本文介紹了普通真空吸具的結(jié)構(gòu)組成，針對使用同一個(gè)吸具吸取不同曲率半徑外球面工件的設(shè)計(jì)需求，分析了實(shí)現(xiàn)途徑，設(shè)計(jì)了一種采用球頭密封結(jié)構(gòu)的可擺動(dòng)型真空吸盤。在此基礎(chǔ)上，對普通真空吸具進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，介紹了多用真空吸具的結(jié)構(gòu)組成、工作原理，并介紹了真空吸取力的計(jì)算方法，以及關(guān)鍵參數(shù)的選用建議。

　　真空吸具是一種特殊的真空裝置，當(dāng)與工件貼合時(shí)，能形成封閉的真空腔，通過對真空腔抽真空而形成內(nèi)外氣壓差，從而達(dá)到吸住工件和吊運(yùn)工件的目的。在起吊搬運(yùn)光滑外形面的工件時(shí)，多采用真空吸具。針對不同曲率外形面的工件，過去往往需要使用多個(gè)真空吸具進(jìn)行吊裝，更換頻繁，使用不便。本文介紹了一種多用真空吸具的結(jié)構(gòu)及工作原理，并介紹了關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算方法。

1、真空吸具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1、普通真空吸具結(jié)構(gòu)

　　真空吸具結(jié)構(gòu)組成一般分為吸具殼體、密封圈(真空吸盤)、真空閥門及真空計(jì)等真空輔助元器件。殼體上裝密封圈的部位稱為接口，接口裝上密封圈后稱為吸口，吸取工件的形狀決定了吸口的形狀。某球形工件，其外表面有多處通孔及溝槽，不能使用大吸口進(jìn)行吸取，設(shè)計(jì)為采用三個(gè)吸盤密封吸取的結(jié)構(gòu)，如圖1 所示。當(dāng)使用同一個(gè)吸具吸取不同曲率半徑的外球面工件時(shí)，吸口所形成的曲率半徑不相同，吸口的尺寸將隨外球面的形狀發(fā)生變化。因此，針對不同曲率外形面的工件，過去需設(shè)計(jì)同類結(jié)構(gòu)不同尺寸參數(shù)的系列吸具，在使用時(shí)相應(yīng)的更換，造成使用不便。

圖1 普通真空吸具結(jié)構(gòu)及吸取示意圖

1.2、球頭擺動(dòng)型吸盤結(jié)構(gòu)及工作原理

　　要實(shí)現(xiàn)一個(gè)吸具能吸取不同曲率半徑的外球面工件，必須實(shí)現(xiàn)吸具的吸口尺寸和角度可以調(diào)節(jié)。針對此需求，設(shè)計(jì)了一種采用球頭密封結(jié)構(gòu)的可擺動(dòng)真空吸盤，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示，主要由球頭螺桿、壓蓋、O 形密封圈、密封連接座及吸盤組成。工作時(shí)，其球頭結(jié)構(gòu)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并與O形密封圈壓緊形成密封。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于適當(dāng)控制O 形密封圈的壓縮量，以實(shí)現(xiàn)良好密封的同時(shí)能較好的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

1.球頭螺桿 2.壓蓋 3.O 形密封圈 4.密封連接座 5.吸盤

圖2 球頭擺動(dòng)型吸盤的結(jié)構(gòu)

(a)最大擺動(dòng)角度狀態(tài) (b)最小擺動(dòng)角度狀態(tài)

圖3 多用吸具吸取示意圖

1.3、多用吸具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　采用球頭擺動(dòng)型吸盤的多用吸具，主要由起吊桿、吸具焊接體、真空閥門、球頭擺動(dòng)型真空吸盤、真空表等部件組成。工作時(shí)，球頭擺動(dòng)型吸盤擺動(dòng)一定角度，與工件的外形面自適應(yīng)貼合，從而實(shí)現(xiàn)一種真空吸具吸取一定尺寸范圍內(nèi)多種外形面的工件。圖3 所示為吸盤擺動(dòng)不同角度時(shí)的吸取狀態(tài)。

2、真空吸取力的計(jì)算

　　真空吸附技術(shù)是以大氣壓為作用力。在吸盤與工件形成的密封容積內(nèi)，通過真空源抽出一定量的氣體分子來使壓力降低，使吸盤的內(nèi)外形成壓力差。在這個(gè)壓力差的作用下把吸盤壓向工件，從而把工件吸起，吸盤產(chǎn)生的吸取力為：

Q = K × C × P × A/n

　　K———有效吸取力系數(shù)，一般取值0.9;C———換算系數(shù)，在各參數(shù)單位為Pa、m2、N 時(shí)，取值為1;P———真空表壓值A(chǔ)=nπr2k', 為吸盤的有效工作面積，其中n為吸盤數(shù)量;r 為吸盤半徑;k' 為吸取力方向的投影面積系數(shù)。

　　n 為安全系數(shù)，水平吸取時(shí)n≥4，垂直吸取時(shí)n≥8，考慮工件吸取表面的粗糙度，是否有油粉附著等實(shí)際情況，可再增加1～2 倍。

3、結(jié)束語

　　本文介紹的真空吸具結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，安全可靠、使用方便，能夠很好滿足使用要求。近年來，真空吸取技術(shù)在起重、吊運(yùn)、裝配、固定產(chǎn)品等方面的應(yīng)用越來越廣泛。多功能吸取器的應(yīng)用前景十分廣闊，它既可以應(yīng)用于吸取不同曲率半徑的球面，也可以應(yīng)用于吸取具有特殊型面的平面。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 達(dá)道安. 真空設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京:國防工業(yè)出版社，1991.

　　[2] 單景德.真空吸取器設(shè)計(jì)及應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2000.

　　[3] SMC(中國)有限公司.現(xiàn)代實(shí)用氣動(dòng)技術(shù)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1999.