0 引 言
真空吸附技术是气动应用领域的一个重要分支［1］。在现代工业自动化系统［2］中，经常需要对工件进行抓取、搬运、夹持以及固定等操作，真空吸附技术作为吸盘式机械手得以广泛的应用［3］。如在真空包装机械生产过程中，包装纸的吸附、送标、贴标，包装袋的开启等操作；如在电视机的生产过程中，电视机的显像管和电子枪等部件的加工、运输、装配及整机的组装等的操作过程；如在壁面移动机器人的应用中，真空吸盘是实现壁面移动机器人在光滑的壁面上移动的关键部件［4］。
设计意图 以比较容易解决的问题激发学生学习兴趣，突出解题依据，为下面解决更一般性的问题铺平道路.同时让学生初步意识到“比值”以及“固定值”的表达，为得出结论奠定基础.
目前，我国石材切割机床配备真空吸附系统的不多，关于这方面的设计比较缺乏。现有的石材切割机床用真空吸盘多采用圆形设计，采用圆形吸盘［5］通常需要多个吸盘同时工作来起吊石材，多个吸盘同时工作必须保证每个吸盘与石材接触处不漏气，以免漏气影响吸附效果［6］。为改善这种状况，笔者对真空吸盘进行了创新化设计，在吸附相同大小的石材板的情况下，减少真空吸盘的数量，达到最好的吸附效果。同时，采用有限元仿真技术对其进行了优化。将为石材切割机床用真空吸附系统的改进设计提供理论依据和方法指导。
时标以及6点钟位置的小秒盘均由薄层碳纤维（CTP）制成，并经精湛雕刻工艺处理。镂空设计旨在增强搭载有Calibre BVL 362机心的表壳内部声音的共振，补偿由于内部空间减小而造成的共振损失。这款三问腕表配备的宝格丽自制手动上链机心厚度仅为3.12 毫米，是迄今为止全球最纤薄的报时腕表机心。装上表壳后，腕表总厚度仅6.85毫米。这款未来感十足的Octo Finissimo三问碳纤维腕表仅重47克，在传承经典的同时实现了新飞跃。
1 真空吸盘设计
1.1 真空吸盘组件的设计
“Hairpin 扁平线定子装配线是我们特有的给德国大众、德国宝马等一线整车厂提供交钥匙工程项目，技术实力、创新能力、质量保证是我们格劳博的优势；圆线电动机方面，以新能源汽车驱动电动机为代表的多线并绕定子绕嵌生产线和电动机装配线，以及EPS 电动机，斜槽电动机生产线是格劳博的特长，具有多项专利技术的保障。”据格劳博机床（中国）有限公司总经理任宏志先生介绍，格劳博已经在电动汽车领域取得了众多新的成就，其中最新的Hairpin电动机装配线生产技术已经在2018年CWIEME上海展上首次展示，2019年3月格劳博将继续在此展会上携最新产品和技术亮相。
根据所起吊的石材板几何特征与受力情况，设计的真空吸盘如图1所示。
一个真空发生器带一个真空吸盘最理想［7］。带多个吸盘，如果其中一个吸盘有泄漏，会减小其它吸盘的吸力。因为所设计的真空吸附结构吸取的大理石石板面积较大（3.5 m×2 m），所以采用真空吸盘连接钢板起加固作用，而且采用了一个真空发生器带有两个真空吸盘的方式，真空吸盘结构如图2所示。而且每个吸盘都配有真空压力开关和真空电磁阀，可以分别控制。
图1 真空吸盘设计
图2 真空吸盘结构
真空吸盘拾取大理石石板后在吸附气缸及两根导向杆的作用下，搬运至目的地后释放即可。L型支架可以固定在悬臂上，导向杆有效行程为180 mm，防尘罩可以有效地防止灰尘及杂物的进入。
第二天，越秀在书桌上发现一大堆碎纸，这纸都是秀容月明用来练字的，跟往常不同，秀容月明都把纸撕了。越秀拼凑了几张，也没瞧出他写的是什么字。
1.2 真空吸附系统回路的设计
三月二十一日，救援伊犁时所调之十苏木500名厄鲁特、察哈尔蒙古步队到城。[注]《钦定平定陕甘新疆回匪方略》卷110，同治四年七月丁卯条。该官兵到城后，向参赞大臣武隆额建议，将他们派到城南平庆庙，请求那里主持寺庙的喇嘛棍噶扎勒参率领僧徒和十苏木蒙古兵防守塔尔巴哈台城和蒙古游牧地。
对真空发生器组件及气路中的电磁阀等元件进行了精选，保证了气路元件的密封要求，真空吸附回路原理图如图3所示。
图3 真空吸附回路原理图
1.气源 2.手柄开关 3.调压阀 4.电磁阀 5.真空发生器6.消音器 7.真空过滤器 8.真空表 9.真空吸盘
真空系统回路工作情况分析［8］。
吸附作业:当电磁阀4通电时，压缩空气进入真空发生器5，真空发生器工作使真空吸盘腔内产生真空，从而达到最低真空度，在真空吸盘内外压力差的作用下使得工件与吸盘紧密贴合。
放松作业:当电磁阀断电时，压缩空气隔断，在没有压缩空气输入的情况，真空吸盘很快释放重物。
真空吸盘在吸附气缸的作用下接触并吸附大理石石板，然后对大理石石板进行搬运，到达目的地之后真空吸盘停止供气，大理石石板与真空吸盘迅速脱离，真空吸附气缸停止供气，真空吸附气缸在自身弹簧的作用下回到初始状态。
2 有限元建模
ANSYS 15.0中的网格划分软件ICEM CFD不仅支持直接建立实体模型，而且支持其他三维软件绘图后导入，为了建模的方便快捷，借助三维绘图软件SolidWorks建立真空吸盘实体模型，然后导入ICEM CFD软件中进行前处理，之后再导入Fluent中进行求解计算。
对笔者设计的真空吸盘进行实体建模，为了保证真空吸盘跟管路的连接密封性良好，在模拟时加入跟真空吸盘连接的真空安全阀，这样更能反映出气体在真空安全阀与真空吸盘连接处的压力及速度变化。
由表1和表2可知，总酯减少量与总酸增加量的比值在1.90～2.10之间的有24组，占总数的66.67%。酸酯比值的平均值为1.914，都接近于2。由图3和图4可知，变化情况的一致性和变化数据也可以反映出总酸含量的增加和总酯含量的减少上存在一定联系。对其进行大胆猜想，即总酸的增加量和总酯的减少量之间存在某种倍数关系。
借助三维绘图软件SolidWorks对真空吸盘进行建模，然后倒入到ICEM CFD中进行网格划分，真空吸盘的主要参数如下:真空吸盘外观长度为350 mm，外观宽度为200 mm，密封条宽度为15 mm，密封条高度为10 mm，真空吸盘有效吸附面积为315×165 mm，真空吸盘抽气口直径12 mm。
(4)彰显原子结构和元素周期律(表)对无机物的性质和用途的理论支撑。原子的结构决定了元素在周期表中的位置,也决定了元素的性质,借助“结构—位置—性质”三者的神秘关系,可比较顺利地进行元素的推断。同理,常见元素的单质及其重要化合物的结构,也决定了相应物质的物理性质和化学性质,进而决定了相应物质的用途等。利用这层关系推断(或判断)物质的性质和用途的高考试题早已层出不穷。
真空吸盘内流场模拟主要研究气体在管道内的压降，以及真空吸盘内的气体压力、流速等。将模型导入ICEM CFD中，抽取内流计算域如图4（a）所示。
在ICEM CFD中划分非结构网格，首先进行全局网格参数设置，包括全局网格尺寸、面网格全局设置、体网格全局设置、棱柱网格全局设置及周期网格全局设置等；然后设定part、面、线等网格尺寸，最后进行网格划分。网格划分结果如图4（b）所示。
图4 出口直径为12mm时真空吸盘内流计算域及网格划分
改变真空吸盘的出口直径、出口位置、密封条厚度，然后对真空吸盘内的气体压力、速度及压降进行对比。分别改变真空吸盘的出口直径、出口位置、密封条厚度，并抽取内流计算域及划分网格，分别如图5～7所示。
图5 出口直径为10 mm时真空吸盘内流计算域及网格划分
将ICEM CFD中生成的计算网格导入Fluent中并查看网格信息及进行网格质量检查，本模拟选择压力基求解器、瞬态计算，根据计算得知，真空吸盘在工作初期腔体内的空气流动属于湍流，因此选择湍流模型进行模拟，材料选择air，边界条件选择速度入口边界条件及压力出口边界条件。
图6 出口位置在中间时真空吸盘内流计算域及网格划分
图7 密封条高度为6 mm时真空吸盘内流计算域及网格划分
3 真空吸盘结构优化
利用以上有限元模型，对真空吸附过程进行有限元分析。并基于模拟结果，在真空吸盘出口直径、出口位置、密封条厚度等方面进行优化研究。
在模拟时取真空吸盘内的供气压力为-0.4 MPa，在真空发生器真空度达到-0.09 MPa时，观察真空吸盘内的压力、速度及压降变化。出口直径为12 mm、出口位置在一端、密封条厚度为10 mm的真空吸盘腔体内的压力及速度模拟结果如图8所示。
图8 真空吸盘腔体内的压力云图及速度云图
将出口直径改为10 mm后真空吸盘腔体内压力及速度模拟结果如图9所示。
图9 改变出口直径后真空吸盘腔体内的压力云图及速度云图
由压力云图对比可以看出，当真空吸盘的出口直径由10 mm变为12 mm时，压降减小，真空吸盘与石材接触处的真空负压明显减小，所以增大真空吸盘出口直径可以有效减少压降。
由速度云图对比可以看出，当真空吸盘的出口直径由10 mm变为12 mm时，真空吸盘内相对应位置的气体的流速明显加快，气体流动性明显加强，所以加大出口直径能够加快真空吸盘内的抽气速度。
将出口位置改为中间后真空吸盘腔体内压力及速度模拟结果如图10所示。
人类社会的演进过程是不以人的意志转移而转移的历史过程。在东西方相互隔绝的时代，各自沿着自己的历史轨迹演进。在东西方交流畅通的时代，相互之间在有选择的交流中演进。在全球化深入发展的时代，因为东西方相互依存度越来越大，依然还是受到无法抗拒的惯性的影响，沿着各自的逻辑，依次展开。前景是摆脱惯性的束缚，统一于人类美好未来。
图10 改变出口位置后真空吸盘腔体内的压力云图及速度云图
由压力云图对比可以看出，改变真空吸盘的出口位置对真空吸盘腔体内的压力变化影响不大，基本不影响真空吸盘内的真空度，因此在真空吸盘设计时出口位置对真空吸盘内压力的影响可忽略不计。
由速度云图对比可以看出，气体在真空吸盘腔体内的分布规律基本一致，出口位置对真空吸盘内的抽气速度影响不大。因此，在真空吸盘设计时出口位置对真空吸盘内气体流速的影响可忽略不计。
将密封条高度改为6 mm后真空吸盘腔体内压力及速度模拟结果如图11所示。
图11 改变密封条厚度后真空吸盘腔体内的压力云图及速度云图
由压力云图对比可以看出，改变真空吸盘密封条的高度后虽然在出口的边缘处真空效果要好于密封条高度为10 mm的时候，但是在整个真空吸盘腔体内的真空负压要小于密封条高度为10 mm时，因此真空吸盘的密封条的高度为10 mm时腔体内的真空效果要优于密封条高度为6 mm的真空吸盘。
由速度云图对比可以看出，当密封条高度为6 mm时，相当于真空吸盘的内腔体积减小，气体在出口处的流动状态要好于密封条高度为10 mm时的真空吸盘内的气体流动状态，但是一段时间之后气体流速的影响可忽略不计，因此真空吸盘的密封条高度为10 mm是可行的。
4 试验验证
为对以上吸盘设计和有限元分析结果进行验证，进行了真空吸附试验。试验吸附系统包括空气压缩机、真空发生器、调压阀、电磁阀、真空电磁阀、真空表、真空分流器、开关电源、气管等部分。
小型空压机连接两条气路，一条通过调压阀、电磁阀、真空发生器、真空分流器、真空电磁阀等与真空吸盘相通，另一条气路通过调压阀、电磁阀等与吸附气缸相通。真空吸盘组件在实际工作情况下，L型板固定在五轴石材切割机床的刀具旁边，待切割完石板后，空压机供气，吸附气缸在压缩空气的作用下，活塞杆向下运动，从而带动真空吸盘接近石板，真空吸盘接触大理石石板之后，触发杆被压缩，同时真空电磁阀打开，此时连接真空吸盘的气路导通，真空吸盘腔体内的空气在真空发生器的作用下被抽出，在内外大气压差的作用下对大理石石板进行拾取搬运等操作。对单腔吸盘进行吸附大理石石板的试验，试验所用的大理石石板重量为20 kg，规格为400 mm×400 mm× 20 mm。试验过程如图12所示。
图12 单腔真空吸盘吸附大理石石板试验
从图12中可以看出，所设计的吸盘能够吸附20 kg的石板，吸附效力满足要求，表明该真空吸盘设计是比较合理的，结构设计也是正确的。
选取中国气象局提供的海拔大于3 000 m的青藏高原(Tibetan Plateau,TP)89个站点的逐日观测资料(图1a)。气象要素包括10 m风速、地表温度、2 m气温等气象要素,时间为1980—2015年,高原范围为80°～105°E、25°～40°N。从图1a可以看出,站点主要分布在高原的中部与东南部。
正解：由于该反应属于归中反应,反应机理为:KClO3中Cl得到5个电子转化为Cl2(被还原),同样,HCl中的Cl失去一个电子转化为Cl2(被氧化),反应中氧化产物和还原产物均为Cl2,且氧化产物和还原产物的物质的量之比等于氧化剂得电子数和还原剂失去电子数之比,即5∶1。
5 结 论
（1）结合现有的五轴石材切割机床的现状及加工需求，设计了一套简单实用的真空吸附系统，并在充分考虑现实加工过程中的工况，创新性的设计了真空吸盘及组件。
（2）借助流体仿真软件Fluent对真空吸盘的相关参数进行模拟求解，并对模拟结果进行对比，得到真空吸盘出口直径为12 mm时，真空吸盘腔体内的真空负压效果要优于出口直径为10 mm的真空吸盘，并得到了出口位置对真空吸盘内压力影响不大的的结论，最后分析了密封条的高度对真空吸盘腔体内的压力影响，根据模拟结果可以得出密封条高度为10 mm时，真空吸盘内的真空度要优于密封条高度为6 mm的真空吸盘。
（3）根据真空系统回路的设计对真空器件进行连接布置，对所设计的真空吸盘进行吸附大理石石板的试验，验证了所设计的真空吸盘结构的合理性。
