CN101913132B - 矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配工艺及工装夹具 - Google Patents

Abstract

一种矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配工艺及工装夹具，其特征在于：所述夹具包括采用不锈钢非导磁材料制作的矩形框架，沿矩形框架长度方向并排安装在矩形框架上框上的两根采用不锈钢非导磁材料制作的、用于下压安放在矩形框架内的被安装的矩形磁钢的下压调节螺栓，以同轴线方式相对安装在矩形框架两侧框上的采用不锈钢非导磁材料制作的、用于相对挤压顶紧安放在矩形框架内的被安装的矩形磁钢的纵向顶紧螺栓，以及若干块用于配合安装矩形磁钢的采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板和至少一块形状规格与被安装磁钢相仿的起隔磁作用的非导磁铸铝块。

Description

矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配工艺及工装夹具

技术领域

本发明涉及一种适用于高梯度带式永磁磁选机主磁系平面布置的装配工艺及工装夹具，具体说是涉及一种矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配工艺及工装夹具。

背景技术

目前，国内外的永磁磁选设备具有结构简单、效率高、耗电少等优点，因其永磁磁系的优化组合使其以高效、经济、节能的特点备受选矿厂、洗煤厂及其它工业部门的青睐。磁系是磁选机的关键部件，它的磁性能好坏直接影响磁选机的技术性能和分选效果。因此磁系的优化设计至关重要。磁系一经设计好，在制造中如何保证达到设计要求，装配质量起决定性作用，这一点对闭合磁系设计尤为重要。国内外不少设计专家在具体实践中，对于两块或两块以上矩形永磁钢构建主磁极的装配多采用打孔螺栓连接、橡胶粘结剂固接的方法，经验证，磁系装配质量不高，磁体利用率低；同时因高场强设备的发展又对制造加工工艺提出了更高的要求，尤其是主磁体如何装配、永磁材料固有性质的最大程度发挥成为设计者考虑的重点。

稀土永磁体NdFeB的快速发展，使其成为永磁设备磁系优选的首要条件。但因磁体NdFeB属烧制性材料，其密度与铁质材料接近，但其抗压强度低，性脆、易碎；NdFeB材料磁性能强、吸力大等特殊性能，需有特殊装配工装模具，以保证一次装配质量，降低磁体装配的废品率，提高生产效率。目前对磁系的装配技术，综合国内外文献可知：针对低场强的磁选设备，磁系是由铁氧体及少量的钕铁硼组成，堵漏磁极与主磁极间的斥力小，装配起来相对容易，一般用手可直接压入；中高场强的磁选设备的磁系复杂，且随着磁场强度的提高，磁力迅速增加，装配堵漏磁极就非常困难，危险性也增大；目前完全用机械方法装配还没能实现，只能靠人工结合工装卡具来完成。用手直接压入的永磁体因工具及环境的影响，不免在永磁体固接表面产生杂质影响闭合磁系的磁场分布；另外，对于一次装配精度很难保证。

近些年来，永磁磁系的装配工艺研究较少，从上世纪80年代美国IN-PROSYS公司、英国BOXMAG-RAPID公司开始采用的人力装配而不借助工装到后期采用机械固定与粘结剂相结合的方法把高性能永磁材料结合在一起，并没有形成一套完整的、简便的的装配方法及工装夹具，期间因装配方法不当，使磁性材料破碎，造成了物料的大量浪费。国外其他研究机构对永磁磁系的装配研究还处于起步阶段，没有做过相应报到。

从90年代至今，北京矿冶研究总院和长沙矿冶研究院对永磁磁系的装配研究较多，考虑到充好磁的单块永磁体由于磁性能强、易破碎等特点，因而在选择装配方案时，选用机械压装，替代手工装配；依据挤压磁系中排斥力与磁翻转力矩的极大影响，相应设计了一套完整的工装夹具，但过于复杂，使得磁系加工制造成本高，不宜推广。

山西晋中精达电机有限责任公司，设计一套有磁性开口槽形的压装模具，材料以选取铁质材料为佳。根据永磁体尺寸的大小，其长度方向略小于磁体长度；宽度大于磁体宽度1mm-2mm；槽深与磁体高度相等，制成与磁体数量相等的槽形工具，连成一工具架。而磁体的压入采用手工方式，压装时的压力大小很难确定，压力过大，会造成磁体破损；压力过小，不足以克服磁体与工装模具的吸力。在压装时，与磁体部位接触的压力头宜用非磁性材料代替磁性材料，以免使磁性很强的磁体吸附于压装机上，造成磁体破损。

河南理工大学报道的用于永磁高场强磁滤器磁系的装配工艺及其工装夹具，安全可靠，简单易行，不仅能提高装配效率，且可提高装配质量。但该装配技术对于辊式机中环形挤压布置构建的磁系过于复杂。

发明内容

本发明的目的旨在针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种能够解决高梯度带式机主磁体装配的磁翻转、磁吸附、磁体利用率低等问题的矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配工艺及工装夹具。

本发明是通过结构科学、合理的工装夹具，使四块矩形永磁钢呈两两邻接、两组间隔分别布置在同块矩形钢板上，其中一组相邻永磁钢采取N-N磁极相连的无间隙组合方式，另一组采用S-S磁极相连的无间隙组合方式；整套技术工艺安全可靠，装配夹具简单易行，不仅能提高一次性装配质量，且大大提高了装配效率，减少了磁性材料的不必要浪费；可适用于同极挤压、异极间隔布置的矩形磁钢装配领域，具体适用于高梯度带式永磁磁选机主磁系平面布置的装配工艺及工装夹具。

本发明的目的可通过以下技术措施来实现：

本发明的用于矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配的工装夹具包括采用不锈钢非导磁材料制作的矩形框架(龙门架结构)，沿矩形框架长度方向并排安装在矩形框架上框上的两根采用不锈钢非导磁材料制作的、用于下压安放在矩形框架内的被安装的矩形磁钢的下压调节螺栓，以同轴线方式相对安装在矩形框架两侧框上的采用不锈钢非导磁材料制作的、用于相对挤压顶紧安放在矩形框架内的被安装的矩形磁钢的纵向顶紧螺栓，以及若干块用于配合安装矩形磁钢的采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板和至少一块形状规格与被安装磁钢相仿的起隔磁作用的非导磁铸铝块。

本发明中所述采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板的长度大于两块矩形永磁钢长度之和；且各矩形体条板的厚度不等，按其叠放次序由下至上呈依次增大。

利用本发明中所述工装夹具对矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配的方法是通过所述工装夹具将四块矩形永磁钢呈两两邻接、两组间隔分别布置的方式固接在同一块矩形钢板上，其中一组相邻的轴向充磁方式的矩形永磁钢采取N-N磁极相连的无间隙组合方式，另一组相邻的轴向相反充磁方式的矩形永磁钢采用S-S磁极相连的无间隙组合方式；具体包括以下步骤：

a、分组进行装配：首先选取所述N-N磁极相连、S-S磁极相接的两组矩形永磁钢中的任意一组作为第一组，在确定极性后，分成单块逐块进行装配；

b、进行第一组矩形永磁钢的装配：取所述矩形钢板，并在该矩形钢板用于装配矩形永磁钢的装配面中线一侧靠近边缘处进行第一组矩形永磁钢中第一块矩形永磁钢的固定装配；

i、首先在装配第一块矩形永磁钢位置处的矩形永磁钢装配面的相应区域内涂胶，所涂胶层为环氧树脂、均匀铺开(施胶面积为矩形永磁钢与矩形钢板相结合面面积的80％左右，胶沾剂的量比常规胶沾须过量涂布，胶干粘固时间为24小时，满足胶干粘固前抽出相邻矩形体的条件)；

ii、为避免由于矩形永磁钢与铁磁性钢板接触时的过大冲击力，涂胶后，在胶层上方由下至上依照厚度依次增大的方式铺设三层采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板，且依照单方向错层的方式放置，方便抽拉，而处于最底层的矩形体条板的厚度不小于10mm；

iii、选取第一块矩形永磁钢放置在最上层所述矩形体条板上表面的一端，手动使其向装配位置处缓慢滑动，当矩形磁钢接触面与矩形钢板装配面的交汇面积大于60％时，手工操作须离开装配区域；同时，在所涂胶层与矩形钢板及位于最底层的矩形体条板未粘固之前，由上至下逐层抽动矩形体条板，直至将其全部抽出，使被安装的矩形永磁钢通过磁力和胶粘力吸附粘接在矩形钢板的相应位置处；之后通过移动矩形钢板使吸附粘接在矩形钢板的相应位置处矩形永磁钢移至构成工装夹具中的矩形框架相应的下压调节螺栓下方，再在安装到位的矩形永磁钢上方放置一块非导磁铸铝块，通过矩形框架上设置的相应下压调节螺栓将矩形永磁钢强制性固定到位；

iv、依照安装第一块矩形永磁钢相同的步骤方法，在第一块矩形永磁钢一端以无间隙组合方式布置第二块矩形永磁钢，通过矩形框架上设置的相应下压调节螺栓、纵向顶紧螺栓将第一组相邻的轴向充磁的矩形永磁钢强制性固定到位；

v、待所涂胶层完全凝结后，通过对矩形框架上设置的相应下压调节螺栓、纵向顶紧螺栓的调节，便可对装配完毕的第一组矩形永磁钢进行拆卸。

c、进行第二组矩形永磁钢的装配：在所述矩形钢板用于装配矩形永磁钢的装配面中线另一侧靠近边缘处进行第二组矩形永磁钢中第一块矩形永磁钢的固定装配，且两组之间的间距小于一块矩形永磁钢宽度1.5倍；其装配方法和步骤同于第一组的装配方法和步骤；待两组矩形永磁钢装配完毕后即完成闭合回路的磁路装配。

上述方法中所述矩形钢板的长度大于两块矩形永磁钢长度之和、宽度小于一块矩形永磁钢宽度3.5倍矩形钢板；所涂胶层的施胶面积为矩形永磁钢与矩形钢板相结合面面积的80％左右，胶沾剂的量比常规胶沾须过量涂布，胶干粘固时间为24小时，满足胶干粘固前抽出矩形体条板的条件。

本发明中所述的采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板的主要作用是在永磁钢与钢板之间减缓接触时的过大冲击力，在两者之间起隔磁作用，使永磁钢的装配简单易行、安全可靠。

本发明中所述非导磁铸铝块在装配过程中主要起隔磁作用，方便与第一块永磁体相邻永磁体的装配。

本发明中所述龙门架结构的主要作用是在进行相邻永磁钢的装配过程中，紧固第一块永磁钢，防止安装在同一块钢板上的第二块永磁钢和第一块磁钢的相互吸引作用发生的脱离、冲击性破坏等不安全因素。

本发明所述整套磁体装配工艺，必须有干净整洁的场所，尤其避免工作台上有铁屑等磁性材料杂物，以免影响装配质量。

本发明所述安装工具除了装配零件外，不得使用任何导磁工具(如扳手、夹具选用的不锈钢非导磁材料)，目的是为了避免杂物在装配过程中影响磁钢在水平面的平整度以及磁力对导磁材料的冲击破坏从而导致的装配危险因素。

本发明的有益效果如下：

(1)多个不同厚度的矩形体条板的叠加且依次错开布置方式，在抽拉过程中，逐个实施，可有效减缓永磁钢与钢板之间的冲击力，试验论证此套夹具简单易行、安全可靠，为单块永磁钢大规模的装配提供了可能性。

(2)龙门架工装的使用，可在顶紧一个块矩形永磁钢、防止其翻转的同时，对另一块矩形永磁钢进行快速装配，省力、方便，保证了永磁钢磁体的高利用率。

(3)首次明确了两两邻接、两组间隔分别布置在同块矩形钢板上，其中一组相邻永磁钢采取N-N磁极无间隙组合相连的装配方式，另一组采用S-S磁极无间隙组合的工装夹具。

(4)装配工艺技术研究充分，工装夹具及人力配合使用得体，磁极形状完好，实现了一整套的装配操作工艺流程。

使用该套工装夹具及装配工艺研制开发的旋转盘式永磁磁选机经试验论证，物料分选效果良好，磁场强度达到分选要求。

附图说明

图1：是相邻磁钢安装结构简图。

图2-1：是矩形框架(龙门架结构)的主视图。

图2-2：是图2-1的侧视图。

图3：采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板互错、叠加示意图。

图4：矩形体条板应用示意简图。

图5：矩形磁钢布置示意简图。

图中序号：1、非导磁铸铝块；2、第一根下压调节螺栓；3、钢板；4、矩形框架；5、第一块矩形永磁钢(第一组)；6、第二块矩形永磁钢(第一组)；7、第二根下压调节螺栓；8、纵向顶紧螺栓；9、矩形体条板；10、第三块矩形永磁钢(第二组)；11、第四块矩形永磁钢(第二组)。

具体实施方式

本发明下面将结合实施例(附图)作进一步说明：

如图1、图2-1、图2-2所示，本发明的用于矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配的工装夹具包括采用不锈钢非导磁材料制作的矩形框架4(龙门架结构)，沿矩形框架长度方向并排安装在矩形框架上框上的两根采用不锈钢非导磁材料制作的、用于下压安放在矩形框架内的被安装的矩形磁钢的下压调节螺栓2、7，以同轴线方式相对安装在矩形框架两侧框上的、采用不锈钢非导磁材料制作的用于相对挤压顶紧安放在矩形框架内的被安装的矩形磁钢的纵向顶紧螺栓8，以及若干块用于配合安装矩形磁钢的采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板9(参见图3)和至少一块形状规格与被安装磁钢相仿的起隔磁作用的非导磁铸铝块1；所述采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板9的长度大于两块矩形永磁钢长度之和；且各矩形体条板的厚度不等，按其叠放次序由下至上呈依次增大，在装配过程中，最薄的一块在最下方，叠加矩形体条板时依次错开，方便抽拉(参见图3)。矩形体条板9的主要作用是在矩形永磁钢5与钢板3之间减缓接触时的过大冲击力，预设两者之间起隔磁作用，使第一块矩形永磁钢5的装配简单易行、安全可靠。

本发明中所述非导磁铸铝块1与矩形永磁钢同等规格，主要起隔磁作用，方便与第一块矩形永磁钢相邻永磁体即第二块矩形永磁钢的装配。

利用本发明中所述工装夹具对矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配的方法是通过所述工装夹具将四块矩形永磁钢呈两两邻接、两组间隔分别布置的方式固接在同一块矩形钢板上，其中一组相邻的轴向充磁方式的矩形永磁钢采取N-N磁极相连的无间隙组合方式，另一组相邻的轴向相反充磁方式的矩形永磁钢采用S-S磁极相连的无间隙组合方式；具体包括以下步骤：

a、分组进行装配：首先选取所述N-N磁极相连、S-S磁极相接的两组矩形永磁钢中的任意一组作为第一组，在确定极性后，分成单块逐块进行装配；

b、进行第一组矩形永磁钢的装配：取所述矩形钢板3，并在该矩形钢板用于装配矩形永磁钢的装配面中线一侧靠近边缘处进行第一组矩形永磁钢中第一块矩形永磁钢5的固定装配；

i、首先在装配第一块矩形永磁钢位置处的矩形永磁钢装配面的相应区域内涂胶，所涂胶层为环氧树脂、均匀铺开(施胶面积为矩形永磁钢与矩形钢板相结合面面积的80％左右，胶沾剂的量比常规胶沾须过量涂布，胶干粘固时间为24小时，满足胶干粘固前抽出相邻矩形体的条件)；

ii、(参见图3)为避免由于矩形永磁钢5与铁磁性钢板3接触时的过大冲击力，涂胶后，在胶层上方由下至上依照厚度依次增大的方式铺设三层采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板9，且依照单方向错层的方式放置，方便抽拉，而处于最底层的矩形体条板的厚度不小于10mm；

iii、(参见图4)选取第一块矩形永磁钢5放置在最上层所述矩形体条板9上表面的一端，手动使其向装配位置处缓慢滑动，当矩形磁钢接触面与矩形钢板装配面的交汇面积大于60％时，手工操作须离开装配区域；同时，在所涂胶层与矩形钢板及位于最底层的矩形体条板未粘固之前，由上至下逐层抽动矩形体条板，直至将其全部抽出，使被安装的矩形永磁钢通过磁力和胶粘力吸附粘接在矩形钢板的相应位置处；之后通过移动矩形钢板使吸附粘接在矩形钢板的相应位置处矩形永磁钢移至构成工装夹具中的矩形框架相应的下压调节螺栓2下方，再在安装到位的矩形永磁钢5上方放置一块非导磁铸铝块1，通过矩形框架上设置的相应下压调节螺栓2将矩形永磁钢强制性固定到位(参见图1)；

iv、依照安装第一块矩形永磁钢相同的步骤方法，在第一块矩形永磁钢5一端以无间隙组合方式布置第二块矩形永磁钢6，通过矩形框架上设置的相应下压调节螺栓、纵向顶紧螺栓将第一组相邻的轴向充磁的矩形永磁钢强制性固定到位；

v、待所涂胶层完全凝结后，通过对矩形框架上设置的相应下压调节螺栓、纵向顶紧螺栓的调节，便可对装配完毕的第一组矩形永磁钢进行拆卸。

c、进行第二组矩形永磁钢的装配：在所述矩形钢板用于装配矩形永磁钢的装配面中线另一侧靠近边缘处进行第二组矩形永磁钢中第一块矩形永磁钢的固定装配，且两组之间的间距小于一块矩形永磁钢宽度1.5倍；其装配方法和步骤同于第一组的装配方法和步骤；待两组矩形永磁钢装配完毕后即完成闭合回路的磁路装配(参见图5)。

上述方法中所述矩形钢板的长度大于两块矩形永磁钢长度之和、宽度小于一块矩形永磁钢宽度3.5倍矩形钢板；所涂胶层的施胶面积为矩形永磁钢与矩形钢板相结合面面积的80％左右，胶沾剂的量比常规胶沾须过量涂布，胶干粘固时间为24小时，满足胶干粘固前抽出矩形体条板的条件。

Claims (4)

1.一种用于矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配的工装夹具，其特征在于：所述夹具包括采用不锈钢非导磁材料制作的矩形框架，沿矩形框架长度方向并排安装在矩形框架上框上的两根用于下压安放在矩形框架内的被安装的矩形磁钢的采用不锈钢非导磁材料制作的下压调节螺栓，以同轴线方式相对安装在矩形框架两侧框上的用于相对挤压顶紧安放在矩形框架内的被安装的矩形磁钢的采用不锈钢非导磁材料制作的纵向顶紧螺栓，以及若干块用于配合安装矩形磁钢的采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板和至少一块形状规格与被安装磁钢相仿的起隔磁作用的非导磁铸铝块；所述的采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板的长度大于两块矩形磁钢长度之和；且各矩形体条板的厚度不等，按其叠放次序由下至上呈依次增大。

2.一种利用权利要求1所述工装夹具对矩形磁钢同极挤压、异极间隔装配的方法，其特征在于：该方法通过所述工装夹具将四块矩形磁钢呈两两邻接、两组间隔分别布置的方式固接在同一块矩形钢板上，其中一组相邻的矩形磁钢采取N-N磁极相连的无间隙组合方式，另一组相邻的矩形磁钢采用S-S磁极相连的无间隙组合方式；具体包括以下步骤：

a、分组进行装配：首先选取所述N-N磁极相连、S-S磁极相连的两组矩形磁钢中的任意一组作为第一组，在确定极性后，分成单块逐块进行装配；

b、进行第一组矩形磁钢的装配：取所述矩形钢板，并在该矩形钢板用于装配矩形磁钢的装配面中线一侧靠近边缘处进行第一组矩形磁钢中第一块矩形磁钢的固定装配；

i、首先在装配第一块矩形磁钢位置处的矩形磁钢装配面的相应区域内涂胶，所涂胶层为环氧树脂、均匀铺开；

ii、为避免由于矩形磁钢与铁磁性钢板接触时的过大冲击力，涂胶后，在胶层上方由下至上依照厚度依次增大的方式铺设三层采用高强度尼龙材料制备而成的矩形体条板，且依照单方向错层的方式放置，处于最底层的矩形体条板的厚度不小于10mm；

iii、选取第一块矩形磁钢放置在最上层所述矩形体条板上表面的一端，手动使其向装配位置处缓慢滑动，当矩形磁钢接触面与矩形钢板装配面的交汇面积大于60％时，手工操作须离开装配区域；同时，在所涂胶层与矩形钢板及位于最底层的矩形体条板未粘固之前，由上至下逐层抽动矩形体条板，直至将其全部抽出，使被安装的矩形磁钢通过磁力和胶粘力吸附粘接在矩形钢板的相应位置处；之后通过移动矩形钢板使吸附粘接在矩形钢板的相应位置处矩形磁钢移至构成工装夹具中的矩形框架相应的下压调节螺栓下方，再在安装到位的矩形磁钢上方放置一块非导磁铸铝块，矩形框架上设置的相应下压调节螺栓将矩形磁钢强制性固定到位；

iv、依照安装第一块矩形磁钢相同的步骤方法，在第一块矩形磁钢一端以无间隙组合方式布置第二块矩形磁钢，通过矩形框架上设置的相应下压调节螺栓、纵向顶紧螺栓将第一组相邻的矩形磁钢强制性固定到位；

v、待所涂胶层完全凝结后，通过对矩形框架上设置的相应下压调节螺栓、纵向顶紧螺栓的调节，便可对装配完毕的第一组矩形磁钢所需工装夹具进行拆卸；

c、进行第二组矩形磁钢的装配：在所述矩形钢板用于装配矩形磁钢的装配面中线另一侧靠近边缘处进行第二组矩形磁钢中第一块矩形磁钢的固定装配，且两组之间的间距小于一块矩形磁钢宽度1.5倍；其装配方法和步骤同于第一组的装配方法和步骤；待两组矩形磁钢装配完毕后即完成闭合回路的磁路装配。

3.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述矩形钢板的长度大于两块矩形磁钢长度之和、宽度小于一块矩形磁钢宽度3.5倍。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所涂胶层的施胶面积为矩形磁钢与矩形钢板相结合面面积的80％左右，胶干粘固时间为24小时。

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