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