适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘的制作方法

本发明涉及含能材料机械加工及工装设计技术领域，具体涉及一种适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘。

背景技术：

鉴于某些薄片类含能材料部件装卡可靠性的特殊要求，常规金属夹持方法(如卡盘夹持、粘附定位等，可能损伤或污损工件)难于在该领域进行推广和应用。

真空吸附技术对于薄片类含能材料部件在机械加工过程中的有效、可靠夹持十分有益，在防止产品夹伤和易于精密调节等方面具有明显优势。真空吸附工装是利用大气压差和真空吸盘内部的真空形成压差，通过这种压差将各种薄片零部件吸附于吸盘真空腔上，利用帕斯卡原理保证吸紧端面等压受力。真空吸盘具有结构简单，使用方便可靠，现在广泛应用于含能材料精密切削加工中薄片类零部件的吸附和夹持中，主要针对非金属材料，如硅片磨削和各种复合材料和光学玻璃器件的加工中。

传统的凹腔式真空吸盘虽然得到较普遍的应用，但仍然存在一些问题，如吸附之后会引起工件中心内陷造成较大变形，真空腔沿口与吸附端面有效接触面有限导致泄漏系数较大，切削液易通过吸附接触面进入真空腔而影响吸盘使用降低吸附可靠性，吸盘结构固定缺乏柔性难以满足多品种小批量部件加工要求。这些问题都会对含能部件加工精度、生产效率和装卡安全性造成一定影响。目前，限于含能材料机械加工与装卡的特殊应用，很少有针对该领域的标准或通用真空吸具开发，借鉴同类工装设计经验，很多厂商对用于产品精密加工的吸盘根据定制需要进行了相应的改进，如appliedmaterials公司通过在多空陶瓷吸盘和加工硅片之间加装软性橡胶垫，并且采用均匀分布式的贯穿小孔，减小工件形变并提高加工效率。上述的真空吸盘主要是针对硅片磨削加工，主要用于端面加工中。对于同时需要加工端面和外圆的多种尺寸规格工件来说，传统真空吸盘包括上述改进吸盘均不能很好满足要求。而对需要端面和外圆同时加工的情况，真空吸盘尺寸与加工零部件尺寸一般需要对应配对使用，而对于小批量的多种尺寸零件加工的柔性生产线，需要频繁的安装更换各种不同尺寸和规格的真空吸盘，每次均需要进行重复更换安装和定位校准，生产准备时间较长，很大程度影响了需要进行小批量多种尺寸规格工件的加工效率，柔性不足，灵活性下降。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术中普遍应用的凹腔式真空吸具，结构单一、缺乏柔性，存在难以满足多品种、小批量的高效生产需求的不足，提供一种快速适应不同尺寸工件的真空吸紧和可靠装卡的适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘，它包括相连接的吸附部和定位部，在所述吸附部表面的中心处开设有一个中心导气孔，所述吸附部表面还设置有若干个圆形凹槽，并且所述若干个圆形凹槽均以中心导气孔为圆心同心设置，所述若干个圆形凹槽的上部均位于同一水平面，所述吸附部的侧壁上开设有若干个与中心导气孔连通的螺纹通孔，所述若干个螺纹通孔中每一个螺纹通孔在其远离中心导气孔的端部均设置有紧定螺钉，所述若干个螺纹通孔中每一个螺纹通孔上方均连通有个数与圆形凹槽个数相同的通气孔，并且每一个通气孔分别以一一对应的方式设置在每一个圆形凹槽底部，所述定位部侧壁上开设有至少一个与中心导气孔连通的管接头。

更进一步的技术方案是，所述吸附部表面还设置有十个圆形凹槽，十个圆形凹槽分别为第一圆形凹槽、第二圆形凹槽、第三圆形凹槽、第四圆形凹槽、第五圆形凹槽、第六圆形凹槽、第七圆形凹槽、第八圆形凹槽、第九圆形凹槽和第十圆形凹槽，所述第一圆形凹槽、第二圆形凹槽、第三圆形凹槽、第四圆形凹槽、第五圆形凹槽、第六圆形凹槽、第七圆形凹槽、第八圆形凹槽、第九圆形凹槽和第十圆形凹槽均以中心导气孔为圆心同心设置，并且所述第一圆形凹槽、第二圆形凹槽、第三圆形凹槽、第四圆形凹槽、第五圆形凹槽、第六圆形凹槽、第七圆形凹槽、第八圆形凹槽、第九圆形凹槽和第十圆形凹槽的上部均位于同一水平面。

更进一步的技术方案是，所述吸附部的侧壁上开设有三个与中心导气孔连通的螺纹通孔，三个螺纹通孔分别为第一螺纹通孔、第二螺纹通孔、第三螺纹通孔。

更进一步的技术方案是，所述第一螺纹通孔、第二螺纹通孔、第三螺纹通孔中两两螺纹通孔之间的形成夹角，该夹角的角度为120度。

更进一步的技术方案是，所述第一螺纹通孔在其远离中心导气孔的端部均设置有紧定螺钉，所述第一螺纹通孔上方连通有十个第一通气孔，并且每一个第一通气孔分别以一一对应的方式设置在第一圆形凹槽、第二圆形凹槽、第三圆形凹槽、第四圆形凹槽、第五圆形凹槽、第六圆形凹槽、第七圆形凹槽、第八圆形凹槽、第九圆形凹槽和第十圆形凹槽底部。

更进一步的技术方案是，所述第二螺纹通孔在其远离中心导气孔的端部均设置有紧定螺钉，所述第二螺纹通孔上方连通有十个第二通气孔，并且每一个第二通气孔分别以一一对应的方式设置在第一圆形凹槽、第二圆形凹槽、第三圆形凹槽、第四圆形凹槽、第五圆形凹槽、第六圆形凹槽、第七圆形凹槽、第八圆形凹槽、第九圆形凹槽和第十圆形凹槽底部。

更进一步的技术方案是，所述第三螺纹通孔在其远离中心导气孔的端部均设置有紧定螺钉，所述第三螺纹通孔上方连通有十个第三通气孔，并且每一个第三通气孔分别以一一对应的方式设置在第一圆形凹槽、第二圆形凹槽、第三圆形凹槽、第四圆形凹槽、第五圆形凹槽、第六圆形凹槽、第七圆形凹槽、第八圆形凹槽、第九圆形凹槽和第十圆形凹槽底部。

更进一步的技术方案是，所述若干个圆形凹槽中每一个圆形凹槽的底部还设置有第一排水孔、第二排水孔和第三排水孔，所述第一排水孔、第二排水孔和第三排水孔的两端均与大气连通。

更进一步的技术方案是，所述紧定螺钉的表面涂覆有一层密封漆。

更进一步的技术方案是，所述吸附部和定位部的形状均为圆柱形。

本发明立足含能材料现有的真空装卡技术，改进真空吸盘结构，增强吸盘的快速、柔性加工适应性，通过对传统凹腔式真空吸盘进行柔性模块化设计，实现小批量不同尺寸规格工件吸附的要求和真空吸盘的快速调整和均力吸紧，同时在圆形凹槽内开设排水孔可将接触面渗漏的积水排除，增强真空系统可靠性。本发明可满足含能部件小批量、多规格尺寸工件的快速真空紧和可靠装夹，能够保证产品端面和圆周同时加工，且不存在吸盘更换带来的重复定位问题，可以实现多品种小批量工件柔性化高效加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明的适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘实现了在小批量柔性生产中，多种规格形状尺寸零件加工的真空吸紧和可靠装卡，可实现多种尺寸大小真空吸盘的功能集成，快速调整且更换便捷。

(2)本发明的适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘不需重新定位校正，解决了以往含能部件小批量加工中，为适应不同尺寸工件装卡需要频繁更换吸盘、重复安装与校正等繁杂操作，提高了薄片类零件的装卡精度。

(3)本发明的适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘具有结构简单，使用方便，吸附力均匀可靠的特点，而且具有防积水的结构特性，可解决工件与吸盘吸附面处的切削液渗漏问题。

附图说明

图1为本发明一种实施例的适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘的立体结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2a-a向的剖视图。

如图所示，其中对应的附图标记名称为：

1吸附部,11第一螺纹通孔，111第一通气孔，12第二螺纹通孔，121第二通气孔，13第三螺纹通孔，131第三通气孔，2定位部,3定位杆,4扳手,5紧定螺钉,6管接头,7中心导气孔,71第一圆形凹槽,72第二圆形凹槽,73第三圆形凹槽,74第四圆形凹槽,75第五圆形凹槽,76第六圆形凹槽,77第七圆形凹槽,78第八圆形凹槽,79第九圆形凹槽,710第十圆形凹槽，81第一排水孔,82第二排水孔,83第三排水孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1-3所示的一种适于含能材料加工的柔性快调式真空吸盘，它包括固定连接的吸附部1和定位部2，在吸附部1表面的中心位置开设有一个中心导气孔7，吸附部1表面设置有十个圆形凹槽，十个圆形凹槽分别为第一圆形凹槽71、第二圆形凹槽72、第三圆形凹槽73、第四圆形凹槽74、第五圆形凹槽75、第六圆形凹槽76、第七圆形凹槽77、第八圆形凹槽78、第九圆形凹槽79和第十圆形凹槽710，并且第一圆形凹槽71、第二圆形凹槽72、第三圆形凹槽73、第四圆形凹槽74、第五圆形凹槽75、第六圆形凹槽76、第七圆形凹槽77、第八圆形凹槽78、第九圆形凹槽79和第十圆形凹槽710均以中心导气孔7为圆心同心设置，第一圆形凹槽71、第二圆形凹槽72、第三圆形凹槽73、第四圆形凹槽74、第五圆形凹槽75、第六圆形凹槽76、第七圆形凹槽77、第八圆形凹槽78、第九圆形凹槽79和第十圆形凹槽710的上部均位于同一水平面，吸附部1的侧壁上开设有三个与中心导气孔7连通的螺纹通孔，三个螺纹通孔分别为第一螺纹通孔11、第二螺纹通孔12、第三螺纹通孔13，第一螺纹通孔11在其远离中心导气孔7的端部均设置有紧定螺钉5，第一螺纹通孔11上方连通有十个第一通气孔111，并且每一个第一通气孔111分别以一一对应的方式设置在第一圆形凹槽71、第二圆形凹槽72、第三圆形凹槽73、第四圆形凹槽74、第五圆形凹槽75、第六圆形凹槽76、第七圆形凹槽77、第八圆形凹槽78、第九圆形凹槽79和第十圆形凹槽710底部，第二螺纹通孔12在其远离中心导气孔7的端部均设置有紧定螺钉5，第二螺纹通孔12上方连通有十个第二通气孔121，并且每一个第二通气孔121分别以一一对应的方式设置在第一圆形凹槽71、第二圆形凹槽72、第三圆形凹槽73、第四圆形凹槽74、第五圆形凹槽75、第六圆形凹槽76、第七圆形凹槽77、第八圆形凹槽78、第九圆形凹槽79和第十圆形凹槽710底部，第三螺纹通孔13在其远离中心导气孔7的端部均设置有紧定螺钉5，第三螺纹通孔13上方连通有十个第三通气孔131，并且每一个第三通气孔131分别以一一对应的方式设置在第一圆形凹槽71、第二圆形凹槽72、第三圆形凹槽73、第四圆形凹槽74、第五圆形凹槽75、第六圆形凹槽76、第七圆形凹槽77、第八圆形凹槽78、第九圆形凹槽79和第十圆形凹槽710底部，定位部2侧壁上开设有至少一个与中心导气孔7连通的管接头。

本实施例中首先通过在吸附部1表面以中心通气孔7为圆形同心设置有第一圆形凹槽71、第二圆形凹槽72、第三圆形凹槽73、第四圆形凹槽74、第五圆形凹槽75、第六圆形凹槽76、第七圆形凹槽77、第八圆形凹槽78、第九圆形凹槽79和第十圆形凹槽710，圆形凹槽的数量可以根据装卡工件的尺寸需要进行相应的设置，然后再吸附部1侧壁上设置有三个与中心通气孔7连通的螺纹通孔，螺纹通孔的数量也可以根据不同的加工需要进行相应的设置，分别为第一螺纹通孔11、第二螺纹通孔12和第三螺纹通孔13，每一个螺纹通孔上连通有十个通气孔，即第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113，这样就可以根据不同尺寸的工件选择不同的有效吸附区域，具体如下，首先根据工件的尺寸，确定该工件的外部轮廓与第几个圆形凹槽相对应，例如选择半径为5cm的工件，即该工件的外部轮廓与第五圆形凹槽75相对应，然后使用三个定位杆3分别插入设置在第五圆形凹槽75内的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113内，再分别使用扳手4分别将位于第一螺纹孔11、第二螺纹孔12和第三螺纹孔13端部的紧定螺钉5推入三个定位杆2的位置，然后将定位杆3拔出，从而将位于第五圆形凹槽75内的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113堵住，这时启动真空泵，真空泵依次通过管接头6、中心导气孔7、螺纹通孔和通气孔构成的气流通道，在进行吸附装卡工件的过程中，就可以仅仅使位于工件内侧区域的通气孔工作，即使分别设置第一圆形凹槽71的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113、第二圆形凹槽72的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113、第三圆形凹槽73的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113和第四圆形凹槽74内的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113产生吸附力，进行工作，从而实现根据不同尺寸的工件选择不同大小的有效吸附区域，同时借助辅助工具，定位杆3和扳手4实现有效吸附区域的快速调节，由此可知通过上述圆形凹槽、通气孔、螺纹通孔以及紧定螺钉的配合就可以实现根据不同尺寸的工件在吸附部1上选择不同大小的吸附区域，实现了在小批量柔性生产中，多种规格形状尺寸零件加工的真空吸紧，可实现多种尺寸真空吸盘的功能集成，快速调整且更换便捷。

同时本实施例中还通过将第一圆形凹槽71、第二圆形凹槽72、第三圆形凹槽73、第四圆形凹槽74、第五圆形凹槽75、第六圆形凹槽76、第七圆形凹槽77、第八圆形凹槽78、第九圆形凹槽79和第十圆形凹槽710上部设置在同一水平面上，这样就可以保证在吸附工件的工程中，使工件摆放在一个平整的水平面上，同时通过每一个圆形凹槽的上部对工件在吸附过程中提供多点支撑，从而有效解决了现有技术中采用传统的凹腔式真空吸盘附之后会引起工件中心内陷造成较大变形的技术问题。

为了有效将吸附过程中工件表面的切削液或其他液体排除，避免切削液或其他液体进入有效的吸附区域，本实施例优选的技术方案为，若干个圆形凹槽中每一个圆形凹槽的底部还设置有第一排水孔81、第二排水孔82和第三排水孔83，第一排水孔81、第二排水孔82和第三排水孔83的两端均与大气连通，具体如下，如选择半径为5cm的工件，即该工件的外部轮廓与第五圆形凹槽75相对应，这时就需要将第六圆形凹槽76上设置的第一排水孔81、第二排水孔82和第三排水孔83导通，然后将其他圆形凹槽上的第一排水孔81、第二排水孔82和第三排水孔83，这样在对工件进行吸附时，由于工件的外部轮廓与第五圆形凹槽75相重合，所以工件上产生的切削液就会通过第六圆形凹槽75上的第一排水孔81、第二排水孔82和第三排水孔83排出，从避免工件上产生的切削液进入有效区域内的通气孔中，例如进入第五圆形凹槽75上第一通气孔111、第二通气孔121和第三通气孔131中，从而影响吸盘的稳定性，同时通过将其他圆形凹槽中的第一排水孔81、第二排水孔82和第三排水孔83堵住，从而避免外界空气进入有效的吸附区域，造成吸盘的不稳定。

为了保证吸附过程的密封性，本实施例优选的技术方案为紧定螺钉5的表面涂覆有一层密封漆。

为了便于夹具对吸盘的装夹，本实例优选的技术方案为吸附部1和定位部2的形状均为圆柱形。

优选的，根据加工的需要本实施例还需要进行如下参数设定，将吸附部1表面的平面度设置为小于定语0.003mm，定位部2与夹具平面的垂直度小于等于0.008mm。

下面以加工半径为5cm的工件为例对本发明的工作过程进行阐述：

首先根据加工工件的半径对应的在吸附部1上选择相对应半径的圆形凹槽，半径为5cm的工件选择的对应半径的圆形凹槽为第五圆形凹槽7，然后使用三个定位杆3分别插入设置在第五圆形凹槽75内的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113内，再分别使用扳手4分别将位于第一螺纹孔11、第二螺纹孔12和第三螺纹孔13端部的紧定螺钉5推入三个定位杆2的位置，然后将定位杆3拔出，从而将位于第五圆形凹槽75内的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113堵住，这时启动真空泵，真空泵依次通过管接头6、中心导气孔7、螺纹通孔和通气孔构成的气流通道，在进行吸附装卡工件的过程中，就可以仅仅使位于工件内侧区域的通气孔工作，即使分别设置第一圆形凹槽71的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113、第二圆形凹槽72的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113、第三圆形凹槽73的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113和第四圆形凹槽74内的第一通气孔111、第二通气孔112、第三通气孔113产生吸附力，进行工作，从而实现根据不同尺寸的工件选择不同大小的有效吸附区域。

以上具体实施方式对本发明的实质进行详细说明，但并不能对本发明的保护范围进行限制，显而易见地，在本发明的启示下，本技术领域普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。