脆薄零件在加工中影響零件加工精度的主要問題是工件變形。在實際生產(chǎn)過程中，為了保證脆薄零件的加工精度，采用真空夾具來夾緊。真空夾具可以平穩(wěn)、可靠地夾緊工件，且不易損壞所吸取工件的表面。本文根據(jù)實驗室所需加工脆薄玻璃零件的加工要求來設計真空工作臺系統(tǒng)。介紹了真空吸附的工作原理，描述了氣路設計方案、真空吸盤的設計及具體氣路的結構設計。

　　隨著科學技術的不斷發(fā)展及進步，陶瓷、玻璃、硅等非金屬材料在現(xiàn)代高科技工業(yè)領域應用十分廣泛，并且要求越來越薄。傳統(tǒng)的平板工件多采用機械夾緊或磁吸方式裝夾，雖然采用機械式夾緊來夾緊脆、薄、無磁性的平面工件較為常見，但是操作困難，控制部件較復雜，并且加工時受力不均，容易產(chǎn)生變形，從而造成工件報廢。磁吸夾緊存在磁路控制不便，并且無法夾緊無磁性的平面工件。在實際生產(chǎn)中，為了滿足工件的高要求，解決薄壁工件的裝夾問題，真空技術網(wǎng)(http://www.jnannai.com/)認為往往會采用真空吸附式的夾具來裝夾工件。

　　利用真空發(fā)生器或者真空泵所設計的真空夾具裝夾工件能夠很好地解決薄壁工件變形，通過真空發(fā)生裝置將工件與吸盤接觸面的空氣抽出，利用真空的作用使得工件的兩個面產(chǎn)生壓差，使得工件產(chǎn)生向著吸盤的力，將工件夾緊在吸盤上來達到夾持的效果。

1、真空夾具系統(tǒng)回路的設計

　　真空系統(tǒng)主要可根據(jù)真空發(fā)生裝置分為真空泵系統(tǒng)和真空發(fā)生器系統(tǒng)兩種類型。本系統(tǒng)采用真空發(fā)生器。

　　1.1、真空發(fā)生器原理

　　真空發(fā)生器的構成和原理見圖1。

圖1 真空發(fā)生器原理圖

　　由于位能已轉化成動能，氣流的壓力遠遠低于大氣壓。當氣流進入吸入室時，在氣體的粘滯性和擴散現(xiàn)象作用下，被抽氣體與氣流混合并交換能量。被抽氣體獲得動能后，隨氣流一起進入擴壓室，并再次轉化成高壓低速氣流排出真空發(fā)生器。

　　1.2、系統(tǒng)回路設計

　　真空吸附回路原理圖見圖2。

　　為形成很好的真空效果，選用了日本SMC公司生產(chǎn)的真空發(fā)生器組件(即將真空發(fā)生器、消聲器、抽吸過濾器、真空開關組合在一起)，與一般的真空發(fā)生器連接氣路相比，性能更優(yōu)良。同時，對氣路中的電磁閥等元件也進行了精選，保證了氣路元件本身的密封要求。

　　真空回路的工作情況分析：

圖2 真空系統(tǒng)回路

　　吸附作業(yè)：當供給閥4通電時，壓縮空氣經(jīng)過帶過濾器的減壓閥3減壓后，進入真空發(fā)生器5，真空發(fā)生器開始工作，使真空吸盤腔內(nèi)產(chǎn)生真空，達到很低的真空度，依靠真空壓力，使得工件兩個面產(chǎn)生壓力差來吸附工件。

　　放松作業(yè)：當真空破壞閥7通電時，壓縮空氣經(jīng)真空破壞閥7、節(jié)流閥8進入吸盤14，從而破壞了吸盤內(nèi)的真空狀態(tài)，使工件脫離吸盤。

2、真空吸盤的設計

　　吸盤是工件定位夾緊的承托件。如圖3所示。吸盤一般由吸盤頂蓋、吸盤底座、密封圈、螺栓等組成。吸盤材料的選擇需注意吸盤的工作環(huán)境。該設計中的真空吸盤是用在超精密實驗室的工作環(huán)境下，吸附玻璃進行長時間的精密銑削加工，因此要求吸盤表面平整不變形，所以該設計采用耐磨、不變形、重量輕的硬鋁合金材料。

圖3 真空吸盤結構圖

4、氣動元件接線圖

　　真空發(fā)生器可以做成集成式的，因此需要接管的氣動元件只有二位手動開關、帶過濾器減壓閥、真空發(fā)生器和真空過濾器。接線示意圖如圖8所示。

圖8 真空元件接線圖

　　接管過程中需要注意的事項：

　　(1)帶過濾器減壓閥和真空過濾器安裝時要垂直放置，不能倒置。

　　(2)過濾器兩端壓降大于0.02MPa時，濾芯應卸下清洗或更換。

5、結束語

　　此真空夾具具有一定的通用性，不僅適用于玻璃的銑削加工，也適用于塑料、橡膠、聚四氟等薄板材料的銑削加工，同時也可用于磨床磨削不導磁薄板零件(如不銹鋼)。該夾具操作方便，改變定位元件型腔結構，可以加工異形薄壁零件，具有一定的推廣意義。實踐證明：利用該真空吸附夾具高速銑削薄板零件，有效地提高了加工質量與生產(chǎn)效率。