專利名稱：一種鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒的攪拌摩擦焊接工裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及攪拌摩擦焊接領(lǐng)域，具體涉及一種適用于攪拌摩擦焊機(jī)床，可實(shí)現(xiàn)鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒環(huán)縫的攪拌摩擦焊接。
背景技術(shù)：
自從攪拌摩擦焊發(fā)明以來(lái)，攪拌摩擦焊技術(shù)得到廣泛的關(guān)注和深入的研究，特別是針對(duì)鋁合金材料，世界范圍的研究機(jī)構(gòu)學(xué)校以及大公司都對(duì)此進(jìn)行了深入細(xì)致的研究和工程應(yīng)用開發(fā)，并且在諸多工業(yè)制造領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。但在實(shí)際攪拌摩擦焊工程應(yīng)用中，遇到一種細(xì)長(zhǎng)的鋁合金直筒段環(huán)縫對(duì)接，由于受鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒的特點(diǎn)的限制，其筒段對(duì)接環(huán)縫攪拌摩擦焊需要一套專用焊接工裝。鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接的難點(diǎn)1.剛性差，鋁合金筒段直徑相對(duì)較小、筒段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，同時(shí)由于筒段壁厚薄(6mm以下)，再加上鋁合金材料較軟，造成筒段細(xì)長(zhǎng)比較大自身剛性較差。2.定位困難；3.筒體過(guò)長(zhǎng)，針對(duì)筒段內(nèi)壁的內(nèi)撐工裝進(jìn)入和取出困難，采用傳統(tǒng)的芯軸方式，芯軸過(guò)長(zhǎng)容易支撐剛性差，容易變形。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型在現(xiàn)有的攪拌摩擦焊環(huán)縫焊接工裝的基礎(chǔ)上，結(jié)合鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒的特點(diǎn)，提出一種攪拌摩擦焊接工裝，解決鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接的難點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供的鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接工裝包括內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)和外支撐結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)包括安裝在芯軸上的第一內(nèi)撐、第二內(nèi)撐和第三內(nèi)撐，每個(gè)內(nèi)撐均為圓盤式氣動(dòng)漲圈結(jié)構(gòu)，其圓周上分布有相互間隔的第一漲圈和第二漲圈，每個(gè)第一漲圈或第二漲圈通過(guò)撐桿和徑向分布的第一氣缸或第二氣缸連接。在芯軸一端安裝前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，另一端安裝輔助氣瓶。在前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)外側(cè)安裝有前行走機(jī)構(gòu)，在輔助氣瓶外側(cè)安裝有后行走機(jī)構(gòu)。前行走機(jī)構(gòu)和后行走機(jī)構(gòu)各有3組，呈等邊三角形分布，每個(gè)行走機(jī)構(gòu)上安裝有滾輪，并設(shè)有徑向的微調(diào)機(jī)構(gòu)，適應(yīng)筒段內(nèi)壁尺寸。外支撐結(jié)構(gòu)包括齒輪盤和卡爪、齒輪盤的圓周上均勻的安裝有一圈壓緊氣缸，卡爪安裝在氣缸的輸出軸上。設(shè)有兩個(gè)齒輪盤,其外側(cè)和第一傳動(dòng)齒輪嚙合,兩個(gè)傳動(dòng)齒輪之間的安裝軸的中部安裝有第二從動(dòng)齒輪，第二從動(dòng)齒輪和電機(jī)輸出軸上安裝的主動(dòng)齒輪嚙合。本實(shí)用新型的有益效果:1.滿足左右筒段在對(duì)接焊接時(shí)能有的剛性要求和定位要求，設(shè)計(jì)采用3套獨(dú)立的可伸縮式內(nèi)撐結(jié)構(gòu)，左筒段通過(guò)第一內(nèi)撐實(shí)現(xiàn)筒段內(nèi)壁的剛性支撐和軸向定位，右筒段通過(guò)第三內(nèi)撐實(shí)現(xiàn)筒段內(nèi)壁的剛性支撐和軸向定位；同時(shí)為抵消攪拌頭在筒段對(duì)接焊縫處的頂鍛力，在筒段對(duì)接焊縫處也需要一套可伸縮的內(nèi)撐裝置，即第二內(nèi)撐。同時(shí)第一內(nèi)撐、第二內(nèi)撐、第三內(nèi)撐安裝于同一芯軸上，三處靠近焊縫位置并且獨(dú)立可調(diào)。保證筒段I和筒段2焊后的同軸度提高筒段在焊縫處的剛性，實(shí)現(xiàn)筒段的定位。2.包含一套可實(shí)現(xiàn)在筒段內(nèi)行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于筒段對(duì)焊完成后內(nèi)撐裝置沿筒體內(nèi)壁滑動(dòng)移出，即前行走機(jī)構(gòu)和后行走機(jī)構(gòu)，行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)滾輪組合，適應(yīng)筒段內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)內(nèi)撐裝置沿筒體內(nèi)壁滑動(dòng)進(jìn)入和移出。3.其外圈壓緊裝置包含一套外圈驅(qū)動(dòng)裝置，焊接過(guò)程中機(jī)頭固定不動(dòng)，通過(guò)電機(jī)實(shí)現(xiàn)筒段在焊接過(guò)程中繞其軸心旋轉(zhuǎn)功能。

圖1為鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒的攪拌摩擦焊接工裝示意圖。圖2為內(nèi)撐的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。以下的實(shí)施例應(yīng)理解為僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。在閱讀了本實(shí)用新型記載的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本實(shí)用新型權(quán)利要求所限定的范圍。如圖2所示，該攪拌摩擦焊工裝其筒段內(nèi)撐裝置具體包括前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)1、芯軸2、前行走機(jī)構(gòu)3、第一內(nèi)撐4、第二內(nèi)撐5、第三內(nèi)撐6、后行走機(jī)構(gòu)7、輔助氣瓶8 ;其外撐裝置具體包括齒輪盤9、第一從動(dòng)齒輪10、壓緊氣缸11、卡爪12、第二從動(dòng)齒輪13、主動(dòng)齒輪14、電機(jī)15 ;其中壓緊氣缸11安裝在齒輪盤9上并沿圓周均布12處。前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)I為鼠籠式結(jié)構(gòu)，用于工裝出入待焊筒段時(shí)的導(dǎo)向，第一內(nèi)撐4、第二內(nèi)撐5、第三內(nèi)撐6等間距安裝在芯軸2上，前行走機(jī)構(gòu)3和后行走機(jī)構(gòu)7都是采用3組適應(yīng)筒段內(nèi)壁的滾輪組，每組包含3個(gè)滾輪，沿圓周均布，形成內(nèi)接筒段內(nèi)壁圓三角形滾動(dòng)平面，其中前行走機(jī)構(gòu)3包含一組滾輪組，后行走機(jī)構(gòu)7包含兩組滾輪組，實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)谝粌?nèi)撐4、第二內(nèi)撐5、第三內(nèi)撐6收縮狀態(tài)時(shí)在筒段內(nèi)的任意位置滑行調(diào)整和方便焊后內(nèi)撐部分沿筒段內(nèi)壁滑出，同時(shí)每個(gè)滾輪帶有微調(diào)機(jī)構(gòu)適應(yīng)筒段內(nèi)壁2_以內(nèi)的尺寸偏差。輔助氣瓶8作為備用氣源，用于筒段過(guò)長(zhǎng)時(shí)氣源供氣不便或氣源不穩(wěn)定情況下的內(nèi)部供氣；其中第一內(nèi)撐4、第二內(nèi)撐5、第三內(nèi)撐6均采用同一種氣動(dòng)漲圈式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括第一漲圈16、第二漲圈17、撐桿18、第一氣缸19、第二氣缸20、芯盤21，第一漲圈16、第二漲圈17各6塊沿圓周均布，并分別與第一氣缸19、第二氣缸20相連，在氣缸的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)徑向伸縮，適應(yīng)筒段直徑的加工偏差，使得漲圈能夠完美貼合筒段內(nèi)壁，第一內(nèi)撐4適用于對(duì)接筒段一的剛性撐圓，第二內(nèi)撐5適用于對(duì)接對(duì)接焊縫的支撐，第三內(nèi)撐6適用于對(duì)接筒段二的剛性撐圓。整個(gè)工裝的具體使用過(guò)程如下，如圖2先將右邊筒段移動(dòng)到預(yù)定位置，沿筒段內(nèi)壁放入內(nèi)撐裝置，通過(guò)滾輪移動(dòng)內(nèi)撐裝置，使得第二內(nèi)撐5中心位置對(duì)準(zhǔn)右筒段邊緣，再放入左邊筒段，左右筒段對(duì)接后為第一內(nèi)撐4、第三內(nèi)撐6的氣缸通氣，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)筒段剛性撐圓，再打開所有的壓緊氣缸11帶動(dòng)卡爪12，實(shí)現(xiàn)左右筒段的外部徑向夾緊，最后為第二內(nèi)撐17的氣缸通氣實(shí)現(xiàn)兩個(gè)筒段對(duì)接處焊縫的內(nèi)部支撐。攪拌摩擦焊接開始時(shí)，由電機(jī)15驅(qū)動(dòng)主動(dòng)齒輪14通過(guò)第二從動(dòng)齒輪13和第一從動(dòng)齒輪10，最后帶動(dòng)由齒輪盤9，通過(guò)安裝齒輪盤9上壓緊氣缸11和卡爪12與筒段外表面的摩擦力驅(qū)動(dòng)筒體繞軸心旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)環(huán)焊縫焊接。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.一種鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接工裝，包括內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)和外支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)包括安裝在芯軸(2)上的第一內(nèi)撐(4)、第二內(nèi)撐(5)和第三內(nèi)撐(6)，每個(gè)內(nèi)撐均為圓盤式氣動(dòng)漲圈結(jié)構(gòu)，其圓周上分布有相互間隔的第一漲圈(16)和第二漲圈(17)，每個(gè)第一漲圈(16)或第二漲圈(17)通過(guò)撐桿(18)和徑向分布的第一氣缸(19)或第二氣缸(20)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接工裝，其特征在于:在芯軸(2)—端安裝前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(I)，另一端安裝輔助氣瓶(8)。
3.如權(quán)利要求2所述的鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接工裝，其特征在于:在前導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(I)外側(cè)安裝有前行走機(jī)構(gòu)(3 )，在輔助氣瓶(8 )外側(cè)安裝有后行走機(jī)構(gòu)(7 )。
4.如權(quán)利要求3所述的鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接工裝，其特征在于:前行走機(jī)構(gòu)(3)和后行走機(jī)構(gòu)(7)各有3組，呈等邊三角形分布，每個(gè)行走機(jī)構(gòu)上安裝有滾輪，并設(shè)有徑向的微調(diào)機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1所述的鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接工裝，其特征在于:外支撐結(jié)構(gòu)包括齒輪盤(9)和卡爪(12)、齒輪盤(9)的圓周上均勻的安裝有一圈壓緊氣缸(11)，卡爪(12)安裝在氣缸(11)的輸出軸上。
6.如權(quán)利要求5所述的鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接工裝，其特征在于:設(shè)有兩個(gè)齒輪盤(9)，其外側(cè)和第一傳動(dòng)齒輪(10)嚙合，兩個(gè)傳動(dòng)齒輪(10)之間的安裝軸的中部安裝有第二從動(dòng)齒輪(13)，第二從動(dòng)齒輪(13)和電機(jī)(15)輸出軸上安裝的主動(dòng)齒輪(14)嚙合。
專利摘要本實(shí)用新型在現(xiàn)有的攪拌摩擦焊環(huán)縫焊接工裝的基礎(chǔ)上，結(jié)合鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒的特點(diǎn)，提出一種鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接工裝，包括內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)和外支撐結(jié)構(gòu)，內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)包括安裝在芯軸(2)上的第一內(nèi)撐(4)、第二內(nèi)撐(5)和第三內(nèi)撐(6)，每個(gè)內(nèi)撐均為圓盤式氣動(dòng)漲圈結(jié)構(gòu)，其圓周上分布有相互間隔的第一漲圈(16)和第二漲圈(17)，每個(gè)第一漲圈(16)或第二漲圈(17)通過(guò)撐桿(18)和徑向分布的第一氣缸(19)或第二氣缸(20)連接。解決鋁合金細(xì)長(zhǎng)直筒攪拌摩擦焊接的難點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K20/12GK203003341SQ20122070033
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者嚴(yán)軍富, 喬鳳斌, 張華德 申請(qǐng)人:上海航天設(shè)備制造總廠