支撑式真空吸盘的受压分析与拉伸分析

　　本文运用ANSYS Workbench 软件分析出新型真空吸盘在压力载荷下压力与吸盘变形的关系曲线，通过拉伸实验研究出新型真空吸盘在拉力载荷下吸附力与支撑球头高度的关系。

支撑式真空吸盘的受压分析

　　由于支撑式真空吸盘的中间带有支撑杆，在工作时，工件会先给吸盘体施加压力载荷，使其产生适当的变形，直到工件接触到支撑球头（ 过程如图2所示） 。当工件接触到支撑球头以后，工件与新型真空吸盘的接触变成了与支撑球头的刚性接触，由于支撑杆的刚性大，变形小，则工件的定位误差非常小，真空吸盘的变形量如图4 所示。

图2 支撑式真空吸盘的受压工作过程

图3 风琴吸盘的受压工作过程

　　对于风琴吸盘而言，在工作时，工件会一直向吸盘体施加压力，直至工件碰到吸盘体的底部（如图3所示），当工件与吸盘的底部接触后，由于吸盘体底部是橡胶材料，吸盘的变形比较大，风琴吸盘的变形量如图4 所示。

图4 支撑式真空吸盘和风琴吸盘的变形曲线

　　经有限元分析得到图4 所示曲线，由图4 可得风琴吸盘变形量大概是支撑式吸盘变形量的300 倍以上，由于工件的定位精度与吸盘变形量是呈正相关的关系，所以支撑式真空吸盘可以很好地提高工件的装夹精度。

支撑式真空吸盘的拉伸分析

　　由于在吸盘的中间加入一个高度可调节的支撑球头，支撑球头的高度H 的大小( 见图1) 将会影响吸盘的吸附能力。

图1 支撑式真空吸盘的组成结构图

　　使用拉伸实验机（如图5 所示）测出支撑式真空吸盘的吸附力与支撑球头高度的关系。

图5 拉伸实验机

　　下面是实验条件：

　　吸附对象：装有传感器的光滑木制平板

　　真空吸盘直径D( 见图1)： Φ40 mm

　　真空发生器：ZH10DS - 06 - 01 - 08

　　气源：实验室空气压缩机

　　本文只列举0.3 MPa 和0.5 MPa 压力下吸盘的测试结果，如图6 所示，从中可知当支撑球头高度小于临界值时，支撑式吸盘的吸附力随着支撑球头高度的增大而增大，当支撑式吸盘的支撑球头高度大于临界值时，吸附力大小不再随着支撑球头的高度增大而变化，此时支撑球头与木制平板表面脱离接触，则支撑式吸盘的定位精度降低。为了更好地发挥支撑式吸盘的定位精度和吸附能力，在实际使用时要尽可能使支撑球头的高度在临界值附近。

图6 支撑式真空吸盘的吸附力曲线