專利名稱：一種單晶爐爐門的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單晶爐爐門，還涉及一種單晶爐爐門數(shù)控加工變形控制方法。
背景技術(shù)：
利用單晶硅所生產(chǎn)的太陽能電池可以直接把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，在能源短缺，環(huán)境保護(hù)問題日益嚴(yán)重的今天，低成本高效率地利用太陽能將越發(fā)重要。高純的單晶硅棒是單晶硅太陽電池的原料，硅純度要求99. 9999%,而在半導(dǎo)體行業(yè)單晶硅的純度要求更高。 目前單晶硅主要是在單晶硅爐內(nèi)用CZ法拉制的，單晶硅爐的副室大開門結(jié)構(gòu)主要通過矩形門框和門框內(nèi)的門板焊接形成，門框?yàn)橹锌蘸捅”诮Y(jié)構(gòu)，由于便于清掃，在高端配置的單晶爐中應(yīng)用非常廣泛。然而由于門框壁薄、剛性差，在加工中的變形問題也日漸突出。銑削加工這類薄壁零件時(shí)，主要采用壓板式夾緊方法夾壓工件的四周(有時(shí)候?yàn)榱嗽黾友b卡的剛性，在中部也施加固定約束)。加工后的零件常常出現(xiàn)如下的變形問題(I)加工完成后密封接合面的平面度不合格。(2)面型的不平整，以中部翹曲為多。目前，加工后對(duì)已變形件進(jìn)行矯正等一些常規(guī)的變形控制措施雖然也能勉強(qiáng)滿足使用要求，但在長期的使用過程中蠕變現(xiàn)象也會(huì)比較嚴(yán)重，這一些都會(huì)影響到爐門的密封性能和產(chǎn)品質(zhì)量。航空航天中使用高速加工控制鋁合金薄壁零件的加工變形取得了一定的進(jìn)展，但是使用的設(shè)備昂貴、而且對(duì)應(yīng)于航空鋁合金的工藝并不完全適合不銹鋼的加工。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種單晶爐爐門數(shù)控加工變形控制方法，使用普通數(shù)控設(shè)備加工不銹鋼單晶爐爐門，以克服現(xiàn)有技術(shù)加工單晶爐爐門平面度不合格的問題。為此，本實(shí)用新型提出一種單晶爐爐門數(shù)控加工變形控制方法，用于加工單晶爐爐門，所述單晶爐爐門包括門框和門板，所述門框?yàn)閷?shí)心鋼板，所述門框的表面開設(shè)有密封槽，所述單晶爐爐門數(shù)控加工變形控制方法包括A、將單晶爐爐門用夾具水平地固定到機(jī)床工作臺(tái)上，粗加工所述門框的待加工面和密封槽，粗加工后，所述待加工面的厚度去除量為所述待加工面總加工量的60-80%，所述密封槽的長度等于所需長度，所述密封槽的寬度和厚度分別為所需尺寸的50-70% ；B、然后松開夾具讓所述爐門充分自由變形；C、此后再次將單晶爐爐門用夾具水平地固定到機(jī)床工作臺(tái)上，在所述門框底部中間位置施加一向上支撐力，使所述門框中間位置處的向上變形量達(dá)到許用變形量的1/4至1/2 ；D、然后銑削待加工面和所述密封槽，進(jìn)行精加工至各自所需尺寸。進(jìn)一步地，步驟B中，松開夾具讓所述爐門充分自由變形的時(shí)間為2分鐘至30分鐘。進(jìn)一步地，步驟C中，通過螺旋千斤頂支撐在所述門框底部中間位置，使得所述門框中間位置處的向上變形量達(dá)到許用變形量的1/4至1/2。進(jìn)一步地，步驟C中，通過在所述門框上面設(shè)置千分表顯示和/或控制所述門框中間位置處的向上變形量。進(jìn)一步地，如果經(jīng)過步驟A、B、C、D—遍后，所述門框平面度仍然超差，則重復(fù)步驟B、C、D —次。進(jìn)一步地,步驟C還包括Cl :通過螺旋千斤頂支撐使所述門框底部中間位置，使得所述門框中間位置處的向上變形量達(dá)到許用變形量的2/5至4/5 ；C2:然后在所述門框頂部中間位置施加壓下力，使得所述門框中間位置處的向上變形量回退到許用變形量的1/4至1/2。進(jìn)一步地，步驟C2中，通過在所述門框中間位置使用夾具在所述門框頂部中間位置施加壓下力。進(jìn)一步地，步驟C中，通過使用夾具固定所述門框的三個(gè)點(diǎn)將單晶爐爐門水平地固定到機(jī)床工作臺(tái)上。進(jìn)一步地，步驟A中，所述待加工面總加工量為2至5_，所述密封槽的寬度為6至8mm,深度為4至6_。進(jìn)一步地,所述單晶爐爐門的門框，長1522mm至1722mm,外框?qū)?70mm至370mm,內(nèi)框?qū)?82mm至242臟，門框單邊寬度40至60mm，待加工前，門框厚度24至26mm，粗加工后，所述待加工面的厚度去除量為所述待加工面總加工量的70%，所述密封槽的寬度和厚度分別為所需尺寸的60%，所述門框中間位置處的向上變形量為O. 05mm，精加工后，門框的厚度為21mm,待加工面加工后要求平面度< O. 15mm。本實(shí)用新型通過步驟B松開夾具讓所述爐門充分自由變形，在加工過程中增加一個(gè)應(yīng)力釋放步驟，該步驟保證了焊接殘余應(yīng)力、加工應(yīng)力的充分釋放，變形后的不平整面可以在后續(xù)的加工中去除，不引入新的應(yīng)力，可以有效控制變形，加工效率提高、質(zhì)量更加穩(wěn)定。進(jìn)而，采用三點(diǎn)定面的固定方式，通過使用夾具固定所述門框的三個(gè)點(diǎn)，既不產(chǎn)生裝卡變形，也有利于工件加工過程中的應(yīng)力釋放。另外，為減小銑削力的影響，在裝卡時(shí)附加一個(gè)向上支撐力，防止了欠切現(xiàn)象。

圖I為根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，爐門中部施加單向向上支撐；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，爐門中部施加向上支撐和壓下兩種作用力；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的爐門的主視結(jié)構(gòu)；圖4為圖3中B-B剖視結(jié)構(gòu)；圖5為根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的爐門的后視結(jié)構(gòu)；圖6為圖3中A-A剖視結(jié)構(gòu)；圖7為圖6中F處放大結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)號(hào)說明[0037]I、門板2、門框3、密封槽4、壓板5、螺旋千斤頂6、壓板7、壓板8、螺旋千斤頂
10、單晶爐爐門14、視窗15、內(nèi)法蘭21、第一層板23、第二層板L、門框長度H1、門框厚度H2、內(nèi)腔厚度H3、密封槽深度D1、內(nèi)框?qū)挾菵2、外框?qū)挾菵3、密封槽寬度
具體實(shí)施方式
為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。本實(shí)用新型提出一種單晶 爐爐門數(shù)控加工變形控制方法，用于加工單晶爐爐門10，所述單晶爐爐門10包括焊接的門框2和門板1，所述門框?yàn)閷?shí)心鋼板，所述門框2的表面開設(shè)有密封槽3，如圖I所示，所述單晶爐爐門數(shù)控加工變形控制方法包括A、將單晶爐爐門10用夾具水平地固定到機(jī)床工作臺(tái)上，夾具例如為壓板4，此外，還可以再使用一個(gè)螺旋千斤頂8支撐在門框2的一角，粗加工所述門框2的待加工面和密封槽3，粗加工后，所述待加工面的厚度去除量為所述待加工面總加工量的60-80%，所述密封槽3的長度等于所需長度，所述密封槽的寬度和厚度分別為所需尺寸的50-70% ;通常情況下，所述待加工面總加工量為2至5mm,例如為3mm、4mm,所述密封槽的寬度為6至8mm,例如為7mm,深度為4至6mm,例如為5mm ；B、然后松開夾具讓所述爐門10充分自由變形；粗加工達(dá)到上述加工量后，通過應(yīng)力的充分釋放，使得述爐門充分自由變形，此后再進(jìn)行精加工，變形后的不平整面可以在后續(xù)的加工中去除，而且精加工中變形較小，可以有效控制變形，本實(shí)用新型中，粗加工的加工量的選擇控制了精加工的變形；C、此后再次將單晶爐爐門10用夾具水平地固定到機(jī)床工作臺(tái)上，在所述門框底部中間位置施加一向上支撐力，使所述門框中間位置處的向上變形量達(dá)到許用變形量的1/4至1/2 ;其中，許用變形量是根據(jù)加工所要達(dá)到的平面度來確定，例如，加工后平面度(O. 15臟，則許用變形量為O. 15臟，所述門框中間位置處的向上變形量為O. 05mm。對(duì)于單晶爐爐門10來說，在所要求的平面度為定值的情況下，通常所述門框中間位置處的變形最大，所以，選擇門框底部中間位置施加一向上支撐力以防止欠切；D、然后銑削待加工面和所述密封槽，進(jìn)行精加工至各自所需尺寸，即進(jìn)行精加工。進(jìn)一步地，步驟B中，松開夾具讓所述爐門充分自由變形的時(shí)間為2分鐘至30分鐘，這個(gè)時(shí)間范圍能夠達(dá)到本實(shí)用新型中的單晶爐爐門的充分自由變形，這樣能在爐門充分自由變形的情況下，提高加工效率。其中，松開夾具的時(shí)間例如為5分鐘，10分鐘，這樣效
率更高。進(jìn)一步地，步驟C中，通過螺旋千斤頂5支撐在所述門框底部中間位置，使得所述門框中間位置處的向上變形量達(dá)到許用變形量的1/4至1/2，例如向上變形量達(dá)到許用變形量的1/3。螺旋千斤頂5和螺旋千斤頂8結(jié)構(gòu)可以相同，均為現(xiàn)有的機(jī)床的裝卡工具。螺旋千斤頂結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低。進(jìn)一步地，步驟C中，通過在所述門框上面設(shè)置千分表顯示和/或控制所述門框中間位置處的向上變形量。這樣，可以精確測量門框中間位置處的向上變形量。進(jìn)一步地，如果經(jīng)過步驟AB⑶一遍后，所述門框平面度仍然超差，則重復(fù)步驟B⑶一次，即可保證其平面度不再超差。[0048]進(jìn)一步地，如果遇到門框中部上翹，發(fā)生“過切”現(xiàn)象，則采用輕度下壓的方式。如圖2所示，步驟C還包括Cl :通過螺旋千斤頂5支撐使所述門框2底部中間位置，使得所述門框中間位置處的向上變形量達(dá)到許用變形量的2/5至4/5 ;即算上門框中部上翹的變形量，再通過螺旋千斤頂8支撐使所述門框2底部中間位置，使得所述門框中間位置處的向上變形量達(dá)到許用變形量的2/5至4/5 ；C2:然后在所述門框頂部中間位置施加壓下力，使得所述門框中間位置處的向上變形量回退到許用變形量的1/4至1/2，這樣，能夠在門框既受向上的支撐，又受向下的壓下的情況下使所述門框中間位置處的向上變形量保持在許用變形量的1/4至1/2，由于同時(shí)存在向上和向下的兩個(gè)作用力，因而能夠充分考慮上翹和加工中的下彎，更有效的防止過切，保證加工質(zhì)量。進(jìn)一步地，步驟C2中，通過在所述門框中間位置使用夾具在所述門框頂部中間位 置施加壓下力。夾具例如為壓板6和壓板7，壓板6和壓板7的結(jié)構(gòu)與壓板4相同，均為機(jī)床的現(xiàn)有的裝卡工具。這樣，能夠方便利用機(jī)床的裝卡工具。進(jìn)一步地，步驟C中，通過使用夾具固定所述門框的三個(gè)點(diǎn)將單晶爐爐門水平地固定到機(jī)床工作臺(tái)上。如圖I和圖2所示，單晶爐爐門10均被3個(gè)壓板4固定住三個(gè)點(diǎn)，形成三點(diǎn)定面，這樣的固定方式能夠大大減少單晶爐爐門的束縛，有利于精加工中加工應(yīng)力的充分釋放，提高加工精度。下面以一具體尺寸單晶爐爐門為例。如圖3所示，所述單晶爐爐門的門框，長L為1622mm，如圖6所示，外框D2寬320mm，內(nèi)框Dl寬212mm，門框單邊寬度59mm，如圖4和圖5所示，門板I為弧形，門板I中間具有橢圓形視窗14，視窗14總厚85mm，視窗14處設(shè)有內(nèi)法蘭15，便于連接；如圖4和圖6所示，門板I由兩層鋼板焊接形成，分別為第一層板21和第二層板23，第一層板21和第二層板23之間為空腔，第一層板21和第二層板23的厚度分別為2至3mm和3至4臟，空腔的厚度H2為25至28mm。本實(shí)用新型主要針對(duì)門框2與門板I焊接后，對(duì)門框2進(jìn)行加工，門板I的加工可以在與門板I焊接前加工或者采用其他現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行加工。門框2為實(shí)心鋼板。待加工前，即將門框2與門板I焊接后，門框厚度Hl為24至26mm,即門框2此時(shí)為24至26mm實(shí)心鋼板。門框2的待加工面上具有密封槽3，如圖7所示，密封槽3的深度為H3，寬度為D3，粗加工后，所述待加工面的厚度去除量為所述待加工面總加工量的70%，所述密封槽的寬度和厚度分別為所需尺寸的60%，所述門框中間位置處的向上變形量為O. 05mm，精加工后，門框的厚度為21mm，即總加工量為3_4臟，待加工面加工后要求平面度< O. 15mm。I、將該零件用夾具固定到機(jī)床工作臺(tái)上，把待加工面大致加工平整，材料去除量大約70%，并粗加工密封槽的尺寸至所需尺寸的60% ;2、然后松開裝卡(即夾具)讓爐門充分自由變形，松開裝卡的時(shí)間可以為10分鐘。3、然后將爐門用三點(diǎn)定面的方式固定于工作臺(tái)上，使待加工面盡量保持水平；4、為控制讓刀現(xiàn)象導(dǎo)致的欠切，在爐門的門框2中部施加單向的向上支撐，在工件(單晶爐爐門的門框)下端施加一個(gè)螺旋千斤頂5的支撐力，同時(shí)在工件上面壓上千分表，旋轉(zhuǎn)千斤頂，使工件有向上O. 05mm的變形量，這樣既保證了頂緊，即使有過切也在允許的范圍之內(nèi)。5、銑削待加工面至所需尺寸。6、卸下工件測量其平面度，如果還有個(gè)別零件平面度超差，則重復(fù)2至5 —遍即可保證其平面度不再超差。如圖2所示，在加工更大尺寸的爐門的時(shí)候，如果遇到中部上翹，發(fā)生“過切”現(xiàn)象，則采用輕度下壓的方式。施加方式是在下方用螺旋千斤頂5使工件(單晶爐爐門的門框)有向上約O. 08mm的變形量，在螺旋千斤頂5的上方施加一個(gè)向下的壓力，使用壓板6和壓板7，使變形回退約O. 03mm,其余裝卡工藝不變。采用以上加工變形控制措施，薄壁中空爐門的加工變形得到有效的控制，加工效率提高、質(zhì)量更加穩(wěn)定。 以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式
，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。為本實(shí)用新型的各組成部分在不沖突的條件下可以相互組合，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種單晶爐爐門，其特征在于，所述單晶爐爐門包括門框和門板，所述門框?yàn)閷?shí)心鋼板，所述門框的表面開設(shè)有密封槽。
2.如權(quán)利要求I所述的單晶爐爐門，其特征在于所述密封槽的寬度為6至8mm，深度為4 至 6mm。
3.如權(quán)利要求I所述的單晶爐爐門，其特征在于，所述單晶爐爐門的門框，長1522mm至1722mm,外框?qū)?70_至370mm,內(nèi)框?qū)?82_至242mm,門框單邊寬度40至60mm,門框的厚度為21_。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種單晶爐爐門，所述單晶爐爐門包括門框和門板，所述門框?yàn)閷?shí)心鋼板，門框長1522mm至1722mm，外框?qū)?70mm至370mm，內(nèi)框?qū)?82mm至242mm，門框單邊寬度40至60mm，門框的厚度為21mm，門框的表面開設(shè)有密封槽，密封槽的寬度為6至8mm，深度為4至6mm，本實(shí)用新型提供的單晶爐爐門不僅密封性能好，還可有效控制加工過程中出現(xiàn)的爐門變形，并且加工效率高，質(zhì)量更加穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)C30B15/00GK202428010SQ20112053445
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者王兆峻 申請(qǐng)人:北京京儀世紀(jì)電子股份有限公司