本發明屬于設備加工領域，具體涉及一種自動化設備用的標準托盤的加工方法以及由其制作的標準托盤。
背景技術：
標準托盤是自動化設備中常用的部件，特別是對于精密儀器加工領域，由于其加工的產品或零件都是具有特別的結構但尺寸上卻是較小的，在制造過程中以及制造完成以后的清洗和檢測等過程中均需要在標準托盤幫忙下完成流轉。。
現有技術中的托盤一般是通過加工中心的設備進行加工處理的，即用一整塊的不銹鋼板材，通過沖釬等手段對其進行加工，在需要的地方加工出孔洞。該方法加工周期長、制作成本高并且最終產品的加工變形量較大。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種成本低、零件加工變形量小的自動化設備標準托盤的加工方法以及由其制作的標準托盤。
為了達到上述目的，本發明所采用的方案為：
一種自動化設備標準托盤加工方法，該方法包括產品分層、子層加工、整體焊接以及產品整形等步驟：
所述產品分層包括：根據最終的標準托盤產品的結構將其分割為若干個子層并確定每個子層的具體結構參數；
所述子層加工包括以下步驟：
s21涂覆感光膠：在各子層上涂覆感光膠；
s22曝光：通過曬版機和底片對每個子層進行曝光處理，所述底片是根據產品分層的步驟中分割到得的各子層的具體結構參數而制作的；較佳地，曝光條件為：2000w高壓汞燈，燈距75cm，曝光時間30秒；
s23顯影：將曝光處理后的子層置于顯影水深度超過其厚度的顯影水中進行顯影處理；較佳地，顯影時間約需要1分鐘；
s24預處理：將顯影后的子層充分清洗以去除顯影液；
s25蝕刻：將清洗后的子層浸入蝕刻液中進行蝕刻處理，待蝕刻完成后取出；
s26脫膜：將蝕刻后的子層浸漬于脫膜液中以脫去附著于子層表面附著的感光膠；較佳地，常溫下浸漬約3分鐘即可；
所述整體焊接包括以下步驟：
s31定位：將分割后的各子層依其所屬位置層疊放置，并調整各子層間的相對位置關系，使其疊置后的結構與分割前的整體產品結構相同；疊置放置后的各子層組成了一個焊接單元；
s32真空擴散焊：將定位后得到的焊接單元置于真空擴散焊接爐中進行真空擴散焊接以生產產品坯料；一個優選的焊接條件為：900℃、20mpa、0.015pa、24小時，隨爐冷卻至室溫后取出；
所述產品整形包括：
s41銑削：通過加工中心對產品坯料的至少一部分尺寸進行銑削整形，使其更符合結構設計要求；
s42酸洗：將銑削處理后的產品坯料進行酸洗以去除加工產生的毛刺，得到最終的標準托盤產品。
該方法將標準托盤的加工方法由原來的整塊板材直接加工變革為分層加工。在知曉最終產品結構的情況下分割子層是很容易實現的，并可以據此制作各子層的曝光底片備用；對于各子層，通過蝕刻的方法加工出相應的結構；再將各子層疊置定位后通過真空擴散焊接成型完整的坯料；最后再對坯料進行整形處理以使其結構符合設計要求。該方法可以降低整體的加工成本，而對于加工過程中零件的加工變形量也可以有很好的降低效果。
優選地，所述產品分層的步驟中分割各子層是平均分割或不平均分割。分割的具體方式取決于產品的結構，一般來說，平均分割有利于統一的材料采購，而不平均分割主要是針對產生的結構特性有針對性地進行分割，從而可以使各子層的加工更為方便，避免平均分割時在后期可能會有較大的整形工作量。較佳地，對于不銹鋼板材可以選用平均分割法，每層子層的厚度為0.5mm；這樣可以兼顧板材初步處理(采購與初步加工)和后續加工工藝。
優選地，所述s21涂覆感光膠的步驟中是通過噴涂或涂布而涂覆感光膠的。噴涂和涂布是兩種涂覆效果較佳且實現方便的工藝，適用于本發明使用。
優選地，所述s23顯影的步驟采用正膠顯影或負膠顯影。通過不同的顯影液可以實現正膠顯影或負膠顯影，兩種顯影方式都可以最終實現本發明的發明目的。
優選地，所述s25蝕刻的步驟中使用三氯化鐵作為蝕刻液。更佳地，蝕刻條件為：三氯化鐵濃度2g/cm3，蝕刻溫度40℃，蝕刻速度80μ/min，蝕刻時間約4分鐘。
優選地，所述s31定位的步驟中還包括在各子層側面焊接若干定位點的步驟。定位點將各子層的相對位置固定下來，設置定位點可以避免已經定位好的各焊接單元在搬運至擴散焊接爐的過程中、焊接爐加壓的過程中或是焊接過程中各子層發生相對位置而使最終產品的尺寸有所偏差；較佳地，定位點使用激光焊接。
優選地，其特征在于，所述s31定位的步驟中還包括噴粉的步驟，在疊置定位后的焊接單元的上表面和下表面上噴涂耐高溫粉末(例如陶瓷粉)以在焊接時進行隔離；所述耐高溫粉末在焊接過程中保持穩定。實際生產中，為了提高產量，焊接時宜采用大批量同時焊接，為防止不同焊接單元的上、下表面之間在焊接時被誤焊，在各焊接單元的上表面和下表面上噴涂耐高溫粉末以進行隔離，以避免屬于不同焊接單元的子層被錯誤地焊接在一起。
優選地，所述步驟s21涂覆感光膠的步驟中還包括網印光致抗蝕劑的步驟，通過曬制的絲網版將光致抗蝕劑網印于感光膠層上，然后將其置于烘箱進行烘烤處理。經光致抗蝕劑保護后，可以使曝光的影像更加清晰和準確，也可以使蝕刻得到的尺寸更符合預期。較佳地，絲網版一般采用300目，烘烤條件：130℃、25min。
優選地，所述s24預處理的步驟中還包括烘烤的步驟，在子層沖洗完成后將其置于烤箱中進行烘烤以強化涂覆的膜體(感光膠和/或光致抗蝕劑的總稱)與子層的板材之間的貼合效果。較佳地，烘烤條件為：150℃、25min。
一種自動化設備標準托盤，該標準托盤是由上述任一項所述的方法制備的。
本發明的自動化設備標準托盤加工方法，可以降低整體的加工成本，而對于加工過程中零件的加工變形量也可以有很好的降低效果，因而更適用于大規模生產和實際的使用；特別是在精密零件的加工過程中，尺寸更標準的托盤可以提高生產效率和良品率。
附圖說明
圖1是本發明的一個較佳實施例的工藝流程圖。
具體實施方式
為了使本領域技術人員可以更好地理解本發明，從而對本發明的保護范圍作出清楚地限定，下面結合附圖對本發明的實施方式進行詳細描述。
一種自動化設備標準托盤加工方法，所述方法分為產品分層、子層加工、整體焊接以及產品整形四個步驟：
產品分層的步驟包括：依最終的標準托盤產品的結構將其劃分為若干層，并可因此確定每層對應的具體結構參數；為表述方便，將分割后的每層稱為子層；劃分子層時可以平均劃分，也可以是根據產品的結構特性劃分為不同厚度的若干子層；具體的分割方式取決于產品的結構，一般來說，平均分割有利于統一的材料采購，而不平均分割主要是針對產生的結構特性有針對性地進行分割，從而可以使各子層的加工更為方便，避免平均分割時在后期可能會有較大的整形工作量；例如，假設整體產品在豎直方向上的尺寸是均勻分布的(包括尺寸相同或線性漸變)，可以將其平均分割為若干厚度相同的子層；而當整體產品在豎直方向上的尺寸是不均勻的(非相同或線性漸變的)時，可以依據其結構分割為不同厚度的子層，例如總高度為4cm的產品，其自下而上在某處的通孔的孔徑為0-1cm高度為4mm、1-3cm高度為3mm、3-4cm高度為2mm，此時可以將其分割為三層(0-1cm、1-3cm、3-4cm)；當然，也可以不考慮產品結構直接平均分割。分割完成后整體產品被劃分為若干個參數(形狀、結構、厚度等)相同或不相同的子層，后續依據各子層的相應結構(每個子層的結構在分割以后是清楚的，其可以根據整體產品的參數和分割方法得到)分別進行加工處理。
為方便表述，下面以不銹鋼板材為子層加工的板材而制作不銹鋼托盤為例對后續工序進行說明；下例中采用sus304不銹鋼，尺寸320mm*160mm*0.5mm；
所述子層加工包括以下步驟：
s21涂覆感光膠：在各子層的不銹鋼板材上移印涂覆感光膠，通過噴涂或涂布可以獲得較高的程序均勻性，應當優先采用；
s22曝光：用曬版機貼合底片進行曝光，將準備好的底片(根據產品分層的步驟分割得到的各子層的結構參數制作的)以適當的角度和位置貼附于不銹鋼板材的感光膠面，設定曝光條件，例如：2000w高壓汞燈，燈距75cm，曝光時間30秒；對s21步驟涂布后的不銹鋼板材進行曝光處理；
s23顯影：將形成潛像的不銹鋼板材置于顯影水深度超過其厚度的顯影水中進行顯影，顯影時可以采用正膠顯影也可以采用負膠顯影；但對于上述工藝來說，正膠顯影效果更佳，正膠顯影通過顯影水溶解未固化的感光膠，直至不銹鋼板材表面可以清晰地看到影像；一般來說顯影時間約需要1分鐘；
s24預處理：將顯影后的不銹鋼板材進行充分清洗以去除顯影液，清洗時使用的清洗液可以為水、乙醇或其他與顯影液相容的液體；
s25蝕刻：將清洗后的不銹鋼板材浸入蝕刻液中進行蝕刻，待蝕刻完成后取出不銹鋼板材；蝕刻時采用三氯化鐵作為蝕刻液，蝕刻液濃度2g/cm3，蝕刻溫度40℃，蝕刻速度80μ/min，蝕刻時間約4分鐘；
s26脫膜：將蝕刻后的不銹鋼板材浸漬于專用脫膜液中以脫去附著于層板上的感光膠，一般來說常溫下浸漬約3分鐘即可，脫膜后擦干不銹鋼板材；
所述整體焊接包括以下步驟：
s31定位：將分割后的各子層依其所屬位置層疊放置，并調整各子層間的相對位置關系，使其疊置后結構與分割前的整體產品相同；為表述方便，將定位放置好的一套子層(由同一個整體產品拆分而來)稱為焊接單元；更佳地，在定位進或定位后，在各子層側面(非各子層組合時相互接觸的表面)用激光焊接若干定位點(例如8個，每個側面上設置2個)，以使定位更加準備，同時也可以避免在后續工藝中搬運或焊接過程中各子層相對位置發生變動而導致最終產品尺寸錯誤；
s32真空擴散焊：將焊接單元置于真空擴散焊接爐中進行焊接，焊接的條件為：900℃、20mpa、0.015pa、24小時，隨爐冷卻至室溫后取出；焊接完成后，各焊接單元即成為產品坯料，其內部被牢固地焊接在一起形成一塊具有相應結構的完整不銹鋼板(完整是指此前的各子層間完整地結合而非指該不銹鋼板上不具有孔洞或其他結構)；
所述產品整形包括：
s41銑削：將焊接好的產品坯料置于加工中心對坯料的某些尺寸(例如關鍵尺寸)進行銑削整形；銑削可以針對全部結構尺寸進行，也可以是僅針對關鍵部位進行的，具體取決于蝕刻效果和/或產品對尺寸的要求等其他相關因素；
s42酸洗：將銑削處理后的產品進行酸洗以去除加工產生的毛刺，得到最終產品。
上述加工方法是統一采用0.5mm厚度的不銹鋼板材作為原料進行的，該厚度的板材綜合來看具有較佳的總體性能，既考慮了采購成本和板材前期加工操作，也兼顧了上述加工方法中后期整形處理時的工作量；總而言之是一種較佳的規格。
在某一些較佳實施例中，所述步驟s21涂布感光膠的步驟還包括s211網印(即絲網印刷)光致抗蝕劑的步驟，準備曬制絲網版，然后置于烘箱進行烘烤；絲網版一般采用300目，烘烤條件：130℃、25min；經光致抗蝕劑保護后，可以使影像更加清晰和準備，也可以使蝕刻得到的尺寸更符合預期。
在另一些較佳實施例中，所述s24預處理步驟還包括烘烤的步驟，烘烤條件優選為：150℃、25min；在沖洗完成后將不銹鋼板置于烤箱中進行烘烤以強化感光膠和/或光致抗蝕劑與層板間的貼合，從而避免在蝕刻過程中由于感光膠與不銹鋼表面貼合不牢而導致有蝕刻液沿兩者的結合面滲透而對最終產品的結構產生不良影響。
在另一些較佳實施例中，所述s31定位的步驟中還包括s311噴粉的步驟：為提高產量，焊接時宜采用大批量同時焊接，即焊接時有若干焊接單元排成若干層，每層內亦具有若干個焊接單元；此時，層內各焊接單元由于是可以設置一定間隙的，而層間上下焊接單元之間因為需要加壓而需要接觸時，為防止不同焊接單元之間在焊接時被誤焊，在各焊接單元的上表面和下表面(即同一焊接單元的最上層子層的上表面和最下層子層的下表面)上噴涂耐高溫粉末(其在真空焊接的條件下穩定，不會發生熔化或反應)以進行隔離(焊接單元內部的各子層間是不用也是不可以噴涂陶瓷粉的)，避免屬于不同焊接單元的子層被錯誤地焊接在一起；所用的耐高溫粉末可以是現有技術中任何在真空焊接條件下穩定的材料的粉末，例如陶瓷粉。
實施例
按本發明的上述工藝和現有技術中傳統的加工工藝分別制作相同規格的產品，各工序所需的時間和費用分別為：
表1現有技術和本發明對比表
需要說明的是，上述對于本發明具體實施方式的表述僅是示例性說明，采用其他材料、其他規則但按本發明構思制作的方法應當也落入本發明的保護范圍內；本領域技術人員在本發明構思的基礎所作的常規替換和變通也應當屬于本發明的保護范圍。