CN115302286A - 用于弧形零件的磁吸工装及其定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于弧形零件的磁吸工装及其定位方法,包括底板，上上述底板上设有支撑座，上述支撑座相对设置，限位板上设有导磁套，底板上设有磁吸装置，调节柱置于套筒中，调节柱下端设有绝缘板，绝缘板与套筒之间设有弹性单元，上述调节柱的上端穿过安装孔，上述导磁套中设有电磁元件，通过将底板安装在操作平台上，磁吸装置的调节柱设置到同一水平高度，保持工件的基准面水平并通过水平面向工件施加推力，由电磁元件对调节柱进行电磁吸附，直至调节柱在导磁套上完成紧固，当调节柱被导磁套固定后，检测工件上端的基准面是否水平。以期望改善工装作用于不规则的弧形部，通常不易于产生较好的稳定性，使得弧形零件的装配性限制较多的问题。

Description

用于弧形零件的磁吸工装及其定位方法

技术领域

本发明涉及零件样品加工，具体涉及一种用于弧形零件的磁吸工装及其定位方法。

背景技术

汽车配件的生产一般是根据车型进行适配性加工，其配件在大量生产过程中，一般是采用专用模具进行装配和工装，从而使得零件的生产过程更佳便捷和稳定。但是在实际加工过程中，汽车零件从设计到大量投产的过程中，较为重要的一个环节是样品校对，通过前期生产一个样品，通过对样品进行各类测试，从而确定产品相应风险，以便于设计部门对零件的设计进行适应性的调整和完善。

其次，汽车零件经常具有各类弧度，同时样品的设计还可能进行适应性修整和改动，使得样品在装配过程中可能存在二次加工的可能，常见于装配过程中临时性的修改和调整，甚至还出现焊接等方式补强以便于对后续改进进行试验分析的情况。因此，样品在进行批量投产前，由于产品的结构和形态并不能完全确定，此时生产相应的模具和工装成本较高，且模具可能会因为产品二次加工导致报废；在该过程中，一般不会采用专用设备进行，而是容错率更高的工装进行固定，值得注意的是，当工装作用于不规则的弧形部，通常不易于产生较好的稳定性，使得弧形零件的装配性限制较多，因此如何改善现有的汽车零件样品弧形面的固定，是值得研究的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于弧形零件的磁吸工装及其定位方法，以期望改善现有的工件需要对同时具有基准面和弧形面时，当需要对基准面进行加工时，弧形面一般采用固定模具进行固定，当工装作用于不规则的弧形部，通常不易于产生较好的稳定性，使得弧形零件的装配性限制较多的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于弧形零件的磁吸工装,包括底板，上述底板用于固定在加工台上，上述底板上设有支撑座，上述支撑座相对设置，且相对设置的支撑座之间设有限位板，上述限位板上设有导磁套，上述导磁套上设有安装孔，上述底板上设有磁吸装置，上述磁吸装置包括调节柱和套筒，上述调节柱置于套筒中，上述调节柱下端设有绝缘板，上述绝缘板用于在套筒中移动，上述绝缘板与套筒之间设有弹性单元，由弹性单元推动的调节柱顶端接触工件底部；上述调节柱的上端穿过安装孔，上述导磁套中设有电磁元件，由电磁元件电磁吸附调节柱实现锁紧；上述磁吸装置为多个，且相邻的两个磁吸装置之间间隙相同，上述限位板上的导磁套与磁吸装置相适配。

作为优选，上述调节柱包括磁吸柱，上述磁吸柱中空，上述磁吸柱外壁设有吸附层，上述吸附层用于接触电磁元件并被电磁吸附在导磁套上；上述调节柱顶端设有电永磁吸盘，上述电永磁吸盘用于接触并吸附工件。

进一步的技术方案是，上述导磁套的上部和下部均设有凹槽，且上部和下部的凹槽相对设置，上述凹槽中设有限位轮，上述限位轮用于抵触调节柱外壁.

更进一步的技术方案是，上述凹槽为多个，上述凹槽环绕导磁套内壁。

作为优选，上述吸附层长度小于磁吸柱长度，上述调节柱侧壁设有绝缘层，上述绝缘层置于吸附层上端和下端。

作为优选，上述底板上设有导柱，上述导柱上设有滑块，上述滑块上设有安装板，上述安装板中设有通孔，通孔中插入摆杆，上述摆杆前端设有安装筒，上述安装筒用于安装下压工件的压板。

进一步的技术方案是，上述安装板为多个，且相邻的两个安装板之间的间隙相同，上述安装板上设有螺栓孔，上述摆杆上设有与螺栓孔对应的限位孔。

本发明还公开了一种定位方法，使用上述的磁吸工装，包括如下操作步骤：步骤A，工装找平，将底板安装在操作平台上，上述底板与操作平台相对水平；将磁吸装置的调节柱设置到同一水平高度。

步骤B，工件安装，将工件的弧形面放置在磁吸装置上，保持工件的基准面水平并通过水平面向工件施加推力，使工件在竖直方向上受压，待工件下端的弧形面同时接触多个调节柱后，停止工件下压并保持下压力，启动导磁套的电磁元件，由电磁元件对调节柱进行电磁吸附，直至调节柱在导磁套上完成紧固。

步骤C，工件校平，当调节柱被导磁套固定后，检测工件上端的基准面是否水平，若工件的基准面处于水平，则通过调节柱顶部设置的电永磁吸盘对工件进行吸附固定；若工件的基准面处于倾斜状态，则重复步骤B直至工件的基准面达到水平。

与现有技术相比，本发明的有益效果是至少是如下之一：

本发明通过底板作为支撑，利用支撑座在底座上搭建限位板，利用限位板上设置导磁套对应磁吸装置，利用磁吸装置的调节柱对弧形面进行多点接触，通过导磁套锁紧调节柱，从而构建多个与弧形面对应的支撑点位，使得调节柱能够对弧形面形成支撑和限位，后续通过向工件上端施加压力，即可轻松完成工装夹持。

本发明通过调节柱上设置磁吸柱和电永磁吸盘分别进行电磁吸附和电永磁吸附，从而满足非夹持状态下的工件固定。通过在导磁套中设置凹槽和限位轮结构，从而使得调节柱与电磁元件的对应位置能够稳定，从而在电磁元件产生吸附力时，能够将调节柱紧固在导磁套中。

本发明还通过导柱和安装板结构，使得安装筒中可以放置下压的压板，通过安装筒限制压板的下移路径，从而确保压板可以在竖直状态下进行下压。使得装置能够向工件施加下压力，一方面能够配合工件接触更多的调节柱，另一方面在磁吸装置的调节柱固定后，可以达到夹持的作用。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明磁吸装置结构示意图。

图3为本发明导磁套结构示意图。

图4为本发明调节柱安装示意图。

图5为本发明结构分布示意图。

图6为本发明工作示意图。

图7为电永磁吸盘锁紧示意图。

图8为电永磁吸盘释放示意图。

附图标记说明：

1-底板、2-支撑座、3-导磁套、4-磁吸装置、5-调节柱、6-套筒、7-导柱、8-滑块、9-安装板、10-摆杆、11-安装筒、201-限位板、301-安装孔、302-凹槽、303-限位轮、501-绝缘板、502-磁吸柱、503-吸附层、504-电永磁吸盘、505-绝缘层、901-螺栓孔、A-弹性单元、B-电磁元件、C-压板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1至图5所示，本发明的一个实施例是，一种用于弧形零件的磁吸工装,包括底板1，上述底板1用于固定在加工台上，其中，加工台可以是现有的铣床或者钳工装配台；其中底板1下端水平，通过底板1贴合加工台，其底板1上设有多个螺孔，从而便于利用加工台上的螺栓或者现有夹具进行锁紧。

上述底板1上设有支撑座2，上述支撑座2相对设置，且相对设置的支撑座2之间设有限位板201，其中支撑座2为呈对设置，且呈对的两个支撑座2朝向相对，其限位板201两端分别安装在呈对设置的两个支撑座2上，且限位板201与底板1相互平行。

参考图3所示，上述限位板201上设有导磁套3；上述导磁套3上设有安装孔301，上述底板1上设有磁吸装置4，每个导磁套3设有安装孔301，安装孔301主要用于对应磁吸装置4；通过限位板201上安装导磁套3，从而磁吸装置4下端与导磁套3之间具有高度，当导磁套3作为支撑部件时，磁吸装置4下端配合导磁套3形成两点支撑，使得磁吸装置4更容易处于竖直状态。

上述磁吸装置4包括调节柱5和套筒6，上述调节柱5置于套筒6中，调节柱5能够在套筒6中移动，即磁吸装置4上端的高度可以通过调节柱5进行变化，从而根据弧形工件的外形轮廓，调节柱5在不同高度位置，能够进行多点位支撑。

为了调整调节柱5的高度，上述调节柱5下端设有绝缘板501，其套筒6为绝缘材质，上述绝缘板501用于在套筒6中移动，使得绝缘板501在套筒6中约束调节柱5的行程。保证调节柱5稳定工作。

上述绝缘板501与套筒6之间设有弹性单元A，由弹性单元A推动的调节柱5顶端接触工件底部；其中，弹性单元A可以是现有的复位弹簧，通过弹性单元A使得调节柱5在套筒6中能够进行高度变化，且在高度变化过程中具有良好的推力，使得调节柱5维持对工件的抵触。

上述调节柱5的上端穿过安装孔301，上述导磁套3中设有电磁元件B，由电磁元件电磁吸附调节柱5实现锁紧；其中，导磁套3的电磁元件B与安装孔301对应，当调节柱5穿过安装孔301时，电磁元件B能够作用于安装孔301中的调节柱5

其中电磁元件B为现有的电磁吸盘，其电磁元件B在尺寸恒定的情况下，电磁元件B的吸附力通过线圈安匝数和铁芯磁阻决定，导磁套3的电磁元件B满足对调节柱5的吸附力大于调节柱5受压力即可。

为了保证电磁元件B具有较高的散热面积，从而使得电磁元件B能够在较高温度条件下稳定运行，其电磁元件B与导磁套3内壁具有间隙，其电磁元件B设有独立的固定座，其固定座安装在导磁套3中；利用电磁元件B与导磁套3之间的间隙，从而有利于降温。

上述磁吸装置4为多个，且相邻的两个磁吸装置4之间间隙相同，上述限位板201上的导磁套3与磁吸装置4相适配。通过多个磁吸装置4能够进行在工件下端形成更为均匀的支撑点，并且根据工件下端弧度变化，进行多个点位的支撑。且每个磁吸装置4在进行支撑时，均可以通过相对的导磁套3进行锁紧。值得注意的是，汽车零件常见于薄壁零件，一般情况下需要注意零件的加工变形问题，为了保证零件的变形量在公差允许范围内，实际生产中采用了多次粗加工、半精加工以及精加工的保守加工方式。在工件尺寸与磁吸装置4间距对应时，部分磁吸装置4抵触零件下端，部分磁吸装置4还能作为柔性工装抵触工件侧壁，即零件边沿可通过磁吸装置4进行一定的限制；即便该方式的容错率较差，且使用过程存在一定的局限性，但是对于使用原有专用夹具可能造成的偏差风险而言，磁吸装置4在适用范围上，具有作为柔性工装的可能。

基于上述实施例，参考图1和图3所示，本发明的一个实施例是，为了保持调节柱5的稳定性，上述调节柱5包括磁吸柱502，上述磁吸柱502中空，磁吸柱502中空主要是满足必要的走线和轻量化设计，上述磁吸柱502外壁设有吸附层503，吸附层503为磁吸柱502本身的金属部分，其吸附层503是与电磁元件B对应的金属材质，通过电磁元件B作用于吸附层503。

其磁吸柱502的吸附层503，若磁吸柱502与吸附层503为两种金属材质，吸附层503的金属胚料可以采用高温锻打的方式熔接在磁吸柱502外壁。上述吸附层503用于接触电磁元件B并被电磁吸附在导磁套3上；

为了调节柱5能够独立吸附工件，上述调节柱5顶端设有电永磁吸盘504，上述电永磁吸盘504用于接触并吸附工件。其电永磁吸盘504为现有商品，电永磁吸盘504的外圈是导磁的磁轭，电永磁吸盘504分为上层和下层结构；上层结构的内部由磁极块和永磁体钕铁硼构成，其磁极块位于电永磁吸盘504中部，其钕铁硼永磁体分布在磁极块的四周，钕铁硼永磁体在磁极块和磁轭之间工作；下层结构的内壁由铝镍钴磁钢和电磁线圈构成，其空隙处采用环氧树脂填充，以防止液体进入吸盘；其中铝镍钴磁钢为现有的正反向充磁的中等矫顽力的永磁材料，电磁线圈是由铜导线绕制成的两个线圈，其电磁线圈套设在铝镍钴磁钢上，

电永磁吸盘504吸附工件时，参考图7所示，对励磁线圈通过正向脉冲电流，此时线圈形成一个正向的磁场，使其内部的铝镍钴磁钢磁化，铝镍钴磁钢的磁场与钕铁硼的磁场产生相互叠加的效果，从主磁体和可逆磁体的 N 极出发经过工件和磁轭回到各自的 S极，工件被吸合。

同理，电永磁吸盘504释放工件时，参考图8所示，对励磁线圈通过反向的瞬时电流，此时励磁线圈形成一个反方向的磁场，使铝镍钴磁钢的 N 极、S 极反向，这时钕铁硼永磁体的磁场和铝镍钴磁钢的磁场在吸盘内部相互抵消，磁力线在吸盘内部形成闭合回路，此时吸盘对工件的吸力很小，进而可以轻易卸载工件。

进一步的，参考图4所示，上述导磁套3的上部和下部均设有凹槽302，且上部和下部的凹槽302相对设置，上述凹槽302中设有限位轮303，上述限位轮303用于抵触调节柱5外壁。

通过凹槽302安装限位轮303，从而限位轮303在导磁套3中抵触调节柱5，使得调节柱5在导磁套3中不会产生较大的阻力；其凹槽302在导磁套3的上部和下部相对设置，从而有利于维持调节柱5在竖直方向上的稳定性，也不会随意晃动。必要时，调节柱5可以设置与限位轮303对应的竖槽，以提高调节柱5移动的稳定性。

再进一步的，上述凹槽302为多个，上述凹槽302环绕导磁套3内壁。通过推高凹槽302数量，从而使得更多的限位轮303接触调节柱5，有利于维持调节柱5的稳定性。

进一步的，由于吸附层503接触电磁元件B，使得吸附层503具有吸附力，为了避免吸附层503作用于工件，上述吸附层503长度小于磁吸柱502长度，上述调节柱5侧壁设有绝缘层505，上述绝缘层505置于吸附层503上端和下端。从而使得吸附层503的磁力在绝缘层505的作用下被阻断，从而降低吸附层503对工件的影响。

基于上述实施例，参考图1和图5所示所示，本发明的另一个实施例是，上述底板1上设有导柱7，上述导柱7上设有滑块8，滑块8在导柱7上进行上下移动，其滑块8内部轮廓与导柱7外部轮廓相吻合，其滑块8可以通过卡箍锁或限位销钉锁紧在导柱7上，上述滑块8上设有安装板9，上述安装板9中设有通孔，通孔中插入摆杆10，其摆杆10用于在安装板9上进行前后移动，摆杆10与限位板201平行，从而摆杆10前端可以相对限位板201进行移动，上述摆杆10前端设有安装筒11，上述安装筒11用于安装下压工件的压板C。

其中，为使工件在加工过程中保持确定的位置不变，就需要采用压板C下压的方式，通过压板C下端贴合工件上端，利用压板C进行水平下压，以保证工件的定位基准与磁吸装置4上端的表面可靠地接触，防止工件在意外出现移动、振颤或变形。

进一步的，参考图5和图6所示，上述安装板9为多个，且相邻的两个安装板9之间的间隙相同，上述安装板9上设有螺栓孔901，上述摆杆10上设有与螺栓孔901对应的限位孔。通过螺栓孔901和限位孔中插入螺栓，使得摆杆10在安装板9上被固定，其安装板9采用多个，从而形成多点支撑，避免摆杆10在移动过程中出现晃动。

本发明的一个实施例是定位方法，使用上述的磁吸工装，包括如下操作步骤：步骤A，工装找平，将底板1安装在操作平台上，上述底板1与操作平台相对水平；将磁吸装置4的调节柱5设置到同一水平高度。

由于工件壁为弧形，从而工件在径向方向刚性不足，在对工件进行工装时，需要保证受力的平衡性，避免受力不均衡，使弧形工件产生明显的偏移 ；因此磁吸工装在工作过程中需要保证受力的相对性。

磁吸装置4的调节柱5设置到同一水平高度，从而使得工件接触磁吸装置4时，工件的弧形面能够稳定作用于磁吸装置4上端。

步骤B，工件安装，为了避免工件的弧形面与磁吸装置4接触时产生的压力，导致变形的风险；将工件的弧形面放置在磁吸装置4上，保持工件的基准面水平并通过水平面向工件施加推力，使工件在竖直方向上受压，可以通过压板C向工件施加压力，其压板下端可以采用永磁体结构，通过压板维持工件上表面的稳定性。通过压板C向工件施加相对均匀的下压力，待工件下端的弧形面同时接触多个调节柱5后，停止工件下压并保持下压力，此时，磁吸装置4的调节柱5在压力作用下保持对工件的接触，且调节柱5通过下移的方式，不会阻碍工件下移，待工件的下端与多个调节柱5稳定接触后，保证了工件与磁吸装置4的装夹接触面积，降低工件在单位面积上所承受的压力，有利于减少工件的变形量。

启动导磁套3的电磁元件，由电磁元件对调节柱5进行电磁吸附，直至调节柱5在导磁套3上完成紧固；

步骤C，工件校平，当调节柱5被导磁套3固定后，检测工件上端的基准面是否水平，其检测可以使用的水平工具，例如激光尺和水平仪等，若工件的基准面处于水平，则通过调节柱5顶部设置的电永磁吸盘对工件进行吸附固定；若工件的基准面处于倾斜状态，则重复步骤B直至工件的基准面达到水平。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、 “实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (8)

1.一种用于弧形零件的磁吸工装,包括底板（1），所述底板（1）用于固定在加工台上，其特征在于：所述底板（1）上设有支撑座（2），所述支撑座（2）相对设置，且相对设置的支撑座（2）之间设有限位板（201），所述限位板（201）上设有导磁套（3）；

所述导磁套（3）上设有安装孔（301），所述底板（1）上设有磁吸装置（4），所述磁吸装置（4）包括调节柱（5）和套筒（6），所述调节柱（5）置于套筒（6）中，所述调节柱（5）下端设有绝缘板（501），所述绝缘板（501）用于在套筒（6）中移动，所述绝缘板（501）与套筒（6）之间设有弹性单元，由弹性单元推动的调节柱（5）顶端接触工件底部；

所述调节柱（5）的上端穿过安装孔（301），所述导磁套（3）中设有电磁元件，由电磁元件电磁吸附调节柱（5）实现锁紧；

所述磁吸装置（4）为多个，且相邻的两个磁吸装置（4）之间间隙相同，所述限位板（201）上的导磁套（3）与磁吸装置（4）相适配。

2.根据权利要求1所述的用于弧形零件的磁吸工装，其特征在于：所述调节柱（5）包括磁吸柱（502），所述磁吸柱（502）中空，所述磁吸柱（502）外壁设有吸附层（503），所述吸附层（503）用于接触电磁元件并被电磁吸附在导磁套（3）上；所述调节柱（5）顶端设有电永磁吸盘（504），所述电永磁吸盘（504）用于接触并吸附工件。

3.根据权利要求2所述的用于弧形零件的磁吸工装，其特征在于：所述导磁套（3）的上部和下部均设有凹槽（302），且上部和下部的凹槽（302）相对设置，所述凹槽（302）中设有限位轮（303），所述限位轮（303）用于抵触调节柱（5）外壁。

4.根据权利要求3所述的用于弧形零件的磁吸工装，其特征在于：所述凹槽（302）为多个，所述凹槽（302）环绕导磁套（3）内壁。

5.根据权利要求2所述的用于弧形零件的磁吸工装，其特征在于：所述吸附层（503）长度小于磁吸柱（502）长度，所述调节柱（5）侧壁设有绝缘层（505），所述绝缘层（505）置于吸附层（503）上端和下端。

6.根据权利要求1所述的用于弧形零件的磁吸工装，其特征在于：所述底板（1）上设有导柱（7），所述导柱（7）上设有滑块（8），所述滑块（8）上设有安装板（9），所述安装板（9）中设有通孔，通孔中插入摆杆（10），所述摆杆（10）前端设有安装筒（11），所述安装筒（11）用于安装下压工件的压板。

7.根据权利要求6所述的用于弧形零件的磁吸工装，其特征在于：所述安装板（9）为多个，且相邻的两个安装板（9）之间的间隙相同，所述安装板（9）上设有螺栓孔（901），所述摆杆（10）上设有与螺栓孔（901）对应的限位孔。

8.一种定位方法，使用权利要求1至7任意一项所述的磁吸工装，包括如下操作步骤：

步骤A，工装找平，将底板（1）安装在操作平台上，所述底板（1）与操作平台相对水平；将磁吸装置（4）的调节柱（5）设置到同一水平高度；

步骤B，工件安装，将工件的弧形面放置在磁吸装置（4）上，保持工件的基准面水平并通过水平面向工件施加推力，使工件在竖直方向上受压，待工件下端的弧形面同时接触多个调节柱（5）后，停止工件下压并保持下压力，启动导磁套（3）的电磁元件，由电磁元件对调节柱（5）进行电磁吸附，直至调节柱（5）在导磁套（3）上完成紧固；

步骤C，工件校平，当调节柱（5）被导磁套（3）固定后，检测工件上端的基准面是否水平，若工件的基准面处于水平，则通过调节柱（5）顶部设置的电永磁吸盘对工件进行吸附固定；若工件的基准面处于倾斜状态，则重复步骤B直至工件的基准面达到水平。

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