專用吸具的優化改進設計

王克明(四川中國工程物理研究院, 四川 綿陽 621700)

機械類專用吸具是機械制造工業中的重要使用設備，在機械制造生產過程中可以實現對多種產品的吸取，在機械制造工業中發揮著重要作用。雖然當下的機械類專用吸具可以基本滿足各種吸取需要，但從安全性以及可靠性方面考慮，專用吸具還存在著諸多問題，需要進行各種合理性優化改進。

1 專用吸具的基本構成

機械類專用吸具的主要構件有拉桿、連接桿、連接架、連接法蘭、調整墊片、螺母以及吸盤等等部件，真空吸具的真空系統與吸盤之間是通過快換接頭和連接桿實現連接的，利用螺釘固定的方式把連接法蘭和連接架連接起來，然后再用螺釘把升降機構與連接法蘭進行連接。利用連接桿上的雙螺母來實現調整墊片的限位。吸具對外層下件進行抓取時，需要把拉桿從連接架的對應孔中穿出，與外層下件上的螺栓進行連接。專用吸具在設計的過程中需要校核吸盤的安全系數，根據最大負荷和極限真空壓力，評估真空吸具的安全指數是否到達了專用吸具安全性的設計要求。專用吸具的基本結構圖如下(圖中1-7分別吸盤、連接架、拉桿、連接桿、調整墊片、螺母、連接法蘭 )：

圖1 專用吸具的基本結構圖

2 專用吸具的使用狀況

原來的專用吸具對多種產品的吸取基本都可以完成，需要調整吸盤的高度的時候可以通過更換調整墊片的方式來實現，以便在連接架上定位時各個產品和吸具都有更好的接觸力，避免產品在吸取的時候發生位置變化。經過大量的操作實踐證明，在吸取后提升中有一些比較重的產品可能會出現較小的偏移，一般不超過0.5毫米。其他情況下專用吸具均可以實現可靠性的吸取。雖然專用器具的安全性設計達到了一定要求，但還是缺乏對一些針對安全隱患的防范措施。如果專用吸具在操作的過程中發生的振動、沖擊，或者是由于斷電以及吸具真空泵發生故障導致真空失效等等意外事故，很可能會造成真空泵壓力壓力值降低，吸具吸附力下降，進而導致產品掉落，產品掉落在地上很容易被摔壞，這樣就會造成很大的經濟損失，情況嚴重的話還可能會威脅到操作人員的人身安全。所以針對以上存在的安全隱患，需要對專用吸具的設計進行優化改進。

3 專用吸具的優化改進設計

（1）專用吸具可以增加專用保護爪 結合專用吸具的設計特點和操作要求，設計出專用保護爪，以便更好的確保對產品的可靠性和安全性保護。并且，為了保證吸具的保護爪能夠進行快速可靠的安裝操作，保護爪的具體結構要進行特別設計，專用吸具的保護爪可以運用沉孔和開槽結構，然后利用螺釘以及銷釘進行連接，實現快速定位，保護爪四個分成一組使用，都針對特定的產品進行安裝使用。

（2）專用吸具可以增加安全網兜 為確保產品的安全性，可以在專用吸具上設計安裝安全網兜，通過安全網兜掛鉤來進行連接。安全網兜掛鉤由一定的材料完成外形尺寸加工后再通過彎折成形,然后利用螺釘對連接架和安全網兜掛鉤進行固定。為了預防網兜脫落的情況，可以通過增加不銹鋼彈簧片的方法來進行加固。

（3）增加真空罐或者設置真空自閉器 第一，設置真空自閉器。專用吸具通過真空管與真空氣源連接，一般需要很長的管路，如果操作人員無意間踩到管路，或者是真空泵故障、突然斷電等事故發生，真空壓力值減小，就會導致專用吸具吸附力失效。因此可以在真空閥門上設置安裝一個自閉器，以便遇到情況時可以自動關閉和阻斷專用吸具內的真空壓力值下降速度。

第二，增加真空罐。為了預防專用吸具吸取產品時出現真空失效，在專用吸具的近端設置一個真空罐，真空罐的體積大小需要一定的漏率要求，結合真空管路走線情況，同時也為了讓真空罐方便和管路進行連接，真空罐的體積大小設計和安裝方法都需要考慮到位，真空罐的基本形狀設計成圓筒狀，真空罐的兩端通過端蓋焊接進行密封，并且利用螺釘安裝固定在立柱內上部。真空罐的結構圖如下所示：

圖2 真空罐的設計結構圖

（4）專用吸具連接架的改良設計 由于專用吸具在對較重產品進行吸取的過程中都會出現稍許偏移，同時也考慮到對初定位誤差進行的產品微調，為了方便觀察和校準，可以對連接架增加觀察孔和定位標示等設計。連接架上設置8－Φ40觀察孔一組以及8－Φ20觀察孔一組，并且都設置標識線。連接架的改良后效果如下圖所示：

4 專用吸具優化改進后的使用效果

（1）安全網兜和安全爪的使用效果 通過對專用吸具設計安裝安全網兜和安全爪很大程度上保障了產品安全，減少了安全事故的發生。在真空吸具真空失效的情況下，產品下落三毫米內就可以通過保護爪來抓取保護，

安全網兜保護通常要在產品下落超過五毫米時才能實現，甚至纏繞較松時產品下落距離可到一百毫米，同時可能還伴隨著磕碰和撞擊，因此保護爪保護方式比較有效。而且經過實踐表明，設計改良后安全爪的快換結構操作起來非常有效，四個保護爪由兩個操作人員來完成所用時間通常也不會超過一分鐘，所以說安全爪的更換操作非常的簡捷。

（2）真空罐和真空自閉器的使用效果 第一，通過對真空閥門上真空自閉器的添加設置，專用吸具在吸取產品的過程中遇到斷電的情況下，真空自閉器發揮作用，通過關閉和阻斷真空失效，在短時間內可以維持吸具的真空壓力值不變或者發生較小變化，這樣就給產品的安全落地爭取了寶貴時間，進一步保障了產品安全和人身安全。第二，專用吸具增加真空罐以后充氣時間和放氣時間會有稍許增加，但一般不超過一分鐘。專用吸具在吸取產品時，踩踏真空裝置的管路，真空系統的真空壓力值未見變化，關閉真空閥門的情況下，真空系統可以維持超過四分鐘的真空狀態，很大程度上提高了專用吸具的安全性。

（3）專用吸具連接架的使用效果 專用吸具進行吸取產品的模擬操作，通過 8－Φ40 觀察孔和 8－Φ20觀察孔對產品位置偏移和初定值進行觀察改良之前方便了很多，同時也提高了校準的準確性。如果在產品到位之前發現產品發生稍許偏移，通過觀察孔可以很容易實現手動調整，提高了吸具的工作效率。

5 結語

以上是對機械類專用吸具設計改良前的使用情況、設計優化改進措施以及改良后專用吸具的使用效果的介紹，通過添加安全網兜、增加保護爪、設置真空自閉器以及增加真空泵等方式可以提高機械類專用吸具的安全性和可靠性，很大程度上避免了不必要的經濟損失，同時又保障了操作人員的人身安全。

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