CN101417367A - “双头”相位控制摩擦焊机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种“双头”相位控制摩擦焊机。其目的是解决现有摩擦焊机焊接“双头”焊件时无法实现焊件的相位控制，焊件同轴度达不到国家标准，生产效率较低等问题。包括下述步骤：分置于焊机床身左、右两端的主轴箱对着置于其间的固定夹具相向移动；共轭传动系统驱动左、右旋转夹具产生同步旋转；与此同时拉力油缸使左、右主轴箱向着固定夹具相向移动，最终实现“双头”相位控制摩擦焊接。工件相位控制精度达到±30′；焊接周期由30min缩短为3min；焊机同轴度由φ1.0提高到φ0.6～φ0.8。

Description

“双头”相位控制摩擦焊机

技术领域

本发明涉及装配制造技术中的一种“双头”相位控制摩擦焊机，同时也涉及到“双头”相位摩擦焊接制造技术。

背景技术

摩擦焊接是一种“固态”焊接方法，是以摩擦热为热源，通过相对旋转摩擦运动及施加轴向摩擦压力，将工件表面加热到塑性状态，再施以顶锻力将同种或异种金属牢固地连接起来。

摩擦焊机是实现“固态”焊接的工艺装备，现有的摩擦焊机是主轴箱固定而滑台移动的形式，适于单头焊件(一个焊件只有一个摩擦焊接头)的生产。对于“双头”焊件(一个焊件有两个摩擦焊接头)，现有焊机只能采用焊完一“头”后，再将焊件拆卸离机，经过周转，上机装夹，在焊另一头的多次重复摩擦焊接方法，生产节拍很慢，“双头”焊件至少需30min。由于是多次重复焊接，不仅“双头”焊件的同轴度达不到￠0.8(GB10977-89国家标准)，而且焊接接头在焊态下存放时间长短不一致，使“双头”焊件热处理后的力学性能不稳定，尤其多次重复焊接方式显然不能保证“双头”焊件具有的相位关系，从而大大限制了摩擦焊接装备技术在车辆后轿、石油和地址钻杆等高新产品制造领域中的应用。

发明内容

为了克服现有摩擦焊机焊接“双头”焊件时，生产效率低，焊件精度不高，接头可靠性较差，尤其无法实现“双头”相位控制等不足，本发明提供一种“双头”相位控制摩擦焊机，可实现“双头”焊件上两个接头的一次同时焊接。由于省去了现有摩擦焊机分两次焊接的频繁装夹、拆卸离机和周转的繁琐操作，使生产节拍明显加快；由于是一次装夹焊接，“双头”焊件的制造精度符合乃至忧于国家标准规定的；由于两个焊接接头同时形成，焊态存放时间极易一致，接头的拉伸强度可稳定地达到焊材母材强度的99％以上；“双头”焊件两端具有确定的相位关系，扩展了摩擦焊接装备在新型高端产品制造领域中的应用。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：“双头”相位控制摩擦焊机具有连续驱动型摩擦焊机实现“固态”焊接的全部特征。采用滑台固定，两个主轴箱在拉力油缸作用下对着固定夹具产生相向移动；共轭传动系统带动两根主轴产生同步旋转，因此相当于两台连续驱动型摩擦焊机在同时工作。采用触摸屏/PLC控制和电液比例控制系统实现摩擦焊接参数的实时监控和焊机的“双头”同步旋转/相向位移等程序动作。主要包括：床身1；触摸屏/PLC2；左主轴箱3；左旋转夹具4；固定夹具5；右旋转夹具6；右主轴箱7；共轭传动系统8；液压站9和主电机10等。其工作特征或“双头”相位控制摩擦焊接制造方法在于以下步骤：

(1)液压站9启动，将工件两端的零件分别在左旋转夹具4和右旋转6中安装定位，当这一初始相位与焊件的相位控制要求一致时，4和6同时夹紧；

(2)固定夹具5将工件的管体夹紧；

(3)触摸屏/PLC2启动，设定摩擦焊接参数；共轭传动系统8驱动4和6同步旋转，从而保证初始相位不变，与此同时，拉力油缸牵动着左主轴箱3和右主轴箱7向置于其间的固定夹具5相向移动，开始“双头”相位控制摩擦焊接；

(4)焊接结束，4、5和6松开，“双头”焊件拆卸离机；

本发明的有益效果是，“双头”焊件摩擦焊接周期缩短至3min左右，即生产效率是现有摩擦焊机的十倍左右；焊件的同轴度小于￠0.8；焊件的相位控制精度达到±30’；摩擦压力波动控制在1％，主轴转速波动控制在5％，从而获得具有锻造组织的摩擦焊接头，不仅在接头中避免了诸如气孔、夹杂和结晶裂纹等焊接冶金缺陷，而且细化焊件材料的晶粒，使“双头”相位控制摩擦焊接头的拉伸强度稳定在焊件材料的99％以上。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明“双头”相位控制摩擦焊机结构图，图2是原理图。

图中，1-床身，2-触摸屏/PLC，3-左主轴箱，4-左旋转夹具，5-固定夹具，6-右旋转夹具，7-右主轴箱，8-共轭传动系统，9-液压站，10-主电机。

具体实施方式

实施例1：45Mn钢载重汽车后桥的“双头”相位摩擦焊接。汽车后桥是中部为差速齿轮壳体，两端为花键轴的“双头”焊件，对两跟花键轴的相位控制精度要求极高，但对生产率要求不高。采用SCZX135型“双头”相位控制摩擦焊机。参照图1、图2，两根花键轴分别置于左旋夹4和右旋夹6中，采用定位杆确定两根花键轴的相位关系后，夹紧；差速齿轮壳体在固定夹具5中夹紧。启动触摸屏/PLC2后，按照与C1350型摩擦焊机完全相同的方法设定摩擦焊接参数；主电机10经由离合/制动器驱动共轭传动系统8，即动力装置个共轭花键副，花键副使左旋转夹具4和右旋转夹具6产生同步旋转；与此同时，左主轴箱3和右主轴箱7在拉力油缸作用下对着5相向移动，两根花键轴与差速齿轮壳体同时实现“双头”相位焊接。经检测，10个汽车后桥在与普通C1350型摩擦焊机相同的焊接规范参数条件下，两根车轴的平均相位控制精度达到±21’，焊接周期由30min缩短为平均3min左右，平均拉伸强度由557MPa提高到759MPa，平均同轴度由￠1.1提高到平均￠0.8，摩擦压力波动1.1％，主轴转速波动4％。

实施例2：￠127石油钻杆的“双头”相位摩擦焊接。当钻杆两端为螺纹接头时，提高生产效率为第一位；当钻杆两端的母接头为六方孔，方接头为六方柄时，六方的相位精度是第一位。采用SCZX120型“双头”相位控制摩擦焊机。

参照图1、图2，公、母接头分置于4和6中，采用定位杆确定六方的相位关系后，夹紧；管体在加长5中夹紧。启动2后，按照C1200型普通焊机的方法设定摩擦焊接参数；10经由离合/制动器驱动8，即动力装置驱动共轭花键副，花键副使4和6产生同步旋转；与此同时，3和7在拉力油缸作用下对着5相向移动，两个35CrMo钢接头与40Cr管体实现“双头”相位摩擦焊接。经检测，10根石油钻杆，在与普通C1200型焊机相同的焊接规范条件下，平均拉伸强度由690MPa提高到771MPa，平均同轴度由￠1.0提高到￠0.8，摩擦压力波动1％，主轴转速波动5％。

实施例3：￠40 W6Mo5Cr4V2高速钢/45钢加长刀具摩擦焊接。只要求提高生产效率。采用SC250型“双头”相位摩擦焊机。

参照图1、图2，高速钢件分置于4和6中夹紧，45钢在5中夹紧，启动2后，按照C250型普通焊机的方法设定摩擦焊接参数；10经由离合/制动器驱动8，即动力装置驱动共轭花键副，花键副使4和6产生同步旋转；与此同时，3和7在拉力油缸作用下对着5相向移动，两个高速钢件与45钢件实现“双头”摩擦焊接。经检测，10根加长刀具，在与普通C250型焊机相同的焊接规范下，平均焊接周期由10min缩短为1min，平均拉伸强度由595MPa提高到777MPa，摩擦压力波动0.9％，主轴转速波动3％。

Claims (2)

1、一种“双头”相位摩擦焊机，包括下列步骤：

(1)主电机驱动共轭传动系统，共轭传动系统使左、右旋转夹具产生同步旋转，从而能保证焊件的初始相位在摩擦焊接过程中不变；

(2)置于焊机床身左、右两端的主轴箱对着置于期间的固定夹具相向移动，保证两个摩擦焊接接头的同时形成；

(3)触摸屏/PLC控制机电液一体化的协调动作，程序和焊接参数的实时监控。

2、一种双头相位摩擦焊接制造方法，包括以下步骤：

(1)将“双头”工件的中间工件将置于固定夹具中夹紧；

(2)将“双头”工件的两头工件置于左、右旋转夹具中，并用定位杆确定初始相位后夹紧；

(3)以与普通焊机完全相同的方法设定摩擦焊接参数，实施双头相位摩擦焊接。

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