一种半导体设备复合材料横梁与堵头连接结构的制作方法

1.本实用新型属于半导体加工设备应用技术领域，具体涉及一种半导体设备复合材料横梁与堵头连接结构。


背景技术：

2.随着对半导体加工设备精度和效率要求的不断提高，高性能连续纤维复合材料在高精度和高加速度运动电机的安装横梁上得到应用，以减轻横梁运动负载，改善振动频率响应和振动影响，如此则需要开发出与复合材料横梁相适应的可靠的堵头与横梁的连接形式，满足连接强度要求，确保横梁总成的高精度安装，同时尽可能轻量化，集成化设计。
3.传统金属横梁与堵头连接采用攻丝和螺钉连接的方式，对于复合材料横梁本体完全不适用，攻丝会导致复合材料横梁本体产生分层，开裂等缺陷，也无法形成有效的连接特征；采用金属接头或背板加强的方式会增加紧固件和连接件数量，增加装配工序和重量，也容易产生偏差累积，产品安装精度不易保证，同时用作机械连接的大量开孔容易产生应力集中，不利于产品性能提升。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种半导体设备复合材料横梁与堵头连接结构，可以达到保证横梁本体与堵头的可靠连接，同时尽可能减少连接件与紧固件数量和重量，保证横梁装配精度，并且易于工艺操作的连接效果。
5.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
6.一种半导体设备复合材料横梁与堵头连接结构，包括横梁和堵头，所述堵头设置于所述横梁的一端或两端，所述横梁的端口位置为腔体结构，包括腔体，所述堵头为嵌入式接头设计，包括接头，所述接头嵌入横梁端口与所述腔体固定连接；所述腔体的数量与所述接头的数量相匹配；所述接头上设有机械连接孔，所述腔体的对应位置上也开有机械连接孔，所述接头与所述腔体通过贯穿机械连接孔的连接件固定连接。
7.优选地，所述接头与所述腔体上还设有注胶孔，所述注胶孔贯穿所述接头与所述腔体的连接处。
8.优选地，所述接头与所述腔体的连接处设有胶接间隙，其宽度为0～4mm。
9.优选地，所述接头的机械连接孔处还设有紧固件，所述连接件可插入所述紧固件中加固连接。
10.优选地，所述紧固件凸出所述接头的表面0～2.5mm。
11.优选地，所述连接件为螺栓，所述紧固件为压铆螺母、拉铆螺母或焊接螺母板。
12.优选地，所述接头为开口腔体结构、u型结构或双头插头结构。
13.本实用新型的有益效果如下：
14.本实用新型的半导体设备复合材料横梁与堵头连接结构，是一种复合材料横梁与堵头嵌入式胶铆组合连接的结构方案，实现了金属堵头与复合材料横梁可靠，轻量化，高精
度，易操作的连接方式。通过胶接 机械连接紧固，提高连接强度和可靠性；可通过工装精确定位，胶接间隙为堵头与横梁的定位调整提供了自由度，提高整装产品精度；连接结构与堵头集成设计，减少零件和紧固件数量，减少装配工序，减轻重量；连接结构与堵头集成设计，减少横梁本体开孔及产生应力集中的风险；堵头与横梁嵌入式连接的配合面位于横梁腔体内部，释放横梁外部空间，为半导体设备其他结构布置扩展了空间。
附图说明
15.图1为半导体设备复合材料横梁与堵头连接结构示意图；
16.图2为堵头结构示意图；
17.图3为接头嵌入式连接腔体的结构示意图；
18.图4为图3中a
‑
a的剖面图；
19.图5为图3中b
‑
b的剖面图；
20.图6为开口腔体结构的接头的立体图(a)和截面图(b)；
21.图7为u型结构的接头的立体图(a)和截面图(b)；
22.图8为双头插头结构的接头的立体图(a)和截面图(b)；
23.图中：1、横梁；2、堵头；3、腔体；4、接头；5、机械连接孔；6、连接件；7、注胶孔；8、胶接间隙；9、结构胶；10、紧固件。
具体实施方式
24.下面通过附图与具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
25.实施例1
26.一种半导体设备复合材料横梁与堵头连接结构，包括横梁1和堵头2，所述堵头2设置于所述横梁1的一端或两端，如图1所示，所述横梁1的端口位置为腔体结构，包括腔体3，所述堵头2为嵌入式接头设计，包括接头4，所述接头4嵌入横梁1端口与所述腔体3固定连接，所述腔体3的数量与所述接头4的数量相匹配，可通过铸造、机械加工、3d打印等工艺成型。如图2、图3、图5所示，所述接头4上设有机械连接孔5，所述腔体3的对应位置上也开有机械连接孔5，所述接头4与所述腔体3通过贯穿机械连接孔5的连接件6固定连接。
27.一种优选的方案，如图3、图4、图5所示，所述接头4与所述腔体3上还设有注胶孔7，所述注胶孔7贯穿所述接头4与所述腔体3的连接处。接头4嵌入横梁1的腔体3内并留有一定的胶接间隙8，通过腔体3的注胶孔7以向胶接间隙8内注入结构胶9的形式实现接头4嵌入并与横梁1的胶接。所述胶接间隙8的宽度为0～4mm。
28.一种优选的方案，如图3、图5所示，所述接头4的机械连接孔5处还设有紧固件10，所述连接件6可插入所述紧固件10中加固连接。所述紧固件10凸出所述接头4的表面0～2.5mm。所述连接件6为螺栓，所述紧固件10为压铆螺母、拉铆螺母或焊接螺母板。
29.一种优选的方案，所述接头4的结构形式随横梁1的腔体3内表面外形设计，如图6(a)、图6(b)所示，可以为开口腔体结构，即带有四个侧壁的形式；也可以是带有三个侧壁的u型结构，上下两个接头相互对称排布，如图7(a)、图7(b)所示；或只有两个侧壁的双头插头结构，如图8(a)、图8(b)所示。
30.接头4嵌入腔体3前，可在横梁1的本体按设计和连接性能需求固定一定数量的螺
栓或者螺母(通过压铆、拉铆或集成紧固件加强片等连接形式)，也可以留有机械连接孔5，待接头4嵌入完成并胶接后，再次用机械连接(螺栓、铆钉等)紧固，从而完成堵头2和横梁1本体的连接。
31.本实用新型的连接方案适用的横梁通常为复合材料(如玻璃纤维、碳纤维等高性能连续纤维复合材料)，为具有特定型腔和长度的承载臂结构，承担电机、滑板、定子、动子、滑轨、链条等结构载荷和运动载荷，是主要的运动加工控制单元，可以通过模压、拉挤、基体灌注转移或注塑工艺成型。复合材料横梁与堵头的接头连接区域形状需进行结构优化设计，充分考虑横梁工艺可行性及连接可行性，同时优化设计和布置注胶孔和机械连接孔。堵头为金属材料，通常位于横梁两端或者某一端，主要用于连接横梁及设备框架，将横梁载荷有效传递到框架，堵头与横梁的连接处设计成嵌入式接头结构特征，与堵头本体集成设计，可通过铸造、机械加工、3d打印等工艺成型。
32.实际连接装配时，具体操作如下：
33.(1)先在复合材料横梁的连接匹配面上设计和优化注胶孔位置，成型后完成开孔。
34.(2)再在复合材料横梁和堵头接头的连接匹配面上设计和优化机械连接孔排布，并通过cae分析确定合适的开孔连接数量，成型后各自完成开孔。
35.(3)将紧固件(压铆螺母、拉铆螺母或焊接螺母板)与堵头的接头集成装配。
36.(4)通过装配工装夹持横梁和堵头，初始定位；通过工装运动机构将堵头接头嵌入横梁腔体并完成终定位。
37.(5)完成机械连接操作后，堵头接头外表面与横梁腔体内表面通过限位结构(本体特征限位或垫片等)保持间隙，使用注胶设备通过注胶孔完成注胶操作，设计阶段精确评估注胶量。
38.(6)最后胶层固化，连接装配完成，此时可以将连接件通过机械连接孔进行装配，加固连接。