CN202894585U - Ic装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于IC装备真空电子束焊接领域,具体地说是一种IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具,包括XY轴二维平台、立卧动力头、转动卡盘及顶尖组件,其中XY轴二维平台安装在真空电子束焊机上,所述立卧动力头及转动卡盘通过安装座安装在XY轴二维平台的XY直线工作台上,转动卡盘安装在安装座上,并通过传动装置与立卧动力头的输出端相连接;夹持在转动卡盘上的被焊接工件具有随XY轴二维平台沿X轴、Y轴往复移动以及随转动卡盘旋转三个自由度。本实用新型具有结构简单、质量轻、使用方便、成本低等优点,在提高生产效率的同时,保证了焊接质量的均匀性和稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于IC装备真空电子束焊接领域,具体地说是一种IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具。
背景技术
不同于其他行业零部件的单一功能要求,IC(integratecircuit,集成电路)装备的零部件特别是水道经常要兼顾强度、应变、抗腐蚀、电子特性、电磁特性、材料纯度等复合功能要求,是各种复杂技术的复杂集成,常采用铝合金材料。IC装备的冷却水道普遍加工精度要求极高,为了满足IC装备高精度焊接的要求,解决铝合金难焊接的难题,采用具有不用焊条、不易氧化、工艺重复性好及热变形量小等优点的真空电子束焊接工艺方法。铝合金真空电子束焊接时对束流和磁场十分敏感,尤其是对于壁厚大于3mm的铝合金管道,束流偏小易产生未焊透,束流偏大焊缝金属则易塌陷,磁场存在将会引起电子束偏转,不能实现沿预定轨迹焊接;另外铝合金强度系数低、热导率大(约为钢的4倍),线膨胀系数大,易产生焊接变形和焊接接头软化。所以设计专用的无磁性的、导电良好的、定位夹紧可靠的专用夹具,将极大的提高IC装备真空反应腔冷却水道的焊接质量和生产效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具。该焊接夹具能够有效夹持IC装备真空反应腔冷却水道在现有的真空电子束焊机上进行焊接。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
本实用新型包括XY轴二维平台、立卧动力头、转动卡盘及顶尖组件,其中XY轴二维平台安装在真空电子束焊机上,所述立卧动力头及转动卡盘通过安装座安装在XY轴二维平台的XY直线工作台上,转动卡盘安装在安装座上,并通过传动装置与立卧动力头的输出端相连接;所述顶尖组件安装在XY直线工作台上,与所述转动卡盘相对,该顶尖组件包括顶尖压紧手轮、顶尖、壳体、螺柱丝杠、内滑套及外滑套,其中壳体安装在XY直线工作台上,顶尖压紧手轮转动安装在壳体的一侧,所述螺柱丝杠的一端与顶尖压紧手轮相连,另一端螺纹连接顶尖,所述内滑套通过轴承连接在顶尖外部、并随顶尖沿螺柱丝杠轴向往复移动,所述外滑套设在内滑套外部、并通过滑块螺钉与内滑套连接,由内滑套带动沿螺柱丝杠轴向往复移动。
其中:所述壳体为内部中空结构,壳体、外滑套、内滑套及螺柱丝杠由外向内依次同心设置;所述外滑套的内壁及壳体的内壁分别沿轴向设有滑槽,内滑套及外滑套上的滑块螺钉分别在外滑套内壁上的滑槽、壳体内壁上的滑槽内滑动;所述螺柱丝杠另一端的端部安装有限制顶尖伸出长度的端盖;
所述XY轴二维平台包括X轴伺服电机、X轴编码器、X轴丝杠、X轴滑台、Y轴伺服电机、Y轴编码器、Y轴丝杠、Y轴滑台及XY直线工作台,其中Y轴伺服电机的输出轴连接有Y轴丝杠,Y轴滑台安装在与Y轴丝杠螺纹连接的丝母上,所述Y轴伺服电机上设有Y轴编码器;所述X轴伺服电机、X轴编码器、X轴丝杠及X轴滑台随Y轴滑台沿Y轴丝杠往复移动,X轴伺服电机的输出轴连接有X轴丝杠,X轴滑台安装在与X轴丝杠螺纹连接的丝母上,所述X轴伺服电机上设有X轴编码器;所述XY直线工作台安装在X轴滑台上;所述立卧动力头及顶尖组件通过连接板安装在XY直线工作台上,该连接板与XY直线工作台之间通过定位槽与定位块定位,并通过T型槽与T型螺钉夹紧固定;
所述立卧动力头包括伺服电机、减速器及编码器,其中伺服电机及减速器分别安装在安装座上,伺服电机的输出轴与减速器相连,减速器的输出端通过传动装置驱动转动卡盘旋转;所述伺服电机上安装有编码器;夹持在转动卡盘上的被焊接工件具有随XY轴二维平台沿X轴、Y轴往复移动以及随转动卡盘旋转三个自由度。
本实用新型的优点与积极效果为:
1.本实用新型具有结构简单、质量轻、使用方便、成本低等优点,在提高生产效率的同时,保证了焊接质量的均匀性和稳定性。
2.本实用新型通过控制机械系统协同作用,实现了IC装备结构件的自动焊接,可以提高结构件的生产效率,确保焊接质量的一致性。
3.本实用新型采用不锈钢304材料,既保证了夹具的导电性能(保证电子束的电子能够流回大地),又保证了不带磁性(保证电子束不发生偏转),实现电子束流方向稳定可靠。
4.使用本实用新型的焊接夹具,能够实现缝隙0~0.15mm、工件大小约Φ60×200mm、最大重量约8kg的管道焊接。
5.本实用新型夹紧定位可靠,可极大的提高IC装备铝合金结构件的焊接质量和生产效率。
附图说明
图1为本实用新型XY直线工作台的结构主视图;
图2为图1的俯视图;
图3为本实用新型夹持部分的结构主视图;
图4为图3的左视图;
图5为图4中顶尖部分的结构主视图;
图6为图5的右视图;
其中:1为X轴伺服电机,2为X轴编码器,3为X轴丝杠,4为X轴滑台,5为Y轴伺服电机,6为Y轴编码器,7为Y轴丝杠,8为Y轴滑台,9为XY直线工作台,10为防护罩,11为连接板,12为定位块,13为旋转主轴,14为三爪转动卡盘,15为编码器,16为伺服电机,17为减速器,18为压板,19为固定螺钉,20为吊环,21为顶尖压紧手轮,22为顶尖,23为第一滑块螺钉,24为壳体,25为轴承,26为端盖,27为螺柱丝杠,28为内滑套,29为外滑套,30为支架,31为T型块,32为第二滑块螺钉。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
本实用新型包括XY轴二维平台、立卧动力头、转动卡盘14及顶尖组件,其中XY轴二维平台安装在真空电子束焊机上,立卧动力头及转动卡盘14通过安装座安装在XY轴二维平台的XY直线工作台9上,转动卡盘14安装在安装座上,并通过传动装置与立卧动力头的输出端相连接;顶尖组件安装在XY直线工作台9上,与转动卡盘14相对。
如图1、图2所示,XY轴二维平台包括X轴伺服电机1、X轴编码器2、X轴丝杠3、X轴滑台4、Y轴伺服电机5、Y轴编码器6、Y轴丝杠7、Y轴滑台8及XY直线工作台9,其中Y轴伺服电机5的输出轴连接有Y轴丝杠7,Y轴滑台8安装在与Y轴丝杠7螺纹连接的丝母上,Y轴伺服电机5上设有Y轴编码器6;X轴伺服电机1、X轴编码器2、X轴丝杠3及X轴滑台4随Y轴滑台8沿Y轴丝杠7往复移动,X轴伺服电机1的输出轴连接有X轴丝杠3,X轴滑台4安装在与X轴丝杠3螺纹连接的丝母上,X轴伺服电机1上设有X轴编码器2;XY直线工作台9安装在X轴滑台4上。
如图3、图4所示,安装立卧动力头的安装座及顶尖组件通过连接板11安装在XY直线工作台9上,该连接板11与XY直线工作台9之间通过定位槽与定位块12定位,并通过T型槽与T型螺钉夹紧固定;在连接板11的边缘还通过压板18压紧,并用固定螺钉19固接在XY直线工作台9上。转动卡盘14的旋转主轴13通过轴承转动安装在安装座上,立卧动力头包括伺服电机16、减速器17及编码器15,其中伺服电机16及减速器17分别安装在安装座上,伺服电机16的输出轴与减速器17相连,减速器17的输出端通过传动装置与转动卡盘14的旋转主轴14相连,驱动旋转主轴14进而带动转动卡盘14旋转,本实施例的转动卡盘14为三爪卡盘;伺服电机16上安装有编码器15。夹持在转动卡盘14上的被焊接工件具有随XY轴二维平台沿X轴、Y轴往复移动以及随转动卡盘14旋转三个自由度。
如图5、图6所示,顶尖组件包括顶尖压紧手轮21、顶尖22、壳体24、螺柱丝杠27、内滑套28及外滑套29,其中壳体24安装在XY直线工作台9上,顶尖压紧手轮21转动安装在壳体24的一侧,螺柱丝杠27的一端与顶尖压紧手轮21相连,另一端螺纹连接顶尖22,螺柱丝杠27上的外螺纹与顶尖22上的内螺纹向配合,通过相对旋转运动可以将顶尖22推出或拉回;通过T型块31将支架30定位在连接板11上,壳体24与支架30通过螺钉和定位销固定在一起。内滑套28通过轴承连接在顶尖22外部、并随顶尖22沿螺柱丝杠27轴向往复移动,外滑套29套设在内滑套28外部、并通过滑块螺钉与内滑套28连接,由内滑套28带动沿螺柱丝杠27轴向往复移动;壳体24为内部中空结构,壳体24、外滑套29、内滑套28及螺柱丝杠27由外向内依次同心设置。外滑套29的内壁及壳体24的内壁分别沿轴向设有滑槽,内滑套28上的第一滑块螺钉23在外滑套29内壁上的滑槽内滑动,外滑套29上的第二滑块螺钉32在壳体24内壁上的滑槽内滑动。在螺柱丝杠27另一端的端部安装有限制顶尖22伸出长度的端盖26。在壳体24上还设有吊环20,便于顶尖组件的吊装。
本实用新型的工作原理为:
使用时,首先将立卧动力头和顶尖组件安装在XY直线工作台9上,连接板11上的定位块与XY直线工作台9上的定位槽配合定位后,将T型螺钉放入XY直线工作台9的T型槽中,将XY直线工作台9与连接板11固定。将工件放入三爪转动卡盘14中,旋动夹紧螺钉,夹紧对心固定工件;然后,转动顶尖压紧手轮21,由于螺柱丝杠27轴向固定在壳体24上,螺柱丝杠27与顶尖22之间的相互旋转运动将顶尖22推出,内滑套28和顶尖22将一起推出;当内滑套28运动到极限时,将带动外滑套29推出,从而实现顶尖22的顶紧。顶尖22前移找正中心并夹紧工件,然后将熔渣防护板放在焊缝的下方(目的:1、防止熔渣掉到夹紧螺杆等夹具体上损伤夹具;2、使得电子束流完全稳定后再进行焊接)。最后,调整聚焦电流,使得电子束聚焦在工件表面,XY轴二维平台和旋转主轴13三轴联动进行焊接,可实现圆形焊缝和相贯线焊缝的焊接。
本实用新型XY直线工作台与驱动旋转主轴旋转的立卧动力头的伺服电机采用24V供电,转动卡盘14、顶尖22等夹具体采用导电且不带磁性的不锈钢材料。
Claims (7)
1.一种IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具,其特征在于:包括XY轴二维平台、立卧动力头、转动卡盘(14)及顶尖组件,其中XY轴二维平台安装在真空电子束焊机上,所述立卧动力头及转动卡盘(14)通过安装座安装在XY轴二维平台的XY直线工作台(9)上,转动卡盘(14)安装在安装座上,并通过传动装置与立卧动力头的输出端相连接;所述顶尖组件安装在XY直线工作台(9)上,与所述转动卡盘(14)相对,该顶尖组件包括顶尖压紧手轮(21)、顶尖(22)、壳体(24)、螺柱丝杠(27)、内滑套(28)及外滑套(29),其中壳体(24)安装在XY直线工作台(9)上,顶尖压紧手轮(21)转动安装在壳体(24)的一侧,所述螺柱丝杠(27)的一端与顶尖压紧手轮(21)相连,另一端螺纹连接顶尖(22),所述内滑套(28)通过轴承连接在顶尖(22)外部、并随顶尖(22)沿螺柱丝杠(27)轴向往复移动,所述外滑套(29)设在内滑套(28)外部、并通过滑块螺钉与内滑套(28)连接,由内滑套(28)带动沿螺柱丝杠(27)轴向往复移动。
2.按权利要求1所述的IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具,其特征在于:所述壳体(24)为内部中空结构,壳体(24)、外滑套(29)、内滑套(28)及螺柱丝杠(27)由外向内依次同心设置;所述外滑套(29)的内壁及壳体(24)的内壁分别沿轴向设有滑槽,内滑套(28)及外滑套(29)上的滑块螺钉分别在外滑套(29)内壁上的滑槽、壳体(24)内壁上的滑槽内滑动。
3.按权利要求1所述的IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具,其特征在于:所述螺柱丝杠(27)另一端的端部安装有限制顶尖(22)伸出长度的端盖(26)。
4.按权利要求1所述的IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具,其特征在于:所述XY轴二维平台包括X轴伺服电机(1)、X轴编码器(2)、X轴丝杠(3)、X轴滑台(4)、Y轴伺服电机(5)、Y轴编码器(6)、Y轴丝杠(7)、Y轴滑台(8)及XY直线工作台(9),其中Y轴伺服电机(5)的输出轴连接有Y轴丝杠(7),Y轴滑台(8)安装在与Y轴丝杠(7)螺纹连接的丝母上,所述Y轴伺服电机(5)上设有Y轴编码器(6);所述X轴伺服电机(1)、X轴编码器(2)、X轴丝杠(3)及X轴滑台(4)随Y轴滑台(8)沿Y轴丝杠(7)往复移动,X轴伺服电机(1)的输出轴连接有X轴丝杠(3),X轴滑台(4)安装在与X轴丝杠(3)螺纹连接的丝母上,所述X轴伺服电机(1)上设有X轴编码器(2);所述XY直线工作台(9)安装在X轴滑台(4)上。
5.按权利要求1或4所述的I C装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具,其特征在于:所述立卧动力头及顶尖组件通过连接板(11)安装在XY直线工作台(9)上,该连接板(11)与XY直线工作台(9)之间通过定位槽与定位块定位,并通过T型槽与T型螺钉夹紧固定。
6.按权利要求1所述的IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具,其特征在于:所述立卧动力头包括伺服电机(16)、减速器(17)及编码器(15),其中伺服电机(16)及减速器(17)分别安装在安装座上,伺服电机(16)的输出轴与减速器(17)相连,减速器(17)的输出端通过传动装置驱动转动卡盘(14)旋转;所述伺服电机(16)上安装有编码器(15)。
7.按权利要求1所述的IC装备真空反应腔冷却水道真空电子束焊接夹具,其特征在于:夹持在转动卡盘(14)上的被焊接工件具有随XY轴二维平台沿X轴、Y轴往复移动以及随转动卡盘(14)旋转三个自由度。
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