CN110052663A - 一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置及方法，该装置包括底座、轮毂旋转夹具、X轴导轨、Y轴导轨、主轴系统、搅拌头、引出块、引出块装卡传送机构及其底座、刮刀、刮刀装卡传送机构及其底座。引出块装卡传送机构和刮刀装卡传送机构分别位于轮毂旋转夹具两侧，引出块装卡传送机构可使得引出块平面与轮辋外缘顶端的切线重合，刮刀装卡传送机构可使得刮刀刃部与轮辋外缘相切，轮毂旋转夹具、主轴系统分别与主控装置电连接。本发明通过一个装置及工艺便完成了轮毂环焊缝的焊接、匙孔的消除以及焊缝表面的修磨等工艺，有效提高搅拌摩擦焊复合轮毂的生产效率。

Description

一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车轮毂制造技术，特别涉及一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置及方法。

背景技术

目前，汽车轮毂按照生产制造方式主要分为三大类：铸造轮毂、锻造轮毂以及复合式焊接轮毂。其中，铸造轮毂的成本低廉、工艺性能较好，但是其强度较低，同样强度的产品其重量要远高于锻造轮毂；锻造轮毂强度好、重量轻，但是其成本较高且工艺复杂；复合式焊接轮毂的轮辋与轮辐可以分别制造，然后通过搅拌摩擦焊将它们焊接在一起，其制造成本较低且性能可以达到整体锻造轮毂的水平。然而，搅拌摩擦焊接在焊接结束区域会留下一个由搅拌针旋出而产生的匙孔，其存在会显著影响轮毂的服役性能。目前，在复合式搅拌摩擦焊铝合金轮毂的制造过程中，消除匙孔的方法主要有两种，即塞入填充法和搅拌针回抽法。塞入填充法是在焊后将与母材同材质的填充材料旋转挤压进匙孔，再机械车削掉外留多余部分。采用该方法虽然可以对匙孔进行填充，但塞焊点边缘常常出现未焊合缺陷，且此区域受二次加热的影响会存在软化区，进而影响焊缝力学性能。搅拌针回抽法是在焊接结束时通过搅拌针的单独回抽以及内部活动轴肩的向下运动，将轴肩区域内包含的塑性金属挤压回匙孔，从而对匙孔进行填充。该方法对焊接设备以及搅拌头的设计制造要求较高，极易因铝合金挤入搅拌针和内部动轴肩的缝隙而导致搅拌头损坏，同时回填金属与基体之间的冶金结合较弱且不易控制。鉴于上述环焊缝搅拌摩擦焊匙孔消除方法中存在的问题，以及考虑到轮毂制造对生产效率的要求，本发明提出一种新的高效消除轮毂环焊缝匙孔的装置及方法。

发明内容

针对现有铝合金搅拌摩擦焊复合轮毂制造中匙孔消除方法存在的不足，本发明提供了一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置及方法，利用轮毂外缘设置的引出块和刮刀，在消除常规搅拌摩擦焊轮毂焊缝匙孔的同时，一次性在线清理引出块、飞边和毛刺，进而提高搅拌摩擦焊轮毂的生产效率。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

本发明的消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置，包括底座、轮毂旋转夹具、X轴导轨、Y轴导轨、主轴系统、搅拌头、引出块、引出块装卡传送机构、引出块装卡传送机构底座、刮刀、刮刀装卡传送机构、刮刀装卡传送机构底座，所述X轴导轨与底座连接在一起，所述Y轴导轨安装于X轴导轨上且可在X轴导轨上沿X轴方向移动，所述主轴系统安装于Y轴导轨上且可沿Y轴方向移动，所述搅拌头安装在主轴系统上且可沿顺时针及逆时针方向旋转，所述轮毂旋转夹具安装于底座上且可沿顺时针及逆时针方向旋转，所述引出块装卡传送机构底座和所述刮刀装卡传送机构底座分别安装于轮毂旋转夹具两侧的底座上，所述引出块装卡传送机构安装于引出块装卡传送机构底座上，所述刮刀装卡传送机构安装于刮刀装卡传送机构底座上，所述引出块装卡传送机构可使得引出块上表面与轮辋外缘顶端的切线水平，所述刮刀装卡传送机构可使得刮刀的刃部与轮辋外缘相切，所述轮毂旋转夹具、X轴导轨、Y轴导轨、主轴系统、引出块装卡传送机构、刮刀装卡传送机构分别与主控装置电连接。

本发明提供了一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的方法，是根据上述的装置实现的，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将轮辋与轮辐采用过盈配合的方式进行装配，随后将其装卡在轮毂旋转夹具上；

步骤S2：旋转轮毂组合构件，利用搅拌摩擦焊技术，采用搭接焊的方式，对轮辋和轮辐间的环焊缝进行焊接；

步骤S3：在进行步骤S2的过程中，将刮刀刃部置于轮辋外缘，使刮刀随时将已焊接部位的飞边、毛刺去除；

步骤S4：当轮毂旋转370°后停止其转动并保持搅拌头旋转，引出块装卡传送机构将引出块前推，压紧在轮辋上刚刚完成焊接的一侧，使引出块上表面与轮辋外缘顶端的切线重合，适当加载使引出块与轮辋外缘紧密贴合；

步骤S5：搅拌头保持旋转且向引出块一侧水平进给15mm后旋转拔出，使匙孔位于引出块上，搅拌头进给速度等于轮辋旋转时其外缘的线速度；

步骤S6：继续通过轮毂旋转夹具旋转轮毂，利用轮辋外侧的刮刀将引出块切除，同时，对焊缝表面的飞边和毛刺进行清理，最终完成轮毂的制造。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明通过一个装置及工艺便完成了轮毂环焊缝的焊接、匙孔的消除以及焊缝表面的修磨等工艺，有效提高搅拌摩擦焊复合轮毂的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置示意图；

图2为轮毂组件环缝搅拌摩擦焊过程示意图；

图3为搅拌头沿引出块引出过程示意图；

图4为刮刀切除引出块并修磨焊缝毛刺和飞边示意图；

其中，附图标记：1-底座、2-轮毂旋转夹具、3-X轴导轨、4-Y轴导轨、5-主轴系统、6-搅拌头、7-引出块、8-引出块装卡传送机构、9-引出块装卡传送机构底座、10-刮刀、11-刮刀装卡传送机构、12-刮刀装卡传送机构底座、13-轮辋、14-轮辐。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，本发明的一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置，包括底座1、轮毂旋转夹具2、X轴导轨3、Y轴导轨4、主轴系统5、搅拌头6、引出块7、引出块装卡传送机构8、引出块装卡传送机构底座9、刮刀10、刮刀装卡传送机构11及刮刀装卡传送机构底座12，其特征在于，所述X轴导轨3与底座1连接在一起，所述Y轴导轨4安装于X轴导轨3上且可在X轴导轨3上沿X轴方向移动，所述主轴系统5安装于Y轴导轨4上且可沿Y轴方向移动，所述搅拌头6安装在主轴系统5上且可沿顺时针及逆时针方向旋转，所述轮毂旋转夹具2安装于底座1上且可沿顺时针及逆时针方向旋转，所述引出块装卡传送机构底座9和所述刮刀装卡传送机构底座12分别安装于轮毂旋转夹具2两侧的底座1上，所述引出块装卡传送机构8安装于引出块装卡传送机构底座9上，所述刮刀装卡传送机构11安装于刮刀装卡传送机构底座12上，所述引出块装卡传送机构8可使得引出块7上表面与轮辋13外缘顶端的切线水平，所述刮刀装卡传送机构11可使得刮刀10的刃部与轮辋13外缘相切，所述轮毂旋转夹具2、X轴导轨3、Y轴导轨4、主轴系统5、引出块装卡传送机构8、刮刀装卡传送机构11分别与主控装置电连接。

本发明的一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的方法，根据上述的装置实现的，包括如下步骤：

步骤S1：将轮辋13与轮辐14采用过盈配合的方式进行装配，随后将其装卡在轮毂旋转夹具2上；

步骤S2：旋转轮毂组合构件，利用搅拌摩擦焊技术，采用搭接焊的方式，对轮辋13和轮辐14间的环焊缝进行焊接；

步骤S3：在进行步骤S2的过程中，将刮刀10刃部置于轮辋13外缘，使刮刀10随时将已焊接部位的飞边、毛刺去除；

步骤S4：当轮毂旋转370°后停止其转动并保持搅拌头旋转，引出块装卡传送机构8将引出块7前推，压紧在轮辋13上刚刚完成焊接的一侧，使引出块7上表面与轮辋13外缘顶端的切线重合，适当加载使引出块7与轮辋13外缘紧密贴合；

步骤S5：搅拌头6保持旋转且向引出块7一侧水平进给15mm后旋转拔出，使匙孔位于引出块7上，搅拌头6进给速度等于轮辋13旋转时其外缘的线速度；

步骤S6：继续通过轮毂旋转夹具2旋转轮毂，利用轮辋13外侧的刮刀10将引出块7切除，同时，对焊缝表面的飞边和毛刺进行清理，最终完成轮毂的制造。

本发明给出一个具体实施例来说明本发明的连接工艺，具体如下：

步骤S1：如图2所示，先将预制的轮辋13和轮辐14安装到轮毂旋转夹具2上；将具有与轮辋13外缘曲率半径一致的引出块7安装在引出块装卡传送机构8上；将刮刀10安装在刮刀装卡传送机构11上；调整刮刀10位置，使其刃部紧贴轮辋13的外缘；搅拌头6旋入待焊轮辋13、轮辐14内部，当下压量达到合适位置后进行原位旋转对待焊工件进行预热。

步骤S2：按图2所示方向轮毂旋转夹具2，带动被焊轮辋13、轮辐14旋转并完成焊接，如图2中的阴影区。刮刀10随时将已焊接部位的飞边、毛刺去除。

步骤S3：当轮毂旋转夹具2带动轮辋13、轮辐14旋转370°后停止旋转。引出块装卡传送机构8将引出块7前推，使引出块的平面与轮辋外缘顶端切线重合，适当加载使引出块7圆弧面与轮辋13外缘紧密贴合。

步骤S4：如图3所示，搅拌头6开始向引出块7一侧水平运动，其进给速度与轮毂焊接时轮辋13外缘的线速度一致。当运动到搅拌头6整体移出轮辋外缘后停止进给运动，转为沿主轴轴向旋转移出引出块7至安全位置，停止转动。

步骤S5：如图4所示，轮毂旋转夹具2带动已焊接完成的带有引出块7的轮毂按图3所示方向开始旋转，当引出块7运动到刮刀10位置时，刮刀10将引出块7切除，并继续对飞边、毛刺进行清理。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的装置，包括底座(1)、轮毂旋转夹具(2)、X轴导轨(3)、Y轴导轨(4)、主轴系统(5)、搅拌头(6)、引出块(7)、引出块装卡传送机构(8)、引出块装卡传送机构底座(9)、刮刀(10)、刮刀装卡传送机构(11)及刮刀装卡传送机构底座(12)，其特征在于，所述X轴导轨(3)与底座(1)连接在一起，所述Y轴导轨(4)安装于X轴导轨(3)上且可在X轴导轨(3)上沿X轴方向移动，所述主轴系统(5)安装于Y轴导轨(4)上且可沿Y轴方向移动，所述搅拌头(6)安装在主轴系统(5)上且可沿顺时针及逆时针方向旋转，所述轮毂旋转夹具(2)安装于底座(1)上且可沿顺时针及逆时针方向旋转，所述引出块装卡传送机构底座(9)和所述刮刀装卡传送机构底座(12)分别安装于轮毂旋转夹具(2)两侧的底座(1)上，所述引出块装卡传送机构(8)安装于引出块装卡传送机构底座(9)上，所述刮刀装卡传送机构(11)安装于刮刀装卡传送机构底座(12)上，所述引出块装卡传送机构(8)可使得引出块(7)上表面与轮辋(13)外缘顶端的切线水平，所述刮刀装卡传送机构(11)可使得刮刀(10)的刃部与轮辋(13)外缘相切，所述轮毂旋转夹具(2)、X轴导轨(3)、Y轴导轨(4)、主轴系统(5)、引出块装卡传送机构(8)、刮刀装卡传送机构(11)分别与主控装置电连接。

2.一种消除搅拌摩擦焊汽车轮毂环焊缝匙孔的方法，根据权利要求1所述的装置实现的，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将轮辋(13)与轮辐(14)采用过盈配合的方式进行装配，随后将其装卡在轮毂旋转夹具(2)上；

步骤S2：旋转轮毂组合构件，利用搅拌摩擦焊技术，采用搭接焊的方式，对轮辋(13)和轮辐(14)间的环焊缝进行焊接；

步骤S3：在进行步骤S2的过程中，将刮刀(10)刃部置于轮辋(13)外缘，使刮刀(10)随时将已焊接部位的飞边、毛刺去除；

步骤S4：当轮毂旋转370°后停止其转动并保持搅拌头旋转，引出块装卡传送机构(8)将引出块(7)前推，压紧在轮辋(13)上刚刚完成焊接的一侧，使引出块(7)上表面与轮辋(13)外缘顶端的切线重合，适当加载使引出块(7)与轮辋(13)外缘紧密贴合；

步骤S5：搅拌头(6)保持旋转且向引出块(7)一侧水平进给15mm后旋转拔出，使匙孔位于引出块(7)上，搅拌头(6)进给速度等于轮辋(13)旋转时其外缘的线速度；

步骤S6：继续通过轮毂旋转夹具(2)旋转轮毂，利用轮辋(13)外侧的刮刀(10)将引出块切除，同时，对焊缝表面的飞边和毛刺进行清理，最终完成轮毂的制造。