一种自动化设备标准托盘的加工方法及标准托盘

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一种自动化设备标准托盘的加工方法及标准托盘\n技术领域\n[0001] 本发明属于设备加工领域，具体涉及一种自动化设备用的标准托盘的加工方法以及由其制作的标准托盘。\n背景技术\n[0002] 标准托盘是自动化设备中常用的部件，特别是对于精密仪器加工领域，由于其加工的产品或零件都是具有特别的结构但尺寸上却是较小的，在制造过程中以及制造完成以后的清洗和检测等过程中均需要在标准托盘帮忙下完成流转。。\n[0003] 现有技术中的托盘一般是通过加工中心的设备进行加工处理的，即用一整块的不锈钢板材，通过冲钎等手段对其进行加工，在需要的地方加工出孔洞。该方法加工周期长、制作成本高并且最终产品的加工变形量较大。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种成本低、零件加工变形量小的自动化设备标准托盘的加工方法以及由其制作的标准托盘。\n[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的方案为：\n[0006] 一种自动化设备标准托盘加工方法，该方法包括产品分层、子层加工、整体焊接以及产品整形等步骤：\n[0007] 所述产品分层包括：根据最终的标准托盘产品的结构将其分割为若干个子层并确定每个子层的具体结构参数；\n[0008] 所述子层加工包括以下步骤：\n[0009] S21涂覆感光胶：在各子层上涂覆感光胶；\n[0010] S22曝光：通过晒版机和底片对每个子层进行曝光处理，所述底片是根据产品分层的步骤中分割到得的各子层的具体结构参数而制作的；较佳地，曝光条件为：2000W高压汞灯，灯距75cm，曝光时间30秒；\n[0011] S23显影：将曝光处理后的子层置于显影水深度超过其厚度的显影水中进行显影处理；较佳地，显影时间约需要1分钟；\n[0012] S24预处理：将显影后的子层充分清洗以去除显影液；\n[0013] S25蚀刻：将清洗后的子层浸入蚀刻液中进行蚀刻处理，待蚀刻完成后取出；\n[0014] S26脱膜：将蚀刻后的子层浸渍于脱膜液中以脱去附着于子层表面附着的感光胶；\n较佳地，常温下浸渍约3分钟即可；\n[0015] 所述整体焊接包括以下步骤：\n[0016] S31定位：将分割后的各子层依其所属位置层叠放置，并调整各子层间的相对位置关系，使其叠置后的结构与分割前的整体产品结构相同；叠置放置后的各子层组成了一个焊接单元；\n[0017] S32真空扩散焊：将定位后得到的焊接单元置于真空扩散焊接炉中进行真空扩散焊接以生产产品坯料；一个优选的焊接条件为：900℃、20Mpa、0.015pa、24小时，随炉冷却至室温后取出；\n[0018] 所述产品整形包括：\n[0019] S41铣削：通过加工中心对产品坯料的至少一部分尺寸进行铣削整形，使其更符合结构设计要求；\n[0020] S42酸洗：将铣削处理后的产品坯料进行酸洗以去除加工产生的毛刺，得到最终的标准托盘产品。\n[0021] 该方法将标准托盘的加工方法由原来的整块板材直接加工变革为分层加工。在知晓最终产品结构的情况下分割子层是很容易实现的，并可以据此制作各子层的曝光底片备用；对于各子层，通过蚀刻的方法加工出相应的结构；再将各子层叠置定位后通过真空扩散焊接成型完整的坯料；最后再对坯料进行整形处理以使其结构符合设计要求。该方法可以降低整体的加工成本，而对于加工过程中零件的加工变形量也可以有很好的降低效果。\n[0022] 优选地，所述产品分层的步骤中分割各子层是平均分割或不平均分割。分割的具体方式取决于产品的结构，一般来说，平均分割有利于统一的材料采购，而不平均分割主要是针对产生的结构特性有针对性地进行分割，从而可以使各子层的加工更为方便，避免平均分割时在后期可能会有较大的整形工作量。较佳地，对于不锈钢板材可以选用平均分割法，每层子层的厚度为0.5mm；这样可以兼顾板材初步处理(采购与初步加工)和后续加工工艺。\n[0023] 优选地，所述S21涂覆感光胶的步骤中是通过喷涂或涂布而涂覆感光胶的。喷涂和涂布是两种涂覆效果较佳且实现方便的工艺，适用于本发明使用。\n[0024] 优选地，所述S23显影的步骤采用正胶显影或负胶显影。通过不同的显影液可以实现正胶显影或负胶显影，两种显影方式都可以最终实现本发明的发明目的。\n[0025] 优选地，所述S25蚀刻的步骤中使用三氯化铁作为蚀刻液。更佳地，蚀刻条件为：三氯化铁浓度2g/cm3，蚀刻温度40℃，蚀刻速度80μ/min，蚀刻时间约4分钟。\n[0026] 优选地，所述S31定位的步骤中还包括在各子层侧面焊接若干定位点的步骤。定位点将各子层的相对位置固定下来，设置定位点可以避免已经定位好的各焊接单元在搬运至扩散焊接炉的过程中、焊接炉加压的过程中或是焊接过程中各子层发生相对位置而使最终产品的尺寸有所偏差；较佳地，定位点使用激光焊接。\n[0027] 优选地，其特征在于，所述S31定位的步骤中还包括喷粉的步骤，在叠置定位后的焊接单元的上表面和下表面上喷涂耐高温粉末(例如陶瓷粉)以在焊接时进行隔离；所述耐高温粉末在焊接过程中保持稳定。实际生产中，为了提高产量，焊接时宜采用大批量同时焊接，为防止不同焊接单元的上、下表面之间在焊接时被误焊，在各焊接单元的上表面和下表面上喷涂耐高温粉末以进行隔离，以避免属于不同焊接单元的子层被错误地焊接在一起。\n[0028] 优选地，所述步骤S21涂覆感光胶的步骤中还包括网印光致抗蚀剂的步骤，通过晒制的丝网版将光致抗蚀剂网印于感光胶层上，然后将其置于烘箱进行烘烤处理。经光致抗蚀剂保护后，可以使曝光的影像更加清晰和准确，也可以使蚀刻得到的尺寸更符合预期。较佳地，丝网版一般采用300目，烘烤条件：130℃、25min。\n[0029] 优选地，所述S24预处理的步骤中还包括烘烤的步骤，在子层冲洗完成后将其置于烤箱中进行烘烤以强化涂覆的膜体(感光胶和/或光致抗蚀剂的总称)与子层的板材之间的贴合效果。较佳地，烘烤条件为：150℃、25min。\n[0030] 一种自动化设备标准托盘，该标准托盘是由上述任一项所述的方法制备的。\n[0031] 本发明的自动化设备标准托盘加工方法，可以降低整体的加工成本，而对于加工过程中零件的加工变形量也可以有很好的降低效果，因而更适用于大规模生产和实际的使用；特别是在精密零件的加工过程中，尺寸更标准的托盘可以提高生产效率和良品率。\n附图说明\n[0032] 图1是本发明的一个较佳实施例的工艺流程图。\n具体实施方式\n[0033] 为了使本领域技术人员可以更好地理解本发明，从而对本发明的保护范围作出清楚地限定，下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。\n[0034] 一种自动化设备标准托盘加工方法，所述方法分为产品分层、子层加工、整体焊接以及产品整形四个步骤：\n[0035] 产品分层的步骤包括：依最终的标准托盘产品的结构将其划分为若干层，并可因此确定每层对应的具体结构参数；为表述方便，将分割后的每层称为子层；划分子层时可以平均划分，也可以是根据产品的结构特性划分为不同厚度的若干子层；具体的分割方式取决于产品的结构，一般来说，平均分割有利于统一的材料采购，而不平均分割主要是针对产生的结构特性有针对性地进行分割，从而可以使各子层的加工更为方便，避免平均分割时在后期可能会有较大的整形工作量；例如，假设整体产品在竖直方向上的尺寸是均匀分布的(包括尺寸相同或线性渐变)，可以将其平均分割为若干厚度相同的子层；而当整体产品在竖直方向上的尺寸是不均匀的(非相同或线性渐变的)时，可以依据其结构分割为不同厚度的子层，例如总高度为4cm的产品，其自下而上在某处的通孔的孔径为0-1cm高度为4mm、\n1-3cm高度为3mm、3-4cm高度为2mm，此时可以将其分割为三层(0-1cm、1-3cm、3-4cm)；当然，也可以不考虑产品结构直接平均分割。分割完成后整体产品被划分为若干个参数(形状、结构、厚度等)相同或不相同的子层，后续依据各子层的相应结构(每个子层的结构在分割以后是清楚的，其可以根据整体产品的参数和分割方法得到)分别进行加工处理。\n[0036] 为方便表述，下面以不锈钢板材为子层加工的板材而制作不锈钢托盘为例对后续工序进行说明；下例中采用SUS304不锈钢，尺寸320mm*160mm*0.5mm；\n[0037] 所述子层加工包括以下步骤：\n[0038] S21涂覆感光胶：在各子层的不锈钢板材上移印涂覆感光胶，通过喷涂或涂布可以获得较高的程序均匀性，应当优先采用；\n[0039] S22曝光：用晒版机贴合底片进行曝光，将准备好的底片(根据产品分层的步骤分割得到的各子层的结构参数制作的)以适当的角度和位置贴附于不锈钢板材的感光胶面，设定曝光条件，例如：2000W高压汞灯，灯距75cm，曝光时间30秒；对S21步骤涂布后的不锈钢板材进行曝光处理；\n[0040] S23显影：将形成潜像的不锈钢板材置于显影水深度超过其厚度的显影水中进行显影，显影时可以采用正胶显影也可以采用负胶显影；但对于上述工艺来说，正胶显影效果更佳，正胶显影通过显影水溶解未固化的感光胶，直至不锈钢板材表面可以清晰地看到影像；一般来说显影时间约需要1分钟；\n[0041] S24预处理：将显影后的不锈钢板材进行充分清洗以去除显影液，清洗时使用的清洗液可以为水、乙醇或其他与显影液相容的液体；\n[0042] S25蚀刻：将清洗后的不锈钢板材浸入蚀刻液中进行蚀刻，待蚀刻完成后取出不锈钢板材；蚀刻时采用三氯化铁作为蚀刻液，蚀刻液浓度2g/cm3，蚀刻温度40℃，蚀刻速度80μ/min，蚀刻时间约4分钟；\n[0043] S26脱膜：将蚀刻后的不锈钢板材浸渍于专用脱膜液中以脱去附着于层板上的感光胶，一般来说常温下浸渍约3分钟即可，脱膜后擦干不锈钢板材；\n[0044] 所述整体焊接包括以下步骤：\n[0045] S31定位：将分割后的各子层依其所属位置层叠放置，并调整各子层间的相对位置关系，使其叠置后结构与分割前的整体产品相同；为表述方便，将定位放置好的一套子层(由同一个整体产品拆分而来)称为焊接单元；更佳地，在定位进或定位后，在各子层侧面(非各子层组合时相互接触的表面)用激光焊接若干定位点(例如8个，每个侧面上设置2个)，以使定位更加准备，同时也可以避免在后续工艺中搬运或焊接过程中各子层相对位置发生变动而导致最终产品尺寸错误；\n[0046] S32真空扩散焊：将焊接单元置于真空扩散焊接炉中进行焊接，焊接的条件为：900℃、20Mpa、0.015pa、24小时，随炉冷却至室温后取出；焊接完成后，各焊接单元即成为产品坯料，其内部被牢固地焊接在一起形成一块具有相应结构的完整不锈钢板(完整是指此前的各子层间完整地结合而非指该不锈钢板上不具有孔洞或其他结构)；\n[0047] 所述产品整形包括：\n[0048] S41铣削：将焊接好的产品坯料置于加工中心对坯料的某些尺寸(例如关键尺寸)进行铣削整形；铣削可以针对全部结构尺寸进行，也可以是仅针对关键部位进行的，具体取决于蚀刻效果和/或产品对尺寸的要求等其他相关因素；\n[0049] S42酸洗：将铣削处理后的产品进行酸洗以去除加工产生的毛刺，得到最终产品。\n[0050] 上述加工方法是统一采用0.5mm厚度的不锈钢板材作为原料进行的，该厚度的板材综合来看具有较佳的总体性能，既考虑了采购成本和板材前期加工操作，也兼顾了上述加工方法中后期整形处理时的工作量；总而言之是一种较佳的规格。\n[0051] 在某一些较佳实施例中，所述步骤S21涂布感光胶的步骤还包括S211网印(即丝网印刷)光致抗蚀剂的步骤，准备晒制丝网版，然后置于烘箱进行烘烤；丝网版一般采用300目，烘烤条件：130℃、25min；经光致抗蚀剂保护后，可以使影像更加清晰和准备，也可以使蚀刻得到的尺寸更符合预期。\n[0052] 在另一些较佳实施例中，所述S24预处理步骤还包括烘烤的步骤，烘烤条件优选为：150℃、25min；在冲洗完成后将不锈钢板置于烤箱中进行烘烤以强化感光胶和/或光致抗蚀剂与层板间的贴合，从而避免在蚀刻过程中由于感光胶与不锈钢表面贴合不牢而导致有蚀刻液沿两者的结合面渗透而对最终产品的结构产生不良影响。\n[0053] 在另一些较佳实施例中，所述S31定位的步骤中还包括S311喷粉的步骤：为提高产量，焊接时宜采用大批量同时焊接，即焊接时有若干焊接单元排成若干层，每层内亦具有若干个焊接单元；此时，层内各焊接单元由于是可以设置一定间隙的，而层间上下焊接单元之间因为需要加压而需要接触时，为防止不同焊接单元之间在焊接时被误焊，在各焊接单元的上表面和下表面(即同一焊接单元的最上层子层的上表面和最下层子层的下表面)上喷涂耐高温粉末(其在真空焊接的条件下稳定，不会发生熔化或反应)以进行隔离(焊接单元内部的各子层间是不用也是不可以喷涂陶瓷粉的)，避免属于不同焊接单元的子层被错误地焊接在一起；所用的耐高温粉末可以是现有技术中任何在真空焊接条件下稳定的材料的粉末，例如陶瓷粉。\n[0054] 实施例\n[0055] 按本发明的上述工艺和现有技术中传统的加工工艺分别制作相同规格的产品，各工序所需的时间和费用分别为：\n[0056] 表1现有技术和本发明对比表\n[0057]\n[0058] 需要说明的是，上述对于本发明具体实施方式的表述仅是示例性说明，采用其他材料、其他规则但按本发明构思制作的方法应当也落入本发明的保护范围内；本领域技术人员在本发明构思的基础所作的常规替换和变通也应当属于本发明的保护范围。