本文介紹了普通真空吸具的結構組成，針對使用同一個吸具吸取不同曲率半徑外球面工件的設計需求，分析了實現途徑，設計了一種采用球頭密封結構的可擺動型真空吸盤。在此基礎上，對普通真空吸具進行了改進設計，介紹了多用真空吸具的結構組成、工作原理，并介紹了真空吸取力的計算方法，以及關鍵參數的選用建議。

　　真空吸具是一種特殊的真空裝置，當與工件貼合時，能形成封閉的真空腔，通過對真空腔抽真空而形成內外氣壓差，從而達到吸住工件和吊運工件的目的。在起吊搬運光滑外形面的工件時，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真空吸具進行吊裝，更換頻繁，使用不便。本文介紹了一種多用真空吸具的結構及工作原理，并介紹了關鍵參數的計算方法。

1、真空吸具結構設計

1.1、普通真空吸具結構

　　真空吸具結構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，不能使用大吸口進行吸取，設計為采用三個吸盤密封吸取的結構，如圖1 所示。當使用同一個吸具吸取不同曲率半徑的外球面工件時，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生變化。因此，針對不同曲率外形面的工件，過去需設計同類結構不同尺寸參數的系列吸具，在使用時相應的更換，造成使用不便。

圖1 普通真空吸具結構及吸取示意圖

1.2、球頭擺動型吸盤結構及工作原理

　　要實現一個吸具能吸取不同曲率半徑的外球面工件，必須實現吸具的吸口尺寸和角度可以調節。針對此需求，設計了一種采用球頭密封結構的可擺動真空吸盤，其結構如圖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，其球頭結構可自由轉動，并與O形密封圈壓緊形成密封。設計的關鍵在于適當控制O 形密封圈的壓縮量，以實現良好密封的同時能較好的自由轉動。

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 球頭擺動型吸盤的結構

(a)最大擺動角度狀態 (b)最小擺動角度狀態

圖3 多用吸具吸取示意圖

1.3、多用吸具結構設計

　　采用球頭擺動型吸盤的多用吸具，主要由起吊桿、吸具焊接體、真空閥門、球頭擺動型真空吸盤、真空表等部件組成。工作時，球頭擺動型吸盤擺動一定角度，與工件的外形面自適應貼合，從而實現一種真空吸具吸取一定尺寸范圍內多種外形面的工件。圖3 所示為吸盤擺動不同角度時的吸取狀態。

2、真空吸取力的計算

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

Q = K × C × P × A/n

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

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

3、結束語

　　本文介紹的真空吸具結構簡單，通用性強，經過試驗驗證，安全可靠、使用方便，能夠很好滿足使用要求。近年來，真空吸取技術在起重、吊運、裝配、固定產品等方面的應用越來越廣泛。多功能吸取器的應用前景十分廣闊，它既可以應用于吸取不同曲率半徑的球面，也可以應用于吸取具有特殊型面的平面。

參考文獻

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　　[2] 單景德.真空吸取器設計及應用技術[M]. 北京：國防工業出版社，2000.

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