多用真空吸具設計

2013-05-07 張珍中國工程物理研究院

　　真空吸取是真空技術在起重、吊運、裝夾產品設備等方面的一種應用技術。為適應軍工生產中的特種型面、特種材料、易燃易爆產品的加工、裝配、吊運的需要，研究出一種多用真空吸具。可吸取多個相似型面的產品。

　　真空吸取器是一種特殊的真空裝置。該真空裝置與工件貼合能形成封閉的真空腔。由于對真空腔抽氣形成真空度而形成內外氣壓差，從而達到吸住工件和吊運工件的目的。有一系列的半球型的工件需進行裝配，產品有的中間有凸臺，通孔，徑向處有一開槽或方槽或導管等干涉物，工件的各面是經過加工的光面，如圖1 所示。由于曲形面物體的物理特性，決定真空吸盤吸取是工件裝配的重要方式之一。

工件類型

圖1 工件類型

1、設計原理

　　由于這些工件被吸外球面已不是一個連續的球面，無法用一個大直徑吸口吸盤吊運，因此，必須設計使吸口避開橫孔、導管等干涉物的影響，對物體光滑曲面進行真空吸取，從而實現吸吊產品的目的。

　　通過對產品型面的分析，雖然各個產品的外形面不是一個連續的球面，但可以分成幾個局部的連續面提供真空吸取面。要實現一個吸具能吸取不同曲率口大小的幾個產品。可以在同一截面圓上的球面曲率相差不是很大處吸取，為了受力均布，吊運平穩，采用三點吸盤起吊的方式，根據多種型面的需要和各自的特點，經過反復計算和驗算，據此設計吸取機構。所設計的多用真空吸具如圖2 所示。

多用吸具結構圖

1.基座 2.吸盤 3.安全網兜 4.真空閥門 5.提桿 6.真空表 7.安全鉤

圖2 多用吸具結構圖

2、主要部件設計分析

2.1、吸口

　　吸口是為吸取工件而設計，因此吸口形式必須適應工件型面的要求。吸盤采用SMC 公司大型垂直真空接管風琴型吸盤ZPT63HBN-A16，此吸盤可吸取圓柱面，如圖3，吸盤材料為硅橡膠。吸盤型面傾斜選用與產品中重量最重的外球面相吻合，這樣，與其它產品的外型面吻合有一定的相差，但吸盤自身可吸取傾斜為5°的型面，如圖4 所示。所以，此誤差可以彌補。應選取零件外型面上曲率K(K≠0) 比較小，且相差不大的部位做為吸取部位，使吸取器吸口與工件型面更好的貼合。

吸盤吸取圓柱面示意圖

圖3 吸盤吸取圓柱面示意圖

吸盤吸取圓柱面示意圖

2.2、焊接基座

　　因要避開導管等干涉物，焊接基座采用梅花三瓣型，內部空腔，以形成氣路及達到氣密性和自封性要求,如圖5所示。

焊接基座

圖5 焊接基座

2.3、真空監測與安全保護結構

　　如果從吸取器到抽氣系統均無真空監測手段及安全保護措施，只憑經驗使用吸取器，雖然不一定會發生事故，但有事故隱患，不易發現漏氣等故障，安全措施不完善，也不符合安全設計要求。在吸取器上設計裝有真空閥門和單向閥、真空表、安全網掛鉤等真空度監測安全保護機構。確保吸取器的工作安全可靠。

2.3.1、真空閥門和真空單向閥

　　真空閥門：氣動系統的控制部分，控制真空吸取器的真空腔處于工作或非工作狀態。

　　真空單向閥：和真空閥門結為一體，通過大氣壓力和真空腔內壓力之差將設計有特別結構的小活塞壓到出氣口上,達到五分鐘內真空度下降不大于0.02MPa 的自封效果，防止吸取器在工作狀態時大氣返進真空腔。

2.3.2、真空表

　　吸取器是一種低真空裝置，所能達到和維持的真空度(即真空腔內的壓強)將直接影響到工作的可靠性和安全性，因此有必要對吸取器的真空度變化進行監測。選用SMC公司的0.1～0 MPa 真空表監測真空度變化情況。

2.3.3、防跌落保護機構

　　吸取器在吊運工件的過程中，一旦漏氣量較大，真空表壓值就要下降，真空吸取力也隨之減小，當吸取力小于工件的重力時，工件就與吸取器的吸口脫開，發生工件脫落事故。因此，用吸取器吊運危險品、火工品或燃爆品等，應有安全保護措施。

　　由于物體貴重、易碎，為防止物體在抓取、搬運過程中因突發事件落下，也需對物體進行安全保護，需設計有防跌落保護機構對抓取的物體進行支托保護。根據具體情況有保護爪、安全網或安全帶。針對所吸取的工件特性，只吊運不翻轉，防跌落保護機構設計采用安全網兜。當吸取器漏氣，工件脫離吸口下落時，落到安全網上，仍然能確保工件的安全。安全網的結構如圖6 所示。

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