数码迷彩喷涂自动吸附装置的设计与实现

张勇　廖丽超

摘 要：本文采用真空吸附基本原理，利用自动吸附装置把喷涂模板紧密地吸附在装备表面，代替传统的利用人工固定喷涂模板的方式，提高喷涂效率和质量，降低油漆作业对人体的损害。

关键词：数码迷彩；真空；自动吸附装置

中图分类号： 文献标识码：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

為适应现代军事侦察技术的发展，全军装备表面传统的迷彩图案已经逐步被数码迷彩图案所取代，依据数码迷彩通用技术要求标准，喷涂的数码迷彩图案斑点一般由标准大小的几何形状组成，图案布局协调、美观，喷涂效果均匀、遮盖良好且无留痕、起泡等漆膜弊病。目前，装备喷涂的数码迷彩图案数量由装备的表面积确定，一般由上千个数码斑点组成，而喷涂图案由23种标准图形通过一定的设计原则组合而成，喷涂操作相当复杂。

目前主要采用图案模板和美纹纸贴边等方式进行作业。该两种方式各有利弊，图案模板的喷涂方式其模版可以重复利用，喷涂效率较高，但需多名辅助人员对模板进行定位并固定，喷涂效果差，且近身油漆影响人员健康。

美纹纸贴边方式喷涂效果较好，但需要大量的辅助贴绘图案边框的人员，绘制效率低，且无法重复利用，费时长且使用成本高，同时，贴好的美纹纸数码迷彩图案边框会因温度过高，或者粘贴时间过长而使美纹纸上的贴胶脱落粘于装备表面，影响喷涂质量。

笔者设计出一种数码迷彩喷涂吸附装置，既能解决美纹纸贴边方式喷涂效果差，又能解决图案模板方式施工人员多、对人员伤害大等问题，有效提升数码迷彩喷涂效率和质量。

2 自动吸附装置工作原理

自动吸附装置利用了真空吸附基本原理，采用抽真空压边的方式把各种形状的喷涂模板紧密地吸附在装备表面。真空吸附具有牢固的吸附力，吸附力均匀，可以随意控制，对固态物体材质无选择性，拆卸简单方便，易于加工。

该装置通电时，通过内置的聚合物锂电池，给连接特制吸咀的微型真空泵供电。当开关打开时，微型真空泵和电子泄压阀工作，将特制吸咀与装备接触表面之间的空气排出，形成真空密闭空间，从而在吸附装置内外保持压力差，进而产生吸附力，通过吸咀上的记忆海绵将喷涂模板紧密地吸附在待喷涂的装备表面上。断电时，真空泵和电子泄压阀停止工作，吸咀通过电子泄压阀的管路与空气想通，实现吸附装置快速解脱，其工作原理见图1。

3 自动吸附装置的组成

自动吸附装置采用便携式设计，全部部件内置在耐腐蚀外壳内部，外部没有任何连接管路、线缆，其主要由外壳、特制吸咀、微型真空泵、电子泄压阀、锂电池、电源管理系统组成。为便于施工人员单手操作，整体采用四方圆头型设计。

3.1 外壳及选材要求

外壳主要用于保护吸附头内部元器件。选用PA66+30%JF防水工程用料制作，具有优良的耐磨性、机械强度高、耐腐性强，可有效防止跌落损坏。采用四方圆头型结构，尺寸为90 mm×90 mm×45 mm，便于施工人员单手操作，其外形见图2。

3.2 特制吸咀

特制吸咀是吸附装置的吸附主件。结构为圆盘式，外径50 mm、内径30 mm、高16 mm，采用YL6061（喷砂阳极黑色）及特制橡塑记忆海绵，密封性强，具有受到挤压后能自动恢复原形的功能，其外形见图3。

3.3 微型真空泵

真空泵主要用于将自动吸附装置和装备表面之间的空气排出，产生真空密闭空间，使内外保持压强差，自动吸附装置在外部压力的作用下牢固的吸附在装备表面。密闭空间的真空度越高，与装备之间的吸附力越强。因此，在设计方面要考虑真空泵的最大真空度，通过真空吸盘吸附力公式：

（ 1 ）

式中：F——理论吸附力（N）；

S——吸盘的吸附面积（㎝2）；

P——真空压力（-kpa）。

垂直状态下真空吸盘的理论吸附力F等于吸盘与吸附物表面的摩擦力f，如图4所示。在实际过程中，由于自动吸附装置处于垂直状态使用，为避免发生跌落情况，应考虑安全系数为4，即

=10（N） （ 2 ）

由于存在泄露及效率问题，实际产生的吸附力约为理论值20%，即满足实际需求的真空压力应为理论真空压力的5倍，即根据上述真空吸盘吸附力公式测算：

=70（-kpa） （ 3 ）

根据上述计算，微型真空泵采用隔膜式结构，最大真空度为-70 kpa。

3.4 电子泄压阀

电子泄压阀主要用于吸附装置工作结束时快速泄压取下。当吸附装置断电后，电子泄压阀将吸咀的真空环境快速与外部空气接通，将空气引入吸咀中，使得吸附装置能够迅速取下。

3.5 锂电池

锂电池用于储存电能，给微型真空泵、电子泄压阀和电源管理系统等电子部件供电。其中，真空泵额定功率为0.7 W，电子泄压阀额定功率为0.2 W，其他电路额定功率约为0.1 W。经测算，满负荷工作状态下，消耗电流约为270 mA，测算见表1。

选用2个结构为筒状的异形聚合物锂电池组成，工作电压为3.7V、总容量为2800mAh，可满足自动吸附装置持续运行8h。

3.6 电源管理模块

选用通用化电源设计，采用USB充电，并设计过流欠压保护、电量显示。

4 自动吸附装置的实现

该吸附装置采用真空吸附原理，可应用于铝合金、铸铁等不同金属材质，满足各型装备的喷涂需求。随着民用市场的发展，该自动吸附装置同样可以发挥它的通用化特点。

实际使用中，自动吸附装置操作简单、便捷。将已经订制好的数码迷彩模板置于喷涂表面，用数量不等的自动吸附装置将模板的边角压紧，施工人员即可进行喷涂。使用效果如图5所示。

5 结论

自动吸附装置设计并试制完成后，经试验总结，其优点如下：

（1）自动吸附装置由相互独立的吸附头组成，外形简洁小巧、重量轻、吸力大且操作实用简单，真空产生模块等器件全部内置在耐腐蚀外壳内部，外部无任何连接管路、线缆，维护保养方便，便于快速开展数码迷彩喷涂工作；

（2）该吸附装置在喷涂某装备时，由原来的4名作业人员减少为2名，并使作业人员免受或减少受油漆的损害；

（3）该吸附装置可以把各种形式的喷涂模板紧密地吸附在铁、铝等不同材质的大粗糙度装备表面进行喷涂，喷涂的边沿平直、清晰，大幅提高了喷涂的效率和质量。

参考文献

1.邹翠荣，张国孝.真空吸附原理及其应用[J].真空，1986 （6）.

2.胡中原，梁增镖.真空吸附装置及其应用[J].组合机床，1984 （7）.