1. 设计思路
设计初期考虑用机械紧固式吸盘，即将吸盘用机械方式固定在工作台上，但是由于布置工作台过程繁琐，调整时间长，没有采用。鉴于此，决定采用磁力和真空吸盘相结合，即采用真空吸盘固定零件，达到快速装卸零件的目的，将真空吸盘固定在磁铁上，实现快速布置于工作台上的效果。同时针对不同规格吸盘，配以相应规格的吸盘主体，制作成不同系列，以适应不同形状的零件，实现模块化，即所设计的模块磁力真空吸盘装置。根据其特点，总体设计思路是：①磁力和吸盘相结合的结构设计，要求结构简单，易组装。②控制磁力开关的结构设计，要求简单，易操作。③模块部分单独使用和组合使用线路设计。④外部电路及配件设计。
2. 模块磁力真空吸盘装置
经多次改进，设计制造出的模块磁力真空吸盘装置弥补了现有平板式吸盘不能用在含通孔、通腔的大型薄板类零件的不足，以及摆脱磁力吸盘不能吸附有色金属和非金属的装夹限制，不但适用于平板装夹，也能对规矩的弯板零件进行装夹。
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（1）装置介绍 模块磁力真空吸盘装置，由磁力真空吸盘单元、真空发生器、真空表、压力报警器、空气过滤器、气阀快卸接嘴和气管组成，如图1和图2所示。
图1 模块磁力真空吸盘装置横向剖视
1—限位钉 2—旋钮 3—吸盘主体4—吸盘 5—锁紧螺钉 6—快卸接嘴7—切割磁力片 8—磁芯
图2 模块磁力真空吸盘装置纵向剖视
1—导磁体 2—切割磁力片 3—固定螺钉
磁力真空吸盘单元是用锁紧螺钉把吸盘安装在吸盘主体上，再用固定螺钉与切割磁力片和导磁体固定并粘结，旋钮与磁芯粘结在一起，装入导磁体的孔中，旋入锁紧螺钉进行限位。吸盘在吸附作用下，工件紧贴吸盘主体的上端面，固定压紧工件。
磁芯为径向上磁，当磁芯与N极和S极竖直相对时，如图2所示，磁力线各自成回路，导磁体的下端面不产生磁力，装置在非工作状态下。当磁芯与N极和S极水平相对时，如图3所示，磁力线与工作台形成回路，吸附到工作台面上，此时装置处于工作状态。
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图3 模块磁力真空吸盘装置工作状态
该装置还支持利用多个磁力真空吸盘单元同时对薄板型零件进行固定，实现了模块化的设计构想。
（2）工作原理 如图4所示，模块磁力真空吸盘单元一端面安装真空吸盘，另一端面安装有磁芯，当它产生磁力的一端吸附在工作台上，另一端产生真空后，吸紧放置磁力真空吸盘单元上端面的零件。真空吸盘单元的一端加工有台阶孔，另一端有垂直于轴线的孔，台阶孔一端由空心固定螺钉紧固真空吸盘，同时起紧固和通气作用，另一端的垂直孔内装入磁芯，通过转动旋钮控制磁力方向。利用磁力真空吸盘单元中的磁力吸盘快速布置吸盘单元在机床面上的位置，用管路进行串并联连接，再连接真空发生器、真空表、压力报警器、空气过滤器、气阀和泄压阀，真空发生器产生真空，吸盘开始吸附零件。真空值在规定范围内时，报警器处于停止工作状态，开始加工；当真空值低于下限值时，报警器报警，提示真空吸盘吸附力不足，应停止加工。
图4 模块磁力真空吸盘装置工作原理
1—电子真空表 2—工作台面 3—工件 4—气管 5—报警器 6—消音器
模块磁力真空吸盘单元，利用磁力特性可放置在机床（加工中心、数控机床、镗床、铣床和钻床）的任意位置，依靠真空吸盘吸附工件，并且可将多个模块磁力真空吸盘单元同时使用，即可根据材料面积的大小增加或减少真空吸盘单元数量，根据孔、通腔确定真空吸盘单元摆放位置。
（3）装置特点 ①实现了对各种薄板类零件的快速装夹，包括含有通腔、异形腔和通孔的薄板类零件。②装置中的各个模块可以根据零件大小和形状，任意摆放，具有单独使用和组合使用两种工作方式。③可装夹多种材料（黑色金属、有色金属和非金属）的薄板类零件。④利用磁力特性可放置在机床的任意位置。
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3. 结语
模块磁力真空吸盘装置，解决了大型薄板类零件的装夹问题，填补了国内大型薄板类零件快速装夹的空白，已获得国家实用新型专利。该装置简单实用，应用面广，特别适用于对大型易变形薄板类和薄壁类零件的装夹。可应用于船舶、航空航天领域，具有很高的推广价值。
