一种工件装夹夹具的制作方法与工艺

本申请涉及磁控溅射镀膜技术领域，尤其涉及一种工件装夹夹具。

背景技术：
随着人们生活水平的不断提高,越来越多的镀膜产品被广泛的应用，而与之相应的真空镀膜设备的制造也在镀膜技术的提升中变得愈加的重要。磁控溅射镀膜就是其中一种被广泛应用的镀膜技术，其原理是利用电子在电场的作用下加速飞向基材的过程中与溅射气体氩气碰撞，电离出大量的氩离子和电子，电子飞向基材薄膜，在此过程中不断地与氩原子碰撞，产生更多的氩原子和电子；氩离子在电场的作用下加速轰击靶材，溅射出大量的靶材原子，呈中性的靶材原子(或分子)沉积在基材表面的镀膜技术。磁控溅射镀膜是当前广泛应用的镀膜技术方法，被普遍应用于光学、微电子、耐磨、耐蚀、装饰等产业领域，用以提供可靠而稳定的薄膜镀层。如装饰用彩色镀膜，手机壳镀膜，建筑玻璃low-E镀膜，透明导电玻璃镀膜等。被镀膜的基片或工件，通常是玻璃，金属壳，亚克立，PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，poly(ethyleneterephthalate))膜等，被放置在夹具上，再安放在可移动的基片架上，由基片架自动带入磁控溅射镀膜室内进行镀膜。由于真空成膜技术特点，复杂工件表面溅射成膜工艺在膜厚的控制，均匀性和与工件的结合力表现得比较困难和复杂。随着机械制造业的快速发展，工件表面镀膜技术的应用范围，由刀具扩大到精密冲压模具、航天航空部件及电子配件插件。新的高性能膜层不断出现，如TiAlCN(氰化铝钛)、AlCrN(氮化铬铝)、TiSiN(氮化硅钛)、类金刚石等，提高了工模具的使用寿命和加工效率。对复杂工件表面磁控溅射镀膜技术的研究显得尤为重要目前，使用磁控溅射在平面基材或工件表面镀膜的技术和工艺已经相当广泛和成熟了。对于磁控溅射镀膜，平面基材装夹方式一般可分为立式、卧式、圆桶式等几种方法。并且对平面基材的装夹方式的研究也十分广泛。例如磁控溅射立式镀膜夹具，提高了镀膜夹具的通用性，可以用在不同尺寸大小基片的镀膜中，在一定程度上减少了专用夹具制作费用。再例如某种固定夹具，在一定程度上也实现靶基距的距离的变化，实现调节靶基距的目的，提高了镀膜效率。现有技术中也有对异形工件装夹方式的研究，但也通常只能装夹单个的异形工件。例如一种基于磁控溅射技术的钢球镀膜夹具装置。该装置可以在一定程度上解决钢球镀膜时表面镀膜不均衡的问题，从而提高钢球的机械性能和表面均匀性。但是，该装置的适用性较低，对于其它类型的异形工件可能不适用。因此，设计一种适用性强并且可同时装夹不同工件的磁控溅射异形工件镀膜的装夹夹具，对提高磁控溅射异形工件镀膜的效率、较低成本具有十分重要的意义。

技术实现要素：
本实用新型了提供了一种工件装夹夹具，以解决现有技术不能同时装夹不同类型的工件的技术问题。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种工件装夹夹具，包括：底座，位于溅镀室的腔室底部，所述溅镀室的侧壁设置靶材；所述底座上设置了N个第一固定孔；每个第一固定孔和所述底座的中心的距离相等；N≥2且为正整数；N个固定轴，和所述N个第一固定孔对应，每个固定轴通过各自的第一固定孔连接所述底座；M个工件装夹板，位于相邻两个固定轴之间，每个工件装夹板上设置有P个工件装夹孔，所述P个工件装夹孔安装至少两种不同类型的工件；其中，M为正整数，P≥2且为正整数；传动轴，位于所述底座和所述溅镀室的腔室底部之间；所述传动轴固定连接所述底座，所述传动轴由驱动电机驱动运转，进而带动所述底座旋转。优选的，所述工件装夹夹具还包括：顶盖，和所述底座对应；所述顶盖上设置了N个第二固定孔，每个第二固定孔和各自对应的第一固定孔配合，将各自的固定轴固定在所述顶盖和所述底座之间。优选的，所述第一固定孔和所述第二固定孔都为螺纹孔；每个固定轴的两端都设置有和所述螺纹孔对应的螺纹。优选的，每个工件装夹板上设置有销子，每个固定轴上设置有对应的销孔；通过所述销子和所述销孔的配合，使得每个工件装夹板处于相邻两个固定轴之间。优选的，相邻两个固定轴的距离和所述靶材的宽度相等。优选的，每个工件装夹孔内设置有夹紧装置。优选的，所述夹紧装置包括：弹珠和弹簧；所述弹珠处于对应的工件装夹孔的孔内侧壁上开设的孔道内，所述孔道的开口处的直径小于所述弹珠的直径；所述弹簧的一端和所述弹珠连接，所述弹簧的另一端固定在所述工件装夹孔内的侧壁上的孔道底部。优选的，所述顶盖为圆形顶盖；所述底座为圆形底座。优选的，在所述M个工件装夹板中，每个工件装夹板的尺寸、形状可以相同也可以不同。通过本实用新型的一个或者多个技术方案，本实用新型具有以下有益效果或者优点：本实用新型公开了一种工件装夹夹具，包括位于溅镀室的腔室底部的底座、底座上的固定轴、处于相邻两个固定轴之间的工件装夹板、工件装夹板上设置的工件装夹孔、位于所述底座和所述溅镀室的腔室底部之间的传动轴；由于每个工件装夹板上的工件装夹孔可同时装夹至少两种不同类型的工件，因此能够同时溅镀不同类型的工件，提高溅镀的效率。附图说明图1为本实用新型实施例中工件装夹夹具的正视图；图2为本实用新型实施例中工件装夹夹具的俯视图；图3为本实用新型实施例中底座的结构示意图；图4为本实用新型实施例中工件装夹板的结构示意图。附图标记说明：溅镀室1、靶材2、底座3、固定轴4、顶盖5、工件装夹板6、工件装夹孔7、传动轴8、第一固定孔9。具体实施方式为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。在本实用新型实施例中，公开了一种工件装夹夹具，主要用来装夹工件，例如待镀膜基片。当然，工件也可为异形工件，异形工件就是指形状不规则的工件，例如半球形的待镀膜基片。下面请参看图1-图2，是本实用新型的工件装夹夹具的结构示意图。在溅镀室1的侧壁上设置有靶材2，而工件装夹夹具位于溅镀室1的腔体中心，并且工件装夹夹具和侧壁上的每个靶材2的距离一致，如此设计可保证溅镀的均匀性和溅镀质量。在本实用新型的实施例中，工件装夹夹具包括：底座3、顶盖5、处于顶盖5和底座3之间的固定轴4、处于相邻两个固定轴4之间的工件装夹板6、工件装夹板6上设置的工件装夹孔7。下面具体介绍各个部件。底座3，位于溅镀室1的腔室底部。底座3的形状可以是圆形，参看图3，而尺寸大小可根据需要定制，选择不同尺寸的底座3就可以实现靶基距(靶材2到待镀膜基片(即：工件)的距离)的调整，从而提高镀膜效率和镀膜质量。另外，和底座3对应的是顶盖5，即：底座3的尺寸形状和顶盖5的尺寸形状一致。若顶盖5为圆形顶盖，那么所述底座3为圆形底座。在底座3上设置了N个第一固定孔9；每个第一固定孔9和所述底座3的中心的距离相等。每个第一固定孔9可以稳固安装一根固定轴4。由于固定一个工件装夹板6需要两个固定轴4，因此第一固定孔9的数量最少为2个，最大数目不限制。即：N≥2且为正整数。若固定轴4的数量为至少3根，则对应的第一固定孔9可沿底座3呈圆周分布。如图1所示，固定轴4在底座3形成的是八边形。若固定轴4的数量越多，则对应的第一固定孔9排布越接近圆形。在顶盖5上设置了N个第二固定孔，每个第二固定孔和各自对应的第一固定孔9配合，将各自的固定轴4固定在所述顶盖5和所述底座3之间。因此，第二固定孔的数目和第一固定孔9的数目一致。另外，底座3可由传动轴8带动旋转。传动轴8，位于所述底座3和所述溅镀室1的腔室底部之间；所述传动轴8固定连接所述底座3，所述传动轴8由驱动电机驱动运转，进而带动所述底座3旋转。具体来说，在溅镀室1的腔室底部利用动密封原理引入驱动电机和传动轴8，在驱动电机的驱动下，该传动轴8可做精确的旋转。传动轴8穿过底座3的中心，并且在穿过处以上下螺帽的形式形成稳固连接，穿过之后以螺接、焊接等等方式和顶盖5固定连接，对于固定的方式以实际情况为准，本实用新型不再赘述。所述传动轴8由驱动电机驱动运转，进而带动所述底座3旋转。在溅射镀膜时，通过所述传动轴8、所述底座3的旋转，带动处于所述P个工件装夹板6上的所述至少两种不同类型的工件进行旋转，通过溅镀室1内的气体分子撞击靶材2，使靶材2原子或者分子溅射到所述至少两种不同类型的工件表面进行镀膜，进而同时对所述不同类型的工件进行镀膜，而由于每个工件装夹板6距离靶材2的距离一致，因此能够保证镀膜的均匀性。N个固定轴4，和所述N个第一固定孔9对应。固定轴4的数目和第一固定孔9的数目一致。每个固定轴4通过各自的第一固定孔9连接所述底座3。在顶盖5设置有和第一固定孔9对应的第二固定孔的情况下，每个固定轴4的两端插入第一固定孔9和第二固定孔之间。在另一种可能的实施例中，所述第一固定孔9和所述第二固定孔都为螺纹孔；而每个固定轴4的两端都设置有和所述螺纹孔对应的螺纹，因此每个固定轴4螺接在所述顶盖5和所述底座3之间。而关于固定轴4的形状，本实用新型是不做限制的。例如，固定轴4的中间部分可为任意几何形状，包括圆柱形、长条型、长条矩形、棱柱形等等，便于工件装夹板6的固定。M个工件装夹板6，处于相邻两个固定轴4之间。其中，M为正整数，即：本实用新型的工件装夹板6至少为一块。工件装夹板6的结构示意图参看图4。而在每个工件装夹板6上，设置有P个工件装夹孔7，P≥2且为正整数。本实用新型的P个工件装夹孔7至少能够安装两种不同类型的工件，溅镀时，可同时对至少两种不同类型的工件进行溅镀。本实用新型的工件装夹孔7的数目最少为2个，最大数目不限制，只要每个工件装夹板6能容纳即可。在M个工件装夹板6安装时，每个工件装夹板6上设置有销子，每个固定轴4上设置有对应的销孔；通过所述销子和所述销孔的配合，使得每个工件装夹板6处于相邻两个固定轴4之间。具体来说，在每一根固定轴4上均设置有4个大小相同的销孔，其中2个销孔位于固定轴4中间无螺纹部分的上端，另外两个销孔位于固定轴4中间无螺纹部分的下端。这些销孔用于固定工件装夹板6，每个工件装夹板6上都设置有销子，通过销子和销孔的配合将工件装夹板6固定在相邻两个固定轴4之间，拆卸时只需取下工件装夹板6即可，装卸极为方便。当然，如果只有两根固定轴4来固定工件装夹板6，那么每个固定轴4的两端可分别设置一个销孔，用来和工件装夹板6销接。工件装夹板6的尺寸根据相邻两个固定轴4组合而定，而每个工件装夹板6上都有多个工件装夹孔7，每个工件装夹板6上的所有工件装夹孔7的排列形状是不定的，例如工件装夹孔7可以排列为多个同心圆形，也可以排列成矩阵形状，还可以排列为波浪状等等。在一种可能的实施例中，工件装夹板6为矩形，其上设置大量的工件装夹孔7，工件装夹孔7的数目可以根据工件装夹板6的容纳度、工件的数量、类型、尺寸等等综合确定。另外，每个工件装夹孔7中设置了夹紧装置，用于装夹两种不同类型的工件。具体来说，夹紧装置中设置有弹珠和弹簧。所述夹紧装置包括：弹珠和弹簧。弹珠可包括钢珠。工件装夹孔6的孔内侧壁上开设有孔道。所述弹珠处于对应的工件装夹孔6的孔内侧壁上开设的孔道内，所述孔道的开口处的直径小于所述弹珠的直径；所述弹簧的一端和所述弹珠连接，所述弹簧的另一端固定在所述工件装夹孔内的侧壁上的孔道底部。在装夹工件时(例如半球形工件)，将半球形工件工件放入工件装夹孔7内，通过弹簧的弹力将弹珠顶在所述半球形工件的凹处，使半球形工件的凸起部分从工件装夹孔7内顶出，其余部分卡在工件装夹孔7内进行固定。根据所需镀膜的工件的类型、形状、尺寸等等，这些工件装夹孔7可设置为圆形、方形或者其它形状，以及可设置成不同的大小尺寸。该工件装夹板6易于加工，尺寸可标准化。而根据不同的工件，可定制不同的工件装夹孔7，且装夹数量多，能够适用于不同形状和不同大小的工件。即：在同一块工件装夹板6中，每个工件装夹孔7的形状、尺寸可不同。因此，每个工件装夹孔7可安装不同类型的工件。另外，工件装夹板7也可定制。靶材2，位于所述溅镀室1的侧壁上。在一种可能的实施方式中，相邻两个固定轴4的距离和所述靶材2的宽度相等。如此设计，能够保证镀膜的均匀性，提高镀膜的质量。由于固定轴4、工件装夹板6的数目都是不定的，因此本实用新型以固定数目举例说明工件装夹夹具的结构，当然，此处举例只是为了解释本实用新型，并不限制本实用新型。在底座3上设置了呈圆周分布的第一固定孔9，每个第一固定孔9和底座3的中心距离相等，第一固定孔9共8个。底座3的大小可根据需要定制。顶盖5和底座3对应，顶盖5上设置了呈圆周分布的第二固定孔，每个第二固定孔和底座3的中心距离相等，第二固定孔共8个。而8个固定轴4固定于各自的第一固定孔9和第二固定孔中，这样，安装之后就形成一个正八边形棱柱支架。在每一根固定轴4上均设置有4个大小相同的销孔，分别位于固定轴4中间无螺纹部分的上下两端，每端各两个。这些销孔用于固定工件装夹板6，方便装卸。此处的工件装夹板6以矩形为例，上面设置大量的工件装夹孔7。每个工件装夹孔7中设置了夹紧装置，用于夹紧工件。根据所需镀膜的工件的形状和大小尺寸，这些工件装夹孔7可设置为圆形、方形或者其它形状，以及可设置成不同的大小尺寸。而每个工件装夹板6上所有的工件装夹孔7的排列方式不定。该工件装夹板6易于加工，尺寸可标准化，根据不同的工件，可定制不同的工件装夹孔7，且装夹数量多，能够适用于不同形状和不同大小的工件。当装夹好工件之后，将工件装夹板6通过销接安装于正八边形棱柱支架上，这样就形成了一个相对密封的正八边形棱柱，从而防止工件“内表面”或不需镀膜的表面受到污染(磁控溅射镀膜的绕射很强)。正八边形棱柱支架置于磁控溅射室的中心位置，我们在每个棱面对应的位置处均设置了阴极溅射小室，从而可安放最多7个溅射靶材2。每个溅射靶材2可以是相同的材料，从而可大大提高溅射镀膜的效率，并且可用于在工件表面镀厚膜。每个溅射靶材2也可为不同的材料，因此随着正八边形棱柱支架的精确旋转，可在工件表面一次性镀上多种不同功能的薄膜。另外，根据不同靶材2和所镀膜的各种要求，可选择不同的底座3圆盘，但保证安装上固定轴4后形成的正多边形棱柱的每一棱边宽度与靶材2宽度一致。这样，选择不同的底座3圆盘就可以实现靶基距的调整，从而提高镀膜效率和镀膜质量。采用该工件装夹夹具可对工件(例如半球面异形工件)进行镀两层功能膜，所镀膜为光学增透膜。1、根据要求，选择合适的底座3，组装正八边形棱柱支架，包括传动轴8、底座3、固定轴4、顶盖5的组装。组装后靶基距为80mm。2、将半球面异形工件装夹与工件装夹板6上，通过夹紧装置，装夹稳固。3、将装好半球面异形工件的工件装夹板6安装于正八边形棱柱支架上，通过销接固定。4、选择适用的靶材2，靶材2数目为两个，对称安放于正八边形棱柱支架两边的溅射阴极上。5、关闭真空腔，打开机械泵和分子泵将真空腔抽到10-4torr。6、充入反应气体，调节气流大小为260sccm，检测气体压力稳定于10～30Pa，达到起辉所需要的气体压力。7、打开磁控溅射电源，开循环冷却水，调节设定靶溅射功率为大于5～7KW。8、同时，传动轴8带动正八边形棱柱支架旋转，旋转速度为1r/min。9、镀膜完成，打开舱门，依次取下工件装夹板6后，再依次安装下一批半球面异形工件。10、重复步骤5到9，直到半球形工件全部镀膜完毕。11、清洗设备，关闭设备。通过本实用新型的一个或者多个实施例，本实用新型具有以下有益效果或者优点：本实用新型公开了一种工件装夹夹具，包括位于溅镀室的腔室底部的底座、底座上的固定轴、处于相邻两个固定轴之间的工件装夹板、工件装夹板上设置的工件装夹孔、位于所述底座和所述溅镀室的腔室底部之间的传动轴；由于每个工件装夹板上的工件装夹孔可同时装夹至少两种不同类型的工件，因此能够同时溅镀不同类型的工件，提高溅镀的效率。尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。