本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種長焊縫焊接用移動(dòng)送進(jìn)工裝。

背景技術(shù)：

攪拌摩擦焊技術(shù)是一種高質(zhì)量的固相連接技術(shù)，在鋁合金板材拼接、鋁合金筒體環(huán)向焊縫焊接、鋁合金筒體縱向焊縫焊接和大型鋁合金結(jié)構(gòu)件焊接中得到廣泛應(yīng)用。攪拌摩擦焊技術(shù)主要包含三項(xiàng)技術(shù)有：攪拌頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有效工藝參數(shù)規(guī)劃及合理的工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。工裝設(shè)計(jì)的合理性直接影響產(chǎn)品焊接質(zhì)量、生產(chǎn)效率及勞動(dòng)強(qiáng)度，故攪拌摩擦焊工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是制約此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

申請?zhí)枮?01520440577.4的中國專利(發(fā)明名稱：一種龍門攪拌摩擦焊接機(jī)床)公開了一種能進(jìn)行長焊縫攪拌摩擦焊焊接的設(shè)備，但該發(fā)明所設(shè)計(jì)的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，占用空間大而且該發(fā)明能夠焊接焊縫長度受到設(shè)備X軸行程的限制，并且板材裝卡時(shí)間長，效率低。進(jìn)行攪拌摩擦焊接時(shí)，需要平板所固定的工作臺(tái)一起移動(dòng)，能源消耗大。

申請?zhí)枮?01420808779.5(發(fā)明名稱：一種可移動(dòng)便攜式攪拌摩擦焊拼焊裝置)的中國專利，應(yīng)用真空吸盤固定住被焊平板，通過主軸箱機(jī)構(gòu)沿焊縫方向移動(dòng)的方式對平板機(jī)構(gòu)實(shí)施攪拌摩擦焊接。但此種采用真空吸盤固定的方式作用力點(diǎn)距離焊縫較遠(yuǎn)且吸附力有限，不適用于厚板焊接。焊接長直平板時(shí)，需要將設(shè)備框架做大，或分幾次進(jìn)行焊接。不僅占用空間較大而且效率低，幾次焊接后有可能出現(xiàn)焊縫不在一條直線上的現(xiàn)象。

由此可見，應(yīng)用攪拌摩擦焊專用設(shè)備進(jìn)行長焊縫攪拌摩擦焊焊接時(shí)，至少要求專用設(shè)備某一軸線行程大于焊縫長度且工裝規(guī)模大于焊縫長度。專用設(shè)備行程增大，不僅會(huì)占用更多的空間，且行程越長，設(shè)備的精度越難以保證，設(shè)備成本越高，平板裝卡需要工裝復(fù)雜裝卡效率低。并且一般攪拌摩擦焊接方法采用專用設(shè)備主軸箱結(jié)構(gòu)整體移動(dòng)進(jìn)行長焊縫焊接，造成過多的資源消耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種長焊縫焊接用移動(dòng)送進(jìn)工裝，該工裝用于攪拌摩擦焊技術(shù)中，能夠解決設(shè)備行程對長焊縫焊接的限制問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種長焊縫焊接用移動(dòng)送進(jìn)工裝，該工裝包括基體、主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)、從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)、背部支撐機(jī)構(gòu)和上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)；其中：所述基體上設(shè)有兩處凹形孔，主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)和從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)分別設(shè)于兩處凹形孔中；所述背部支撐機(jī)構(gòu)通過螺栓固定于基體上，且能夠通過改變連接螺紋孔位置，來調(diào)整其與基體之間的相互位置關(guān)系；所述上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)通過接口法蘭盤與設(shè)備主軸箱連接。

所述主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)包括上側(cè)輥?zhàn)印⒄{(diào)力機(jī)構(gòu)、下側(cè)輥?zhàn)雍万?qū)動(dòng)電機(jī)；其中：所述下側(cè)輥?zhàn)雍蜕蟼?cè)輥?zhàn)优c基體上相應(yīng)的凹形孔側(cè)壁配合形成移動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)電機(jī)分別與上側(cè)輥?zhàn)雍拖聜?cè)輥?zhàn)舆B接并對其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；所述調(diào)力機(jī)構(gòu)同時(shí)連接上側(cè)輥?zhàn)雍突w，并能通過調(diào)節(jié)上側(cè)輥?zhàn)优c下側(cè)輥?zhàn)娱g距來改變對被焊鋁板的送進(jìn)力；所述調(diào)力機(jī)構(gòu)包括彈簧、連接螺栓、推力軸承、螺紋軸、連接板和傳力板；其中連接板中間加工有螺紋孔，四周加工有沉頭孔；基體通過螺栓與連接板四周沉頭孔連接；螺紋軸上加工有螺紋用于與連接板中間螺紋孔連接；螺紋軸軸端加工螺紋孔，傳力板、推力軸承與螺紋軸通過軸端螺紋孔裝配到一起；上側(cè)輥?zhàn)优c傳力板通過連接螺栓連接，并且在連接螺栓外套有彈簧。

所述從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)包括上側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)?、下?cè)從動(dòng)輥?zhàn)雍驼{(diào)平板；其中：所述下側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)雍蜕蟼?cè)從動(dòng)輥?zhàn)优c基體上相應(yīng)的凹形孔側(cè)壁配合形成移動(dòng)副；所述調(diào)平板與基體通過螺栓連接，與上側(cè)從動(dòng)棍子通過螺柱連接并且在螺柱外套裝彈簧；通過彈簧預(yù)緊力調(diào)節(jié)上側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)优c下側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)拥拈g距來保持被焊鋁板送進(jìn)時(shí)良好的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。

所述背部支撐機(jī)構(gòu)包括滾動(dòng)軸承、背部支撐框架和背部支撐輥輪；其中：所述滾動(dòng)軸承與背部支撐輥輪都裝配在背部支撐框架中，且裝配后要保證所有滾動(dòng)軸承外圈與背部支撐輥輪都能夠與被送進(jìn)鋁板背部接觸。所述背部支撐機(jī)構(gòu)的背部支撐框架開設(shè)若干安裝孔，用于將背部支撐機(jī)構(gòu)固定于基體上。所述背部支撐輥輪采用鈦合金、鎢合金或采用經(jīng)表面硬化處理的金屬材料制造，背部支撐輥輪的側(cè)面開設(shè)若干散熱槽，以解決單軸肩攪拌摩擦焊接過程中背部支承輥與鋁板粘連問題?？梢愿鶕?jù)單軸肩或雙軸肩攪拌摩擦焊接工藝的不同對背部支撐輥進(jìn)行拆裝。

所述上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)包括接口法蘭盤、連接塊和壓緊塊；其中：接口法蘭盤與連接塊螺紋緊固連接，連接塊與壓緊塊之間裝有彈簧。通過背部支撐機(jī)構(gòu)上的滾動(dòng)軸承與上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)相配合對被焊鋁板施加壓緊力，使用時(shí)根據(jù)所需下壓量來調(diào)整壓緊力大小并能適用于不同焊接設(shè)備主軸傾角的焊接工藝。

本發(fā)明工裝還設(shè)有側(cè)向限位機(jī)構(gòu)，其通過螺栓固定在基體上，并能通過改變連接螺紋孔位置，來調(diào)整與基體之間的相互位置關(guān)系；所述側(cè)向限位機(jī)構(gòu)的內(nèi)側(cè)設(shè)置軸承，通過軸承外圈與被焊鋁板接觸，防止對鋁板表面造成劃痕，可通過調(diào)整位置適應(yīng)不同鋁板寬度。

本發(fā)明工裝還設(shè)有托板機(jī)構(gòu)，所述托板機(jī)構(gòu)安置于地面上，用于對被焊鋁板進(jìn)行支撐；使用時(shí)，調(diào)整好該托板機(jī)構(gòu)與基體的相對位置，防止被焊鋁板由于自重在工裝邊緣產(chǎn)生塑性變形。

本發(fā)明工裝設(shè)計(jì)原理如下：

該工裝主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)與從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)分別與基體上兩處凹形孔側(cè)壁配合形成移動(dòng)副；上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)與主軸箱機(jī)構(gòu)連接，提供鋁板攪拌摩擦焊過程中的壓緊力；背部支撐機(jī)構(gòu)與基體通過螺栓連接提供鋁板攪拌摩擦焊過程中頂鍛力的反作用力。側(cè)向限位機(jī)構(gòu)與基體通過螺栓連接，支撐于鋁板側(cè)面，平衡攪拌針在焊接過程中對鋁板的側(cè)向力。托板機(jī)構(gòu)放置地面，用于承載未焊接鋁板。

所述主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)和從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)皆可根據(jù)焊接鋁板厚度調(diào)整上下兩側(cè)輥輪間的間距，以此來調(diào)整不同鋁板厚度送進(jìn)力的大小。側(cè)向限位機(jī)構(gòu)通過螺栓與基體連接并可以根據(jù)連接到不同螺紋孔的位置改變側(cè)向機(jī)構(gòu)與基體的相對位置，適應(yīng)不同板寬的使用要求。背部支撐機(jī)構(gòu)也可以根據(jù)不同螺紋孔的位置改變背部支撐機(jī)構(gòu)與基體的相對位置，適應(yīng)不同焊縫的位置，同時(shí)背部支撐機(jī)構(gòu)中的背部支撐輥輪可以根據(jù)攪拌摩擦焊工藝的不同進(jìn)行拆卸。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明為基于輥輪驅(qū)動(dòng)原理的長焊縫用焊接用移動(dòng)送進(jìn)工裝，該工裝精簡設(shè)備規(guī)模，極大的降低了攪拌摩擦焊專用設(shè)備的制造成本和制造難度；被焊平板裝卡簡單，效率高；在焊接過程中，不需要專用設(shè)備主軸箱整體沿著焊縫方向移動(dòng)，鋁板與主軸箱結(jié)構(gòu)在焊接過程中的相對運(yùn)動(dòng)由工裝所帶電機(jī)驅(qū)動(dòng)。此種焊接方法可以很大程度上節(jié)省焊接過程中的能量消耗。

2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、適用板材長度、寬度范圍廣，易于安裝，板材裝卡效率高、可靠實(shí)用、成本低，剛度好，能夠滿足單軸肩和雙軸肩攪拌摩擦焊工藝要求，且減少了焊縫長度對專用設(shè)備行程的要求。

3、本發(fā)明采用軸承外圈與鋁板接觸，可避免工裝限位部分在鋁板表面產(chǎn)生劃痕。

4、本發(fā)明采用被焊鋁板本身移動(dòng)，不需要工裝、主軸箱機(jī)構(gòu)或工作臺(tái)移動(dòng)，極大的節(jié)省了焊接過程中所消耗的能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明背部支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明裝夾被焊鋁板后的正視圖；

圖5為本發(fā)明裝夾被焊鋁板后的俯視圖；

圖6為本發(fā)明調(diào)力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為應(yīng)用本發(fā)明和單軸肩焊接工藝焊縫成型圖；

圖8為應(yīng)用本發(fā)明和雙軸肩焊接工藝焊縫成型圖。

其中：1-側(cè)向限位機(jī)構(gòu)；2-背部支撐機(jī)構(gòu)；3-上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)；4-主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)；5-托板機(jī)構(gòu)；6-從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)；7-基體；21-滾動(dòng)軸承；22-背部支撐框架；23-背部支撐輥輪；31-接口法蘭盤；32-連接塊；33-壓緊塊；41-上側(cè)輥?zhàn)樱?2-調(diào)力機(jī)構(gòu)；421-彈簧；422-連接螺栓；423-推力軸承；424-螺紋軸；425-連接板；426-傳力板；43-下側(cè)輥?zhàn)樱?4-驅(qū)動(dòng)電機(jī)；61-上側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)樱?2-下側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)樱?3-調(diào)平板。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

如圖1-6所示，本發(fā)明長焊縫焊接用移動(dòng)送進(jìn)工裝包括側(cè)向限位機(jī)構(gòu)1、背部支撐機(jī)構(gòu)2、上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)3、主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)4、托板機(jī)構(gòu)5、從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)6和基體7。其中側(cè)向限位機(jī)構(gòu)1、背部支撐機(jī)構(gòu)2都與基體7使用螺栓連接，通過分別改變連接螺紋孔來改變側(cè)向限位機(jī)構(gòu)1和背部支撐機(jī)構(gòu)2與基體7的相互位置關(guān)系；上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)3與焊接設(shè)備主軸箱使用螺栓連接，提供鋁板攪拌摩擦焊過程中的壓緊力，通過主軸箱的移動(dòng)，改變上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)3與基體7的相互位置關(guān)系；主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)4、從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)6分別與基體7上相應(yīng)的凹形孔側(cè)壁配合，形成移動(dòng)副，使得上側(cè)輥?zhàn)?1、上側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)?1分別在調(diào)力機(jī)構(gòu)42和調(diào)平板63的作用下，在凹形孔中滑動(dòng)以適用不同的板厚。托板機(jī)構(gòu)5放置在地面上，用于承載未焊接板材，防止被焊鋁板由于自重在工裝邊緣產(chǎn)生塑性變形。

本發(fā)明長焊縫焊接用移動(dòng)送進(jìn)工裝各組成部分具體結(jié)構(gòu)如下：

所述主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)4包括上側(cè)輥?zhàn)?1、調(diào)力機(jī)構(gòu)42、下側(cè)輥?zhàn)?3和驅(qū)動(dòng)電機(jī)44；其中：所述下側(cè)輥?zhàn)?3和上側(cè)輥?zhàn)?1與基體7上相應(yīng)的凹形孔側(cè)壁配合形成移動(dòng)副，驅(qū)動(dòng)電機(jī)44分別與上側(cè)輥?zhàn)?1和下側(cè)輥?zhàn)?3連接并對其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；所述調(diào)力機(jī)構(gòu)42包括彈簧421、連接螺栓422、推力軸承423、螺紋軸424、連接板425和傳力板426；其中連接板425中間加工有螺紋孔，四周加工有沉頭孔；基體7通過螺栓與連接板425四周沉頭孔連接；螺紋軸424上加工有螺紋用于與連接板425中間螺紋孔連接；螺紋軸424軸端加工螺紋孔，傳力板426、推力軸承423與螺紋軸424通過軸端螺紋孔裝配到一起；上側(cè)輥?zhàn)?1與傳力板426通過連接螺栓422連接，并且在連接螺栓422外套有彈簧421。調(diào)力機(jī)構(gòu)42可以通過調(diào)節(jié)上側(cè)輥?zhàn)?1與下側(cè)輥?zhàn)?3間距來改變對被焊鋁板的送進(jìn)力(圖6)。

所述從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)6包括上側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)?1、下側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)?2和調(diào)平板63；其中：所述下側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)?2和上側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)?1與基體7上相應(yīng)的凹形孔側(cè)壁配合形成移動(dòng)副；所述調(diào)平板(63)的四周開設(shè)沉頭孔，用于與基體通過螺栓連接固定；調(diào)平板(63)中心位置開有螺紋孔，用于與上側(cè)從動(dòng)棍子(61)通過螺柱連接并且在螺柱外套裝彈簧；通過彈簧預(yù)緊力調(diào)節(jié)上側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)?61)與下側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)拥拈g距來保持被焊鋁板送進(jìn)時(shí)良好的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。

如圖3所示，所述背部支撐機(jī)構(gòu)2包括滾動(dòng)軸承21、背部支撐框架22和背部支撐輥輪23；其中：所述滾動(dòng)軸承21與背部支撐輥輪23都裝配在背部支撐框架22中，且裝配后要保證所有滾動(dòng)軸承21外圈與背部支撐輥輪23都能接觸到被送進(jìn)鋁板。所述背部支撐機(jī)構(gòu)2的背部支撐框架22開設(shè)若干安裝孔，用于將背部支撐機(jī)構(gòu)2固定于基體7上。所述背部支撐輥輪23采用鈦合金或鎢合金制造，或者采用其他金屬材料經(jīng)表面硬化處理(如滲氮等)后制造而成，背部支撐輥輪23的側(cè)面開設(shè)若干散熱槽，以解決單軸肩攪拌摩擦焊接過程中背部支承輥與鋁板粘連問題。可以根據(jù)單軸肩或雙軸肩攪拌摩擦焊接工藝的不同對背部支撐輥進(jìn)行拆裝。

如圖2所示，所述上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)3包括接口法蘭盤31、連接塊32和壓緊塊33；其中：接口法蘭盤31與連接塊32螺紋緊固連接，連接塊32與壓緊塊33之間裝有彈簧。通過背部支撐機(jī)構(gòu)2上的滾動(dòng)軸承21與上側(cè)壓緊機(jī)構(gòu)3相配合對被焊鋁板施加壓緊力，使用時(shí)根據(jù)所需下壓量來調(diào)整壓緊力大小并能適用于不同焊接設(shè)備主軸傾角的焊接工藝。

本發(fā)明工裝的側(cè)向限位機(jī)構(gòu)1的內(nèi)側(cè)設(shè)置軸承，通過軸承外圈與被焊鋁板接觸，防止對鋁板表面造成劃痕，可通過調(diào)整位置適應(yīng)不同鋁板寬度。所述側(cè)向限位機(jī)構(gòu)1的數(shù)量及位置根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，優(yōu)選的設(shè)置方式為：同時(shí)設(shè)于主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)被焊鋁板輸入側(cè)、從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)被焊鋁板輸出側(cè)以及主動(dòng)螺機(jī)構(gòu)和從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)之間的位置。

采用本發(fā)明工裝進(jìn)行攪拌摩擦焊的操作過程如下：

在焊接開始前，先將被焊鋁板放置在主動(dòng)輥機(jī)構(gòu)4和從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)6的上下輥?zhàn)又虚g，使板材對接縫在背部支撐輥輪23中線位置。然后，使側(cè)向限位機(jī)構(gòu)1中滾動(dòng)軸承外圈與被焊板材側(cè)面貼合后固定側(cè)向限位機(jī)構(gòu)1的位置。

在布置好側(cè)向限位機(jī)構(gòu)1后，根據(jù)被焊鋁板厚度調(diào)整調(diào)平板63，使從動(dòng)輥機(jī)構(gòu)6中的上側(cè)從動(dòng)輥?zhàn)?1可靠的壓緊在被焊鋁板上。而后，通過對調(diào)力機(jī)構(gòu)42的調(diào)整，使上側(cè)輥?zhàn)?1壓緊在被焊板材上，壓緊力的大小可根據(jù)板材厚度和焊接參數(shù)通過調(diào)力機(jī)構(gòu)42進(jìn)行調(diào)節(jié)。

被焊鋁板裝夾完成后，即可進(jìn)行攪拌摩擦焊接。焊接時(shí)，攪拌摩擦焊特種設(shè)備只需要提供攪拌針插入被焊鋁板的運(yùn)動(dòng)。插入動(dòng)作完成后，主軸箱就可以在原位置懸停，攪拌針保持轉(zhuǎn)動(dòng)。由驅(qū)動(dòng)電機(jī)44帶動(dòng)上側(cè)棍子41和下側(cè)輥?zhàn)?3將運(yùn)動(dòng)傳遞到被焊鋁板，完成板材的前進(jìn)動(dòng)作即可。

如圖7所示，為應(yīng)用本發(fā)明和單軸肩攪拌摩擦焊工藝完成的焊縫；圖8所示為為應(yīng)用本發(fā)明和雙軸肩攪拌摩擦焊工藝完成的焊縫。