數(shù)碼迷彩噴涂自動(dòng)吸附裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張勇　廖麗超

摘 要：本文采用真空吸附基本原理，利用自動(dòng)吸附裝置把噴涂模板緊密地吸附在裝備表面，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的利用人工固定噴涂模板的方式，提高噴涂效率和質(zhì)量，降低油漆作業(yè)對(duì)人體的損害。

關(guān)鍵詞：數(shù)碼迷彩；真空；自動(dòng)吸附裝置

中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

The Design and Implementation of Digital Camouflage Coating Automatic Absorption Device

ZHANG Yong ， LIAO Lichao

（ Navy 4801 Huangpu Ordnance Repair Factory， Guangzhou 510715 ）

Abstract： In this paper， the basic principle of vacuum adsorption is adopted， and the coating mould is fixed to the surface of equipment by using the automatic adsorption device， replacing the traditional way which is operated by people. Therefore， the efficiency and quality is improved， and the damage of paint job to human body is reduced.

Key words： Digital Camouflage； Vacuum； Automatic Absorption Device

1 需求分析

為適應(yīng)現(xiàn)代軍事偵察技術(shù)的發(fā)展，全軍裝備表面?zhèn)鹘y(tǒng)的迷彩圖案已經(jīng)逐步被數(shù)碼迷彩圖案所取代，依據(jù)數(shù)碼迷彩通用技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)，噴涂的數(shù)碼迷彩圖案斑點(diǎn)一般由標(biāo)準(zhǔn)大小的幾何形狀組成，圖案布局協(xié)調(diào)、美觀，噴涂效果均勻、遮蓋良好且無(wú)留痕、起泡等漆膜弊病。目前，裝備噴涂的數(shù)碼迷彩圖案數(shù)量由裝備的表面積確定，一般由上千個(gè)數(shù)碼斑點(diǎn)組成，而噴涂圖案由23種標(biāo)準(zhǔn)圖形通過一定的設(shè)計(jì)原則組合而成，噴涂操作相當(dāng)復(fù)雜。

目前主要采用圖案模板和美紋紙貼邊等方式進(jìn)行作業(yè)。該兩種方式各有利弊，圖案模板的噴涂方式其模版可以重復(fù)利用，噴涂效率較高，但需多名輔助人員對(duì)模板進(jìn)行定位并固定，噴涂效果差，且近身油漆影響人員健康。

美紋紙貼邊方式噴涂效果較好，但需要大量的輔助貼繪圖案邊框的人員，繪制效率低，且無(wú)法重復(fù)利用，費(fèi)時(shí)長(zhǎng)且使用成本高，同時(shí)，貼好的美紋紙數(shù)碼迷彩圖案邊框會(huì)因溫度過高，或者粘貼時(shí)間過長(zhǎng)而使美紋紙上的貼膠脫落粘于裝備表面，影響噴涂質(zhì)量。

筆者設(shè)計(jì)出一種數(shù)碼迷彩噴涂吸附裝置，既能解決美紋紙貼邊方式噴涂效果差，又能解決圖案模板方式施工人員多、對(duì)人員傷害大等問題，有效提升數(shù)碼迷彩噴涂效率和質(zhì)量。

2 自動(dòng)吸附裝置工作原理

自動(dòng)吸附裝置利用了真空吸附基本原理，采用抽真空壓邊的方式把各種形狀的噴涂模板緊密地吸附在裝備表面。真空吸附具有牢固的吸附力，吸附力均勻，可以隨意控制，對(duì)固態(tài)物體材質(zhì)無(wú)選擇性，拆卸簡(jiǎn)單方便，易于加工。

該裝置通電時(shí)，通過內(nèi)置的聚合物鋰電池，給連接特制吸咀的微型真空泵供電。當(dāng)開關(guān)打開時(shí)，微型真空泵和電子泄壓閥工作，將特制吸咀與裝備接觸表面之間的空氣排出，形成真空密閉空間，從而在吸附裝置內(nèi)外保持壓力差，進(jìn)而產(chǎn)生吸附力，通過吸咀上的記憶海綿將噴涂模板緊密地吸附在待噴涂的裝備表面上。斷電時(shí)，真空泵和電子泄壓閥停止工作，吸咀通過電子泄壓閥的管路與空氣想通，實(shí)現(xiàn)吸附裝置快速解脫，其工作原理見圖1。

3 自動(dòng)吸附裝置的組成

自動(dòng)吸附裝置采用便攜式設(shè)計(jì)，全部部件內(nèi)置在耐腐蝕外殼內(nèi)部，外部沒有任何連接管路、線纜，其主要由外殼、特制吸咀、微型真空泵、電子泄壓閥、鋰電池、電源管理系統(tǒng)組成。為便于施工人員單手操作，整體采用四方圓頭型設(shè)計(jì)。

3.1 外殼及選材要求

外殼主要用于保護(hù)吸附頭內(nèi)部元器件。選用PA66+30%JF防水工程用料制作，具有優(yōu)良的耐磨性、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐性強(qiáng)，可有效防止跌落損壞。采用四方圓頭型結(jié)構(gòu)，尺寸為90 mm×90 mm×45 mm，便于施工人員單手操作，其外形見圖2。

3.2 特制吸咀

特制吸咀是吸附裝置的吸附主件。結(jié)構(gòu)為圓盤式，外徑50 mm、內(nèi)徑30 mm、高16 mm，采用YL6061（噴砂陽(yáng)極黑色）及特制橡塑記憶海綿，密封性強(qiáng)，具有受到擠壓后能自動(dòng)恢復(fù)原形的功能，其外形見圖3。

3.3 微型真空泵

真空泵主要用于將自動(dòng)吸附裝置和裝備表面之間的空氣排出，產(chǎn)生真空密閉空間，使內(nèi)外保持壓強(qiáng)差，自動(dòng)吸附裝置在外部壓力的作用下牢固的吸附在裝備表面。密閉空間的真空度越高，與裝備之間的吸附力越強(qiáng)。因此，在設(shè)計(jì)方面要考慮真空泵的最大真空度，通過真空吸盤吸附力公式：

（ 1 ）

式中：F——理論吸附力（N）；

S——吸盤的吸附面積（㎝2）；

P——真空壓力（-kpa）。

垂直狀態(tài)下真空吸盤的理論吸附力F等于吸盤與吸附物表面的摩擦力f，如圖4所示。在實(shí)際過程中，由于自動(dòng)吸附裝置處于垂直狀態(tài)使用，為避免發(fā)生跌落情況，應(yīng)考慮安全系數(shù)為4，即

=10（N） （ 2 ）

由于存在泄露及效率問題，實(shí)際產(chǎn)生的吸附力約為理論值20%，即滿足實(shí)際需求的真空壓力應(yīng)為理論真空壓力的5倍，即根據(jù)上述真空吸盤吸附力公式測(cè)算：

=70（-kpa） （ 3 ）

根據(jù)上述計(jì)算，微型真空泵采用隔膜式結(jié)構(gòu)，最大真空度為-70 kpa。

3.4 電子泄壓閥

電子泄壓閥主要用于吸附裝置工作結(jié)束時(shí)快速泄壓取下。當(dāng)吸附裝置斷電后，電子泄壓閥將吸咀的真空環(huán)境快速與外部空氣接通，將空氣引入吸咀中，使得吸附裝置能夠迅速取下。

3.5 鋰電池

鋰電池用于儲(chǔ)存電能，給微型真空泵、電子泄壓閥和電源管理系統(tǒng)等電子部件供電。其中，真空泵額定功率為0.7 W，電子泄壓閥額定功率為0.2 W，其他電路額定功率約為0.1 W。經(jīng)測(cè)算，滿負(fù)荷工作狀態(tài)下，消耗電流約為270 mA，測(cè)算見表1。

選用2個(gè)結(jié)構(gòu)為筒狀的異形聚合物鋰電池組成，工作電壓為3.7V、總?cè)萘繛?800mAh，可滿足自動(dòng)吸附裝置持續(xù)運(yùn)行8h。

3.6 電源管理模塊

選用通用化電源設(shè)計(jì)，采用USB充電，并設(shè)計(jì)過流欠壓保護(hù)、電量顯示。

4 自動(dòng)吸附裝置的實(shí)現(xiàn)

該吸附裝置采用真空吸附原理，可應(yīng)用于鋁合金、鑄鐵等不同金屬材質(zhì)，滿足各型裝備的噴涂需求。隨著民用市場(chǎng)的發(fā)展，該自動(dòng)吸附裝置同樣可以發(fā)揮它的通用化特點(diǎn)。

實(shí)際使用中，自動(dòng)吸附裝置操作簡(jiǎn)單、便捷。將已經(jīng)訂制好的數(shù)碼迷彩模板置于噴涂表面，用數(shù)量不等的自動(dòng)吸附裝置將模板的邊角壓緊，施工人員即可進(jìn)行噴涂。使用效果如圖5所示。

5 結(jié)論

自動(dòng)吸附裝置設(shè)計(jì)并試制完成后，經(jīng)試驗(yàn)總結(jié)，其優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）自動(dòng)吸附裝置由相互獨(dú)立的吸附頭組成，外形簡(jiǎn)潔小巧、重量輕、吸力大且操作實(shí)用簡(jiǎn)單，真空產(chǎn)生模塊等器件全部?jī)?nèi)置在耐腐蝕外殼內(nèi)部，外部無(wú)任何連接管路、線纜，維護(hù)保養(yǎng)方便，便于快速開展數(shù)碼迷彩噴涂工作；

（2）該吸附裝置在噴涂某裝備時(shí)，由原來(lái)的4名作業(yè)人員減少為2名，并使作業(yè)人員免受或減少受油漆的損害；

（3）該吸附裝置可以把各種形式的噴涂模板緊密地吸附在鐵、鋁等不同材質(zhì)的大粗糙度裝備表面進(jìn)行噴涂，噴涂的邊沿平直、清晰，大幅提高了噴涂的效率和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

1.鄒翠榮，張國(guó)孝.真空吸附原理及其應(yīng)用[J].真空，1986 （6）.

2.胡中原，梁增鏢.真空吸附裝置及其應(yīng)用[J].組合機(jī)床，1984 （7）.