CN106271032A - 一种应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构，其特征包括：n个搅拌头本体、n个夹套、辅助安装盘、主安装盘、主动齿轮、n‑1个从动齿轮、主动轴、n‑1个从动轴、定位销；多搅拌头机构是通过外部电机驱动所述主动轴和主动齿轮转动，并带动所述n‑1个从动齿轮转动，从而形成所述n个搅拌头本体的旋转搅拌结构。本发明能避免传统单个搅拌头重复多次搅拌热量积累降低生产效率，降低工件质量的问题，从而能提高生产效率和加工质量。

Description

一种应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构
技术领域
本发明属于机械加工设备领域，具体涉及一种搅拌摩擦加工用多搅拌头机构。
背景技术
搅拌摩擦加工技术是从搅拌摩擦焊演变而来的一种加工方法，主要通过搅拌头的高速旋转和沿着加工方向的移动来实现。加工过程中，通过搅拌头的强烈搅拌作用使被加工材料发生剧烈塑性变形、混合、破碎，实现微观结构的致密化、均匀化和细化。因此，作为实现搅拌摩擦加工的关键组件，搅拌头机构设计的优劣直接决定了搅拌摩擦加工的效率和效果。
目前报道的大部分专利与文献中是关于搅拌摩擦焊接用单搅拌头机构的，它们更多关注于搅拌头本身结构(包括轴肩和搅拌针)的设计和改进，例如：改进轴肩表面内凹槽形状和分布、搅拌针形状来改善材料的流动性、设计多轴肩或多搅拌针结构来提高焊缝质量等。如果将传统的单搅拌头机构应用到搅拌摩擦加工技术中，需要重复搅拌道次和反复更换搅拌旋转方向来实现材料的表层或者整个块体的加工制备。一方面，相邻搅拌道次之间所需的冷却时间间隔会导致生产效率大幅下降，尤其是针对制备较大尺寸规格的板材；另一方面，搅拌道次增加会对被加工材料母材的组织性能造成累积损伤，最终严重影响所制备材料的使用性能。
发明内容
本发明了解决目前传统单搅拌头的搅拌摩擦加工技术的不足，提出一种应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构，以期能避免传统单个搅拌头重复多次搅拌热量积累降低生产效率，降低工件质量的问题，从而提高生产效率和加工质量。
本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：
本发明一种应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构的特点包括：n个搅拌头本体、n个夹套、辅助安装盘、主安装盘、主动齿轮、n-个从动齿轮、主动轴、n-个从动轴、定位销；
在所述主安装盘和辅助安装盘之间设置有主动轴和n-个从动轴；所述主动轴贯穿设置在所述主安装盘的中心位置处，在所述主动轴上套装有所述主动齿轮；所述n-个从动轴贯穿设置所述主动轴的四周，在所述n-个从动轴上分别套装有所述n-个从动齿轮；所述主动齿轮与所述n-个从动齿轮相互啮合；所述定位销固定在所述主安装盘和辅助安装盘之间形成防错位结构；
在所述主动齿轮、n-个从动齿轮的末端，并处于所述辅助安装盘的底部设置有所述n个夹套；所述n个夹套分别用于固定所述n个搅拌头本体；
所述多搅拌头机构是通过外部电机驱动所述主动轴和主动齿轮转动，并带动所述n-个从动齿轮转动，从而形成所述n个搅拌头本体的旋转搅拌结构。
本发明所述的应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构的特点也在于：在所述主动轴与所述主安装盘的上表面之间固定环，以形成所述主动轴的稳定转动结构。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明采用主动齿轮啮合多个从动齿轮的齿轮传动机构，通过安装盘、夹套、定位销等辅助机构的配合使用，实现了多搅拌头的同时转动，有效地解决了传统的搅拌摩擦加工技术中，需要多次反复进行搅拌才能完成整块材料加工的缺点；一次加工可实现传统搅拌摩擦加工技术多次搅拌摩擦加工的效果，生产效率大大提高；并且不会出现传统搅拌摩擦加工多次重复搅拌道次之间热量积累、降低待加工工件质量、需要降温至室温才能开始下一道次搅拌的问题，实现了材料搅拌摩擦加工的大批量生产。
2、本发明采用主动齿轮啮合多个从动齿轮的齿轮啮合结构来实现多个搅拌头的同时转动，能量利用率高，损耗小；
3、本发明采用主安装盘和辅助安装盘的配合使用将整个机构安装在搅拌摩擦焊机上，简单方便，可根据不同型号的搅拌摩擦焊机设计不同的安装盘，适用范围更广；
4、本发明采用定位销和固定环固定主安装盘和辅助安装盘，形成防错位结构，保证了搅拌摩擦加工过程中整个多搅拌头机构的稳定运行；
5、本发明采用夹套安装搅拌头，便于安装和拆卸，可以根据实际生产要求增减搅拌头数量，适用范围更广；可以根据不同待加工材料更换搅拌头形状，得到最优的加工质量。
6、本发明加工过程中，所有搅拌头的中心线可以与加工方向在0°～90°之间变化，实现了0％～100％的搭接率；
综上所述，本发明具有极大地市场应用前景，可以有效地增加搅拌摩擦加工技术的应用范围。
附图说明
图1为本发明多搅拌头整体结构示意图；
图2为本发明多搅拌头系统爆炸视图；
图3为本发明内部齿轮啮合示意图；
图4a为本发明多搅拌头中心线和进给方向(加工方向)成90°布置；
图4b为本发明多搅拌头中心线和进给方向(加工方向)成45°布置；
图5本发明为增加若干搅拌头的布置示意图；
图中标号：1为多搅拌头；2为夹套；3为辅助安装盘；4为主安装盘；5主动齿轮；6为从动齿轮；7为主动轴；8为从动轴；9为定位销；10为固定环；11为安装盘固定槽；12为待加工板；13为整体结构示意图。
具体实施方式
本实施例中，如图1和图2所示，一种应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构，包括：n个搅拌头本体1、n个夹套2、辅助安装盘3、主安装盘4、主动齿轮5、n-1个从动齿轮6、主动轴7、n-1个从动轴8、定位销9。
如图3所示，主安装盘4和辅助安装盘3之间设置有主动轴7和n-1个从动轴8；主动轴7贯穿设置在主安装盘4的中心位置处，在主动轴7上套装有主动齿轮5；n-1个从动轴8贯穿设置在主动轴7的四周，在n-1个从动轴8上分别套装有n-1个从动齿轮6；主动齿轮5与n-1个从动齿轮6相互啮合；定位销9固定在主安装盘4和辅助安装盘3之间形成防错位结构；
主动齿轮5、n-1个从动齿轮6的末端，并处于辅助安装盘3的底部设置有n个夹套2；n个夹套2分别用于固定述n个搅拌头本体1；
该多搅拌头机构通过外部电机驱动主动轴7和主动齿轮5转动，并带动n-1个从动齿轮6转动，从而形成n个搅拌头本体1的旋转搅拌结构；
具体实施中，主动轴7与主安装盘4的上表面之间固定环10，以形成主动轴7的稳定转动结构。
如图4a、图4b和图5所示，为本发明加工制造过程示意图，整个制造过程由以下步骤组成：
步骤(1)首先将多搅拌头机构通过安装槽安装在搅拌摩擦焊机上，保持主安装盘和副安装盘固定不动；
步骤(2)将主动轴和搅拌摩擦焊机的主轴通过配合联结在一起，通过搅拌摩擦焊机的主轴转动来带动多搅拌头机构主轴的转动，从而通过齿轮传动结构带动整个多搅拌头机构的转动；
步骤(3)确定好加工初始位置后，根据不同加工材质设置好整个机构的主轴转动速度；搅拌摩擦焊机带动整个机构以一定速度进入待加工工件后，同样根据不同加工材料按照设置好的进给速度开始进行搅拌摩擦加工过程。
步骤(4)完成一次加工后，搅拌摩擦焊机回退到初始位置，侧向移动一定的距离，继续下一次加工。
步骤(5)如此往复步骤(3)和(4)，直至完成整个零件的制备。
步骤(6)整个板材的加工根据安装搅拌头数量的不同，需要几次加工即可完成。
如上述步骤(3)中，搅拌机构的旋转速度在500～800rpm之间，速度太小不能完成加工，速度太大一方面会浪费能源，另一方面可能会破坏多搅拌头的机械传动机构。
如上述步骤(3)中，多搅拌头机构进入待加工工件的速度为0.5mm/min，进给速度(加工速度)为30～75mm/min。
如上述步骤(3)中，通过调整多搅拌头机构上的安装槽与搅拌摩擦焊机的角度，使多搅拌头机构上的搅拌头中心连线与进给方向(加工方向)在0～90°范围内变化，如图4a和图4b所示。当角度为90°时，搭接率(即不同搅拌头的加工范围)为0％；当角度为0°时，搭接率为100％，即所有搅拌头按照同一条直线行走。此时若在每个位置分别安放搅拌针形状不同(锥台形、锥台螺纹型、正方形等)时，可以综合不同搅拌头的优点，一次加工完成后得到最优的材料质量。
如上述步骤(4)中，侧向移动时要根据待加工工件计算好需要移动的次数以及每次需要安装的搅拌头数量。
本发明所涉及的多搅拌头机构不仅仅限定于安装如图所示的搅拌头数量，可根据实际需求设计不同的安装盘大小以安装任意数量的搅拌头来完成加工过程。

Claims (2)

1.一种应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构，其特征包括：n个搅拌头本体(1)、n个夹套(2)、辅助安装盘(3)、主安装盘(4)、主动齿轮(5)、n-1个从动齿轮(6)、主动轴(7)、n-1个从动轴(8)、定位销(9)；
在所述主安装盘(4)和辅助安装盘(3)之间设置有主动轴(7)和n-1个从动轴(8)；所述主动轴(7)贯穿设置在所述主安装盘(4)的中心位置处，在所述主动轴(7)上套装有所述主动齿轮(5)；所述n-1个从动轴(8)贯穿设置所述主动轴(7)的四周，在所述n-1个从动轴(8)上分别套装有所述n-1个从动齿轮(6)；所述主动齿轮(5)与所述n-1个从动齿轮(6)相互啮合；所述定位销(9)固定在所述主安装盘(4)和辅助安装盘(3)之间形成防错位结构；
在所述主动齿轮(5)、n-1个从动齿轮(6)的末端，并处于所述辅助安装盘(3)的底部设置有所述n个夹套(2)；所述n个夹套(2)分别用于固定所述n个搅拌头本体(1)；
所述多搅拌头机构是通过外部电机驱动所述主动轴(7)和主动齿轮(5)转动，并带动所述n-1个从动齿轮(6)转动，从而形成所述n个搅拌头本体(1)的旋转搅拌结构。
2.根据权利要求1所述的应用于搅拌摩擦加工的多搅拌头机构，其特征是：在所述主动轴(7)与所述主安装盘(4)的上表面之间固定环(10)，以形成所述主动轴(7)的稳定转动结构。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108327293A (zh) * 2018-01-19 2018-07-27 南京航空航天大学 一种热塑性塑料搅拌摩擦点焊工具及辅助装置及点焊方法
CN110340515A (zh) * 2019-06-14 2019-10-18 西安交通大学 一种多点搅拌摩擦焊与多点搅拌摩擦钎焊的方法及装置
CN113909669A (zh) * 2020-07-10 2022-01-11 天乐国际股份有限公司 散热片的摩擦接合机结构
CN117415441A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 江苏金诺化工装备有限公司 一种换热器端板与传热管焊接头、焊接装置及焊接工艺

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3501079A (en) * 1968-02-05 1970-03-17 Caterpillar Tractor Co Multiple spindle friction welder
JPH1038173A (ja) * 1996-07-29 1998-02-13 Sekisui Chem Co Ltd 熱可塑性樹脂製配管材の接合方法、この接合方法に用いる接合装置および配管材
CN2289637Y (zh) * 1997-04-21 1998-09-02 黄月英 一种摩擦焊夹套
CN2420464Y (zh) * 1999-10-13 2001-02-21 叶宜美 三星齿轮变速器
CN202823199U (zh) * 2012-10-24 2013-03-27 吴江华鹏制罐厂 一种多头搅拌器用安装头
CN204654693U (zh) * 2015-04-21 2015-09-23 慈溪恒煜电子有限公司 一种多功能搅拌器
CN105082040A (zh) * 2015-08-06 2015-11-25 宁波中旺工具有限公司 一种可快速更换刀头的电动螺丝刀
CN105108313A (zh) * 2015-09-14 2015-12-02 昆山斯格威电子科技有限公司 一种用于锂电池电极微型搅拌摩擦焊的摩擦头
CN205032847U (zh) * 2015-10-08 2016-02-17 上海电机学院 一种用于薄板连接的搅拌摩擦焊的搅拌头
CN205147579U (zh) * 2015-11-24 2016-04-13 镇江同舟螺旋桨有限公司 一种高性能船用螺旋桨制造专用搅拌摩擦加工工具

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3501079A (en) * 1968-02-05 1970-03-17 Caterpillar Tractor Co Multiple spindle friction welder
JPH1038173A (ja) * 1996-07-29 1998-02-13 Sekisui Chem Co Ltd 熱可塑性樹脂製配管材の接合方法、この接合方法に用いる接合装置および配管材
CN2289637Y (zh) * 1997-04-21 1998-09-02 黄月英 一种摩擦焊夹套
CN2420464Y (zh) * 1999-10-13 2001-02-21 叶宜美 三星齿轮变速器
CN202823199U (zh) * 2012-10-24 2013-03-27 吴江华鹏制罐厂 一种多头搅拌器用安装头
CN204654693U (zh) * 2015-04-21 2015-09-23 慈溪恒煜电子有限公司 一种多功能搅拌器
CN105082040A (zh) * 2015-08-06 2015-11-25 宁波中旺工具有限公司 一种可快速更换刀头的电动螺丝刀
CN105108313A (zh) * 2015-09-14 2015-12-02 昆山斯格威电子科技有限公司 一种用于锂电池电极微型搅拌摩擦焊的摩擦头
CN205032847U (zh) * 2015-10-08 2016-02-17 上海电机学院 一种用于薄板连接的搅拌摩擦焊的搅拌头
CN205147579U (zh) * 2015-11-24 2016-04-13 镇江同舟螺旋桨有限公司 一种高性能船用螺旋桨制造专用搅拌摩擦加工工具

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H.E.爱弗罗斯: "《轰炸瞄准具构造原理》", 31 August 1957, 国防工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108327293A (zh) * 2018-01-19 2018-07-27 南京航空航天大学 一种热塑性塑料搅拌摩擦点焊工具及辅助装置及点焊方法
CN108327293B (zh) * 2018-01-19 2019-07-02 南京航空航天大学 一种热塑性塑料搅拌摩擦点焊工具及辅助装置及点焊方法
CN110340515A (zh) * 2019-06-14 2019-10-18 西安交通大学 一种多点搅拌摩擦焊与多点搅拌摩擦钎焊的方法及装置
CN113909669A (zh) * 2020-07-10 2022-01-11 天乐国际股份有限公司 散热片的摩擦接合机结构
CN117415441A (zh) * 2023-12-19 2024-01-19 江苏金诺化工装备有限公司 一种换热器端板与传热管焊接头、焊接装置及焊接工艺
CN117415441B (zh) * 2023-12-19 2024-03-05 江苏金诺化工装备有限公司 一种换热器端板与传热管焊接头、焊接装置及焊接工艺

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