離子濺射鍍膜機(jī)工件架系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文
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真空磁控離子濺射鍍膜機(jī)的運(yùn)用范圍十分廣泛，能夠運(yùn)用于道具或者模具的表面強(qiáng)化中，還能夠運(yùn)用與葉片、氣門燈等機(jī)械零件的表面強(qiáng)化中。另外，在醫(yī)學(xué)工業(yè)中，或者在彩色膜鋼板生產(chǎn)中，甚至在手表、餐具等日常用品中，均可以使用真空磁控離子濺射鍍膜機(jī)完成工件鍍膜。由于真空磁控離子濺射鍍膜機(jī)具有耐腐蝕的特點(diǎn)，還被運(yùn)用到我國(guó)的航空航天事業(yè)中。
2真空磁控離子濺射鍍膜機(jī)工件架系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1工件架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)
工件架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)為：半球形樣品的直徑80mm；半球殼型樣品的直徑80mm；真空室加熱溫度為200±2℃；工件升降行程設(shè)置為50mm；工件平移距離設(shè)置為500mm；工件自轉(zhuǎn)速度設(shè)置為30r/min。
2.2工件升降組件的設(shè)計(jì)
工件升降部分采用螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，目的是為了讓升降臺(tái)進(jìn)行升降，進(jìn)而實(shí)行換位。螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用意圖是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，或者把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，螺旋傳動(dòng)是通過(guò)利用螺桿和螺母組成的螺旋副來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的。本文將工件架系統(tǒng)設(shè)計(jì)的升降絲杠螺母副需要承受的重量設(shè)為6kg，上文中將螺母的有效行程是50mm，其中螺母副需要承受較大的壓力。
2.3工件自轉(zhuǎn)部件傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)
在真空電機(jī)的選擇上，由上文可知自轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速為30r/min，符合這個(gè)要求的主要是德國(guó)產(chǎn)的真空電機(jī)，由于自轉(zhuǎn)部件的傳動(dòng)方式以齒輪嚙合傳動(dòng)為主，自轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)需要通過(guò)真空電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，只有自轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)才能帶動(dòng)從動(dòng)齒輪自轉(zhuǎn)，進(jìn)而達(dá)到工件自轉(zhuǎn)的目的。
2.4齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與潤(rùn)滑方式
在真空環(huán)境下，齒輪傳動(dòng)主要運(yùn)用的材料為304不銹鋼，其具有很強(qiáng)的耐熱性和耐腐蝕性，且具備良好的機(jī)械性能，不存在熱處理硬化現(xiàn)象。由于磁控離子濺射鍍膜機(jī)是通用機(jī)械的一種，因此在齒輪的精度選擇上選擇8級(jí)精度，主動(dòng)齒輪的齒數(shù)為25，從動(dòng)齒輪的齒數(shù)為105。在齒輪潤(rùn)滑方面，選擇二硫化鉬為主要的潤(rùn)滑材料，二硫化鉬適用于各種高溫、高壓和高負(fù)荷的機(jī)械工作，其不易溶于水，且具有抗磁性、分散性等特點(diǎn)。
2.5工件平移組件設(shè)計(jì)
工件平移部分使用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工件架平移，從而對(duì)工件進(jìn)行二次鍍膜，在平移中螺紋副所要承受的力是上部工件架重量的總和，總和數(shù)值為13.4kg，移動(dòng)的距離是500mm。工件平移組件設(shè)計(jì)主要以梯形螺紋為基本齒形，外螺紋的直徑設(shè)置為20mm，中徑18mm，內(nèi)徑17mm。值得注意的是，若平移組件和升降組件的導(dǎo)軌都使用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，則在一定程度上會(huì)發(fā)生因兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)誤差，進(jìn)而引發(fā)機(jī)械事故。因此，為了提高系統(tǒng)的安全性，建議其中一個(gè)導(dǎo)軌組件選用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)，另一個(gè)則使用光軸，以避免事故的發(fā)生。另外，平移螺母在移動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)工件架移動(dòng)，因此需要在工架與平移螺母之間設(shè)置一個(gè)過(guò)渡板，讓平移變得更加穩(wěn)定。
2.6負(fù)偏壓設(shè)計(jì)
因?yàn)闃悠芳苁桥c地面絕緣的，所以可以通過(guò)對(duì)樣品施加負(fù)偏壓的方式讓其離化率增強(qiáng)，從而降低電荷積累造成的異常放電，避免靶材表面中毒，并最終提升膜的質(zhì)量。偏壓電源使用直流疊加脈沖電源，波形主要為方形或矩形，直流疊加脈沖電源的電壓、頻率以及占比均可調(diào)，其總功率為5KW。脈沖電壓最大為1kV，電流最大為1A。直流電源電壓最大為200V，電流5A，占比可調(diào)為10~80%，脈沖功率40~60KHz可調(diào)。
3結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，使用真空磁控離子濺射鍍膜機(jī)完成的鍍膜具有眾多優(yōu)點(diǎn)，并且，在小型工件鍍膜中，與現(xiàn)有的磁控離子濺射鍍膜機(jī)相比，本文提出的真空磁控離子濺射鍍膜機(jī)不僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)小規(guī)模生產(chǎn)工件的二次鍍膜，還能在一定程度上降低小規(guī)模生產(chǎn)所需的鍍膜成本。本文通過(guò)對(duì)真空磁控離子濺射鍍膜機(jī)工件架系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要參數(shù)，對(duì)工件升降組件、工件自轉(zhuǎn)部件傳動(dòng)裝置、齒輪傳動(dòng)與潤(rùn)滑方式、工件平移組件、負(fù)偏壓等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得真空磁控離子濺射鍍膜機(jī)能對(duì)小型工件鍍兩種膜，值得被廣泛運(yùn)用。
作者：呂子嘯 單位：太原理工大學(xué) 山西太重興業(yè)投資發(fā)展有限公司
