一种单晶硅棒末段切割可调头的夹具

严斌成

（常州天华新能源科技有限公司，江苏 常州 213149）

一种单晶硅棒末段切割可调头的夹具

严斌成

（常州天华新能源科技有限公司，江苏 常州 213149）

介绍了一种用金刚石带锯切割单晶硅棒的夹具，特别是在切除单晶硅棒末段收尾部分,夹具可调头180°。阐述了其工作原理、夹具结构和实际应用。

单晶硅棒；末段切割；可调头夹具

1 原装夹方式存在的问题

目前行业内用金刚石带锯截断机切割单晶硅棒时，普遍采用如图1所示的装夹方式。

图1 行业内普遍采用的金刚石锯带截断机夹具

即沿单晶硅棒轴线方向水平布置三副V型块（左右为一副，一副有4个夹紧工作面），每一副V型块通过旋转一根有左、右旋向的螺纹长丝杆来实现对单晶硅棒的夹紧与松开。

这种装夹方式会带来以下弊端：①出现了典型的过定位装夹现象。由于单晶硅棒表面不规则，会造成这12个夹紧工作面不能够全部与单晶硅棒表面接触，夹不到工件，稳定性不佳；②由于左右V型块同时动作，当松开时，由于硅棒本身自重会自动向下沉降一定距离，即硅棒轴心线此时低于实际夹紧时的轴心线。而夹紧时，硅棒又会自动上升一定距离，这就使装夹操作很费力；③每一副V型块在工作时，两个V型块都是以悬臂梁方式承受作用力，长期使用易造成与这一副V型块连接的长螺杆弯曲变形，影响夹紧效果；④在切割硅棒末段收尾端时，需松开这三副V型块，靠操作者人力搬起硅棒将硅棒调头，然后再夹紧。由于硅棒表面很光滑又有水渍（硅棒切割时需用水作冷却液），而且已切割的一端截面存在锐边，容易滑落或划伤操作者，存在安全隐患，操作也不便。⑤若切割时遇到大小头棒（单晶硅棒由于拉制原因，使得硅棒头尾两端直径不一致，相差很大），则调整更费时、费工。

2 夹具结构与原理

针对原夹具存在的问题，设计了一种可调头的夹具，可有效克服原夹具的不足之处。经实际使用后，得到了广大用户的好评和认可。

该夹具包括压紧及旋转定位锁紧机构，如图2所示。

图2 一种单晶硅棒末段切割可调头的夹具结构图

压紧机构由定位V型块1、螺杆7、压臂8、挺柱9及压块座11等组成，其作用是在工作时压紧单晶硅棒，使之固定。

旋转定位锁紧机构由定位转轴2、锥形轴圈3、锁紧箍4、夹具底座5、对定销6、齿轮套10、锁紧螺杆12等组成，其作用是切割硅棒末段时，不需要松开硅棒，只要顺时针旋转锁紧螺杆12，松开定位V型块1，而后旋转定位V型块1至180°，随后逆时针旋转锁紧螺杆12，将定位V型块锁紧在夹具底座5上，继续切割硅棒的末段。

其工作原理如下：当单晶硅棒搁置在定位V型块1的V形面上，顺时针旋转星形把手带动螺杆7旋转使挺柱9向对面一侧的压臂移动，并推动对面一侧的压臂8绕销旋转，带动压块座11上的压块压向工件表面（压块与压块座采用浮动连接），当这一侧的压块压住工件后，继续旋转星形把手，此时另一侧的压臂8则通过螺杆衬套的移动也绕销旋转，带动压块压向工件表面，因此两侧的压臂是联动对工件压紧的，而且由于压块与压块座11是浮动连接，因此可确保压块的夹紧工作表面全部与工件表面接触并压实，装夹稳定性好，可靠性高。逆时针旋转星形把手，两侧的压臂则通过压缩弹簧推动压块移开工件表面，松开工件。

当逆时针扳转锁紧螺杆12（如图2所示），长手柄处于图中双点划线位置，此时固定在锁紧螺杆12上的圆柱销带动齿轮套10旋转，通过齿轮齿条啮合传动，将对定销6推出定位V型块1的定位孔中，此时可推动定位V型块1旋转180°。松开长手柄，对定销6靠小弹簧的作用力自动插入定位V型块1的另一个定位孔中，完成定位V型块1调头180°定位。然后顺时针扳转锁紧螺杆12（如图2所示），长手柄至图中实线位置，锁紧螺杆12通过螺套向锁紧箍4移动，锁紧箍4上的开口收缩，推动锥形轴圈3向下移动，将定位V型块1锁紧在夹具底座5上。完成旋转定位并锁紧。

只要更换压块座11就可适应夹压直径规格大小不同的工件。

3 结论

（1）采用这种结构的夹具装夹切割单晶硅棒时，由于定位V型块的V形面高度固定不变，因此在装夹时不需要克服工件的自重（如图1所示）。只要旋转星形把手,装夹省力、轻便。

（2）在切割硅棒末段时，无需松开工件，要靠操作者人工搬起工件调头。只要扳转长手柄，就可实现工件调头，操作安全、方便。

（3）可适应不同直径规格的单晶硅棒装夹切割，调整省时、省力。

（4）能确保所有装夹面全部与工件表面接触，装夹定位可靠，无松动，夹具使用寿命长。

（5）当切割时遇到大小头棒，只要测量出相差值，按其差值的一半削制木质楔垫，将工件垫起，就可完成装夹，装夹省时、省力。

［1］王光斗，等.机床夹具设计手册［M］.上海：上海科学技术出版社，2000.

［2］康自卫，王丽.硅片加工技术［M］.北京：化学工业出版社，2010.

（编辑 黄 荻）

TH162

A

1002-2333（2013）08-0260-02

严斌成（1965-），男，工程师，从事光伏装备设计工作。

2013-04-28