一种大型真空腔体制造工艺的制作方法

本发明涉及真空镀膜设备制造技术领域，具体涉及一种大型真空腔体制造工艺。

背景技术：

真空腔体是大型真空镀膜设备中的核心零件。如图6所示为一种典型结构的大型真空腔体，该大型真空腔体的外形为长方体结构的奥氏体不锈钢焊接结构件，其长度超过10米，高度超过4米，宽度超过2米。真空腔体的上部设有法兰密封面，底部设有用于机械加工定位的基准面。

现有技术中，上述大型真空腔体的制造存在以下问题：

一是由于零件尺寸较大，焊接后的去应力处理大多采用振动时效去应力处理，具体方法是将振动时效机(激振电机)固定在大型真空腔体的某一部位(为了固定方便，通常是固定在某一边角位置)，然后通过振动时效机的振动时效真空腔体内部应力的去除。但是由于振动时效机是固定在某一部位，振动时效机的激振力会随着距离的增大而衰减，振动时效时靠近振动时效机部位的部分应力首先释放，远离振动时效机部位的应力后释放，使得应力释放的时间和大小都不一致。且由于真空腔体各部位强度不同，上述这种应力释放的不一致特别是在真空腔体较为薄弱的部位其激振力的过载，会导致真空腔体各部位在振动时效后的异常变形，并使得真空腔体的上部法兰密封面变形后不平整，经过机械加工后法兰面厚薄不均，从而影响到其外观质量和最终的密封性能。

二是在机械加工时，底部基准面的加工是以上部法兰密封面为基准，装夹时法兰密封面为毛坯面，由于零件尺寸大，装夹采用多点定位装夹，多点定位装夹压紧时会导致法兰密封面的压紧变形不一致，导致加工出的底部基准面在加工完成、拆去装夹后出现弹性回复变形，使得加工出的底部基准面不平整，由此降低了后续精加工法兰密封面的精度。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种大型真空腔体制造工艺，旨在提高真空腔体焊接后去应力处理时应力释放的均匀性、减少去应力处理后的异常变形，同时提高机械加工的精度。具体的技术方案如下：

一种大型真空腔体制造工艺，包括如下工艺步骤：

(1)钢板下料：钢板采用数控等离子机切割成形；

(2)焊接：钢板下料后进行拼装、点焊固定，然后焊接；

(3)振动时效处理：焊接后采用振动时效机进行振动时效处理，以消除焊接应力；

(4)底部基准面加工：顶部密封面朝下设置，且以顶部密封面为定位基准，铣加工底部基准面；

(5)顶部密封面加工：底部基准面朝下设置，且以铣加工的底部基准面为定位基准，铣加工顶部密封面；

其中，在所述振动时效处理工序中，所述振动时效机通过米字结构的平衡梁与所述真空腔体相连接；其中，所述振动时效机设置在所述米字结构的平衡梁的中心部位，所述米字结构的平衡梁的各悬臂端连接所述真空腔体的顶部密封面。

上述大型真空腔体的制造工艺中，采用了米字结构的平衡梁，且振动时效机设置在所述米字结构的平衡梁的中心部位，一方面米字结构的平衡梁与真空腔体的连接能够加固真空腔体上较为薄弱处的强度，降低振动时效时由于应力释放的先后顺序不一致而导致的异常变形问题，从而使得真空腔体的变形更为均匀；另一方面振动时效机设置在米字结构的平衡梁的中心部位可以使得真空腔体应力的释放更为平衡和均匀，从而可以进一步减少真空腔体的顶部密封面变形导致的不平整，提高后续机械加工的质量。

作为本发明的优选方案之一，在所述振动时效处理工序中，在所述真空腔体的底部设置有若干数量的缓冲轮胎，所述缓冲轮胎位于所述米字结构的平衡梁的各悬臂端的正下方。

上述在振动时效处理时，通过将缓冲轮胎设置在所述米字结构的平衡梁的各悬臂端的正下方，可以防止真空腔体在悬空点部位的激振力负荷过载，从而使得应力的释放更为均匀。

作为本发明的优选方案之二，所述米字结构的平衡梁的各悬臂端与所述真空腔体的顶部密封面的连接为点焊连接。

作为本发明的优选方案之三，在所述底部基准面加工工序中，设置有定位工装，所述定位工装包括底座、安装在所述底座上的用于定位所述顶部密封面的若干数量的浮动顶紧组件，所述浮动顶紧组件沿所述顶部密封面的四周分散分布。

通过设置多个浮动顶紧组件，可以使得真空腔体在装夹和加工时减少变形，从而提高加工精度。

浮动顶紧组件的具体结构可以有两种：

作为浮动顶紧组件的结构之一，所述浮动顶紧组件为浮动支撑缸。

上述浮动支撑缸能够适应毛坯面不平整时的定位，其浮动支撑缸与定位面接触后能够自动锁紧。

作为浮动顶紧组件的结构之二，所述浮动顶紧组件为钢球集成式浮动顶紧组件，所述钢球集成式浮动顶紧组件包括浮动支撑缸、连接在所述浮动支撑缸上部的升降板，所述升降板的四周设置有固定的围墙，且在位于所述升降板上方的所述围墙内堆积有钢球。

使用时，将真空腔体吊装到钢球集成式浮动顶紧组件上，定位面靠平围墙的上端面，浮动支撑缸上顶使得升降板上升，升降板的上升带动围墙内的集成式钢球上升，集成式钢球上升后接触真空腔体的定位面，浮动支撑缸再上升时会遇到较大的阻力，阻力达到一定值后即进行自动锁紧，实现对真空腔体毛坯面的大面积定位。

上述钢球集成式浮动顶紧组件相比单一的浮动支撑缸结构，其与真空腔体定位面接触的部位为面积较大的集成式钢球，从而可以大幅度增加浮动顶紧组件与真空腔体定位面的接触面积，使得真空腔体定位后的刚性大幅度增加，从而进一步提高了后续机械加工的精度。

本发明中，所述钢球的表面涂有一层润滑脂。

作为述钢球集成式浮动顶紧组件的一种优选方案，在位于所述升降板下方的所述围墙上连接有导向板，所述升降板上连接有若干数量的导向杆，所述导向杆滑动连接于所述导向板上设置的导向孔中。

优选的，所述升降板与所述围墙之间设置有间隙。

优选的，所述钢球的直径为8～20mm。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种大型真空腔体制造工艺，采用了米字结构的平衡梁，且振动时效机设置在所述米字结构的平衡梁的中心部位，一方面米字结构的平衡梁与真空腔体的连接能够加固真空腔体上较为薄弱处的强度，降低振动时效时由于应力释放的先后顺序不一致而导致的异常变形问题，从而使得真空腔体的变形更为均匀；另一方面振动时效机设置在米字结构的平衡梁的中心部位可以使得真空腔体应力的释放更为平衡和均匀，从而可以进一步减少真空腔体的顶部密封面变形导致的不平整，提高后续机械加工的质量。

第二，本发明的一种大型真空腔体制造工艺，采用了米字结构的平衡梁，在振动时效处理时，通过将缓冲轮胎设置在所述米字结构的平衡梁的各悬臂端的正下方，可以防止真空腔体在悬空点部位的激振力负荷过载，从而使得应力的释放更为均匀。

第三，本发明的一种大型真空腔体制造工艺，通过设置多个浮动顶紧组件，可以使得真空腔体在装夹和加工时减少变形，从而提高加工精度。

第四，本发明的一种大型真空腔体制造工艺，钢球集成式浮动顶紧组件相比单一的浮动支撑缸结构，其与真空腔体定位面接触的部位为面积较大的集成式钢球，从而可以大幅度增加浮动顶紧组件与真空腔体定位面的接触面积，使得真空腔体定位后的刚性大幅度增加，从而进一步提高了后续机械加工的精度。

附图说明

图1是本发明的一种大型真空腔体制造工艺的工艺流程示意图；

图2是真空腔体进行振动时效处理的结构示意图；

图3是图2的俯视图；

图4采用钢球集成式浮动顶紧组件进行真空腔体定位的结构示意图；

图5是钢球集成式浮动顶紧组件的结构示意图；

图6是真空腔体的结构示意图。

图中：1、真空腔体，2、振动时效机，3、底部基准面，4、顶部密封面，5、米字结构的平衡梁，5-1、加固板，5-2、连接块，6、缓冲轮胎，7、底座，8、浮动顶紧组件，9、浮动支撑缸，10、升降板，11、围墙，12、钢球，13、导向板，14、导向杆，15、底板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至6所示为本发明的一种大型真空腔体制造工艺的实施例，包括如下工艺步骤：

(1)钢板下料：钢板采用数控等离子机切割成形；

(2)焊接：钢板下料后进行拼装、点焊固定，然后焊接；

(3)振动时效处理：焊接后采用振动时效机2进行振动时效处理，以消除焊接应力；

(4)底部基准面加工：顶部密封面4朝下设置，且以顶部密封面4为定位基准，铣加工底部基准面3；

(5)顶部密封面加工：底部基准面3朝下设置，且以铣加工的底部基准面3为定位基准，铣加工顶部密封面4；

其中，在所述振动时效处理工序中，所述振动时效机2通过米字结构的平衡梁5与所述真空腔体1相连接；其中，所述振动时效机2设置在所述米字结构的平衡梁5的中心部位，所述米字结构的平衡梁5的各悬臂端连接所述真空腔体1的顶部密封面4。

上述大型真空腔体1的制造工艺中，采用了米字结构的平衡梁5，且振动时效机2设置在所述米字结构的平衡梁5的中心部位，一方面米字结构的平衡梁5与真空腔体1的连接能够加固真空腔体上较为薄弱处的强度，降低振动时效时由于应力释放的先后顺序不一致而导致的异常变形问题，从而使得真空腔体1的变形更为均匀；另一方面振动时效机2设置在米字结构的平衡梁5的中心部位可以使得真空腔体1应力的释放更为平衡和均匀，从而可以进一步减少真空腔体1的顶部密封面4变形的不平整，提高后续机械加工的质量。

作为本实施例的优选方案之一，在所述振动时效处理工序中，在所述真空腔体1的底部设置有若干数量的缓冲轮胎6，所述缓冲轮胎6位于所述米字结构的平衡梁5的各悬臂端的正下方。

上述在振动时效处理时，通过将缓冲轮胎6设置在所述米字结构的平衡梁5的各悬臂端的正下方，可以防止真空腔体1在悬空点部位的激振力负荷过载，从而使得应力的释放更为均匀。

作为本实施例的优选方案之二，所述米字结构的平衡梁5的各悬臂端与所述真空腔体1的顶部密封面4的连接为点焊连接。

作为本实施例的优选方案之三，在所述底部基准面3加工工序中，设置有定位工装，所述定位工装包括底座7、安装在所述底座7上的用于定位所述顶部密封面4的若干数量的浮动顶紧组件8，所述浮动顶紧组件8沿所述顶部密封面4的四周分散分布。

通过设置多个浮动顶紧组件8，可以使得真空腔体1在装夹和加工时减少变形，从而提高加工精度。

浮动顶紧组件8的具体结构可以有两种：

作为浮动顶紧组件的结构之一，所述浮动顶紧组件8为浮动支撑缸。

上述浮动支撑缸能够适应毛坯面不平整时的定位，其浮动支撑缸与定位面接触后能够自动锁紧。

作为浮动顶紧组件的结构之二，所述浮动顶紧组件8为钢球集成式浮动顶紧组件，所述钢球集成式浮动顶紧组件包括浮动支撑缸9、连接在所述浮动支撑缸9上部的升降板10，所述升降板10的四周设置有固定的围墙11，且在位于所述升降板10上方的所述围墙11内堆积有钢球。

使用时，将真空腔体1吊装到钢球集成式浮动顶紧组件上，定位面靠平围墙11的上端面，浮动支撑缸9上顶使得升降板10上升，升降板10的上升带动围墙11内的集成式钢球12上升，集成式钢球12上升后接触真空腔体1的定位面，浮动支撑缸9再上升时会遇到较大的阻力，阻力达到一定值后即进行自动锁紧，实现对真空腔体1毛坯面的大面积定位。

上述钢球集成式浮动顶紧组件相比单一的浮动支撑缸结构，其与真空腔体1定位面接触的部位为面积较大的集成式钢球12，从而可以大幅度增加浮动顶紧组件8与真空腔体1定位面的接触面积，使得真空腔体1定位后的刚性大幅度增加，从而进一步提高了后续机械加工的精度。

本实施例中，所述钢球12的表面涂有一层润滑脂。

作为述钢球集成式浮动顶紧组件的一种优选方案，在位于所述升降板10下方的所述围墙11上连接有导向板13，所述升降板10上连接有若干数量的导向杆14，所述导向杆14滑动连接于所述导向板13上设置的导向孔中。

优选的，所述升降板10与所述围墙11之间设置有间隙。

优选的，所述钢球12的直径为8～20mm。

本实施例中，所述围墙11的下端固定在底板15上，所述浮动支撑缸9的底端连接在所述底板上，所述浮动支撑缸9的升降头向上穿过所述导向板13上设置的通孔后与所述升降板10接触。

本实施例中，米字结构的平衡梁的中心部位还设置有加固板5-1，所述振动时效机设置在所述加固板5-1上。

本实施例中，米字结构的平衡梁采用碳钢焊接制成，且在米字结构的平衡梁的悬臂端上与真空腔体接触的部位焊接有连接块5-2，所述连接块5-2为奥氏体不锈钢连接块。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。