離子濺射鍍膜機工件架系統(tǒng)設(shè)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(yī)學工業(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(yè)中。
2真空磁控離子濺射鍍膜機工件架系統(tǒng)設(shè)計
2.1工件架系統(tǒng)設(shè)計的主要參數(shù)
工件架系統(tǒng)設(shè)計的主要參數(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
工件升降部分采用螺旋傳動機構(gòu)，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(gòu)使用意圖是把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動，或者把直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)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(xiàn)傳動的。本文將工件架系統(tǒng)設(shè)計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)部件傳動裝置的設(shè)計
在真空電機的選擇上，由上文可知自轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)速為30r/min，符合這個要求的主要是德國產(chǎn)的真空電機，由于自轉(zhuǎn)部件的傳動方式以齒輪嚙合傳動為主，自轉(zhuǎn)主動齒輪旋轉(zhuǎn)需要通過真空電機來實現(xiàn)，只有自轉(zhuǎn)主動齒輪旋轉(zhuǎn)才能帶動從動齒輪自轉(zhuǎn)，進而達到工件自轉(zhuǎn)的目的。
2.4齒輪傳動設(shè)計與潤滑方式
在真空環(huán)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(xiàn)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(shù)為25，從動齒輪的齒數(shù)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(shè)計
工件平移部分使用絲杠螺母傳動機構(gòu)實現(xiàn)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(shù)值為13.4kg，移動的距離是500mm。工件平移組件設(shè)計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軌都使用絲杠螺母傳動機構(gòu)，則在一定程度上會發(fā)生因兩個傳動機構(gòu)的傳動誤差，進而引發(fā)機械事故。因此，為了提高系統(tǒng)的安全性，建議其中一個導軌組件選用絲杠螺母傳動機構(gòu)，另一個則使用光軸，以避免事故的發(fā)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(shè)置一個過渡板，讓平移變得更加穩(wěn)定。
2.6負偏壓設(shè)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(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
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(yōu)點，并且，在小型工件鍍膜中，與現(xiàn)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(xiàn)對小規(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。本文通過對真空磁控離子濺射鍍膜機工件架系統(tǒng)設(shè)計主要參數(shù)，對工件升降組件、工件自轉(zhuǎn)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(shè)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(yè)投資發(fā)展有限公司
