CN110587115A - 一种新型的线性摩擦焊接装置 - Google Patents

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方祥
黄侃
谭观华
王善林
陈玉华
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    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding

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Abstract

本发明公开了一种新型的线性摩擦焊接装置，包括底座和支撑架，所述支撑架活动设置在所述底座的上端面；包括振动机构、双凸轮机构和进给机构；焊接时，通过振动机构驱动待焊工件上下往复式运动，双凸轮机构驱动待焊工件的左右往复式运动，进给机构驱动两焊件的相向运动，从而完成焊接过程。本发明通过行星变相机构调整待焊件上下振动幅度，可实现待焊件相对静止，避免急停后待焊件出现错位现象；通过采用双凸轮结构驱动待焊工件左右往复式运动。

Description

一种新型的线性摩擦焊接装置
技术领域
本发明涉及焊接装置技术领域，具体涉及一种新型的线性摩擦焊接装置。
背景技术
线性摩擦焊线性摩擦焊技术作为一种新型、优质、高效、环保的固相连接技术，在航空发动机整体叶盘的制造与维修中已经取得了巨大的成功。作为极具潜在应用前景的焊接方法，经过近20多年的发展之所以仍未得到广泛应用的原因是线性摩擦焊机设备昂贵，且随着往复运动频率的提升，消耗的能量急剧增加，对外部装置的要求极高。
发明内容
本发明所要解决的问题是：提供一种新型的线性摩擦焊接装置，通过调幅机构改变待焊工件的上下往复式运动的幅度，通过双凸轮机构驱动待焊工件的左右往复式运动。
本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种新型的线性摩擦焊接装置，包括底座和支撑架，所述支撑架活动设置在所述底座的上端面；包括振动机构、双凸轮机构和进给机构；
所述振动机构设置在支撑架上，所述振动机构包括曲柄轴驱动电机、变相机构、竖直滑轨、竖直滑块、转向接头、横梁、两个连接头、两个连杆、两个曲柄轴和两个轴承座，所述竖直滑轨设置在支撑架的下端，所述竖直滑块活动设置在竖直滑轨内，所述竖直滑块与转向接头连接，所述竖直滑块远离所述竖直滑轨的端面上设置有用来装夹待焊工件的夹具一，所述转向接头的上端和横梁铰接，两个所述连接头分别铰接在横梁的两端，所述连杆与连接头远离横梁的一端铰接；两个所述曲柄轴分别转动设置在连杆的上端，所述变相机构的两端分别和两个所述曲柄轴连接，所述曲柄轴驱动电机和曲柄轴传动连接，所述曲柄轴驱动电机设置在所述支撑架的上端；
所述变相机构包括步进电机、涡轮、输出轴、伞齿轴承、输入轴、行星架、蜗杆和两个变相伞齿轮；所述步进电机设置在支撑架的上端，所述步进电机和蜗杆传动连接，所述涡轮固定在行星架的一端，所述行星架上设有轴向的容置孔，两个所述变相伞齿轮通过伞齿轴承转动设置在所述行星架上，所述输入轴和输出轴均设置在所述容置孔内，所述输入轴的一端和曲柄轴连接，另一端和变相伞齿轮啮合；所述输出轴的一端和另一曲柄轴连接，另一端和变相伞齿轮啮合；
所述双凸轮机构设置在所述底座的上端面，所述驱动待焊工件的左右往复式运动；所述进给机构带动支撑架在底座上来回往复运动。
优选的，所述双凸轮机构包括双凸轮驱动电机、安装架、中间轮、底板、支架和两个凸轮机构，所述支架设置在底板的上端面，所述中间轮转动设置在所述安装架上，所述凸轮机构包括凸轮主轴、同步轮、滚轮和凸轮，所述凸轮主轴的一端和安装架转动连接，所述同步轮和凸轮设置在凸轮主轴上，所述滚轮转动设置在所述支架上，所述凸轮与滚轮位置对应，所述同步轮通过同步带和中间轮传动连接，两个所述凸轮机构中的一个凸轮主轴的下端设置有传动轮，所述传动轮通过皮带和双凸轮驱动电机传动连接；所述底板背离所述支架的一端设置有用来装夹待焊工件的夹具二。
优选的，所述进给机构包括支座、电动推杆、水平滑轨和水平滑块，所述支座设置在底座的上端面，所述电动推杆设置在支座上，所述电动推杆远离支座的一端和水平滑块连接，所述水平滑块活动设置在水平滑轨内，所述支撑架设置在水平滑块的上端面。
优选的，所述支撑架的上端设置有两个轴承座，所述轴承座内设置有轴承，两个所述曲柄轴分别转动设置在所述轴承内。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明通过调幅机构改变待焊工件的上下往复式运动的幅度，通过双凸轮机构驱动待焊工件的左右往复式运动。在焊件相同的情况下，不仅所需驱动力大大减小，且待焊工件往复式上下运动可根据焊接的起始与终止所需的振动幅度不同而变化，实现起始与终止都为相对静止状态，防止焊后工件错位。此外当输入频率一定时，还可以通过改变双凸轮组件来进一步增大往复运动频率，从而提高焊接接头的热量，获得性能更好的焊接接头。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的振动机构示意图；
图3是本发明的变相机构示意图；
图4是本发明的正视图；
图5是本发明的仰视图；
图6是本发明的双凸轮机构示意图；
附图标注：1-底座 2-支座 3-推杆 4-水平滑轨 5-水平滑块 6-滚轮 7-支撑架8-竖直滑轨 9-竖直滑块 10-转向接头 11-横梁 12-连接头 13-连杆 14-支架 15-曲柄轴驱动电机 16-曲柄轴 17-步进电机 1801-涡轮 1802-输出轴 1803-伞齿轴承 1804-输入轴 1805-行星架 1806-变相伞齿轮 1807-蜗杆 19-轴承座 20-夹具一 21-底板 22-待焊工件 23-双凸轮驱动电机 24-传动轮 25-凸轮主轴 26-凸轮 27-同步轮 28-同步带 29-中间轮 30-安装架
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明的具体实施例如图1至图6所示，一种新型的线性摩擦焊接装置，包括底座1和支撑架7，所述支撑架7活动设置在所述底座1的上端面；其特征在于：包括振动机构、双凸轮机构和进给机构；
所述振动机构设置在支撑架7上，所述振动机构包括曲柄轴驱动电机15、变相机构、竖直滑轨8、竖直滑块9、转向接头10、横梁11、两个连接头12、两个连杆13、两个曲柄轴16和两个轴承座19，所述竖直滑轨8设置在支撑架7的下端，所述竖直滑块9活动设置在竖直滑轨8内，所述竖直滑块9与转向接头10连接，所述竖直滑块9远离所述竖直滑轨8的端面上设置有用来装夹待焊工件22的夹具一20，所述转向接头10的上端和横梁11铰接，两个所述连接头12分别铰接在横梁11的两端，所述连杆13与连接头12远离横梁11的一端铰接；两个所述曲柄轴16分别转动设置在连杆13的上端，所述变相机构的两端分别和两个所述曲柄轴16连接，所述曲柄轴驱动电机15和曲柄轴16传动连接，所述曲柄轴驱动电机15设置在所述支撑架7的上端；当变向机构不工作时，相当于一固定轴连接左右两曲柄轴，两曲柄轴能同步运动，曲柄轴驱动电机驱动曲柄轴转动，通过变相机构后右侧曲柄轴同时转动，通过连杆与连接头的作用，横梁做上下往复式运动，从而带动竖直滑块沿竖直滑轨上下往复式运动；当变相机构开始运转时，左右曲柄轴转动时会产生相位差，左侧曲柄轴与右侧曲柄轴上下往复式运动不同步，导致横梁上下运动的同时沿销钉转动，转向接头沿竖直滑轨上下运动时的距离变小，当变相机构使得左右曲柄轴相位差达到180°时可实现转向接头的静止，这可用于线性摩擦焊焊接停止过程。
所述变相机构包括步进电机17、涡轮1801、输出轴1802、伞齿轴承1803、输入轴1804、行星架1805、蜗杆1807和两个变相伞齿轮1806；所述步进电机17设置在支撑架7的上端，所述步进电机17和蜗杆1807传动连接，所述涡轮1801固定在行星架1805的一端，所述行星架1805上设有轴向的容置孔，两个所述变相伞齿轮1806通过伞齿轴承1803转动设置在所述行星架1805上，所述输入轴1804和输出轴1802均设置在所述容置孔内，所述输入轴1804的一端和曲柄轴16连接，另一端和变相伞齿轮1806啮合；所述输出轴1802的一端和另一曲柄轴16连接，另一端和变相伞齿轮1806啮合；当涡轮蜗杆不工作时，行星架转速为零，输入轴与输出轴转速相同，方向相反，曲柄轴转动带动待焊工件的上下往复运动；当蜗杆驱动涡轮时，行星架绕输入轴转动，此时行星架具有一定的的转速W1，输入轴的转速为W2，输入轴将转速传到输出轴时会在行星架上有一个转速累加，输出轴的转速为2W1+W2，使得输入轴与输出轴在同一时间内转速不同，则同一时间内曲柄轴转动的角度不同，与曲柄轴相连接的连杆上下运动幅度不一致，实现调幅振动的功能。
所述双凸轮机构设置在所述底座1的上端面，所述驱动待焊工件22的左右往复式运动；所述进给机构带动支撑架7在底座1上来回往复运动。
进一步的，所述双凸轮机构包括双凸轮驱动电机23、安装架30、中间轮29、底板21、支架14和两个凸轮机构，所述支架14设置在底板21的上端面，所述中间轮29转动设置在所述安装架30上，所述凸轮机构包括凸轮主轴25、同步轮27、滚轮6和凸轮26，所述凸轮主轴25的一端和安装架30转动连接，所述同步轮27和凸轮26设置在凸轮主轴25上，所述滚轮6转动设置在所述支架14上，所述凸轮26与滚轮6位置对应，所述同步轮27通过同步带28和中间轮29传动连接，两个所述凸轮机构中的一个凸轮主轴25的下端设置有传动轮24，所述传动轮24通过皮带和双凸轮驱动电机23传动连接；所述底板21背离所述支架14的一端设置有用来装夹待焊工件22的夹具二。装配中，凸轮的升程与凸轮的回程对应。支架与底板固定连接，支架与凸轮之间设有滚轮，同步轮的转动可以驱动两根凸轮主轴的联动，当凸轮处于升程时，凸轮驱动滚轮往右运动，进而驱动底板向右运动。当凸轮处于回程时，凸轮处于升程，可以驱动滚轮向左运动，进而驱动底板向左运动。同步轮转动一圈，底板左右往返运动两次。
进一步的，所述进给机构包括支座2、电动推杆3、水平滑轨4和水平滑块5，所述支座2设置在底座1的上端面，所述电动推杆3设置在支座2上，所述电动推杆3远离支座2的一端和水平滑块5连接，所述水平滑块5活动设置在水平滑轨4内，所述支撑架7设置在水平滑块5的上端面。
进一步的，所述支撑架7的上端设置有两个轴承座19，所述轴承座19内设置有轴承，两个所述曲柄轴16分别转动设置在所述轴承内。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化。凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明保护范围内。

Claims (4)

1.一种新型的线性摩擦焊接装置，包括底座(1)和支撑架(7)，所述支撑架(7)活动设置在所述底座(1)的上端面；其特征在于：包括振动机构、双凸轮机构和进给机构；
所述振动机构设置在支撑架(7)上，所述振动机构包括曲柄轴驱动电机(15)、变相机构、竖直滑轨(8)、竖直滑块(9)、转向接头(10)、横梁(11)、两个连接头(12)、两个连杆(13)、两个曲柄轴(16)和两个轴承座(19)，所述竖直滑轨(8)设置在支撑架(7)的下端，所述竖直滑块(9)活动设置在竖直滑轨(8)内，所述竖直滑块(9)与转向接头(10)连接，所述竖直滑块(9)远离所述竖直滑轨(8)的端面上设置有用来装夹待焊工件(22)的夹具一(20)，所述转向接头(10)的上端和横梁(11)铰接，两个所述连接头(12)分别铰接在横梁(11)的两端，所述连杆(13)与连接头(12)远离横梁(11)的一端铰接；两个所述曲柄轴(16)分别转动设置在连杆(13)的上端，所述变相机构的两端分别和两个所述曲柄轴(16)连接，所述曲柄轴驱动电机(15)和曲柄轴(16)传动连接，所述曲柄轴驱动电机(15)设置在所述支撑架(7)的上端；
所述变相机构包括步进电机(17)、涡轮(1801)、输出轴(1802)、伞齿轴承(1803)、输入轴(1804)、行星架(1805)、蜗杆(1807)和两个变相伞齿轮(1806)；所述步进电机(17)设置在支撑架(7)的上端，所述步进电机(17)和蜗杆(1807)传动连接，所述涡轮(1801)固定在行星架(1805)的一端，所述行星架(1805)上设有轴向的容置孔，两个所述变相伞齿轮(1806)通过伞齿轴承(1803)转动设置在所述行星架(1805)上，所述输入轴(1804)和输出轴(1802)均设置在所述容置孔内，所述输入轴(1804)的一端和曲柄轴(16)连接，另一端和变相伞齿轮(1806)啮合；所述输出轴(1802)的一端和另一曲柄轴(16)连接，另一端和变相伞齿轮(1806)啮合；
所述双凸轮机构设置在所述底座(1)的上端面，所述驱动待焊工件(22)的左右往复式运动；所述进给机构带动支撑架(7)在底座(1)上来回往复运动。
2.根据权利要求1所述的一种新型的线性摩擦焊接装置，其特征在于：所述双凸轮机构包括双凸轮驱动电机(23)、安装架(30)、中间轮(29)、底板(21)、支架(14)和两个凸轮机构，所述支架(14)设置在底板(21)的上端面，所述中间轮(29)转动设置在所述安装架(30)上，所述凸轮机构包括凸轮主轴(25)、同步轮(27)、滚轮(6)和凸轮(26)，所述凸轮主轴(25)的一端和安装架(30)转动连接，所述同步轮(27)和凸轮(26)设置在凸轮主轴(25)上，所述滚轮(6)转动设置在所述支架(14)上，所述凸轮(26)与滚轮(6)位置对应，所述同步轮(27)通过同步带(28)和中间轮(29)传动连接，两个所述凸轮机构中的一个凸轮主轴(25)的下端设置有传动轮(24)，所述传动轮(24)通过皮带和双凸轮驱动电机(23)传动连接；所述底板(21)背离所述支架(14)的一端设置有用来装夹待焊工件(22)的夹具二。
3.根据权利要求1所述的一种新型的线性摩擦焊接装置，其特征在于：所述进给机构包括支座(2)、电动推杆(3)、水平滑轨(4)和水平滑块(5)，所述支座(2)设置在底座(1)的上端面，所述电动推杆(3)设置在支座(2)上，所述电动推杆(3)远离支座(2)的一端和水平滑块(5)连接，所述水平滑块(5)活动设置在水平滑轨(4)内，所述支撑架(7)设置在水平滑块(5)的上端面。
4.根据权利要求1所述的一种新型的线性摩擦焊接装置，其特征在于：所述支撑架(7)的上端设置有两个轴承座(19)，所述轴承座(19)内设置有轴承，两个所述曲柄轴(16)分别转动设置在所述轴承内。
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