CN107962309B - 振动摩擦焊接机 - Google Patents

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Abstract

振动摩擦焊接机，包括台架、设置在台架上的压力调节单元、与该压力调节单元连接的能够上下提升调节的下台面、设置在台架上的振动单元以及用于夹持待焊接的两个工件在振动单元的作用下进行振动的模具装置，该模具装置包括：滑动座，被固定设置在振动摩擦焊机的下台面上，上表面上设置有滑动轨道；下模，安装在滑动座上，具有底面和工作面，工作工作面上设置有夹持第一个工件的第一夹持件，底面上设置有和滑轨相接触的滑动面；运动控制单元，设置在滑动座上，用于控制下模在滑动座上滑动或锁定；以及上模，用于和振动摩擦焊机的振动单元连接，设置有用于夹持第二个工件的第二夹持件。

Description

振动摩擦焊接机
技术领域
本发明涉及一种摩擦焊接机，属于焊接机械领域。
背景技术
典型的振动摩擦焊接机包括台架、设置在台架上的压力调节单元下以及与压力调节单元连接的可以上下提升调节的下台面、连接在下台面上的下模具(行业内也称为下冶具，英文名lower tooling)以及设置在台架上端的振动单元(行业内也称做振动头，一般包括振动板、设置在振动板上的弹簧以及驱动振动板进行左右平行振动的左右电磁铁)、与振动单元连接的上模具(行业内也称为上冶具，英文名upper tooling)。
工作时，将待焊接的工件分别固定在上、下模具上的对应位置，调节下台面的高度使得待焊接的工件接触，通过压力调节单元精确控制压力，开动振动单元驱动上模具上的工件进行振动，两个工件摩擦发热并融化，在压力调节单元的压力下压合熔接，在达到预定的变形量后，振动单元停止振动，卸压，焊接完成。
但上述过程由于振动单元的惯性，会在断电停止的一段时间内依然会有摩擦，进一步由于压力调节单元卸压的延迟(现时多使用液压或螺旋压力机构)的存在，这一段时间会依然进行着摩擦和焊接，也就是说，这个惯性作用和延迟会导致实际的焊接变形量和预定的变形量会有偏差(一般是变形量会更多，导致加工后的零件尺寸变小)。这对于一般的焊接件影响不大，但对于某些精密焊接的零件或是焊接部位余量小的场合，这个差值是不能不考虑的。
很自然的一个解决方法是计算补偿量，提前停止，使得提前量和上述的差值相等，但该方法依赖于不同的焊接条件，不同的焊接材料，由于很难测量不同材料的焊接参数，该思路实际上比较难实现。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题而进行的，创造性的在左、右电磁铁断电后将下模具有固定不动的状态切换为和上模具同步运动的状态，实现两者的联动，由于上下模具联动，所以待焊接的的工件自然没有了摩擦(或相互摩擦的时间极短)，如此背景技术中指出的差值就可以减小到极小。为此，本发明提出以下方案的振动摩擦焊接机：
振动摩擦焊接机，包括台架、设置在台架上的压力调节单元、与该压力调节单元连接的能够上下提升调节的下台面、设置在台架上的振动单元以及用于夹持待焊接的两个工件在振动单元的作用下进行振动的模具装置，其特征在于，该模具装置包括：滑动座，被固定设置在振动摩擦焊机的下台面上，上表面上设置有滑动轨道；下模，安装在滑动座上，具有底面和工作面，工作工作面上设置有夹持第一个工件的第一夹持件，底面上设置有和滑轨相接触的滑动面；运动控制单元，设置在滑动座上，用于控制下模在滑动座上滑动或锁定；以及上模，用于和振动摩擦焊机的振动单元连接，设置有用于夹持第二个工件的第二夹持件，其中，运动控制单元和振动摩擦焊机的振动单元通讯，当该振动单元断电停止振动时，运动控制单元就进行动作使得下模相对于滑动座由锁定状态变化为滑动状态而与上模一起同步滑动。
本发明提供的振动摩擦焊接机，还可以具有这样的特征：其中，滑动轨道设置在滑动座的上表面的凹坑内，运动控制单元包括多个设置在滑动座上的电磁铁以及设置在下模的底面上的永磁铁，电磁铁不通电而与永磁铁相互吸引而吸合为一体，下模相对于滑动座即处于锁定状态，电磁铁通电与永磁铁相互排斥而将下模托起，下模相对于滑动座由锁定状态变化为滑动状态而与上模一起同步滑动。
本发明提供的振动摩擦焊接机，还可以具有这样的特征：其中，凹坑为矩形，多个电磁铁设置在该凹坑的四个周壁以及底面上，对应的，永磁铁也对应的设置在下模的与电磁铁相对的位置处。
本发明提供的振动摩擦焊接机，还可以具有这样的特征：其中，永磁铁位稀土强力磁铁，分别嵌入下模内。
本发明提供的振动摩擦焊接机，还可以具有这样的特征：其中，滑动座包括方形底座和安装在底座两侧的侧板，方形底座的上表面开设有工字槽，该槽的两端被两个侧板封闭而形成凹坑，下模嵌入工字槽中而可以自由滑动。
本发明提供的振动摩擦焊接机，还可以具有这样的特征：其中，工字槽的长度比下模的长度长4.0-8.0mm。
本发明提供的振动摩擦焊接机，还可以具有这样的特征，还包括：控制单元，和具有电磁铁的振动单元连接，一旦电磁铁断电，就发出控制信号控制运动控制单元就进行动作使得下模相对于滑动座由锁定状态变化为滑动状态。
本发明提供的振动摩擦焊接机，还可以具有这样的特征，还包括：重量传感器，设置在下模上，用于测量重力信号，其中，控制单元根据重力信号控制电磁铁的电流使得电磁铁的排斥力和重力平衡而将下模托起。
本发明提供的振动摩擦焊接机，还可以具有这样的特征：其中，在下模的底面好滑动轨道之间涂布有润滑油膜。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的振动摩擦焊接机，因为焊接模具具有供下模具滑动的滑动座以及设置在滑动座上能够控制下模在滑动座上滑动或锁定的运动控制单元，所以能够在左、右电磁铁断电后将下模由固定不动的状态切换为和上模具同步运动的状态，实现两者的联动，由于上下模具联动，所以待焊接的的工件自然没有了摩擦(或相互摩擦的时间极短)，如此背景技术中指出的差值就可以减小到极小，克服了加工出的实际值和设定值不相等的问题。
附图说明
图1是本发明的实施例中的的振动摩擦焊接机的组成结构示意图；
图2是本发明的实施例中的模具装置的结构示意图；以及
图3是图2的俯视图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的振动摩擦焊接机的结构、组成以及连接关系和工作原理、使用方法作具体阐述。
图1是本发明的实施例中的的振动摩擦焊接机的组成结构示意图。
如图1所示，振动摩擦焊接机1000包括台架1、设置在台架上的压力调节单元2、与该压力调节单元连接的能够上下提升调节的下台面3、设置在台架1上的具有电磁铁的振动单元4以及用于夹持待焊接的两个工件在振动单元的作用下进行振动的模具装置100和控制单元5。
图2是本发明的实施例中的模具装置的结构示意图。
图3是图2的俯视图。
如图2、3所示，模具装置100包括滑动座10、下模20、运动控制单元30、上模40、重量传感器50。
滑动座10，使用时通过螺栓被固定设置在下台面3上，上表面上设置有滑动轨道。
本实施例中上表面具有凹坑，滑动轨道就设置在滑动座的上表面的凹坑内。进一步为了制造方便，本实施例中，滑动座10为分体式的结构，包括方形底座11和安装在底座11的两侧的两个侧板12。
方形底座11的上表面开设有如图2所示的工字槽111，工字槽的底面精加工研磨为光滑的研磨面，作为滑动轨道，供下模20嵌入而只和该研磨面接触而可以自由滑动，设计时工字槽111的长度比下模的长度长4.0-8.0mm作为下模20的振动空间。
装配好下模20后，将该槽的两端用两个侧板12使用螺栓封闭而形成凹坑。
下模20，安装在滑动座10上，具有底面和工作面，工作工作面上设置有夹持第一个工件A的第一夹持件，底面上设置有和滑轨相接触的滑动面。
运动控制单元30，设置在滑动座上，用于控制下模在滑动座上滑动或锁定，包括8个设置在滑动座的底面上的电磁铁31以及设置在下模的底面上的8个永磁铁32。
8个电磁铁31，如图2、3所示，4个分别安装在底座10的凹坑的四个周壁上；另外4个安装在凹坑的底面。对应的电磁铁31的铁芯都露出，本实施例是在工字槽111的两个侧壁、两个侧板12上和方形底座11的底面设置安装孔，将铁芯和线圈都埋设在安装孔内，底面的铁芯和线圈在安装完毕后，在安装孔的多余凹陷处盛满润滑油，如此即在滑动面涂上了润滑油膜。
对应的，8个永磁铁片安装在下模20的底面和周壁的对应位置处，一一对应，而且安装时露出的磁极面都是N极或S极。本实施例中，永磁铁为稀土强力磁铁方形片(比如钕铁硼磁铁)，分别嵌入下模的对应位置处。
上模40，通过螺栓等可拆卸连接方式和振动单元的振动板连接，上表面设置有用于夹持第二个工件B的第二夹持件。
重量传感器50，和控制单元5连接，设置在下模上，用于测量重力信号。
控制单元5，和振动单元4的电磁铁、压力调节单元2、下台面3以及运动控制单元30、重量传感器50连接并进行控制。
运动控制单元30和振动单元4通过控制单元5被通讯连接。
控制过程原理：
电磁铁31不通电而与永磁铁32相互吸引而吸合为一体，下模20相对于滑动座即处于锁定状态。
当该振动单元4断电停止振动时，控制单元5就控制运动控制单元30就进行动作：给电磁铁31通电，并根据重量传感器50的重力信号控制电磁铁的电流使得电磁铁31与永磁铁32的排斥力和重力平衡而将下模托起，此时，即使得下模20相对于滑动座10由锁定状态变化为滑动状态而与上模一起同步滑动。
作为一种优化的设计，本实施例中下模的质量也设计的尽量轻巧，质量尽量小，建议使用铝合金或其他轻质合金，对应的上膜也使用铝合金或其他轻质合金。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的振动摩擦焊接机，因为焊接模具具有供下模具滑动的滑动座以及设置在滑动座上能够控制下模在滑动座上滑动或锁定的运动控制单元，所以能够在左、右电磁铁断电后将下模由固定不动的状态切换为和上模具同步运动的状态，实现两者的联动，由于上下模具联动，所以待焊接的的工件自然没有了摩擦(或相互摩擦的时间极短)，如此背景技术中指出的差值就可以减小到极小，克服了加工出的实际值和设定值不相等的问题。
因为，使用的是永磁铁和电磁铁的方式进行磁力吸合锁定并通过磁力的排斥来将下模托起而悬浮在滑道上进行滑道，所以，一方面解除锁定的过程，反应快，而且没有动作部件的接触；另一方面，因为解除锁定后是被悬浮托起的，所以滑道时的阻力小，能够更好的保持与上模具的联动状态。实际使用时，涂布油膜，使得滑动时摩擦阻力
进一步，因为滑动座包括方形底座和安装在底座两侧的侧板，采用这种装配方式，便于加工；而且，方形底座的上表面开设有工字槽，该槽的两端被两个侧板封闭而形成凹坑，这样在下模嵌入后可以自由滑动而不会在电磁铁突然通电后，因为排斥力而脱离滑轨。
更进一步，因为设置了重量传感器能够测量重力信号，所以控制单元能够根据重力信号控制电磁铁的电流使得电磁铁的排斥力和重力平衡而将下模托起，如此，重力和磁铁的排斥力将实现匹配，既不会过小而致使滑动座与下模阻力大，又不会因为过大使得与工字槽相碰撞。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种振动摩擦焊接机，包括台架、设置在台架上的压力调节单元、与该压力调节单元连接的能够上下提升调节的下台面、设置在所述台架上的振动单元以及用于夹持待焊接的两个工件在所述振动单元的作用下进行振动的模具装置，其特征在于，该模具装置包括：
滑动座，被固定设置在所述振动摩擦焊机的下台面上，上表面上设置有滑动轨道；
下模，安装在所述滑动座上，具有底面和工作面，所述工作面上设置有夹持第一个 所述工件的第一夹持件，所述底面上设置有和所述滑动轨道相接触的滑动面；
运动控制单元，设置在所述滑动座上，用于控制所述下模在所述滑动座上滑动或锁定；
重量传感器，设置在所述下模上，用于测量重力信号；以及
上模，用于和所述振动摩擦焊机的振动单元连接，设置有用于夹持第二个所述工件的第二夹持件，
其中，所述运动控制单元包括多个设置在所述滑动座上的电磁铁以及设置在所述下模的底面上的永磁铁，
所述电磁铁不通电而与所述永磁铁相互吸引而吸合为一体，所述下模相对于所述滑动座即处于锁定状态，
所述电磁铁通电与所述永磁铁相互排斥而将所述下模托起，所述下模相对于所述滑动座由锁定状态变化为滑动状态而与所述上模一起同步滑动，
所述控制单元根据所述重力信号控制所述电磁铁的电流使得所述电磁铁的排斥力和所述重力平衡而将所述下模托起，
所述运动控制单元和所述振动摩擦焊机的振动单元通讯，当该振动单元断电停止振动时，所述运动控制单元就进行动作使得所述下模相对于所述滑动座由锁定状态变化为滑动状态而与所述上模一起同步滑动。
2.根据权利要求1所述的振动摩擦焊接机，其特征在于：
其中，所述滑动轨道设置在所述滑动座的上表面的凹坑内。
3.根据权利要求2所述的振动摩擦焊接机，其特征在于：
其中，所述凹坑为矩形，多个所述电磁铁设置在该凹坑的四个周壁以及底面上，
对应的，所述永磁铁也对应的设置在所述下模的与所述电磁铁相对的位置处。
4.根据权利要求2所述的振动摩擦焊接机，其特征在于：
其中，所述永磁铁为稀土强力磁铁，分别嵌入所述下模内。
5.根据权利要求3所述的振动摩擦焊接机，其特征在于：
其中，所述滑动座包括方形底座和安装在底座两侧的侧板，
所述方形底座的上表面开设有工字槽，该槽的两端被两个所述侧板封闭而形成所述凹坑，
所述下模嵌入所述工字槽中而可以自由滑动。
6.根据权利要求5所述的振动摩擦焊接机，其特征在于：
其中，所述工字槽的长度比所述下模的长度长4.0-8.0mm。
7.根据权利要求1所述的振动摩擦焊接机，其特征在于，还包括：
控制单元，和具有电磁铁的所述振动单元连接，一旦所述电磁铁断电，就发出控制信号控制所述运动控制单元就进行动作使得所述下模相对于所述滑动座由锁定状态变化为滑动状态。
8.根据权利要求1所述的振动摩擦焊接机，其特征在于：
其中，在所述下模的底面和所述滑动轨道之间涂布有润滑油膜。
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