0 引言

某种大面积板类液体冷却板，由铝合金真空焊接成型，焊接毛坯板面尺寸长×宽约为700mm×550mm，厚度为28mm，加工完成后零件净尺寸约685mm ×535mm，厚度为7mm，冷却板安装面要与类似大小的印制板一次装配，要求冷却板表面与印制板的主要散热器件（如CPU等）可靠接触、贴合紧密。在生产实践过程中，本单位设计制作了一种适合大面积板类零件快速装夹、更换的真空辅助制造工艺系统，解决了零件传统装夹方法因局部不受力，而导致加工过程中存在震动、断刀、表面粗糙和局部尺寸超差等问题，并取得良好效果。

1 零件工艺特点分析和加工过程中存在的问题

某零件板面面积较大，由铝板经真空钎焊整体加工而成，材料去除率高达60%以上，同时，该类零件的一个显著生产特点是相对精度要求高、零件金属切除量大，但是工件较薄、刚性低，加工过程中需要解决的主要问题是装夹可靠、尽量控制和减小变形，在此基础上，我们提高切削效率、缩短加工周期。

  

图1 加工过程中工件中心产生刀具震颤

  

图2 采用真空辅助制造装置后工件各点均匀受力

采用传统的零件周边压板装夹的方式，在零件加工过程中，零件中心刚性薄弱部位由于受力不均匀或不受力，刀具和零件会产生震动，从而导致表面光洁度和尺寸超差的现象（见图1），甚至还会产生断刀等比较严重的后果，无法满足设计使用需求或者导致零件直接报废。

对此我们专门设计制造了一套真空辅助制造工艺系统配合生产，较好地解决了上述问题，满足实际设计使用需求。

过了几天，程晓又发现了一条创收的路子。有一天早上，他从门窗厂赶回单位上班，有辆出租车坏在路上了，乘客要赶往机场乘8点钟的飞机，让程晓送他去机场，给100元钱。作为厂领导，上班迟到一时半会都不要紧，程晓欣然应允。从那以后，他每天只在驾驶室眯上4个小时，早上6点就在去机场、火车站和长途客运站的路口兜客，每天都有上百元的进账，警察绝对想不到开得起凯迪拉克的人会开野的，从不过问他。

2 工艺系统方案和主要过程

2.1 系统方案

T2—达到最终真空度的95%的时间（单位：s）；

真空吸附装置是依靠真空源产生的真空吸力对产品进行起吊、搬运及装夹的一种省力机械，而且能够满足从精密零件到重载应用场合的使用。针对该类零件的特点，为保证加工后刚性较弱的中心区域紧贴工作台面，避免工件中心区域翘曲变形和振动影响工件加工尺寸精度和表面质量，设计专用真空辅助制造工艺系统来满足产品实际要求。

2.弊端：（1）获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关；（2）目前相对于火力发电，发电成本高；（3）光伏板制造过程中要消耗大量化石能源并造成污染。

a—工件移动时的加速度；

通过采取上述的工艺措施，可以采用高速切削的加工方法，效率提高3-6倍，改善了切削时产生的磷刺、振动、积屑瘤等缺陷，精度和表面质量非常好，有效降低了加工过程的应力，这为高精度、大薄板类零件的高效加工提供了可靠的支撑。

2.2 系统主要组成及工作原理

真空辅助工艺系统由真空压力源（真空泵）、吸盘（执行元件）、真空阀（控制元件）及辅助元件（管件接头、过滤器、软管等）组成（见图3）。

真空系统吸着响应时间即为从装夹工件到工件吸牢不会“飞脱”的作业时间，通过标定该系统吸着响应时间计算来进行选取真空泵的型号。

比较两组冠心病心绞痛患者对护理服务满意度;住院的时间、患者舒适度(0-100分,得分越高则舒适度越高);护理前后患者焦虑情绪评分(20-80分,得分越高则焦虑程度越高)、心功能等级。

  

图3 真空辅助制造系统示意原理图

  

图4 生产大面积冷板专用真空吸盘

  

图5 过滤装置结构原理图

根据具体零件的外形制造吸盘盘体，盘体内部设计一定数量的通气孔和需要的环槽，然后用密封件密封部分环槽，使吸盘在外围密封件与各个通孔密封件之间形成一个气体空间。通过压力差达到吸盘和零件彼此均匀受力的目标。

采用Design-Expert8.0软件对以上的实验数据进行回归分析，由此可求出影响因素的一次效应、二次效应及其交互效应的关联方程[10]，多元回归分析得到纤维素酶活力与各因素变量的二次方程模型为：

2.3 真空辅助系统执行元件

真空吸盘是真空吸附装置的执行元件，它将真空能转化为机械能。真空吸盘设计的合理程度直接影响着真空吸附装置的工作性能。根据不同的工件，有效地选择、设计真空吸盘是成功地应用真空吸附技术的关键之一。真空吸盘按结构不同可分为普通型与特殊型两大类，普通型吸盘一般用来吸附表面光滑平整的工件，如玻璃、钢板、陶瓷等，材料可选丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯等，与吸盘相连的联接件，按进气方式可分为直进气式和侧进气式。特殊型吸盘主要是为了满足特殊应用场合而专门设计的，结构形状因吸附对象而异，根据大截面冷板的结构特点，重点考虑六个方面的因素：（1）工件吸附表面的粗糙度；（2）工件表面是否有油份附着；（3）机床工作台移动的加速度；（4）工件重心与吸附力作用线是否重合；（5）工件自身的材料，专门设计了真空吸盘，为使工件在机床运转过程中安全可靠，且不会出现飞脱的现象，在设计该系统时考虑一定的安全系数和冗余。本系统采用铝基材，表面随零件外形设计，在使用过程中达到较好的效果（见图4）。

2.4 系统过滤装置的设计

由于该真空系统运转过程中吸盘盘体与工件间必然存在间隙，会导致少量切削液和金属碎屑被吸入系统管路内，可能会对真空泵造成损坏并影响整个系统的正常运转，因此要在该系统中间环节设置过滤装置防止此类现象的发生（见图5）。

在该系统中间环节设置一个过滤净化装置。主要由桶体、过滤网、管接头等组成，过滤网主要采用了表面附着活性碳的高分子聚合材料，吸附能力强且清洗方便，从而达到了过滤净化的装置，保证系统整体的正常运行。

2.5 系统最大吸附力、响应时间和泄漏量

真空吸盘最大的理论吸附力F（N）=有效吸附面积（m2）×真空度（Pa），但是在实际的生产加工中存在径向切削力及工件摩擦力等因素的影响，但实际生产中要考虑到诸多因素的影响。

 

通过公式（2）和（3）最终可得出系统自身吸着响应时间为3～5s。

1.5.2 月经改善情况 在TCRA术后3个月，评估所有患者月经改善情况，以月经期使用卫生巾的片数为基础，根据卫生巾血染面积大小及血块量多少进行量化评估，将患者既往正常月经模式定为10分，术后3个月评价患者月经情况：≥10分为月经改善；<10分为月经未改善。

M—工件质量；

μ—摩擦系数；

该系统可以产生稳定持久的压力，使零件牢牢的固定在夹具体上，使此类大薄板类工件各点受力均匀，保证了刚性较弱的中心区域紧贴工作台面，消除了工件刚性较弱的中心区域在加工过程中变形和振动（见图 2）。

2018年7月20至22日在意大利洛韦雷举行了“塔迪尼国际音乐比赛”。比赛结果如下：获得大奖的是罗马尼亚的Stefan Macovei；获得一等奖的是韩国的Kieun An；获得并列二等奖的是韩国的Jin Ho Kim、泰国的Wen-shin Chang、意大利的Gabriele Braga和Giacomo De Rinaldis，日本的Suzuha Hirayama；获得三等奖的是韩国的Hyesil Kim。此外，共有9位选手参加了该类别的比赛。

S—安全系数。

最终吸附力F可达到60N～80N 。根据所生产的不同工件的大小来计算得出数据，设计与之相适应的真空吸盘装置。

该系统通过真空泵作业，使吸盘盘体与工件间密封环境产生真空度，其与外界大气压存在压力差致使工件紧密的贴合在吸盘盘体上，从而达到了装夹的目的。

 

其中：T1—达到最终真空度的63%的时间（单位：s）；

上文提到大薄板类零件，传统工艺采用预留装夹余量、四周搭压板的装夹方式，会产生翘曲变形或者是工件中心部位不受力，从而导致零件加工过程中，产生颤振的现象。所以辅助制造工艺系统，需要保证零件基准面与工作台面或夹具基准面自然、致密贴合，工件多点受力且受力均匀紧固。

真空系统的泄漏量直接关系到系统吸着响应时间，由公式（4）可看出，通过确定吸盘盘体上密封环槽的分布来控制工件与吸盘间隙处的有效面积，从而来调整系统整体的泄漏量。

1.刀工的作用。一是便于入味，烹饪原材料种类丰富、大小各异，所以必须要运用刀工将原材料加工成一定的形状，以便在后续烹饪中入味；二是便于烹调，例如淮扬名菜之一的文思豆腐，不用精湛的刀工处理，也就不是地道的文思豆腐了；三是便于食用，中国传统饮食文化非常注重餐桌礼仪，所以刀工处理就显得尤为重要，只有将原材料分割成合适的大小，才能在品尝“舌尖美”的同时获得“礼节美”；四是增近美观，中式烹饪讲究“拼盘”，而非“一锅乱炖”，形状各异的原材料便于烹饪者摆造型，赋予菜肴艺术感[2]，给消费者带来视觉盛宴。

V —管路的容积（L）。

其中： F径向切削—机床刀具径向切削力；

本研究采用统计学软件对所有涉及到的数据进行检验,统计学软件版本为IBM SPSS23.0,采用P<0.05表示差异明显,具有统计学意义。

Q —执行元件吸盘管路有效流量（ L／min）取min{平均吸入量，真空泵吸盘之间管路流量}；

2.5 基础设施滞后 一是设施结构简易。塑料大棚栽培是当地韭菜生产的主要栽培方式，生产中以竹木结构大棚居多，抵御自然能力差，空间小，农事操作不便。二是田间道路硬化滞后，造成农户生产运输困难，成本高，费时、费力。三是农贸市场建设不尽合理，管理不完善，部分菜农由于无场地、无摊位，只好沿街或在农贸市场周边叫卖，既影响了交通秩序，也挫伤了农民种菜的积极性。

 

其中：QL—泄漏量L／min；

SL—工件与吸盘盘体件的间隙处的有效面积。

最终得出此系统整体泄漏量为0.78L/min 。

2.6 真空吸盘密封槽设计及密封条材料的选取

为保证真空系统整体为密闭环境，真空吸盘密封槽设计及密封条材料的选取至关重要。根据密封条材料应该具备的基本特性耐磨性能优良、耐油性能优良、耐氧化性能良好、气密性能优良，我们选用聚氨酯橡胶（UR）、硅橡胶（SR）和氯化聚乙烯橡胶进行气密性试验及相关环境试验。

通过试验得出硅橡胶（SR）机械强度较低，耐油、耐酸碱性、耐溶剂性较差，且价格较高；聚氨酯乙烯橡胶弹性较差、压缩变形较大、塑性较差；聚氨酯橡胶（UR）耐磨性能优良、强度较高、耐油性能优良、耐氧化及日光老化、气密性能均很好，最终我们选用聚氨酯橡胶作为密封条材料来满足系统设计的整体要求。

选取密封条的直径为Φ2.5mm、Φ4mm、Φ6mm、Φ8mm，密封槽深度分别对应密封条直径的50%、60%、80%，密封槽的横截面分别选取矩形、单D型和半球形。经过工艺验证过程，密封槽采用单D型结构，深度为密封条直径的80%的情况下系统整体泄露量在平均吸入量的10%以下，可以实现系统整体的可靠的密封环境。

此外，多元线性回归的R2为0.9657，表明研发费用和营销费用两个因素可以揭示96.57%主营业务利润变化。本文的研究只关注研发费用和营销费用这两个因素对公司经营利润带来的影响，较高的R2也充分表明了研究的可行性。

3 结论

采用该真空辅助工艺系统解决了大薄板类零件制造难题，实现高效、高精度加工，减少或避免了由于装夹方式而产生的尺寸精度误差和表面质量损失。我们目前所用的高精度、大薄板类零件，其品种多、批量大，且零件结构不断变化，但已基本形成一套以真空辅助工艺系统为基础的优化加工工艺，并且发挥了很好的作用。

该系统依靠真空源产生的真空吸力来对工件进行吸附，同传统的装夹方式相比，具有结构简单成本低、安装方便操作容易、维持费用低、吸附放开工件动作迅速、工件材料的种类不限等优势，而且采用真空吸盘系统装夹大薄板类工件，装夹时间缩短至原来的1/3，加工效率增加3-6倍，零件可以充分满足设计使用要求，具有较好的推广应用前景。

参考文献（References）

［1］李旦，等.机床专用夹具图册[M].2版.哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社，2006.

［2］ 王先逵. 机械制造工艺学[M].2版. 北京： 机械工业出版社，2007.

［3］ 宋本基，等.数控加工[M].2版. 哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社，2004.

［4］ 司震鹏. 真空吸附式机械手系统设计[J].包装与食品机械，2009（6）.