一种大批量永磁材料高精度粘接成型的装置及方法与流程

本发明涉及一种大批量永磁材料高精度粘接成型的装置及方法，属于大型产品加工粘接成型技术领域。

背景技术：

传统钕铁硼的待加工产品粘接技术是将产品粘接面与加工制具粘接面进行粘接，其粘接工艺是将粘接面采用化学和机械方法进行处理，然后在粘接面涂抹粘接剂后，人工目测调整粘接角度，以配合设备加工范围及垂直度，加压，再将粘接基座装入加工设备工作区进行加工。

然而随着大型加工设备的开发，一次性大批量产品集中加工工艺的发展，就必须寻求一种可以在严格保证要求粘接成型尺寸精度、垂直度与粘接强度的前提下，将大批量待粘接毛坯一次性粘接成型的粘接方法及粘接装置。

众所周知，第一，由于传统加工设备和加工尺寸所限，加工前的粘接方法主要采用人工操作，一次性仅能粘接少量产品且粘接方式繁琐，导致加工效率较低，加工周期长。由于人工粘接，当遇到一次性粘接大批量产品，需要进行整体加工时，则无法满足加工后产品的精度要求，所需要保证的大批量待粘接毛坯粘接成型后，粘接基座的尺寸精度、垂直度。第二，在大批量、大体积待加工产品的粘接过程中，产品粘接面涂抹粘合剂后，需对粘接产品进行挤压，以增强产品的粘接强度。但当挤压过后，物体需释放挤压过程中多余的应力，从而导致挤压后粘接位置发生位移，使粘接基座尺寸及粘接强度无法达到加工要求。第三，在传统的粘接方法中，粘接基座的尺寸精度主要靠操作人员在粘接过程中通过量具目测校对，当大批量粘接时则无法保证粘接基座尺寸精度的一致性。从而，在加工过程中因粘接基座尺寸一致性差导致加工出一定量的工残产品，产生不必要的产品损失。

因此既要保证在挤压过程中可一次达到粘接成型后粘接基座的尺寸精度、垂直度的加工要求，又需确保固化过程中不发生位移，并且在固化后在从制具中取出粘接基座时，不会因从缝隙中挤压出来的粘合剂，将粘接基座与粘接装置粘在一起，或因残留的粘合剂粘在装置基准面上影响粘接后成型精度。同时，还需在大批量粘接时确保粘接基座尺寸精度一致性好，作业重复性高及粘接强度高。这些就成为粘接大体积、大批量钕铁硼待加工产品时必须攻克的技术关键。

所以，如何提供一种大批量，高精度粘接永磁材料待粘接毛坯磁体的粘接技术，以避免以上所述的种种缺点，已经成为相关领域之业者亟待解决的关键技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种可确保永磁材料待粘接毛坯、工件大批量、高精度一次性粘接成型，保证粘接基座的垂直度、尺寸精度及粘接强度，且粘接基座固化后尺寸精度一致性好、作业重复性高，为永磁材料毛坯、工件的高精度深加工提供了保障的大批量永磁材料高精度粘接成型的装置及方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种大批量永磁材料高精度粘接成型的装置，其特征在于：包括控制器、装置底座、挡板、定位组件和带有粘料基座的加工制具；所述控制器控制定位组件的运动；所述挡板包括顶端挡板、定位基准挡板和固定挡板；顶端挡板和定位基准挡板为坯料的定位基准，与装置底座呈两两垂直固定；所述定位基准挡板和固定挡板截面均呈“L”型，分别固定在装置底座的两侧；所述定位组件包括若干组横向定位组件、纵向定位组件、上部定位组件和行程定位组件；所述横向定位组件固定在固定挡板上，确保坯料的横向位置精准度；所述纵向定位组件固定在装置底座上，确保坯料的纵向位置精准度；所述上部定位组件安装在顶端挡板上，确保坯料的垂直向位置精准度；所述加工制具通过行程定位组件连接在装置底座上。

装置以挡板为基准，配合定位组件可对粘接毛坯进行位置精准度的调整。通过控制器配合横向定位组件、纵向定位组件、上部定位组件和行程定位组件一次性对大批量的毛坯的垂直度、各个方向的尺寸精度、粘接强度的均匀一致性进行严格把控，直接避免了人工操作存在的误差，提高了毛坯粘接的位置精准度，在提高了毛坯粘接速度的同时还提高了毛坯后期加工的产品合格率，直接提高了生产效率，节约了生产成本。

所述装置底座上设有燕尾滑条和锁紧孔一，所述顶端挡板、定位基准挡板和固定挡板上均开有与燕尾滑条和锁紧孔一相对应配合的燕尾槽和行位槽，所述锁紧孔一和行位槽通过锁紧螺栓固定连接。

对于顶端挡板和装置底座，燕尾滑条和燕尾槽的配合可以对两者的横向和垂直向相对位置进行定位，顶端挡板与装置底座垂直；对于定位基准挡板和装置底座、固定挡板和装置底座，燕尾滑条和燕尾槽的配合可以对这两组关系的纵向和垂直向的相对位置进行定位，定位基准挡板与装置底座垂直，固定挡板的与装置底座呈一面垂直一面平行贴面方式固定。同时，顶端挡板又与定位基准挡板垂直，使得顶端挡板在纵向上的位置被确定在定位基准挡板的一端，从而实现对顶端挡板三个方位的定位。定位基准挡板和固定挡板的竖直面平行，通过行位槽、锁紧孔一和锁紧螺栓的配合，即可根据毛坯尺寸和粘接基座要求尺寸对定位基准挡板和固定挡板的横向位置进行定位，以满足不同型号的毛坯和尺寸要求。

进一步地，每组横向定位组件包括横向固定推料块、定位销一和横向尺寸调节丝杠；所述横向固定推料块上设有横向螺栓孔，所述固定挡板的竖直面上设有多组水平滑孔；所述定位销一的一端通过横向螺栓孔固定在横向固定推料块上，另一端穿过水平滑孔固定在固定挡板上；所述固定挡板上还设有多组横向螺孔，所述横向尺寸调节丝杠穿过横向螺孔抵在横向固定推料块上。

多排式横向固定推料块可对每排已粘接待粘接毛坯、工件进行定位固定，即装置的右侧均为横向固定推料块，左侧定位基准挡板为粘料垂直度、水平度基准面，通过调节横向尺寸调节丝杆即可推进或退出横向固定推料块。

进一步地，所述纵向定位组件包括推料板、进给丝杠和摇轮；进给丝杠一端与推料板连接，另一端与相配套的摇轮连接，并通过推料基板上设有的相对应的纵向螺孔将纵向固定组件连接在推料基板上；装置底座上设有纵向螺栓孔和锁紧孔二，推料基板上设有垂直孔,锁紧孔二内设有锁紧螺栓将垂直孔内的定位销二进行固定；所述纵向螺栓孔内设有转动轴连接推料基座和装置底座。

每个纵向胶缝均由推料板挤压控制，当胶缝达到要求尺寸后用横向尺寸调节丝杠固定。并且横向固定推料块的尺寸均与粘料基座要求尺寸及实际操作过程中待粘接毛坯尺寸配合。

进一步地，所述上部定位组件包括上部传动轴、上部压杆；所述上部传动轴一端连接在顶端挡板上，另一端连接上部压杆；所述上部压杆上装有可滑动的压杆滑块，压杆滑块另一端装有上部压板。

上部压板可对毛坯进行垂直向施压，使得毛坯上部表面平整，同时通过压杆滑块即可调节上部压板的纵向位置，完成对各个组的毛坯进行调整。

进一步地，所述行程定位组件包括定位条，所述装置底座上开有与定位条相配合的导槽，顶端挡板和推料基板上设有制具行位槽；定位条通过导槽和紧固螺栓将加工制具固定连接在装置底座上。

进一步地，每一组横向定位组件和纵向定位组件均配有与控制器连接的步进装置和进步数读取装置。配合步进装置和进步数读取装置的使用，使作业过程中各个粘接环节均可精确定位粘接尺寸，解决了大型粘接体尺寸精度难以把控的技术难题，可以更好地对坯料的位置精度进行调控。

所述控制器包括控制按钮、步进度数显示屏和压力度数显示屏；所述顶端挡板和定位基准挡板的顶端设有尺寸读数刻度。控制按钮直接控制横向定位组件和纵向定位组件的启动，步进度数显示屏和压力度数显示屏可以分别显示定位组件的移动程度以及毛坯受到的压力大小，便于操作人员更好地控制。尺寸读数刻度可以帮助更好地读取数据。

进一步地，还包括防粘布，所述防粘布通过专用夹具固定在装置与坯料的接触面上；所述防粘布为特氟龙材料布或者铁氟龙材料布。铺设防粘布可以防止在粘合剂固化以后，专用制具、粘接基座和毛坯与装置粘连无法取出。

一种通过上述大批量永磁材料高精度粘接成型的装置批量粘接永磁坯料的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）用锁紧螺栓将顶端挡板、定位基准挡板、固定挡板按粘接体所要求的尺寸距离固定在装置底座上；

（2）按待粘接毛坯尺寸及粘料基座要求尺寸装配相对应的配套上部压板和横向固定推料块；

（3）将装置所有与粘接面接触面、基准面进行清洁、酒精擦拭；将防粘布用专用夹具固定在已清洁装置接触面、基准面上；

（4）对待粘接毛坯粘接面清洗、烘干：依次进行粘接面打磨平整、煮洗去除表面油质或其他影响粘接的异物，烘干处理，然后用酒精擦拭粘接面进行二次清理；

（5）将加工制具插入制具行位槽中，以行位部分作为衔接载体，以保证专用制具插入装置过程中不发生向两侧的偏移；

（6）把已清洗、烘干的粘料基座粘接于加工制具上，粘接面采用粘接刷按“川”字型或“丰”字型路径涂抹粘合剂，粘合剂混合比为1:2~1:3，混合后均匀搅拌45~90秒；

（7）将待粘接毛坯粘接面清洗、烘干后，按加工要求，以顶端挡板和定位基准挡板垂直面为基准面，用粘合剂粘接待粘接毛坯第一排；

（8）当第一排毛坯粘接完毕后，启动纵向定位组件、上部定位组件和横向定位组件对毛坯的位置进行调整；

（9）第一排毛坯横向定位后，将纵向推料板收回起始位置，以定位基准挡板和第一排已粘接毛坯垂直面为基准面进行第二排待粘接毛坯的粘接；

（10）第二排毛坯粘接完毕后，启动纵向定位组件、上部定位组件和横向定位组件对第二排毛坯进行位置调整；

（11）第二排毛坯横向定位后，将纵向推料板收回起始位置，以定位基准挡板和第二排已粘接毛坯垂直面为基准面进行第三排待粘接毛坯的粘接，如此循环直至粘接完毕；

（12）用纵向推料板和横向横向固定推料块将最后一排已粘接毛坯、工件固定后开始固化，固化时间为6~16小时，固化温度为20℃~40℃；固化完成后，将推料基座打开，把已粘好成型的毛坯取出，完成毛坯的坯料粘接工作。

进一步地，采用树脂砂轮或橡胶砂轮进行打磨平整，砂轮粒度号为100#~150#；采用除油剂与水的比例为1：40~1:60的煮洗液进行煮洗4~8分钟，煮洗温度为75℃~100℃；烘干温度为50℃~70℃；擦拭时采用浓度为99.99%的工业酒精在常温下对粘接面进行擦拭。

进一步地，在步骤（8）、（10）中，对毛坯位置进行调整的具体操作为：

1）首先启动纵向定位装置，用纵向推料板顶住第一排已粘接毛坯，进行纵向垂直度、尺寸精度定位；

2）调整上部压杆滑块相应位置，采用配合粘接要求尺寸的配套上部压板对第一排已粘接毛坯进行上部挤压，使粘接基座上部达到粘接平整要求；

3）按控制按钮启动横向定位组件，推进横向尺寸调节丝杠将横向固定推料块顶住第一排已粘接毛坯进行横向垂直度、尺寸精度、压力的形位固定，当达到步进度数显示屏、压力度数显示屏所显示的指定步进数值、压力数值后，横向定位组件自动停止；

4）按控制按钮再启动纵向定位装置，推进纵向进给丝杠将推料板顶住第一排已粘接毛坯进行纵向垂直度、尺寸精度的形位固定，当达到步进度数显示屏、压力度数显示屏所显示指定步进数值、压力数值后横向定位组件自动停止；

5）横向、纵向尺寸进度均根据进步数读取装置，压力传感器将传感信号传送至控制器中的PLC可编程逻辑控制器中通过PLC控制横向、纵向待粘接毛坯整体尺寸，再通过尺寸读数刻度上标尺进行定位确认；横向、纵向尺寸进度再根据尺寸读数刻度上标尺进行定位确认。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明可将大批量待粘接毛坯、工件进行一次性成型粘接，并在粘接过程中对粘接成型体的垂直度、尺寸精度、粘接强度的均匀一致性严格把控。粘接装置采用在固化过程中多级固定方法，以保证粘接性能、粘接基座垂直度等各项要求达到加工标准。粘接装置操作简单方便，为永磁材料毛坯、工件进行大批量、高精度深加工提供保障，满足了新型钕铁硼加工工艺生产的需求。

附图说明

图1为本发明总体组装结构示意图。

图2为本发明顶端挡板、定位条与装置底座的连接固定结构示意图。

图3为本发明侧面结构示意图。

图4为本发明加工制具在粘接装置中定位示意图。

图5为本发明在加工制具与粘料基座的粘接面上涂抹胶液路径示意图。

图6为本发明粘接第一排待粘接毛坯、工件示意图。

图7为本发明粘接第二排待粘接毛坯、工件示意图。

图8为本发明粘接完成状态示意图。

附图中：1为装置底座，2为顶端挡板，3为定位条，4为定位基准挡板，5为固定挡板，6为推料块，7为横向尺寸调节丝杠，8为摇轮，9为进给丝杠，10为推料板，11为定位销一，12为锁紧孔一，13为推料基板，14为转动轴，15为行位槽，16为锁紧螺栓，17为燕尾滑条，18为燕尾槽，19为滑孔，20为横向螺栓孔，21为纵向螺栓孔，22为横向螺孔，23为锁紧孔二，24为夹具，25为特氟龙材料布，26为不仅装置，27为步数读取装置，28为尺寸读数刻度，29为上部传动轴，30为上部压杆，31为上部压杆滑块，32为上部压板，33为垂直孔，34为控制器，35为步进度数显示屏，36为压力度数显示屏，37为控制按钮，38为定位销二，39为制具行位槽，40为粘料基座，41为加工制具。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

本实施例选取加工规格为59mm×17.05mm×2.55mm汽车产品，毛坯规格为59mm×17.05mm×35mm。传统加工工艺为采用线切割单块逐块加工的方法。现使用本发明装置采用大批量永磁材料高精度粘接成型的粘接方法，可将大批量毛坯一次性加工成型。

参见图1-图8，本实施例包括控制器34、装置底座1、挡板、定位组件和带有粘料基座40的加工制具41。

挡板包括顶端挡板2、定位基准挡板4和固定挡板5。顶端挡板2和定位基准挡板4为坯料的定位基准，与装置底座1呈两两垂直固定；定位基准挡板4和固定挡板5截面均呈“L”型，分别固定在装置底座1的两侧。装置底座1上设有燕尾滑条17和锁紧孔一12，顶端挡板2、定位基准挡板4和固定挡板5上均开有与燕尾滑条17和锁紧孔一12相对应配合的燕尾槽18和行位槽15，锁紧孔一12和行位槽15通过锁紧螺栓16固定连接。

对于顶端挡板2和装置底座1，燕尾滑条17和燕尾槽18的配合可以对两者的横向和垂直向相对位置进行定位，顶端挡板2与装置底座1垂直；对于定位基准挡板4和装置底座1、固定挡板5和装置底座1，燕尾滑条17和燕尾槽18的配合可以对这两组关系的纵向和垂直向的相对位置进行定位，定位基准挡板4与装置底座1垂直，固定挡板5的与装置底座1呈一面垂直一面平行贴面方式固定。同时，顶端挡板2又与定位基准挡板4垂直，使得顶端挡板2在纵向上的位置被确定在定位基准挡板4的一端，从而实现对顶端挡板2三个方位的定位。定位基准挡板4和固定挡板5的竖直面平行，通过行位槽15、锁紧孔一12和锁紧螺栓16的配合，即可根据毛坯尺寸和粘接基座要求尺寸对定位基准挡板4和固定挡板5的横向位置进行定位，以满足不同型号的毛坯和尺寸要求。

定位组件包括若干组横向定位组件、纵向定位组件、上部定位组件和行程定位组件。

每组横向定位组件包括横向固定推料块6、定位销一11和横向尺寸调节丝杠7。横向固定推料块6上设有横向螺栓孔20，固定挡板5的竖直面上设有多组水平滑孔19，定位销一11的一端通过横向螺栓孔20固定在横向固定推料块6上，另一端穿过水平滑孔19固定在固定挡板5上。固定挡板5上还设有多组横向螺孔22，横向尺寸调节丝杠7穿过横向螺孔22抵在横向固定推料块6上。

在装置底座1的另一端还设有与顶端挡板2平行的推料基板13。装置底座1上设有纵向螺栓孔21和锁紧孔二23，推料基板13上设有垂直孔33,锁紧孔二23内设有锁紧螺栓16将垂直孔33内的定位销二38进行固定；纵向螺栓孔21内设有转动轴14连接推料基座和装置底座1。

纵向定位组件包括推料板10、进给丝杠9和摇轮8；进给丝杠9一端与推料板10连接，另一端与相配套的摇轮8连接，并通过推料基板13上设有的相对应的纵向螺孔将纵向固定组件连接在推料基板13上。

每一组横向定位组件和纵向定位组件均配有与控制器34连接的步进装置26和进步进装置26。

上部定位组件包括上部传动轴29、上部压杆30。上部传动轴29一端连接在顶端挡板2上，另一端连接上部压杆30。上部压杆30上装有可滑动的压杆滑块，压杆滑块另一端装有上部压板32。

行程定位组件包括定位条3。装置底座1上开有与定位条3相配合的导槽，定位条3通过导槽和紧固螺栓连接在装置底座1上。

控制器34包括控制按钮37、步进度数显示屏35和压力度数显示屏36。通过对控制按钮37的操作可以直接控制横向定位组件和纵向定位组件的启动。

在安装时，先用锁紧螺栓16将顶端挡板2、定位基准挡板4、固定挡板5按加工粘接基座固定在装置底座1上。

按待粘接毛坯尺寸及粘接基座要求将尺寸装配相对应的配套上部压板32、横向固定推料块6组装至装置上，上部压板3232选用180mm×15mm×10mm规格，横向固定推料块66选用200mm×15mm×10mm规格。

将装置所有与粘接面接触面、基准面进行清洁、酒精擦拭；将用于防止粘接基座固化过程中与装置粘接在一起的特氟龙材料布25用专用夹具24固定在已清洁装置接触基准面上。

对待粘接毛坯粘接面清洗、烘干工序：依次进行粘接面打磨平整、煮洗去除表面油质或其他影响粘接的异物，烘干处理，然后用酒精擦拭粘接面进行二次清理。打磨粘接面为：采用砂轮进行平磨处理，砂轮粒度号为100#，砂轮种类为树脂砂轮；煮洗液为除油剂：水=1:45，煮洗时间为5min，煮洗温度为100℃；烘干温度为70℃。酒精擦拭采用浓度为：99.99%的工业酒精在常温下对粘接面进行擦拭。

将加工设备的专用制具插入制具行位槽39中，以行位部分作为衔接载体，以保证加工专用制具插入装置过程中不发生向两侧的偏移。

采用双液性环氧粘合剂作为粘接粘合剂，胶液混合比为1:2，混合后均匀搅拌80s。

把已清洗、烘干的粘料基座40粘接于加工制具41上，粘接面涂抹粘合剂。粘料基座40与加工制具41粘接面间，在加工专用制具的粘接面上采用粘接刷按“川”字形路径涂抹已调配粘接剂。在粘接前需对粘接刷进行清理处理，以确保粘接刷上干净无异物。

将待粘接毛坯粘接面清洗、烘干后按加工要求，以顶端挡板2和定位基准挡板4垂直面为基准面，采用已调配好的粘合剂粘接待粘接毛坯第一排。每排粘接数量为8层，每层三块毛坯粘接形成。

当第一排毛坯粘接完毕后，首先调整上部压杆滑块31相应位置，采用配合粘接要求尺寸的配套上部压板32对第一排已粘接毛坯进行上部挤压，使粘接基座上部达到粘接平整要求。

随后按控制按钮37启动横向定位装置，推进横向尺寸调节丝杠7将横向固定推料块6顶住第一排已粘接毛坯进行横向垂直度、尺寸精度、压力的形位固定，当达到步进度数显示屏35、压力度数显示屏36所显示指定步进数值，压力数值后横向定位装置自动停止。横向毛坯间胶逢间距保持在0.1mm，横向毛坯粘接成型宽度为177.2mm，高度为280.7mm。

然后按控制按钮37再启动纵向定位装置，推进纵向进给丝杠9将纵向推料板10顶住第一排已粘接毛坯进行纵向垂直度、尺寸精度的形位固定，当达到步进度数显示屏35、压力度数显示屏36所显示指定步进数值，压力数值后横向定位装置自动停止，使纵向平面保持平整。

横向、纵向尺寸进度均根据尺寸读数刻度28上标尺进行定位。第一排粘接基座横向定位后，将纵向推料板10收回起始位置，进行第二排待加工产品的粘接。

以定位基准挡板4和第一排已粘接毛坯垂直面为基准面进行第二排待粘接毛坯的粘接，粘接完毕后启动纵向定位装置将纵向推料板10对第二排粘接毛坯进行整排挤压。将第一排与第二排已粘接毛坯间纵向胶缝尺寸挤压至0.5mm后并使纵向平面平整。调整上部压杆滑块31相应位置，采用配合粘接要求尺寸的配套上部压板32对第二排已粘接毛坯进行上部挤压，使粘接基座上部达到粘接平整要求。然后启动控制按钮37启动横向定位装置，推进横向尺寸调节丝杠7将横向固定推料块6顶住第二排已粘接毛坯进行横向垂直度、尺寸精度、压力的形位固定，当达到步进度数显示屏35、压力度数显示屏36所显示指定步进数值，压力数值后横向定位装置自动停止。横向毛坯间胶逢间距保持在0.1mm，横向毛坯粘接成型宽度为177.2mm，侧面与第一排已粘接毛坯面保持水平。横向、纵向尺寸进度均根据尺寸读数刻度28上标尺进行定位。第二排粘接基座横向固定完毕后，将纵向推料板10收回起始位置，进行第三排待加工产品的粘接。

按此步骤循环操作粘接至加工要求数量后，用纵向推料板10和横向固定推料块6将最后一排已粘接毛坯、工件固定后开始固化。粘接基座总体排数为13排，八层，每层39块毛坯组成，总块数为312块。

随后粘接基座进行固化，固化时间为：10h；固化温度为28℃。当固化完成后，将推料基座打开，把已粘好成型的粘接基座取出。

粘接成型后，粘接基座整体尺寸221.65mm×177.2mm×280.7mm，横向胶逢尺寸为0.1mm，纵向胶逢尺寸为0.5mm，粘接基座由312块毛坯粘接成型。粘接基座尺寸、垂直度、个方向平整度，以及各个待粘接毛坯间距离均合乎加工设备对粘接基座的尺寸垂直度、个方向平整度，以及各个待粘接毛坯间距离的要求。将粘接后粘接基座放入多线式切割设备中加工，该设备线间距为2mm，产品料皮厚度0.75mm，出片数量为4056片，合格产品为4054片，产品加工合格率为99.93%。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。