專利名稱：大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于真空磁控濺射鍍膜技術領域，特別是一種大型復 雜曲面制件磁控濺射鍍膜機。
技術背景近些年來，由于國內航空航天工業技術、天文技術的不斷發展， 在很多高端裝備和裝置上，需要安裝內表面需要真空鍍膜的大型復雜曲面的零 部件，要求真空鍍膜機具有對復雜曲面零部件進行均勻鍍膜的能力，比如天文 望遠鏡鏡片、隱身戰斗機中關鍵部件透明座艙整流罩，不但要能夠鍍多層膜，
而且要求膜層均勻性達到3 5%。部件鍍層的質量水平直接關系所應用設備的 性能和水平。這些零件或是復雜曲面或是球面，而且面積都比較大。對這種復 雜曲面內表面進行單靶鍍膜是無法滿足均勻性、電性能及光學性能的要求。要 滿足膜層均勻性要求，不進行跟蹤鍍膜是無法達到要求；而通用鍍膜機沒有對 復雜曲面或球面基材進行跟蹤鍍膜的能力，只能鍍制型體曲面在鍍膜過程中可 以忽略的小型制件、平面制件或桶型制件，需要進行多次抽真空才能實現多層 鍍膜。査新表明，目前國內沒有對大型復雜曲面或球面基材進行真空鍍膜的設 備，國外相應的技術及其裝備完全處于保密狀態
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在于提供一種能對復雜曲面或 球面進行跟蹤鍍膜的大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機，以實現對大型復雜曲 面零部件內表面均勻鍍膜，并達到相關的均勻性、電性能及光學性能的要求， 滿足國內航空航天工業技術、天文技術高端裝備和裝置的需求。
本實用新型解決上述技術問題所采取的技術方案如下 一種大型復雜曲面 制件磁控濺射鍍膜機，包括真空室，制件，加熱系統，磁控靶，工件支架，計 算機控制系統；其特征在于它還包括移動平臺和鍍膜機器人；移動平臺位于 真空室底部，鍍膜機器人與移動平臺以滑移方式連接；加熱系統包括固定支架 和數十塊加熱模塊，固定支架的形狀與制件的形狀相適配，固定支架安裝于真 空室頂部，數十塊加熱模塊沿真空室縱向分成數個區域分別固定安裝于固定支 架；制件固定于工件支架并位于加熱模塊的下方，各加熱模塊與制件 面的距離相等；計算機控制系統與真空室、真空系統和鍍膜機器人連接；磁控靶為一 種至四種。
本實用新型的數十塊加熱模塊沿真空室縱向分成數個區域分別固定安裝于 固定支架，這樣，每一個加熱模塊是一個獨立的加熱單元。固定支架的形狀與 制件的形狀相適配，固定支架根據制件的形狀模擬制作，即根據被鍍制件的不 同形狀，固定支架需制作成與制件形狀相適配的平面、曲面、弧面等各種形狀; 從而，固定在支架上安裝的數十塊加熱模塊拼成了與制件相適配的平面、曲面、 弧面等各種形狀，等距罩在制件上方。因各加熱模塊與制件表面的距離相等， 從微觀角度看復雜曲面制件的加熱源是由數十個等距離的點熱源組成，故制件 受熱均勻。所以本實用新型能適用于各種形狀、規格制件的鍍制，不僅能鍍制 形狀簡單的制件，而且能鍍制大型復雜曲面的制件，可以往的通用磁控鍍膜機 只能鍍制形狀簡單的平面制件和桶形制件。
本實用新型其真空室內的鍍膜機器人是七軸真空磁控濺射鍍膜機器人，它 是具有六個自由度加一個輔助自由度的機器人，機器人由北京自動化研究所制 造，型號為JQR-7，這種機器人的空間定位精度可以達到±0.5111111，可以對制件 內表面采取示教的方法，實現形體跟蹤，從而保證膜層的均勻性。在一個工作周 期鍍膜工作中，七軸真空磁控濺射鍍膜機器人一次或多次握持一只小型相同或 不同的磁控濺射靶，根據制件的形狀通過前后移動、腰轉動、手臂升降、手臂 旋轉、手臂偏轉、手爪角度調整、手爪夾緊等七個關節機構聯動實現對大型復 雜曲面制件內表面從前端自動進行數控逐行掃描、多維跟蹤濺射鍍膜，直至運 行到制件末端，完成整個制件一層或多層的整體鍍膜。
本實用新型的計算機控制系統， 一方面采集真空室的真空數據，控制真空 系統；另一方面控制鍍膜機器人。
本實用新型的計算機控制系統，安裝有膜層控制儀，膜層控制儀連接的探 頭放置在被鍍制件的旁邊，鍍膜機器人在鍍制制件的同時對探頭也給予相同的 鍍制，從而實現分級在線測量實時監測鍍層厚度，將信息及時反饋給鍍膜機器 人，及時調整鍍膜工藝參數，來控制膜層厚度，膜層均勻一致，沒有死角。而 現有的通用磁控鍍膜機沒有跟蹤系統無法實現任意位置鍍膜，存在死角，膜層不均勻，不能控制制件膜層質量。
本實用新型的計算機控制系統，控制鍍膜機器人在真空狀態下自動更換鍍 膜耙，對制件實現多層鍍膜，可以更換的工作源包括離子源、氧化銦錫耙、鈦
靶、金靶等，可以鍍制Ti02、 Ti、 Au、 Ag、 Cu、 ln203-Sn02、 Si02等膜層，在一個 工作周期內可以變換四種不同的工作源。而現有的通用磁控鍍膜機在一個工作 周期內對制件只能完成單層鍍膜。
本實用新型真空室的空間尺寸是3800 mmX 1800咖X卯Omm，是現階段國內 最大的真空磁控濺射鍍膜機。
本實用新型已經制作出樣品，并在生產上應用；實踐證明，本實用新型鍍 層均勻，沒有死角， 一次抽空狀態下能進行多次鍍膜；實現了大型復雜曲面零 部件內表面均勻鍍膜，并達到相關的均勻性、電性能及光學性能等技術要求， 滿足國內航空航天工業技術、天文技術高端裝備和裝置的需求。
圖1是本實用新型結構示意圖， 圖2是圖1的A—A剖視圖， 圖3是加熱模塊的結構示意圖， 圖4是圖3的俯視圖。
圖中l一真空室，2—加熱系統，3—制件，4一鍍膜機器人，5—工件支架， 6—移動平臺，7—磁控靶，8—計算機控制系統，9一探頭，IO—固定支架，11 一支架，12—反射屏，13—加熱絲，14-散熱盤，15—蝶形螺母，16—加熱模 塊，17—連接螺桿，18—絕緣套。
具體實施方式如圖1與圖2所示 一種大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機， 包括真空室l，制件3，加熱系統2，磁控靶7，工件支架5，計算機控制系統； 它還包括移動平臺6和鍍膜機器人4;移動平臺6位于真空室1底部，鍍膜機器 人4與移動平臺6以滑移方式連接；加熱系統2包括固定支架10和數十塊加熱 模塊16,固定支架10的形狀與制件3的形狀相適配，本實施例所示是加鍍制曲 面制件的加熱系統2，固定支架10安裝于真空室1頂部，九十六塊加熱模塊16 沿真空室1縱向分成九個區域分別固定安裝于固定支架10，因為被鍍制件3的 形狀不規則，如制件3的寬度有大、小頭，每個區域所安裝的加熱模塊16數量不等；對于形狀規則的制件而言，每個區域所安裝的加熱模塊16數量相等；制 件3固定于工件支架5并位于加熱模塊16的下方，各加熱模塊16與制件3表 面的距離相等；計算機控制系統8與真空室1、真空系統和鍍膜機器人4連接； 磁控靶7為一種至四種，放置在移動平臺6的一端，供鍍膜機器人4取用，在 一個工作周期內可以變換四種不同的工作源，完成一至四層鍍膜。計算機控制 系統8，安裝有膜層控制儀，膜層控制儀連接的探頭9放置在被鍍制件3的旁邊， 鍍膜機器人4在鍍制制件3的同時對探頭9也給予相同的鍍制，探頭9采集鍍 制信息，并將采集的鍍制信息實時傳至計算機控制中心，從而實現分級在線測 量實時監測鍍層厚度，
鍍膜機器人4由北京自動化研究所制造，型號為JQR-7。 參見圖3與圖4:每一塊加熱模塊16由支架ll、反射屏12、加熱絲13和 散熱盤14組成；支架11下方依次安裝反射屏12、加熱絲13與散熱盤14;支 架11上裝有兩排連接螺桿17，連接螺桿17側面裝有絕緣套18，絕緣套18下 端設有凹槽，加熱絲13盤繞于凹槽，蝶形螺母15將散熱盤14固定于加熱絲13 下方。
本實用新型真空室的空間尺寸是3800 mmX1800 mmX900咖，完全能滿足大 型制件的鍍制需要。在3800咖X1800咖X卯0nrai的三維空間真空環境下，七軸 真空磁控濺射鍍膜機器人可以在任意位置鍍膜，七軸真空磁控濺射鍍膜機器人 握持小型的磁控濺射靶逐行掃描、多維跟蹤大型復雜曲面內表面，進行磁控濺 射真空鍍膜，鍍膜機器人在機器人控制系統操縱下自動更換鍍膜靶，曲面形狀 可以復雜多樣， 一次抽真空可以實現多層鍍膜。對制件實現多層鍍膜。利用鍍 膜機器人實現形體跟蹤，實現分級在線測量適時監測鍍層厚度，控制膜層厚度， 無死角。3800咖X1800咖X卯0nim的真空空間，能適應大型制件的鍍制；固定 支架的形狀與制件的形狀相適配，為復雜曲面制件鍍制提 了可靠保證；等距 罩在制件上方的加熱模塊，使制件受熱均勻一致。
權利要求1、一種大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機，包括真空室，制件，加熱系統，磁控靶，工件支架，計算機控制系統；其特征在于它還包括移動平臺(6)和鍍膜機器人(4)；所述移動平臺(6)位于所述真空室(1)底部，所述鍍膜機器人(4)與所述移動平臺(6)以滑移方式連接；所述加熱系統(2)包括固定支架(10)和數十塊加熱模塊(16)，所述固定支架(10)的形狀與所述制件(3)的形狀相適配，所述固定支架(10)安裝于所述真空室(1)頂部，所述數十塊加熱模塊(16)沿所述真空室(1)縱向分成數個區域分別固定安裝于所述固定支架(10)；所述制件(3)固定于工件支架(5)并位于所述加熱模塊(16)的下方，各所述加熱模塊(16)與所述制件(3)表面的距離相等；所述計算機控制系統(8)與所述真空室(1)、真空系統和所述鍍膜機器人(4)連接；所述磁控靶(7)為一種至四種。
2、 如權利要求l所述的一種大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機，其特征在 于所述加熱模塊(16)為九十六塊，所述九十六塊加熱模塊(16)沿所述真 空室(1)縱向分成九個區域分別固定安裝于所述固定支架(10)。
3、 如權利要求l所述的一種大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機，其特征在 于所述計算機控制系統(8)安裝有膜層控制儀，所述膜層控制儀連接的探頭(9)放置在所述制件(3)的旁邊。
4、 如權利要求l、 2或3所述的一種大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機， 其特征在于所述加熱模塊(16)由支架(11)、反射屏(12)、加熱絲(13) 和散熱盤(14)組成；所述支架(11)下方依次安裝所述反射屏(12)、所述加 熱絲(13)與所述散熱盤(14)。
5、 如權利要求4所述的一種大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機，其特征在 于所述支架(11)上裝有兩排連接螺桿(17),所述連接螺桿(17)側面裝有 絕緣套(18)，所述絕緣套(18)下端設有凹槽，所述加熱絲(13)盤繞于所述 凹槽，蝶形螺母(15)將所述散熱盤(14)固定于所述加熱絲(13)下方。
6、 如權利要求5所述的一種大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機，其特征在 于所述真空室(1)的空間尺寸是3800咖X1800咖X900咖。
專利摘要本實用新型涉及一種大型復雜曲面制件磁控濺射鍍膜機，包括真空室，制件，加熱系統，磁控靶，工件支架，計算機控制系統，移動平臺和鍍膜機器人；移動平臺位于真空室底部，鍍膜機器人與移動平臺以滑移方式連接；加熱系統包括固定支架和數十塊加熱模塊，固定支架的形狀與制件的形狀相適配，固定支架安裝于真空室頂部，數十塊加熱模塊沿真空室縱向分成數個區域分別固定安裝于固定支架；制件固定于工件支架并位于加熱模塊的下方，各加熱模塊與制件表面的距離相等。它鍍層均勻，沒有死角，一次抽空狀態下能進行多次鍍膜；實現了大型復雜曲面零部件內表面均勻鍍膜，并達到相關的均勻性等技術要求，滿足國內航空航天工業、天文技術高端裝備的需求。
文檔編號C23C14/56GK201372310SQ200920008058
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月31日 優先權日2009年3月31日
發明者武志紅, 袁文軍 申請人:蘭州真空設備有限責任公司