真空吸盘的应用以及异形薄板零件工装设计

真空吸盘的应用以及异形薄板零件工装设计

摘要】本文结合当前岗位工作的实际情况，提出解决目前新型航天产品加工瓶

颈的途径；通过对真空吸盘的工作原理、工装设计的研究，介绍自行研究、设计、制造的真空吸盘工装在实际加工中的应用。

关键词：真空吸盘工装设计数控技术

1 概述

数控技术是制造工业现代化的重要基础，这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济

发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措

施来发展自己的数控技术及其产业。

近年来，面对航天产品在轻量化、高强度、精配合的要求不断提升，面对材料、设计

理念、工艺思想的不断革新，有数项产品利用目前现有的加工工艺方法和加工经验很难高效率、高质量地加工出合格零件，其中薄板类零件尤为突出。如何解决这些产品的加工难点，

确定更为合理的工艺方法，是保证可靠、高效完成生产任务的关键。

2 薄板类零件的特点

薄板类零件普遍刚性差、强度低、精度高，在加工过程中容易产生变形和颤纹，零件的

加工质量难以保证。在铣平面时，传统的加工方法是用虎钳夹紧零件的侧面。夹紧力大，零

件易变形；夹紧力小，零件容易飞出，导致产品报废甚至威胁操作者的人身安全。如果用压

板或螺钉压住零件铣平面，需要倒一次压板，零件平面度难以保证，对小型薄板零件更是无

法实现。

3 真空吸盘应用

真空吸盘属于通用夹具的一种，不仅适用于夹紧各种金属类零件，还可用于塑料、玻璃

等非磁性零件加工中的定位夹紧。真空吸盘里即使吸进切削油、切削液也可以轻易地将其排出。其结构简单、使用方便、故障少、维护简便，可加工各种不同形状、大小的零件，具体

适用范围如下： (1)薄壁薄板类零件。对于薄板尤其是厚度在10mm以下的板类零件，无法在

其表面或侧面实施夹持。真空吸盘的应用，不但可以对零件进行有效夹紧，而且保证零力矩

装夹避免了夹持侧面造成的零件变形。同样真空吸盘也能解决一些薄壁壳体零件在加工中的

装夹问题，减少零件在加工中夹持或压紧造成的变形。 (2)外表面需要全部加工，又没有更有

效的夹紧方法的零件。真空吸盘的使用，可根据零件吸着面的大小自动调整吸力大小，能更

快速有效地吸附零件，无须压板等辅助工装，在数控铣上可一次完成除基面外其余各面的加工。 (3)外观类及表面光洁度要求高的零件。用普通夹持方法易夹伤的零件，如何能有效夹持

零件并保护零件表面不被夹伤，不破坏零件表面光洁度及形位精度是零件精加工中面临的一

个棘手的问题，真空吸盘的使用可以很好地解决此类问题。 (4)形状小，但需要进行复杂加工

的零件。本次选购的真空吸盘最大吸着面积为350mm×350mm，但受密封槽限制，最小只能

加工25mm×25mm的零件。只要零件上有一个基准平面，尺寸在25mm×25mm到

350mm×350mm之间，不受材料限制都可以在真空吸盘上吸着加工。由此可见，真空吸盘的

适用范围比较广泛，能有效解决零件的定位夹紧问题，而且夹持方便可靠。可提高工效及零

件的加工质量。

4 异形板类零件的加工

4.1真空吸盘的局限性：

a)真空吸盘工装的气密性是真空吸盘装夹零件的首要条件。如果真空吸盘工装的气密性

不好，就容易造成真空度和压力值达不到要求，可能会出现零件夹紧力不足甚至不能夹紧导

致加工过程中零件位移或飞出而造成严重后果。轻则产生质量问题，重则导致安全事故。所

以在加工时要保证不伤及真空吸盘的表面，这就制约了薄板零件外形以及孔位和通腔的加工。

b)真空吸盘的密封槽设计是标准的正方形，遇到小面积异形薄板类零件，其可用来夹紧

的面积非常小，导致零件大部分面积悬空。这样加工零件外形时力矩非常大，致使零件旋转，发生位移，或零件外围产生颤纹。

c)真空吸盘无法装夹面积小于最小密封槽范围的零件。

4.2真空吸盘工装原理及设计

为了最大程度的发挥真空吸盘的优势，突破其局限，解决工作中的实际问题，我们针对

小面积异形薄板在真空吸盘上的加工设计工装。此工装旨在最大程度的保证装夹零件的真空

面积，且不受零件外形限制，具体方法如下：

a)按照真空吸盘的外形尺寸制厚度为10mm-15mm的铝板，根据需要加工零件的公差要

求保证铝板大面的平面度、平行度、表面粗糙度。

b)根据零件外形形状，于铝板上小于零件外形形状的区域内均匀制通孔。要求孔的直径

不要大于欲加工零件面积的2%，各孔间距不要大于欲加工零件面积的10%。

c)在真空吸盘上布密封条，密封区域大于欲加工零件的形状、面积。再将铝板固定在真

空吸盘上。

d)将欲加工零件在铝板上平置，保证铝板上的孔不露出欲加工零件。

4.3真空吸盘工装的优势

此工装不仅保证了真空吸盘的气密性，还最大程度的提高了真空度和压力值，实现了异

形薄板类零件的稳定装夹。同时工装表面如在加工时被伤及，并不影响真空吸盘以及工装自

身的重复使用，这就实现了零件的外形加工、制孔等一系列不能在真空吸盘上直接进行的工作。同时，如有需要可以在工装上制定位孔、螺纹孔，协助完成零件的精准定位和装夹。对

于大批量的生产加工，可以对工装进行分区域制通孔，只要保证真空区域能够密封，即可实

现同时对多个零件的装夹、加工。

6 结束语

真空吸盘以及工装的使用，减少了传统夹持造成的零件变形，可以省去钳工和热处理校平；批量产品可以实现数件产品同时加工，省去了不必要的装夹和换刀时间，极大程度的提

高了加工效率；零件的装夹方面更加安全，避免了零件飞出造成的人身伤害。其研制及应用的成功意味着我院数控加工发展开辟了一条全新的途径，标志着我院在加工薄板类零件工艺方法上的重大突破。