浅析晶体生长炉机架的自动化加工方法

浅析晶体生长炉机架的自动化加工方法

王耀辉

绍兴市佳达机械制造有限公司 浙江绍兴 312300

摘要：机架作为大型晶体生长炉的支撑，对其质量要求也较高，而在对钢管进行定位钻孔的过程中，如果出现定位偏差、不够精准，最终会影响机架的质量，因此本文对其加工方法进行了改进，尤其是对钻孔位置定位精准，保证了机架的质量，且自动化操作，提高了工作效率。

关键词：晶体生长炉、定位、机架、钻孔

1、目的

晶体生长炉的体积巨大，对其进行支撑的机架规格也极大。传统的加工方式中，机架通常由切割得到的方形钢管、钢板经过相互焊接后形成，多数钢管上需要打孔，以安装其他零部件。现有的加工方式中打孔通常在钻床上进行，钢管通过夹具被夹紧定位在钻床上后，即由钻头对钢管进行直接钻孔；但上述方式下，对钢管的位置定位不够精准，经常会出现钻孔位置出现偏差的情况，影响最终加工出机架的质量。

2、机架加工方法

(1)原料切割：通过切割机将方形钢管切割为多个短管，短管具有两个规格，其中一个规格为60cm，另一个规格为1.5m；再通过板材切割机将钢板切割为多块小板，小板同样具有两种规格，其中一种规格为长方形，另一种规格为正方形；

(2)钢管打孔：通过钢管打孔机对步骤(1)中加工得到的规格为60cm的钢管进行钻孔；

(3)板材去毛刺：通过去毛刺机将长方形和方形的小板表面上的毛刺分别进行去除；

(4)机架成型：通过焊接机将上述步骤中加工后的短管和小板相互焊接形成机架；

(5)抛丸处理：将焊接完成后的机架通过抛丸机进行抛丸处理，去除机架表面的铁锈。

钢管由切割机的进料口出穿入后由切割机进行切割，经过切割后的钢管由后部的钢管向前顶动至钻孔装置前侧，之后钻孔辅助装置将定位件装配至待钻孔的钢管上；钢管由后部的钢管向前顶动至钻孔装置下方，由钻孔装置对钢管进行钻孔，钻孔位置由定位件进行定位；钻孔完成后的钢管由后部的钢管向前顶动至钻孔装置后侧，之后钻孔辅助装置将定位件由钢管上取下，最后将钢管输送至出料装置。

3、钻孔定位技术

定位件包括定位架、两对孔部件及位置限位件。钻孔装置上设有与该位置限位件相配合的抵触件，该抵触件上设有压力传感器。定位架由金属制成，包括板体和设于板体的四个端角上的插件，该插件的横截面为L型结构。对孔部件包括锥形孔和锥形筒。当定位件插至钢管上时，四个端角上的插件能够分别插入至钢管的四个端角上，从而保证定位件与钢管之间的位置完全固定，保证定位件在打孔时不会相对钢管移动，进一步保证了打孔的精准度。位置限位件和抵触件对钢管的位置进行良好的定位，有效避免了钢管输送至钻孔装置上的位置出现偏移，保证每次输送的钢管的位置均保持准确。钻头设置为两个，其位置无需进行调整，钢管位置固定后，钻头即可在钢管的指定上精准加工出钻孔，进一步提升了加工精度。

钻孔装置包括支架、滑轨、滑座、钻臂、气缸、推板、液压缸及落料通槽。钻臂包括钻头和与锥形筒相配合以控制钻头对准锥形孔中心位置的调位结构；滑座设置为两个，钻臂的位置调整到位后，在加工同一种规格钢管的情况下，钻臂的位置即可无需再调整，进一步降低了钻孔可能出现位置偏移的情况；由于钻臂具有调位结构，能够在因为钢管自身形状差异带来的细微偏差的情况下，保证钻臂始终对准于定位件上的锥形筒中部对钢管进行钻孔，始终保持钻孔的精准度，即使轻微的偏差也能够被消除。

钻孔辅助装置包括撑架、电动轨道、气缸及装配座。装配座包括上板体、下板体、气腔、活动板、内螺纹筒、丝杆、电机、抓持件、环槽、第一抓持块和第二抓持块。第一抓持块和第二抓持块分别设置为多个，且部分穿入至该环槽内，第一抓持块位于第二抓持块的上方；板体上设有供抓持件插入的环形槽，环形槽上设有与第二抓持块相配合的一圈挡沿；锥形筒上端向外延伸形成有与第一抓持块相配合的一圈凸缘；丝杆上端穿出穿上板体后与电机相连，电机驱动丝杆转动时，丝杆驱动活动板上下移动。通过上下两个抓持块对定位件的两个位置进行定位抓持，抓持效果更强，保证能够带动定位件向上移动以将定位件由钢管上拔出；采用活动板的移动同步驱动所有抓持块同步动作，同步率高，故障率低。

抵触件包括相互连接的横块和竖块，横截面为L型结构。横块和竖块外表面上分别设有压力传感器，机座上设有两开口槽，开口槽内设有中部铰接于开口槽内壁的L型钩件和气缸，气缸与钩件的其中一端相连。压力传感器在受到一定压力的情况下，会反馈信息控制推板不再移动，进而保证抵触件和位置限位件之间完全贴紧，钢管位置定位完全精准，进一步提升加工后的钻孔位置的精度；其次，气缸动作时将驱动钩件进行翻动，使钩件的上端翻出开口槽，且卡入至钢管内，对钢管进行压紧，进而当抓持件将定位件由钢管上取下时，钢管能够被完全限制在机座上，不会随定位件的移动而上移，提升定位件脱离钢管的速度，工作效率高，且抓持件采用杠杆的形式对钢管进行固定，固定效果良好，且设置的结构简单，方便实现。

图一

（3-定位件、31-定位架、311-板体、312-插件、32-位置限位件、322-锥形筒）

4、总结

钢管打孔时可通过钻孔辅助装置实现定位件在钢管上的自动装配，从而通过定位件与钻孔装置之间的配合，实现钢管上钻孔位置的完全精准化，进而有效避免了钢管上的钻孔位置偏移的情况，保证加工得到的机架质量良好；再者，由于定位件的装配也是完全的自动化操作，进而该操作并不会影响整体的钻孔效率，在保障钻孔精度的同时保障了整体的高工作效率。

参考文献

[1] 孙丽香, 范旭昕, SunLixiang. 大型机架加工技术[J]. 一重技术, 2006.