拉锻式摩擦塞焊设备
阅读：843发布：2023-02-24
专利汇可以提供拉锻式摩擦塞焊设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种拉锻式摩擦塞焊设备，涉及搅拌 摩擦 焊接 领域，其 液压缸 设置在外承 力 支架 上，其液压缸的 活塞 杆设置在内承力支架上，内承力支架设置外承力支架上面的直线 导轨 副上， 液压 马 达 设置在内承力支架上，液压马达的 主轴 和 制动 器的主轴连接，制动器的主轴和设备主轴连接，设备主轴上设置有夹持机构。将塞棒固定在夹持机构上面，启动液压马达，主轴以设定的速度旋转，同时启动轴向液压缸，液压缸 活塞杆 带动塞棒向后运动，直至塞棒和待补焊 工件 接触 ，开始 摩擦焊接 ，采用拉 应力 的方式加载，可以将设备放在修补工件的一侧，不受焊接空间的限制，有比较大的灵活性。，下面是拉锻式摩擦塞焊设备专利的具体信息内容。
1. 一种拉锻式摩擦塞焊设备，包括液压缸和制动器，其特征在于内承力支架位于外承力支架内，并借助于直线导轨副连接，轴向液压油缸设置在外承力支架上，其液压油缸的活塞杆设置在内承力支架上，液压马达、制动器设置在内承力支架上，液压马达的主轴和制动器的主轴连接，制动器主轴和设备主轴连接，设备主轴上设置有夹持机构；外承力支架位于面板之上，两者之间借助于直线导轨副连接；面板位于托板之上，端面轴承的一端面板连接、另一端与托板连接；托举液压缸设置在焊接支架上、其活塞杆设置在托板上。
3. 如权利要求1所述的拉锻式摩擦塞焊设备，其特征在于：导向套对称设置在焊接支架上，导杆的一端与托板连接、另一端贯穿在导向套内。
4. 如权利要求1所述的拉锻式摩擦塞焊设备，其特征在于：外承力支架上设有成型工装。
5. 如权利要求1所述的拉锻式摩擦塞焊设备，其特征在于：主轴上设有夹紧销钉。
技术领域
背景技术
[0002] 摩擦焊利用焊件接触端面相互摩擦所产生的热，使端面达到热塑性状态，然后迅速施加顶锻力，实现焊接的一种固相压焊方法。普通的连续驱动摩擦焊机，其主要包括主轴电动机、尚合器、制动器、主轴、旋转夹头、移动夹头及轴向加压油缸组成，主轴电动机借助于带轮传动，将动力传递给主轴，主轴的一端上分别安装离合器和制动器、另一端上安装旋转夹头；轴向加压油缸的输出端与移动夹头连接，被焊工件分别固定在旋转夹头和移动夹头上，主轴电动机带动旋转夹头和零件旋转，在焊机的另一侧轴向加压缸推动另一个工件前进，使两个零件接触相互摩擦产生热量使金属达到分子间结合完成焊接，当焊接完毕后，借助于离合器和制动器实现急停。
[0003] 摩擦塞焊是一种材料内部缺陷补焊的工艺，它的工作原理是首先在材料存在缺陷的位置加工一个锥形的孔，将缺陷完全去除；然后将一个端部锥形的塞棒通过摩擦焊的方法焊接到锥孔的位置，将存在缺陷的材料替换掉；最后将多余的塞棒去除，完成补焊过程。若利用普通的摩擦焊接设备进行摩擦塞焊，由于待补焊工件大多为大型薄壁结构，受到焊接空间和零件结构的限制，待补焊工件不宜固定在摩擦焊机移动夹头上面；此外，普通摩擦焊接设备体积和重量比较大，不方便移动，无法进行材料缺陷的摩擦塞焊。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种体积小，重量轻，便于移动，可以用于材料内部缺陷修补的拉锻式摩擦塞焊设备。
[0005] 实现本发明目的的技术方案：一种拉锻式摩擦塞焊设备，包括液压缸和制动器，其特征在于内承力支架位于外承力支架内，并借助于直线导轨副连接，液压油缸设置在外承力支架上，其液压缸的活塞杆设置在内承力支架上，液压马达、制动器设置在内承力支架上，液压马达的主轴和制动器的主轴连接，制动器主轴和设备主轴连接，设备主轴上设置有夹持机构；外承力支架位于面板之上，两者之间借助于直线导轨副连接；面板位于托板之上，端面轴承的一端面板连接、另一端与托板连接；托举液压缸设置在焊接支架上、其活塞杆设置在托板上。
[0006] 本发明的效果：（1)将塞棒固定在夹持机构上面，启动液压马达，主轴以设定的速度旋转，同时启动轴向液压缸，液压缸活塞杆带动塞棒向后运动，直至塞棒和待补焊工件接触，开始摩擦，采用拉应力的方式加载，可以将设备放在修补工件的一侧，不受焊接空间的限制，有比较大的灵活性。（2)通过支座系统调整塞焊主机的高度、水平面内的角度和前后位置，使塞焊主机的主轴和待补焊工件锥孔同轴心，提高了设备的灵活性；（3)本发明采用了液压马达+液压缸的整体结构设计，即利用液压马达提供主轴的旋转动力，液压缸驱动轴向工进。采用这种结构设计的优点主要有：①对于液压马达和电动机相比，在同等的输出 功率下，液压马达只有电动机的体积重量的十分之一左右，减轻了设备的整体重量；②液压马达的速度调节范围宽，转速可以达到4000r/min以上，通过改变液压马达输入液体流量的大小，可以实现转速的无极调整，普通摩擦焊设备采用交流电机，对于交流电动机，其理论最大转速为3000r/min，为了实现不同的转速要求，必须配备笨重的变速机构，而液压马达主轴和设备旋转主轴直接连接，节省了变速机构；通过采用液压马达+液压缸的整体结构设计，大大减小了塞焊设备的体积和重量，实现了体积小，重量轻，便于移动的目标；对于摩擦塞焊，急停制动时间是一个关键的参数，在本发明中采用了联合制动的方式，第一是当需要主轴急停时，通过PLC控制液压换向阀将液压马达的进出油口沟通，切断液压马达的能量供给；第二是同时向液压栗输入一个控制信号，切断液压栗的压力油输出；第三是在机械上采用措施，即在主轴的一端安装一套小型制动器，向主轴提供制动扭矩。在上面三项措施的共同作用下，实现主轴的急停制动。本发明解决了拉锻式加载摩擦塞焊设备的设计和制造，和普通摩擦焊设备相比，设计的设备重量轻，体积小，便于移动。
[0007] 图1为本发明的主视图；
[0008] 图2为本发明的俯视图；
[0009] 图3为成型工装的结构示意图；
[0010] 图4为夹紧销钉的结构示意图。
[0011] 图中：1.焊接支架；2.盖板；3.托举液压缸；4.导杆；5.导向套；6.活塞杆；7.托板；8.端面轴承；9.面板；10.外直线导轨副；11.手轮；12.丝杠；13.外承力支架；14.内承力支架；15.轴向液压缸；16.活塞杆；17.液压马达；18.制动器；19.主轴轴承；20.夹紧销钉；21.塞棒；22.工件；23.内直线导轨副；24.成型工装；25.销钉；26.档板；27.固定螺钉；28.设备主轴。
具体实施方式
[0012] 拉锻式摩擦塞焊设备的结构示意图，如图1、2所示。其主要包括支座和塞焊主机 两部分，其中支座由焊接支架1、盖板2、托举液压缸3,导杆4、导向套5、活塞杆6、托板7、端面轴承8、面板9、外直线导轨副10、手轮11、丝杠12等组成，托举液压缸3安装在焊接支架1上端的盖板2的中心，导向套5对称安装在焊接支架1上端的盖板2前、后两端，导杆4的一端安装于导向套4内，并且可以相互配合实现上下移动，导杆4的另一端、以及托举液压缸3内的活塞杆6的另一端分别与托板7连接。端面轴承8的一端与托板7的上面中心位置连接、另一端与面板9连接。在面板9上面安装两条平行的外直线导轨副10,其由两条平行的直线导轨与导套构成，其导轨安装在面板9上，导套安装在塞焊主机的外承力支架13的底板上，在外承力支架13的底板上还安装固定丝母，采用丝杜丝母配合的方式，转动固定丝母内的丝杠12 —端的手轮11，丝杠12在丝母内转动。从而实现塞焊主机沿着直线导轨前后移动。
[0013] 其中塞焊主机主要由外承力支架13、内承力支架14、内直线导轨副23、轴向液压 缸15、液压马达17、制动器18、主轴轴承19、主轴28、夹紧销钉（夹持机构）20和成型工装24等部分组成。其中外承力支架13为框架结构，由前面板、后面板、底板和上面板构成，在 其前、后面板的上、下两端固定连接上面板和底板。内承力支架14也为框架结构，与外承力支架13不同在于上面板为棒状结构。内承力支架14位于外承力支架13内，两者之间借助于内直线导轨副23连接，即直线导轨安装在外承力支架13的底板的上面、导套安装在内承力支架14的底板下面。液压缸15安装在外承力支架13的后面板的外侧，通过螺栓将其液压缸内的活塞杆16和内承力支架14的后面板固定，通过轴向液压缸15的拖动，实现内承力支架14在外承力支架13内的前后移动；液压马达17、制动器18分别固定在内承力支架14的底板27的上面，主轴轴承19安装在内承力支架14的前面板上，在内承力支架14内从后到前，其液压马达17的主轴和制动器18的主轴连接，制动器18的主轴和设备主轴28连接，设备主轴28贯穿于主轴轴承19后，延伸到内承力支架14外、外承力支架13内。液压马达17转动带动主轴28旋转。主轴28上面安装夹紧销钉20,夹紧销钉20包括销钉25、档板26和固定螺钉17构成；在外承力支架13的前面板的外侧安装成型工装24,塞棒21穿过工件22和成型工装24上的孔，延伸到外承力支架13内、并且安插在主轴28的中心孔内，销钉25的一端贯穿主轴28和塞棒21内的垂直孔道安装档板26,并借助于固定螺钉27将档板26与销钉25连接一起。夹紧销钉（夹持机构）20用来夹持塞棒21，焊接过程中塞棒21要承受扭矩和拉力，为了保证可靠的夹持，采用了插销结构的夹持机构。
[0014] 支座上的托举液压缸3可以实现塞焊主机上下移动；转动端面轴承8,可以在水平面内调整塞焊主机的周向角度；丝杠12与直线导轨副10配合，可以调整塞焊主机的前后位置。
[0015] 利用本发明进行摩擦塞焊焊接的过程是：通过支座调整塞焊主机的位置，使塞焊主机的主轴28和待补焊工件22锥孔同轴心，并且使成型工装24和工件22紧密接触，将塞棒21从工件22的锥孔内部穿过，通过销钉25固定在主轴28上；启动液压马达17,液压马达17开始带动主轴28及塞棒21以设定速度旋转，同时轴向液压缸15的活塞杆16带动塞棒21向后工进，塞棒21和工件22的锥形表面相互紧密接触，产生充分的摩擦热；摩擦一定时间后，切断液压马达17的液压回路、能量供给，同时启动制动器18,主轴28转速迅速从工作速度下降到零；轴向液压缸15保持一定时间的轴向力，进行顶锻保压，完成焊接。
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