一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置论文和设计-刘鑫

全文摘要

本发明涉及一种搅拌摩擦焊装置，更具体的说是一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置,包括伺服电机、丝杠螺母、丝杠、拔叉、搅拌针、静止轴肩、搅拌针套筒和中空式压力传感器，可以利用压力监测反馈对搅拌针长度进行实时控制，将由轴肩压入量间接控制搅拌针扎入钢的深度变为由压力直接控制搅拌针扎入钢的深度，能够更加精确稳定的控制铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊过程中搅拌针扎入钢的深度，从而提高焊接过程的可靠性和稳定性，使铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊接头的强度和稳定性得到提升。

主设计要求

1.一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，包括伺服电机(1)、丝杠螺母(3)、丝杠(4)、拔叉(5)、搅拌针(6)、静止轴肩(7)、搅拌针套筒(9)和中空式压力传感器(11)，其特征在于：所述伺服电机(1)和上位机信号连接，伺服电机(1)和丝杠(4)传动连接，丝杠螺母(3)和丝杠(4)通过螺纹连接，丝杠螺母(3)上固定连接有拔叉(5)，拔叉(5)推动搅拌针套筒(9)上下运动，搅拌针套筒(9)对中空式压力传感器(11)产生压力，中空式压力传感器(11)和上位机信号连接，搅拌针套筒(9)的下端连接有搅拌针(6)，搅拌针(6)间隙配合在静止轴肩(7)上，静止轴肩(7)固定连接主轴外套上，中空式压力传感器(11)实时采集搅拌针(6)压力实际值，搅拌针(6)长可实时调节。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括减速箱(2)，伺服电机(1)的输出轴和减速箱(2)的输入轴固定连接，减速箱(2)的输出轴和丝杠(4)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括夹持端(14)，夹持端(14)固定连接在焊接主轴刀柄内，搅拌针套筒(9)上固定连接有花键，搅拌针套筒(9)通过其上设置的花键滑动连接在夹持端(14)上。

4.根据权利要求3所述的一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括固定螺丝(8)，固定螺丝(8)通过螺纹连接在搅拌针套筒(9)上，固定螺丝(8)的内侧顶在搅拌针(6)上。

5.根据权利要求4所述的一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括推力角接触轴承Ⅰ(10)和推力角接触轴承Ⅱ(12)，推力角接触轴承Ⅰ(10)和推力角接触轴承Ⅱ(12)的外端均与拔叉(5)接触，推力角接触轴承Ⅰ(10)和推力角接触轴承Ⅱ(12)的内端均与搅拌针套筒(9)接触，中空式压力传感器(11)位于推力角接触轴承Ⅰ(10)和推力角接触轴承Ⅱ(12)之间，中空式压力传感器(11)的两端分别和推力角接触轴承Ⅰ(10)和推力角接触轴承Ⅱ(12)接触。

6.根据权利要求5所述的一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括推动轴肩(15)，搅拌针套筒(9)上固定连接有推动轴肩(15)，推动轴肩(15)的上端和推力角接触轴承Ⅰ(10)接触。

7.根据权利要求6所述的一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，其特征在于：所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括轴承端盖(13)，轴承端盖(13)固定连接在拔叉(5)上，轴承端盖(13)的下端与推力角接触轴承Ⅱ(12)接触。

设计说明书

技术领域

本发明涉及一种搅拌摩擦焊装置，更具体的说是一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置。

背景技术

在铝\/钢异质金属搭接搅拌摩擦焊中，搅拌针扎入钢的深度对焊接接头的强度有着至关重要的影响。当搅拌针扎入钢的量过小或者未扎入钢中时，铝\/钢异质金属未形成有效的冶金连接，接头强度很低；而搅拌针扎入钢的深度增大会导致接头中缺陷数量的增大以及金属间化合物厚度的增加，从而也导致接头性能的降低。因此，在铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊中，控制搅拌针在钢中扎入合适的深度，对于实现铝钢搭接接头的优质搅拌摩擦焊有着非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，可以利用压力监测反馈对搅拌针长度进行实时控制，将由轴肩压入量间接控制搅拌针扎入钢的深度变为由压力直接控制搅拌针扎入钢的深度，能够更加精确稳定的控制铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊过程中搅拌针扎入钢的深度，从而提高焊接过程的可靠性和稳定性，使铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊接头的强度和稳定性得到提升。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，包括伺服电机、丝杠螺母、丝杠、拔叉、搅拌针、静止轴肩、搅拌针套筒和中空式压力传感器，所述伺服电机和上位机信号连接，伺服电机和丝杠传动连接，丝杠螺母和丝杠通过螺纹连接，丝杠螺母上固定连接有拔叉，拔叉推动搅拌针套筒上下运动，搅拌针套筒对中空式压力传感器产生压力，中空式压力传感器和上位机信号连接，搅拌针套筒的下端连接有搅拌针，搅拌针间隙配合在静止轴肩上，静止轴肩固定连接主轴外套上。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括减速箱，伺服电机的输出轴和减速箱的输入轴固定连接，减速箱的输出轴和丝杠固定连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括夹持端，夹持端固定连接在焊接主轴刀柄内，搅拌针套筒上固定连接有花键，搅拌针套筒通过其上设置的花键滑动连接在夹持端上。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括固定螺丝，固定螺丝通过螺纹连接在搅拌针套筒上，固定螺丝的内侧顶在搅拌针上。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括推力角接触轴承Ⅰ和推力角接触轴承Ⅱ，推力角接触轴承Ⅰ和推力角接触轴承Ⅱ的外端均与拔叉接触，推力角接触轴承Ⅰ和推力角接触轴承Ⅱ的内端均与搅拌针套筒接触，中空式压力传感器位于推力角接触轴承Ⅰ和推力角接触轴承Ⅱ之间，中空式压力传感器的两端分别和推力角接触轴承Ⅰ和推力角接触轴承Ⅱ接触。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括推动轴肩，搅拌针套筒上固定连接有推动轴肩，推动轴肩的上端和推力角接触轴承Ⅰ接触。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括轴承端盖，轴承端盖固定连接在拔叉上，轴承端盖的下端与推力角接触轴承Ⅱ接触。

本发明一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置的有益效果为：

本发明一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，可以利用压力监测反馈对搅拌针长度进行实时控制，将由轴肩压入量间接控制搅拌针扎入钢的深度变为由压力直接控制搅拌针扎入钢的深度，能够更加精确稳定的控制铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊过程中搅拌针扎入钢的深度，从而提高焊接过程的可靠性和稳定性，使铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊接头的强度和稳定性得到提升。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明的适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置整体结构示意图；

图2是本发明的焊接示意图结构示意图。

图中：伺服电机1；减速箱2；丝杠螺母3；丝杠4；拔叉5；搅拌针6；静止轴肩7；固定螺丝8；搅拌针套筒9；推力角接触轴承Ⅰ10；中空式压力传感器11；推力角接触轴承Ⅱ12；轴承端盖13；夹持端14；推动轴肩15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式一：

下面结合图1-2说明本实施方式，一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，包括伺服电机1、丝杠螺母3、丝杠4、拔叉5、搅拌针6、静止轴肩7、搅拌针套筒9和中空式压力传感器11，所述伺服电机1和上位机信号连接，伺服电机1和丝杠4传动连接，丝杠螺母3和丝杠4通过螺纹连接，丝杠螺母3上固定连接有拔叉5，拔叉5推动搅拌针套筒9上下运动，搅拌针套筒9对中空式压力传感器11产生压力，中空式压力传感器11和上位机信号连接，搅拌针套筒9的下端连接有搅拌针6，搅拌针6间隙配合在静止轴肩7上，静止轴肩7固定连接主轴外套的上；主轴外套可以是焊接刀具的外支撑架，跟随焊接方向进行运动，不跟焊接转动轴一起发生转动，可以理解为焊接支架，可以利用压力监测反馈对搅拌针6长度进行实时控制，将由静止轴肩7压入量间接控制搅拌针6扎入钢的深度变为由压力直接控制搅拌针6扎入钢的深度，能够更加精确稳定的控制铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊过程中搅拌针扎6入钢的深度，从而提高焊接过程的可靠性和稳定性，使铝钢异质金属搭接搅拌摩擦焊接头的强度和稳定性得到提升。

具体实施方式二：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括减速箱2，伺服电机1的输出轴和减速箱2的输入轴固定连接，减速箱2的输出轴和丝杠4固定连接。

具体实施方式三：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式二作进一步说明，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括夹持端14，夹持端14固定连接在焊接主轴刀柄内，搅拌针套筒9上固定连接有花键，搅拌针套筒9通过其上设置的花键滑动连接在夹持端14上；搅拌针套筒9与夹持端14之间采用花键连接，可以实现焊接过程中搅拌针6的上下移动。

具体实施方式四：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括固定螺丝8，固定螺丝8通过螺纹连接在搅拌针套筒9上，固定螺丝8的内侧顶在搅拌针6上；固定螺丝8用于固定搅拌针6的位置。

具体实施方式五：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括推力角接触轴承Ⅰ10和推力角接触轴承Ⅱ12，推力角接触轴承Ⅰ10和推力角接触轴承Ⅱ12的外端均与拔叉5接触，推力角接触轴承Ⅰ10和推力角接触轴承Ⅱ12的内端均与搅拌针套筒9接触，中空式压力传感器11位于推力角接触轴承Ⅰ10和推力角接触轴承Ⅱ12之间，中空式压力传感器11的两端分别和推力角接触轴承Ⅰ10和推力角接触轴承Ⅱ12接触；中空式压力传感器11用以检测焊接过程中搅拌针6的下压力。

具体实施方式六：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式五作进一步说明，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括推动轴肩15，搅拌针套筒9上固定连接有推动轴肩15，推动轴肩15的上端和推力角接触轴承Ⅰ10接触；推动轴肩15将压力传给推力角接触轴承Ⅰ10，推力角接触轴承Ⅰ10将压力传给中空式压力传感器11。

具体实施方式七：

下面结合图1-2说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置还包括轴承端盖13，轴承端盖13固定连接在拔叉5上，轴承端盖13的下端与推力角接触轴承Ⅱ12接触。

本发明的一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置，其工作原理为：

焊接主轴刀柄旋转带动夹持端14进行转动，夹持端14带动搅拌针套筒9以焊接主轴的轴线为中心进行转动，搅拌针套筒9带动搅拌针6以焊接主轴的轴线为中心进行转动，搅拌针6在焊接过程中的旋转运动，通过伺服电机1带动搅拌针6在焊接过程中的上下运动，在焊接起始阶段，搅拌针6设置为理论计算后的长度，一般按照“扎入钢的深度＝搅拌针长+轴肩压入量-铝板厚度”来计算压入设定值后，搅拌针6上下运动由伺服电机1带动；伺服电机1的输出轴转动时，伺服电机1的输出轴带动减速箱2的输入轴进行转动，减速箱2的输出轴带动丝杠4进行转动，丝杠4通过螺纹带动丝杠螺母3在丝杠4的轴线方向上进行运动，丝杠螺母3带动拔叉5在丝杠4的轴线方向上进行运动，拔叉5带动搅拌针6、固定螺丝8、搅拌针套筒9、推力角接触轴承Ⅰ10、中空式压力传感器11、推力角接触轴承Ⅱ12和推动轴肩15在丝杠4的轴线方向上进行运动，在焊接过程中，中空式压力传感器11实时采集搅拌针6压力实际值，与设置的理论值进行比较，当采集到的实际压力值小于设置的理论值时，中空式压力传感器11向上位机发出信号，伺服电机1带动搅拌针6向下运动；而当采集到的实际压力值大于设置的理论值时，上位机发出信号，伺服电机1带动搅拌针6向上运动，完成在焊接过程中，搅拌针6长可实时调节，能够适应焊接过程中板厚的变化，提高焊接过程的稳定性，提升搭接接头的力学性能。

当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。

设计图

一种适用于铝钢搭接压力深度自适应搅拌摩擦焊装置论文和设计

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