離子濺射鍍膜機工件架系統設計論文
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真空磁控離子濺射鍍膜機的運用范圍十分廣泛，能夠運用于道具或者模具的表面強化中，還能夠運用與葉片、氣門燈等機械零件的表面強化中。另外，在醫學工業中，或者在彩色膜鋼板生產中，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完成工件鍍膜。由于真空磁控離子濺射鍍膜機具有耐腐蝕的特點，還被運用到我國的航空航天事業中。
2真空磁控離子濺射鍍膜機工件架系統設計
2.1工件架系統設計的主要參數
工件架系統設計的主要參數為：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℃；工件升降行程設置為50mm；工件平移距離設置為500mm；工件自轉速度設置為30r/min。
2.2工件升降組件的設計
工件升降部分采用螺旋傳動機構，目的是為了讓升降臺進行升降，進而實行換位。螺旋傳動機構使用意圖是把旋轉運動轉換成直線運動，或者把直線運動轉換成旋轉運動，螺旋傳動是通過利用螺桿和螺母組成的螺旋副來實現傳動的。本文將工件架系統設計的升降絲杠螺母副需要承受的重量設為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工件自轉部件傳動裝置的設計
在真空電機的選擇上，由上文可知自轉部件的轉速為30r/min，符合這個要求的主要是德國產的真空電機，由于自轉部件的傳動方式以齒輪嚙合傳動為主，自轉主動齒輪旋轉需要通過真空電機來實現，只有自轉主動齒輪旋轉才能帶動從動齒輪自轉，進而達到工件自轉的目的。
2.4齒輪傳動設計與潤滑方式
在真空環境下，齒輪傳動主要運用的材料為304不銹鋼，其具有很強的耐熱性和耐腐蝕性，且具備良好的機械性能，不存在熱處理硬化現象。由于磁控離子濺射鍍膜機是通用機械的一種，因此在齒輪的精度選擇上選擇8級精度，主動齒輪的齒數為25，從動齒輪的齒數為105。在齒輪潤滑方面，選擇二硫化鉬為主要的潤滑材料，二硫化鉬適用于各種高溫、高壓和高負荷的機械工作，其不易溶于水，且具有抗磁性、分散性等特點。
2.5工件平移組件設計
工件平移部分使用絲杠螺母傳動機構實現工件架平移，從而對工件進行二次鍍膜，在平移中螺紋副所要承受的力是上部工件架重量的總和，總和數值為13.4kg，移動的距離是500mm。工件平移組件設計主要以梯形螺紋為基本齒形，外螺紋的直徑設置為20mm，中徑18mm，內徑17mm。值得注意的是，若平移組件和升降組件的導軌都使用絲杠螺母傳動機構，則在一定程度上會發生因兩個傳動機構的傳動誤差，進而引發機械事故。因此，為了提高系統的安全性，建議其中一個導軌組件選用絲杠螺母傳動機構，另一個則使用光軸，以避免事故的發生。另外，平移螺母在移動時會帶動工件架移動，因此需要在工架與平移螺母之間設置一個過渡板，讓平移變得更加穩定。
2.6負偏壓設計
因為樣品架是與地面絕緣的，所以可以通過對樣品施加負偏壓的方式讓其離化率增強，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，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，占比可調為10~80%，脈沖功率40~60KHz可調。
3結束語
綜上所述，使用真空磁控離子濺射鍍膜機完成的鍍膜具有眾多優點，并且，在小型工件鍍膜中，與現有的磁控離子濺射鍍膜機相比，本文提出的真空磁控離子濺射鍍膜機不僅能實現對小規模生產工件的二次鍍膜，還能在一定程度上降低小規模生產所需的鍍膜成本。本文通過對真空磁控離子濺射鍍膜機工件架系統設計主要參數，對工件升降組件、工件自轉部件傳動裝置、齒輪傳動與潤滑方式、工件平移組件、負偏壓等方面進行設計，使得真空磁控離子濺射鍍膜機能對小型工件鍍兩種膜，值得被廣泛運用。
作者：呂子嘯 單位：太原理工大學 山西太重興業投資發展有限公司
