粗糙度值均在Ra1.6以下。
作为本发明的进一步改进，所述夹具一包括机架和设于所述机架顶部的台阶定位面，所述台阶定位面与水平面呈12°夹角，放置在所述精密平口钳底部定位面上。
作为本发明的进一步改进，d加工工序中的所述夹具二包括基体一、设于所述基体一上的压紧臂一和设于所述压紧臂一下方的压块一，所述基体一上加工有定位面一、定位面二和定位面三，所述压块一通过螺杆一设于所述压紧臂一上，所述压块一与所述螺杆一可旋转连接，所述螺杆一螺纹装配于所述压紧臂一上，所述螺杆一端部设有手柄一，所述基体一与莫式6号锥柄一相连。
作为本发明的进一步改进，f加工工序中的所述夹具三包括基体二、设于所述基体二上的压紧臂二和设于所述压紧臂二下方的压块二，所述基体二上加工有弧形定位面，所述压块二上加工有与所述弧形定位面相对应的弧形凹槽，所述压块二通过螺杆二设于所述压紧臂二上，所述压块二与所述螺杆二可旋转连接，所述螺杆二螺纹装配于所述压紧臂二上，所述螺杆二端部设有手柄二,所述基体二与莫式6号锥柄二相连。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明所提供的一种籽晶夹头内套加工工艺，所述籽晶夹头内套加工工艺的工艺简单，条理清晰，加工效率高；通过粗铣、精铣相结合更好的确保了工件的精度，节约了成本，提高了工件的质量；通过夹具一、夹具二和夹具三与所述籽晶夹头内套加工工艺相结合，降低了加工难度，有利于工件精度的确保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明加工工艺的工序示意图。
图2是本发明夹具一的结构示意图。
图3是本发明夹具二的结构示意图。
图4是本发明夹具三的结构示意图。
其中：100矩形坯料、200矩形凸台、310楔形凸台、320楔形凹槽、400外圆、510内孔一、520内锥孔、530内孔二、600外圆锥面；
1机架、2台阶定位面、3莫式6号锥柄一、4基体一、5定位面一、6定位面二、7定位面三、8压块一、9压紧臂一、10螺杆一、11手柄一、12莫式6号锥柄二、13基体二、14弧形定位面、15压块二、16压紧臂二、17螺杆二、18手柄二。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对发明进行清楚、完整的描述。
如图1-4所示的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，包括如下加工工序：
a、工件毛坯粗铣、精铣加工至要求尺寸的矩形坯料100。
本实施例中，工件毛坯以精密平口钳夹持进行粗铣、精铣，所述矩形坯料100的长、宽、高分别是58mm、40mm、25mm。
b、将工序a得到的矩形坯料 100上端面粗铣、精铣出矩型凸台200。
本实施例中，所述矩形坯料100以精密平口钳夹持进行粗铣、精铣，所述矩形凸台200长40mm、宽9mm、高5mm，两端与所述矩形凸台200侧面相平齐，所述矩形凸台200宽度上偏差+0mm，下偏差-0.02mm，所述矩形凸台200底面至工件半成品底面20mm，上偏差+0.02mm，下偏差-0.02mm。
c、将工序b得到的工件半成品的矩形凸台200处沿与所述矩形凸台200宽度相同的斜面粗铣、精铣，形成楔形凸台310和楔形凹槽320。
本实施例中，所述工件半成品以精密平口钳夹持进行粗铣、精铣，加工时，工件半成品放置在夹具一的台阶定位面2上进行加工，所述夹具一的台阶定位面2与水平面呈12°夹角，所述夹具一放置在所述精密平口钳底部定位面上，精铣时铣刀水平进行作业，所述楔形凸台310和楔形凹槽320形状相互中心对称，所述楔形凸台310最高点至工件半成品底面高度24.25mm，上偏差+0.02mm，下偏差-0.02mm。所述楔形凸台310和楔形凹槽320处的直角用水砂纸轻擦至形成R0.2mm的圆角，有利于两个工件半成品通过所述楔形凸台310和楔形凹槽320顺利扣合在一起。
所述夹具一包括机架1和设于所述机架1顶部的台阶定位面2，所述台阶定位面2与水平面呈12°夹角。
d、将两个由工序c得到的工件半成品通过所述楔形凸台310和楔形凹槽320扣合在一起并通过夹具二夹紧，一端平面精车至要求尺寸，再精车出外圆400。
本实施例中，一端平面精车掉1mm，保证此端面齐平，使其距所述楔形凸台310长度为9mm，工件总长留2mm加工余量；所述外圆400直径为36mm，上偏差-0.06mm，下偏差-0.08mm。
所述夹具二包括基体一4、设于所述基体一4上的压紧臂一9和设于所述压紧臂一9下方的压块一8，所述基体一4上加工有定位面一5、定位面二6和定位面三7，所述压块一8通过螺杆一10设于所述压紧臂一9上，所述压块一8与所述螺杆一10可旋转连接，所述螺杆一10螺纹装配于所述压紧臂一9上，所述螺杆一10端部设有手柄一11，所述基体一4与莫式6号锥柄一3相连。
精车前，将夹具二的莫式6号锥柄一3装入数控车床，工序c得到的工件半成品通过所述楔形凸台310和楔形凹槽320扣合在一起后放入夹具二的定位面一5、定位面二6和定位面三7处并通过转动螺杆一10使压块一8压紧工件半成品，然后通过车床精车外端面至尺寸要求，使外端面平齐，再精车外端侧面为外圆400，使外端呈圆柱体。
e、将两个由工序d得到的工件半成品通过所述楔形凸台310和楔形凹槽320扣合在一起并夹紧，所述外圆400一端精车出内孔一510，另一端精车出内孔二530，所述内孔一510和内孔二530之间精车内锥孔520，其中所述内孔一510直径大于内孔二530直径。
本实施例中，加工时先精车出内孔一510，再精车出内锥孔520，最后精车出内孔二530。所述内孔一510直径19.2mm，上偏差+0.15mm，下偏差+0.05mm，长度为27.71mm，上偏差+0.05mm，下偏差-0.05mm；内锥孔520锥度24°；内孔二530直径12.7mm，上偏差+0.05mm，下偏差+0.03mm。
f、将两个由工序e得到的工件半成品通过所述楔形凸台310和楔形凹槽320扣合在一起并通过夹具三夹紧，所述内孔二530一端平面精车，再精车出外圆锥面600。
本实施例中，所述内孔二530一端的平面精车掉2mm，保持此端面齐平，然后精车此端侧面为外圆锥面600，所述外圆锥面600锥度24°，车外圆锥面600后，所述内孔二530一端外径为21mm，上偏差+0.05mm，下偏差-0.05mm。
所述夹具三包括基体二13、设于所述基体二13上的压紧臂二16和设于所述压紧臂二16下方的压块二15，所述基体二13上加工有弧形定位面14，所述压块二15上加工有与所述弧形定位面14相对应的弧形凹槽，所述压块二15上的弧形凹槽的半径与所述弧形定位面14的半径相同。所述压块二15通过螺杆二17设于所述压紧臂二16上，所述压块二15与所述螺杆二17可旋转连接，所述螺杆二17螺纹装配于所述压紧臂二16上，所述螺杆二17端部设有手柄二18,所述基体二13与莫式6号锥柄二12相连。
精车前，将夹具二的莫式6号锥柄二12装入数控车床，工序e得到的工件半成品通过所述楔形凸台310和楔形凹槽320扣合在一起后放入夹具三的所述弧形定位面14内，通过转动螺杆二17使压块二15压紧工件半成品，工件半成品上部位于所述压块二15上的弧形凹槽内。
本实施例中，加工所用车床为CK6150型数控车床，加工所用铣床为XD-40A型数控铣床。各加工工序中加工面的粗糙度值均在Ra1.6以下。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，包括如下加工工序：
a、工件毛坯粗铣、精铣加工至要求尺寸的矩形坯料（100）；
b、将工序a得到的矩形坯料 （100）上端面粗铣、精铣出矩型凸台（200）；
c、将工序b得到的工件半成品的矩形凸台（200）处沿与所述矩形凸台（200）宽度相同的斜面粗铣、精铣，形成楔形凸台（310）和楔形凹槽（320）；
d、将两个由工序c得到的工件半成品通过所述楔形凸台（310）和楔形凹槽（320）扣合在一起并通过夹具二夹紧，一端平面精车至要求尺寸，再精车出外圆（400）；
e、将两个由工序d得到的工件半成品通过所述楔形凸台（310）和楔形凹槽（320）扣合在一起并夹紧，所述外圆（400）一端精车出内孔一（510），另一端精车出内孔二（530），所述内孔一（510）和内孔二（530）之间精车内锥孔（520），其中所述内孔一（510）直径大于内孔二（530）直径；
f、将两个由工序e得到的工件半成品通过所述楔形凸台（310）和楔形凹槽（320）扣合在一起并通过夹具三夹紧，所述内孔二（530）一端平面精车，再精车出外圆锥面（600）。
2.根据权利要求1所述的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，所述籽晶夹头内套在加工工序a、加工工序b和加工工序c中粗铣、精铣时都通过精密平口钳夹持。
3.根据权利要求1所述的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，工序b中，加工的所述矩形凸台（200）宽9mm、高5mm。
4.根据权利要求2所述的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，工序c中，工件半成品放置在夹具一的台阶定位面（2）上进行加工，所述夹具一的台阶定位面（2）与水平面呈12°夹角，精铣时铣刀水平进行作业，所述楔形凸台（310）和楔形凹槽（320）形状相互中心对称。
5.根据权利要求1所述的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，所述粗铣和精铣采用铣床进行加工，所述精车采用车床进行加工，所述车床为CK6150型数控车床，所述铣床为XD-40A型数控铣床。
6.根据权利要求1所述的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，各加工工序中加工面的粗糙度值均在Ra1.6以下。
7.根据权利要求4所述的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，所述夹具一包括机架（1）和设于所述机架（1）顶部的台阶定位面（2），所述台阶定位面（2）放置在所述精密平口钳底部定位面上。
8.根据权利要求1所述的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，d加工工序中的所述夹具二包括基体一（4）、设于所述基体一（4）上的压紧臂一（9）和设于所述压紧臂一（9）下方的压块一（8），所述基体一（4）上加工有定位面一（5）、定位面二（6）和定位面三（7），所述压块一（8）通过螺杆一（10）设于所述压紧臂一（9）上，所述压块一（8）与所述螺杆一（10）可旋转连接，所述螺杆一（10）螺纹装配于所述压紧臂一（9）上，所述螺杆一（10）端部设有手柄一（11），所述基体一（4）与莫式6号锥柄一（3）相连。
9.根据权利要求1所述的一种籽晶夹头内套加工工艺，其特征在于，f加工工序中的所述夹具三包括基体二（13）、设于所述基体二（13）上的压紧臂二（16）和设于所述压紧臂二（16）下方的压块二（15），所述基体二（13）上加工有弧形定位面（14），所述压块二（15）上加工有与所述弧形定位面（14）相对应的弧形凹槽，所述压块二（15）通过螺杆二（17）设于所述压紧臂二（16）上，所述压块二（15）与所述螺杆二（17）可旋转连接，所述螺杆二（17）螺纹装配于所述压紧臂二（16）上，所述螺杆二（17）端部设有手柄二（18），所述基体二（13）与莫式6号锥柄二（12）相连。
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| "晶体生长炉籽晶杆高精度回转夹具结构";徐栋;《机械设计与制造》;20131206;第253-255 * |
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