CN110560883A - 立式摩擦焊机 - Google Patents

Abstract

本发明属于焊接设备领域，涉及一种立式摩擦焊机，包括底座，底座上方设有下机架和上机架，下机架和上机架之间通过立柱连接固定，下机架上部设有下液压缸，上机架下部设有上液压缸，下液压缸和上液压缸的轴心线重合；下机架和上机架之间设有旋转式工装，旋转式工装围绕一根立柱旋转，旋转式工装上方设有钢爪夹紧装置，钢爪夹紧装置一端设有夹具定位孔，一根立柱穿过夹具定位孔并通过轴套与钢爪夹紧装置固定。本发明能够将钢爪和铝导杆直接焊接为一体，并且本设备操作方便，摩擦焊接的过程无火焰无烟尘，解决了环境污染问题，净化了厂区工作环境，有利于职工身心健康；应用本设备减少了耗材和人力成本，提高了生产效率。

Description

立式摩擦焊机

技术领域

本发明涉及一种立式摩擦焊机，属于焊接设备领域。

背景技术

在电解铝生产中，阳极被誉为“电解的心脏”，而作为构成阳极的钢爪和铝导杆组的导电效果如何，在一定程度上决定着吨铝电耗的高低，而钢爪和铝导杆的焊接品质则决定了整个阳极的品质。因而，将钢爪和铝导杆焊接为一体的焊接设备则尤为重要，目前主要是传统电焊，并且在钢爪和铝导杆之间需要设置爆炸块，铝导杆与爆炸块的铝材面焊接，钢爪与爆炸块的钢材面焊接，这样在结构上出现三个焊接平面，此种焊接由于铝导杆和钢爪与爆炸块都是四周围焊，不能形成全截面焊接，面接触电阻较大，电解铝生产耗电较高，人力成本也较高，生产效率偏低，而现在还没有出现将钢爪和铝导杆直接通过摩擦焊焊接为一体的设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种立式摩擦焊机，该立式摩擦焊机能够将钢爪和铝导杆直接焊接为一体，实现钢爪和铝导杆的异种金属全面焊接；并且本设备操作方便，焊接过程无火焰无烟尘，解决了环境污染问题，净化了厂区工作环境，有利于职工身心健康；应用本设备减少了耗材和人力成本，提高了生产效率。

本发明所述的立式摩擦焊机，包括底座，底座上方设有下机架和上机架，下机架和上机架之间通过立柱连接固定，下机架上部设有下液压缸，上机架下部设有上液压缸，下液压缸和上液压缸的轴心线重合；下机架和上机架之间设有旋转式工装，旋转式工装围绕一根立柱旋转，旋转式工装上方设有钢爪夹紧装置，钢爪夹紧装置一端设有夹具定位孔，一根立柱穿过夹具定位孔并通过轴套与钢爪夹紧装置固定。

焊接时，旋转式工装开始时从下机架、上机架和立柱组成的焊机机架中转出，然后在旋转式工装内装入工件铝方杆，在钢爪夹紧装置中放入工件钢爪并加紧固定，然后旋转式工装转动转至焊机机架中，在预定位置停止，工件铝方杆与工件钢爪的焊接位置相对应，下液压缸将旋转式工装上相对应的位置顶紧，传递给工件铝方杆一定的压力，同时，上液压缸顶紧钢爪夹紧装置，传递给钢爪夹紧装置一定的压力，此时，旋转式工装的相应部件带动工件铝方杆转动，上液压缸按预定速度压下，形成摩擦跟进，一定时间后，工件铝方杆停止旋转；上液压缸按设定的压力快速压下，实现摩擦焊接，下液压缸和上液压缸保压一段时间，形成理想的焊接接头，焊接过程结束；然后下液压缸和上液压缸回缩，旋转式工装转出，至焊机外侧，钢爪夹紧装置将钢爪松开，加工车间内的行车配合将焊接完成的总工件取出，进入下一个循环。

优选的，所述的旋转式工装包括工装底座架，工装底座架上设有传动箱，传动箱的输入轴通过传动装置连接主电机的输出轴，传动箱的顶部设有传动盘，传动盘与传动箱的大伞齿轮固定连接，传动盘中部设有工件放置通孔，传动箱下方设有防弯机构，防弯机构下方设有旋转顶座，防弯机构、旋转顶座和传动盘轴心线相重合；工装底座架下部设有旋转部；工装底座架底部设有脚轮。

传动箱包括大伞齿轮和小伞齿轮，小伞齿轮由传动箱的输入轴带动旋转，小伞齿轮与大伞齿轮啮合传动，传动盘通过定位销与大伞齿轮固定；防弯机构顶端焊接固定有安装法兰，安装法兰通过螺栓固定于传动盘底端。在焊接前安装工件铝方杆时，旋转部控制工装底座架围绕立柱旋转，携带防弯机构、旋转顶座和传动盘从总焊机机架内转出，然后焊接车间内的行车配合将工件铝方杆吊起，使工件铝方杆从传动盘的工件放置通孔内放入，然后穿过防弯机构插入至旋转顶座内，然后旋转部控制工装底座架围绕立柱再次旋转，将防弯机构、旋转顶座、传动盘以及工件铝方杆转入至总焊机机架内的焊接工位处，此时旋转顶座位于总焊机的下液压缸上方，并且下液压缸的活塞柱与旋转顶座底部通过螺栓固定连接。安装定位过程简单可靠，省时省力。工件放置通孔形状与工件形状相匹配。传动装置包括离合器、减速齿箱、和联轴器。焊接时，主电机工作通过传动装置将动力输出至传动箱，传动箱带动传动盘转动，传动盘转动带动与工件放置通孔形状相匹配的工件铝方杆转动，同时，总焊机下液压缸的活塞杆配合顶紧，旋转顶座带动工件铝方杆向上顶紧，铝方杆与设置在总焊机上方的钢爪在下液压缸和主电机的共同作用下完成焊接。

优选的，所述的旋转部包括相互啮合的动齿轮和定齿轮，动齿轮与工装底座架固定连接，定齿轮套装固定在立柱外周，立柱与工装底座架之间设有旋转轴承，动齿轮连接旋转驱动机构。旋转驱动机构固定在工装底座架上，旋转驱动机构为旋转驱动电机。当旋转驱动电机工作时，旋转驱动电机输出轴带动动齿轮围绕定齿轮转动，从而完成旋转驱动电机带动工装底座架围绕立柱旋转。

优选的，所述的防弯机构包括直管，直管的管壁上设有若干层校直孔组，每层校直孔组包括两组通孔，一组通孔包括中心线重合的两个圆形通孔，并且本层的两组通孔的两条中心线平行；上下相邻两层圆形通孔的中心线相互垂直，圆形通孔中插入有圆钢，圆钢与圆形通孔转动配合。圆钢在圆形通孔内灵活转动。使用时，工件从直管的一端装入或移出，在装入或移出时，成排的圆钢起滑道作用，使工件装卸顺利；在进行摩擦顶进和顶锻过程中时，工件的四周侧面靠在圆钢上，圆钢围成区域与工件外形相匹配，因此圆钢能有效防止工件的弯曲变形。

优选的，所述的旋转顶座包括设有中心通孔的座壳，座壳的中心通孔内设有转动轴座，并且中心通孔呈阶梯状，转动轴座的上部设置在中心通孔大孔端内，转动轴座与中心通孔的内壁之间设有顶座轴承，顶座轴承与中心通孔内壁过盈配合，顶座轴承与转动轴座间隙配合，座壳顶端固定有压盖，转动轴座顶端穿过压盖的中通孔；转动轴座上端面设有工件放置凹槽，转动轴座底端面位于中心通孔小孔端内，并且转动轴座底端面固定有角度测量装置。

压盖通过螺钉与座壳固定连接，并且转动轴座顶端高于压盖顶面。工件放置凹槽内插入工件，并且工件放置凹槽的横截面与工件的横截面相匹配，工件旋转时带动转动轴座旋转。使用过程中，本装置通过螺栓与总焊机的下液压缸的活塞柱顶端固定，因此下液压缸的顶进带动工件铝方杆与钢爪顶进，而设备上的主电机带动工件铝方杆旋转，铝方杆旋转带动转动轴座旋转，并且在摩擦焊接过程中角度测量装置将转动轴座旋转的情况记录并传输给控制系统，由计算机及时计算位置反馈至工作台，让操作人员及时获取铝方杆的位置，从而使操作人更好的判断结束旋转的时刻，保证焊接完毕时产品中的铝方杆摆放位置正确，符合客户对产品的要求。转动轴座底端面位于中心通孔小孔端内，转动轴座底端面与配合本装置使用的下液压缸不接触，因此下液压缸对转动轴座的转动无影响。

优选的，所述的钢爪夹紧装置包括夹具定侧帮和夹具动侧帮，夹具定侧帮和夹具动侧帮通过连接轴组连接固定；夹具定侧帮中部位置设有夹具定胎，夹具动侧帮上与夹具定胎相对应的位置设有夹紧油缸，夹紧油缸的活塞杆端部设有夹具动胎，夹具定胎与夹具动胎将钢爪夹紧定位；夹具定侧帮一端设有夹具定位孔。本装置安装在焊机上，钢爪装夹时，通过行车将钢爪吊至夹紧工位的夹具定胎处，此时夹紧油缸的活塞杆向钢爪所在位置伸出，活塞杆端部的夹具动胎与夹具定胎将钢爪加紧。当焊接完成后，活塞杆回缩，夹具动胎与夹具定胎对钢爪的夹紧力消失，行车将完成焊接的产品吊装，此时可以将完成焊接的产品移出。

优选的，所述的夹具定胎和夹具动胎的夹紧面均设有弧形定位槽。弧形定位槽与钢爪抓头的形状大小相匹配，钢爪在夹紧时，将钢爪的抓头放置在与其对应的弧形定位槽内，一方面方便钢爪的定位，另一方面可以保证夹具定胎和夹具动胎分别与钢爪的充分接触，将钢爪夹紧的更加牢固。

优选的，所述的每层校直孔组的两条中心线之间的间距均相同；直管为圆管或方管。目前使用的工件一般为铝方杆，上下相邻校直孔组围城的区域恰为方形，与铝方杆外形相匹配，能够对铝方杆起到更好的防弯作用；直管的长度可以根据铝方杆的具体长度进行确定。

圆钢直径为30mm-60mm，圆钢的粗细适中，不仅具有极高的强度，而且方便工人具体操作；上下相邻两层校直孔组的间距为60mm-90mm，间距适中，能够更加有效的防止铝方杆发生弯折。

优选的，所述的工件放置凹槽截面为多边形；顶座轴承包括转动轴承和定位轴承，并且转动轴座中部设有轴肩，轴肩与压盖之间设置转动轴承，轴肩与大孔端壁之间设置定位轴承。目前的工件铝方杆横截面多数为方形，工件放置凹槽截面与工件铝方杆横截面相匹配；轴肩外圈小于中心通孔的大孔内径，因此转动轴座在转动过程中不会受到轴肩的影响。转动轴承和定位轴承能够使转动轴座的转动更加滑顺，并且能够对转动轴座起到定位作用，避免转动轴座在座壳的中心通孔内随意晃动，减缓了部件的损耗，延长部件的使用寿命。

优选的，所述的旋转式工装下部的一侧设有工装定位孔，下机架上方增设锁紧液压缸，锁紧液压缸与工装定位孔位置相对应。当旋转式工装旋转至机架内的焊接工位时，锁紧液压缸的活塞杆顶出并插入进旋转式工装的工装定位孔内，对旋转式工装起到定位和固定的作用。

钢爪夹紧装置的连接轴组包括两根连接杆，两根连接杆分别设于夹具定胎的两侧，夹具定侧帮、夹具动侧帮和两根连接杆组成封闭环，形成一个受力闭循环，有利于钢爪的夹紧和对本身装置的保护。夹紧油缸的个数为2，并且两个夹紧油缸关于夹具定胎的中轴线对称，钢爪的中轴线与夹具定胎的中轴线重合，两个夹紧油缸对称分布，保证钢爪各部分受力均等，避免钢爪出现一端翘起而影响焊接，从而保证焊接产品的质量。

钢爪夹紧装置通过轴套与一根立柱固定，可以使钢爪夹紧装置与焊机机架形成受力闭循环，有利于消除应力，避免装置及焊机本体受损。

本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：

本发明结构设计合理，能够将钢爪和铝导杆直接焊接为一体，实现钢爪和铝导杆的异种金属全面焊接；并且本设备操作方便，焊接的过程无火焰无烟尘，解决了环境污染问题，净化了厂区工作环境，有利于职工身心健康；应用本设备减少了耗材和人力成本，提高了生产效率。

附图说明

图1、立式摩擦焊机结构示意图；

图2、旋转式工装结构示意图；

图3、防弯机构结构示意图(直管为圆管)；

图4、图3中A-A剖面图；

图5、防弯机构俯视图(直管为方管)；

图6、旋转顶座结构示意图(主视图)；

图7、旋转顶座结构示意图(俯视图)；

图8、钢爪夹紧装置结构示意图；

图9、传动箱内部剖视图。

图中：1、工装底座架；2、旋转顶座；3、防弯机构；4、定齿轮；5、动齿轮；6、旋转驱动机构；7、脚轮；8、主电机；9、离合器；10、减速齿箱；11、联轴器；12、工件放置通孔；13、传动盘；14、传动箱；15、直管；16、圆钢；17、圆形通孔；18、工件放置凹槽；19、压盖；20、转动轴承；21、座壳；22、角度测量装置；23、定位轴承；24、中心通孔；25、轴肩；26、转动轴座；27、底座；28、下机架；29、下液压缸；30、锁紧液压缸；31、立柱；32、上机架；33、上液压缸；34、钢爪夹紧装置；35、旋转式工装；36、夹具定侧帮；37、夹具定胎；38、钢爪；39、连接杆；40、夹具动胎；41、夹紧油缸；42、夹具动侧帮；43、弧形定位槽；44、夹具定位孔；45、轴套；46、安装法兰；47、定位销；48、大伞齿轮；49、小伞齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

如图1-图9，本发明所述的立式摩擦焊机，包括底座27，底座27上方设有下机架28和上机架32，下机架28和上机架32之间通过立柱31连接固定，下机架28上部设有下液压缸29，上机架32下部设有上液压缸33，下液压缸29和上液压缸33的轴心线重合；下机架28和上机架32之间设有旋转式工装35，旋转式工装35围绕一根立柱31旋转，旋转式工装35上方设有钢爪夹紧装置34，钢爪夹紧装置34一端设有夹具定位孔44，一根立柱31穿过夹具定位孔44并通过轴套45与钢爪夹紧装置34固定。

本实施例中：

旋转式工装35包括工装底座27架1，工装底座27架1上设有传动箱14，传动箱14的输入轴通过传动装置连接主电机8的输出轴，传动箱14的顶部设有传动盘13，传动盘13与传动箱14的大伞齿轮固定连接，传动盘13中部设有工件放置通孔12，传动箱14下方设有防弯机构3，防弯机构3下方设有旋转顶座2，防弯机构3、旋转顶座2和传动盘13轴心线相重合；工装底座27架1下部设有旋转部；工装底座27架1底部设有脚轮7。

传动箱14包括大伞齿轮48和小伞齿轮49，小伞齿轮49由传动箱14的输入轴带动旋转，小伞齿轮49与大伞齿轮48啮合传动，传动盘13通过定位销47与大伞齿轮48固定；防弯机构3顶端焊接固定有安装法兰46，安装法兰46通过螺栓固定于传动盘13底端。在焊接前安装工件铝方杆时，旋转部控制工装底座27架1围绕立柱31旋转，携带防弯机构3、旋转顶座2和传动盘13从总焊机机架内转出，然后焊接车间内的行车配合将工件铝方杆吊起，使工件铝方杆从传动盘13的工件放置通孔12内放入，然后穿过防弯机构3插入至旋转顶座2内，然后旋转部控制工装底座27架1围绕立柱31再次旋转，将防弯机构3、旋转顶座2、传动盘13以及工件铝方杆转入至总焊机机架内的焊接工位处，此时旋转顶座2位于总焊机的下液压缸29上方，并且下液压缸29的活塞柱与旋转顶座2底部通过螺栓固定连接。安装定位过程简单可靠，省时省力。工件放置通孔12形状与工件形状相匹配。传动装置包括离合器9、减速齿箱10、和联轴器11。焊接时，主电机8工作通过传动装置将动力输出至传动箱14，传动箱14带动传动盘13转动，传动盘13转动带动与工件放置通孔12形状相匹配的工件铝方杆转动，同时，总焊机下液压缸29的活塞杆配合顶紧，旋转顶座2带动工件铝方杆向上顶紧，铝方杆与设置在总焊机上方的钢爪38在下液压缸29和主电机8的共同作用下完成焊接。防弯机构3与旋转顶座2之间存在一定间隙，便于观察工件铝方杆是否安装至旋转顶座2。

旋转部包括相互啮合的动齿轮5和定齿轮4，动齿轮5与工装底座27架1固定连接，定齿轮4套装固定在立柱31外周，立柱31与工装底座27架1之间设有旋转轴承，动齿轮5连接旋转驱动机构6。旋转驱动机构6固定在工装底座27架1上，旋转驱动机构6为旋转驱动电机。当旋转驱动电机工作时，旋转驱动电机输出轴带动动齿轮5围绕定齿轮4转动，从而完成旋转驱动电机带动工装底座27架1围绕立柱31旋转。

防弯机构3包括直管15，直管15的管壁上设有若干层校直孔组，每层校直孔组包括两组通孔，一组通孔包括中心线重合的两个圆形通孔17，并且本层的两组通孔的两条中心线平行；上下相邻两层圆形通孔17的中心线相互垂直，圆形通孔17中插入有圆钢16，圆钢16与圆形通孔17转动配合。圆钢16在圆形通孔17内灵活转动。使用时，工件从直管15的一端装入或移出，在装入或移出时，成排的圆钢16起滑道作用，使工件装卸顺利；在进行摩擦顶进和顶锻过程中时，工件的四周侧面靠在圆钢16上，圆钢16围成区域与工件外形相匹配，因此圆钢16能有效防止工件的弯曲变形。

旋转顶座2包括设有中心通孔24的座壳21，座壳21的中心通孔24内设有转动轴座26，并且中心通孔24呈阶梯状，转动轴座26的上部设置在中心通孔24大孔端内，转动轴座26与中心通孔24的内壁之间设有顶座轴承，顶座轴承与中心通孔24内壁过盈配合，顶座轴承与转动轴座26间隙配合，座壳21顶端固定有压盖19，转动轴座26顶端穿过压盖19的中通孔；转动轴座26上端面设有工件放置凹槽18，转动轴座26底端面位于中心通孔24小孔端内，并且转动轴座26底端面固定有角度测量装置22。角度测量装置22为增量编码器，增量编码器连接外部的信号处理系统，能够对工件铝方杆起一个定位作用，保证工件铝方杆能够保持正确的位置。

压盖19通过螺钉与座壳21固定连接，并且转动轴座26顶端高于压盖19顶面。工件放置凹槽18内插入工件，并且工件放置凹槽18的横截面与工件的横截面相匹配，工件旋转时带动转动轴座26旋转。使用过程中，本装置通过螺栓与总焊机的下液压缸29的活塞柱顶端固定，因此下液压缸29的顶进带动工件铝方杆与钢爪38顶进，而设备上的主电机8带动工件铝方杆旋转，铝方杆旋转带动转动轴座26旋转，并且在顶锻过程中角度测量装置22将转动轴座26旋转的情况记录并传输给控制系统，由计算机及时计算位置反馈至工作台，让操作人员及时获取铝方杆的位置，从而使工人更好的判断结束旋转的时刻，保证焊接完毕时产品中的铝方杆摆放位置正确，符合客户对产品的要求。转动轴座26底端面位于中心通孔24小孔端内，转动轴座26底端面与配合本装置使用的下液压缸29不接触，因此下液压缸29对转动轴座26的转动无影响。

钢爪夹紧装置34包括夹具定侧帮36和夹具动侧帮42，夹具定侧帮36和夹具动侧帮42通过连接轴组连接固定；夹具定侧帮36中部位置设有夹具定胎37，夹具动侧帮42上与夹具定胎37相对应的位置设有夹紧油缸41，夹紧油缸41的活塞杆端部设有夹具动胎40，夹具定胎37与夹具动胎40将钢爪38夹紧定位；夹具定侧帮36一端设有夹具定位孔44。本装置安装在焊机上，钢爪38装夹时，通过行车将钢爪38吊至夹紧工位的夹具定胎37处，此时夹紧油缸41的活塞杆向钢爪38所在位置伸出，活塞杆端部的夹具动胎40与夹具定胎37将钢爪38加紧。当焊接完成后，活塞杆回缩，夹具动胎40与夹具定胎37对钢爪38的夹紧力消失，行车将完成焊接的产品吊装，此时可以将完成焊接的产品移出。

夹具定胎37和夹具动胎40的夹紧面均设有弧形定位槽43。弧形定位槽43与钢爪38抓头的形状大小相匹配，钢爪38在夹紧时，将钢爪38的抓头放置在与其对应的弧形定位槽43内，一方面方便钢爪38的定位，另一方面可以保证夹具定胎37和夹具动胎40分别与钢爪38的充分接触，将钢爪38夹紧的更加牢固。

每层校直孔组的两条中心线之间的间距均相同；直管15为圆管或方管。目前使用的工件一般为铝方杆，上下相邻校直孔组围城的区域恰为方形，与铝方杆外形相匹配，能够对铝方杆起到更好的防弯作用；直管15的长度可以根据铝方杆的具体长度进行确定。

圆钢16直径为30mm-60mm，圆钢16的粗细适中，不仅具有极高的强度，而且方便工人具体操作；上下相邻两层校直孔组的间距为60mm-90mm，间距适中，能够更加有效的防止铝方杆发生弯折。

工件放置凹槽18截面为多边形；顶座轴承包括转动轴承20和定位轴承23，并且转动轴座26中部设有轴肩25，轴肩25与压盖19之间设置转动轴承20，轴肩25与大孔端壁之间设置定位轴承23。目前的工件铝方杆横截面多数为方形，工件放置凹槽18截面与工件铝方杆横截面相匹配；轴肩25外圈小于中心通孔24的大孔内径，因此转动轴座26在转动过程中不会受到轴肩25的影响。转动轴承20和定位轴承23能够使转动轴座26的转动更加滑顺，并且能够对转动轴座26起到定位作用，避免转动轴座26在座壳21的中心通孔24内随意晃动，减缓了部件的损耗，延长部件的使用寿命。

旋转式工装35下部的一侧设有工装定位孔，下机架28上方增设锁紧液压缸30，锁紧液压缸30与工装定位孔位置相对应。当旋转式工装35旋转至机架内的焊接工位时，锁紧液压缸30的活塞杆顶出并插入进旋转式工装35的工装定位孔内，对旋转式工装35起到定位和固定的作用。

钢爪夹紧装置34的连接轴组包括两根连接杆39，两根连接杆39分别设于夹具定胎37的两侧，夹具定侧帮36、夹具动侧帮42和两根连接杆39组成封闭环，形成一个受力闭循环，有利于钢爪38的夹紧和对本身装置的保护。夹紧油缸41的个数为2，并且两个夹紧油缸41关于夹具定胎37的中轴线对称，钢爪38的中轴线与夹具定胎37的中轴线重合，两个夹紧油缸41对称分布，保证钢爪38各部分受力均等，避免钢爪38出现一端翘起而影响焊接，从而保证焊接产品的质量。

钢爪夹紧装置34通过轴套45与一根立柱31固定，可以使钢爪夹紧装置34与焊机机架形成受力闭循环，有利于消除应力，避免装置及焊机本体受损。

焊接时，旋转式工装35开始时从下机架28、上机架32和立柱31组成的焊机机架中转出，然后将焊接车间内的行车配合将工件铝方杆吊起，使工件铝方杆从传动盘13的工件放置通孔12内放入，然后穿过防弯机构3插入至旋转顶座2内，随后在钢爪夹紧装置34中放入工件钢爪38并加紧固定，然后旋转驱动机构6动作，控制工装底座27架1围绕立柱31再次旋转，将防弯机构3、旋转顶座2、传动盘13以及工件铝方杆转入至焊机机架中，在预定位置停止，锁紧液压缸30将工装底座27架1定位固定，此时工件铝方杆与工件钢爪38的接位置相对应；然后下液压缸29顶紧旋转顶座2，传递给工件铝方杆一定的压力，同时，上液压缸33顶紧钢爪夹紧装置34，传递给钢爪夹紧装置34一定的压力，此时，主电机8旋转，通过传动装置带动传动盘13转动，传动盘13转动带动与工件放置通孔12形状相匹配的工件铝方杆在旋转顶座2内转动，上液压缸33按预定速度压下，形成摩擦跟进，实现摩擦焊接，旋转顶座2在跟进的同时通过角度测量装置22计量旋转位置，当达到预定长度和位置时，主电机8的离合器9脱离，工件铝方杆停止旋转，上液压缸33按设定的压力快速压下，实现摩擦顶锻；下液压缸29和上液压缸33保压一段时间，形成理想的焊接接头，主电机8断电，焊接过程结束；然后下液压缸29和上液压缸33回缩，旋转式工装35转出，至焊机外侧，钢爪夹紧装置34将钢爪38松开，加工车间内的行车配合将焊接完成的总工件取出，进入下一个循环。

本焊机能够将钢爪和铝导杆直接焊接为一体，实现钢爪和铝导杆的异种金属全面焊接，能够提升焊接产品的导电性能和强度，并可延长焊接产品使用寿命；本焊机通过PLC控制电机和液压系统，自动化程度高，焊接方便快捷。

Claims (10)

1.一种立式摩擦焊机，包括底座(27)，其特征在于：底座(27)上方设有下机架(28)和上机架(32)，下机架(28)和上机架(32)之间通过立柱(31)连接固定，下机架(28)上部设有下液压缸(29)，上机架(32)下部设有上液压缸(33)，下液压缸(29)和上液压缸(33)的轴心线重合；下机架(28)和上机架(32)之间设有旋转式工装(35)，旋转式工装(35)围绕一根立柱(31)旋转，旋转式工装(35)上方设有钢爪夹紧装置(34)，钢爪夹紧装置(34)一端设有夹具定位孔(44)，一根立柱(31)穿过夹具定位孔(44)并通过轴套(45)与钢爪夹紧装置(34)固定。

2.根据权利要求1所述的立式摩擦焊机，其特征在于：旋转式工装(35)包括工装底座架(1)，工装底座架(1)上设有传动箱(14)，传动箱(14)的输入轴通过传动装置连接主电机(8)的输出轴，传动箱(14)的顶部设有传动盘(13)，传动盘(13)与传动箱(14)的大伞齿轮固定连接，传动盘(13)中部设有工件放置通孔(12)，传动箱(14)下方设有防弯机构(3)，防弯机构(3)下方设有旋转顶座(2)，防弯机构(3)、旋转顶座(2)和传动盘(13)轴心线相重合；工装底座架(1)下部设有旋转部；工装底座架(1)底部设有脚轮(7)。

3.根据权利要求2所述的立式摩擦焊机，其特征在于：旋转部包括相互啮合的动齿轮(5)和定齿轮(4)，动齿轮(5)与工装底座架(1)固定连接，定齿轮(4)套装固定在立柱外周，立柱与工装底座架(1)之间设有旋转轴承，动齿轮(5)连接旋转驱动机构(6)。

4.根据权利要求2所述的立式摩擦焊机，其特征在于：防弯机构(3)包括直管(15)，直管(15)的管壁上设有若干层校直孔组，每层校直孔组包括两组通孔，一组通孔包括中心线重合的两个圆形通孔(17)，并且本层的两组通孔的两条中心线平行；上下相邻两层圆形通孔(17)的中心线相互垂直，圆形通孔(17)中插入有圆钢(16)，圆钢(16)与圆形通孔(17)转动配合。

5.根据权利要求2所述的立式摩擦焊机，其特征在于：旋转顶座(2)包括设有中心通孔(24)的座壳(21)，座壳(21)的中心通孔(24)内设有转动轴座(26)，并且中心通孔(24)呈阶梯状，转动轴座(26)的上部设置在中心通孔(24)大孔端内，转动轴座(26)与中心通孔(24)的内壁之间设有顶座轴承，顶座轴承与中心通孔(24)内壁过盈配合，顶座轴承与转动轴座(26)间隙配合，座壳(21)顶端固定有压盖(19)，转动轴座(26)顶端穿过压盖(19)的中通孔；转动轴座(26)上端面设有工件放置凹槽(18)，转动轴座(26)底端面位于中心通孔(24)小孔端内，并且转动轴座(26)底端面固定有角度测量装置(22)。

6.根据权利要求1所述的立式摩擦焊机，其特征在于：钢爪夹紧装置(34)包括夹具定侧帮(36)和夹具动侧帮(42)，夹具定侧帮(36)和夹具动侧帮(42)通过连接轴组连接固定；夹具定侧帮(36)中部位置设有夹具定胎(37)，夹具动侧帮(42)上与夹具定胎(37)相对应的位置设有夹紧油缸(41)，夹紧油缸(41)的活塞杆端部设有夹具动胎(40)，夹具定胎(37)与夹具动胎(40)将钢爪(38)夹紧定位；夹具定侧帮(36)一端设有夹具定位孔(44)。

7.根据权利要求6所述的立式摩擦焊机，其特征在于：夹具定胎(37)和夹具动胎(40)的夹紧面均设有弧形定位槽(43)。

8.根据权利要求4所述的立式摩擦焊机，其特征在于：每层校直孔组的两条中心线之间的间距均相同；直管(15)为圆管或方管。

9.根据权利要求5所述的立式摩擦焊机，其特征在于：工件放置凹槽18)截面为多边形；顶座轴承包括转动轴承(20)和定位轴承(23)，并且转动轴座(26)中部设有轴肩(25)，轴肩(25)与压盖(19)之间设置转动轴承(20)，轴肩(25)与大孔端壁之间设置定位轴承(23)。

10.根据权利要求1所述的立式摩擦焊机，其特征在于：旋转式工装(35)下部的一侧设有工装定位孔，下机架(28)上方增设锁紧液压缸(30)，锁紧液压缸(30)与工装定位孔位置相对应。