CN112658463A - 一种卡扣式装配焊具及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及搅拌摩擦焊接的技术领域，具体涉及一种卡扣式装配焊具及装配方法。其中的卡扣式装配焊具，其静止轴肩的顶端具有定位环，所述定位环上设有至少两个折弯卡槽；轴肩法兰的底端具有容纳所述定位环的定位孔，其中，在所述定位孔内具有与所述折弯卡槽所适配的卡紧件；通过轴肩法兰的卡紧件与静止轴肩的折弯卡槽的卡扣式配合方式，可通过简便的转角动作就可实现轴肩连接，拆卸高效；本发明提供的卡扣式装配焊具，其采用卡扣式结构制作时保证二者结构同心，即可实现静止轴肩与轴肩法兰的同轴连接。

Description

一种卡扣式装配焊具及装配方法

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊接的技术领域，具体涉及一种卡扣式装配焊具及装配方法。

背景技术

静止轴肩搅拌摩擦焊(SSFSW)是在传统搅拌摩擦焊基础上发展而来的一种新型的搅拌摩擦焊(FSW)技术。传统搅拌摩擦焊焊具的轴肩和搅拌针是一体式的，而静止轴肩焊具的轴肩和搅拌针是分体式的。在焊接过程中，搅拌针处于旋转状态，而轴肩不旋转，这就需要分别将搅拌针固定在焊接设备主轴的旋转轴、将轴肩固定在焊接装备的固定面上。

对于静止轴肩的安装方式，中国专利CN201420240365.7公开了一种搅拌摩擦焊的静止轴肩焊接装置，其中，提出了采用螺纹连接静止轴肩与固定设备，具体地是，其装配支架的下法兰和静止轴肩周边圆环通过螺纹连接固定，所述下法兰和静止轴肩上设有连接孔；另外，中国专利CN201610656625.2中提出了采用静止轴肩连接螺钉的方式固定静止轴肩和焊接设备。

上述现有技术中采用螺栓或者螺母来连接轴肩与焊接设备，存在以下不足：首先，采用螺栓连接时，通常需要多个螺栓才能保证装配的稳定性，安装和拆卸时需要拆装多个螺栓，导致轴肩更换效率低，影响工程进展；其次，螺栓装配精度低，无法保证轴肩与轴肩法兰同轴连接。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中静止轴肩安装效率低以及精度低的问题，从而提供一种卡扣式装配焊具及装配方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种卡扣式装配焊具，其包括：静止轴肩，所述静止轴肩的顶端具有定位环，所述定位环上设有至少两个折弯卡槽；轴肩法兰，所述轴肩法兰的底端具有容纳所述定位环的定位孔，其中，在所述定位孔内具有与所述折弯卡槽所适配的卡紧件；搅拌针，所述搅拌针与所述静止轴肩同轴设置。

上述卡扣式装配焊具中，所述折弯卡槽包括竖直设置的第一卡槽和倾斜设置的第二卡槽，所述第一卡槽和第二卡槽连通。

上述卡扣式装配焊具中，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜；优选地，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜的角度为0-60°。

上述卡扣式装配焊具中，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜方向在水平方向的分量，与所述搅拌针工作过程中的旋转方向相反。

上述卡扣式装配焊具中，所述定位环的底部具有限位台阶，所述限位台阶与所述轴肩法兰的底端的定位面相抵接定位；其中，所述定位面是定位孔的侧壁端面。

上述卡扣式装配焊具中，所述轴肩法兰的侧壁上设有与所述卡紧件个数匹配的通槽结构，所述卡紧件包括呈柱状结构的卡销，所述卡销固定在所述通槽结构内并朝向所述定位孔内伸出。优选地，所述通槽结构为阶梯槽，其中，所述卡销通过螺钉固定在所述阶梯槽中。

上述卡扣式装配焊具中，所述静止轴肩定位环顶端距离所述卡销轴心的垂直距离为h1，其中，5mm≤h1≤30mm。

上述卡扣式装配焊具中，所述搅拌针自上而下具有夹持柄、限位台阶、辅助轴肩和针体；其中，所述夹持柄固定在刀柄内。

上述卡扣式装配焊具中，所述静止轴肩底端的通孔的直径比所述搅拌针的辅助轴肩的直径大0.01mm-1mm；所述静止轴肩的定位环的直径比轴肩法兰的定位孔的直径小0.01mm-0.5mm。

本发明还提供一种焊接设备，其包括电机、旋转主轴和上述的焊具。

本发明还提供一种焊具装配方法，其用于装配焊具，其特征在于，包括以下步骤：

将刀柄安装在焊接设备的旋转主轴上，使所述刀柄可以随着所述旋转主轴旋转；

将卡销分别装入轴肩法兰的阶梯槽中，卡销的尾部台阶与阶梯槽的端面贴合，装好所有卡销后，在阶梯槽的外侧槽体内装入螺钉，所述螺钉的前端顶紧所述卡销的尾部；

将轴肩法兰穿过所述刀柄，使所述轴肩法兰顶端的安装面与旋转主轴的固定面贴合，通过螺栓固定在旋转主轴的固定面上；

将搅拌针安装在刀柄上，搅拌针的夹持柄穿过刀柄的安装孔，并使搅拌针的限位台阶与刀柄的限位面贴合来限制搅拌针的轴向位置，调整夹紧装置将搅拌针固定在刀柄上；

将静止轴肩自下而上穿过搅拌针的辅助轴肩，再将静止轴肩的定位环对准轴肩法兰的定位孔，再将静止轴肩上的折弯卡槽的第一卡槽对准轴肩法兰上的卡销，向上推动静止轴肩，使轴肩法兰上的卡销卡入第一卡槽内，当卡销推至第一卡槽的底部时，旋转静止轴肩，使卡销进入倾斜设置的第二卡槽内，至静止轴肩的限位面与轴肩法兰的定位面贴合为止，其中，定位面是定位孔的侧壁端面。

上述焊具装配方法中，在装配完成后，可以进行搅拌摩擦焊接，在进行焊接时，搅拌针的旋转方向与静止轴肩的折弯卡槽卡入卡销时的旋转方向一致，可以保证静止轴肩不会因为搅拌针旋转带动松动脱落。

本发明技术方案，具有如下优点：

1、本发明提供的卡扣式装配焊具，其静止轴肩的顶端具有定位环，所述定位环上设有至少两个折弯卡槽；轴肩法兰的底端具有容纳所述定位环的定位孔，其中，在所述定位孔内具有与所述折弯卡槽所适配的卡紧件；通过轴肩法兰的卡紧件与静止轴肩的折弯卡槽的卡扣式配合方式，可通过简便的转角动作就可实现轴肩连接，拆卸高效；本发明提供的卡扣式装配焊具，其采用卡扣式结构制作时保证二者结构同心，即可实现静止轴肩与轴肩法兰的同轴连接。

2.本发明提供的卡扣式装配焊具，其第二卡槽沿水平面向下倾斜方向在水平方向的分量，与所述搅拌针工作过程中旋转方向相反，该方式可以使得焊接时搅拌针的旋转方向与静止轴肩的卡槽卡入卡紧件时的旋转方向一致，可以保证静止轴肩不会因为搅拌针旋转带动松动脱落。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明实施例提供的卡扣式装配焊具的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的卡扣式装配焊具的剖视图；

图3为本发明实施例提供的轴肩法兰结构示意图；

图4为本发明实施例提供的轴肩法兰剖视图；

图5为本发明实施例提供的静止轴肩结构示意图；

图6为本发明实施例提供的刀柄结构示意图；

图7为本发明实施例提供的搅拌针结构示意图；

图8为本发明实施例提供的静止轴肩安装配合结构示意图。

附图标记说明：

1-静止轴肩；2-搅拌针；3-轴肩法兰；4-刀柄；5-卡销；6-螺钉；11-折弯卡槽；12-定位环；13-限位台阶；14-锁紧六方；15-焊接面；21-夹持柄；22-限位台阶；23-辅助轴肩；24-针体；31-安装面；32-定位孔；33-定位面；34-阶梯槽；41-刀柄定位孔；42-刀柄定位面；43-刀柄锁紧螺钉。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1-8所示，本实施例提供一种卡扣式装配焊具，其包括，静止轴肩1，所述静止轴肩的顶端具有定位环12，其底端具有焊接面15；所述定位环12上设有至少两个折弯卡槽11，如图5所示，该折弯卡槽11设置为四个，其均匀围绕所述定位环12设置；其中，优选地，该折弯卡槽包括竖直设置的第一卡槽和倾斜设置的第二卡槽，所述第一卡槽和第二卡槽连通；上述焊具还包括轴肩法兰3和与静止轴肩1同轴设置的搅拌针2，该轴肩法兰3的底端具有容纳所述定位环12的定位孔32，其中，在所述定位孔32内具有与所述折弯卡槽11所适配的卡紧件。本实施例提供的的卡扣式装配焊具，其静止轴肩1的顶端具有定位环12，轴肩法兰3的底端具有容纳所述定位环12的定位孔32；在进行焊具装配时，所述定位环上设有的折弯卡槽11，与在所述定位孔32内具有的卡紧件相配合锁紧，该轴肩法兰的卡紧件与静止轴肩的折弯卡槽的卡扣式配合方式，可通过简便的转角动作就可实现轴肩连接，提高装配及拆卸效率。

可选择地，上述卡扣式装配焊具中，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜；优选地，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜的角度为0-60°，该向下倾斜设置的卡槽结构，可以通过旋转实现静止轴肩的快速装配，并且，使轴肩在使用途中不会发生掉落。

进一步地，上述卡扣式装配焊具中，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜方向在水平方向的分量，与所述搅拌针工作过程中的旋转方向相反，也就是说，静止轴肩1的卡槽11卡入卡紧件时的旋转方向与所设计的搅拌针2的旋转方向一致，保证静止轴肩1不会因为搅拌针2旋转带动松动脱落。

可选择地，上述卡扣式装配焊具中，所述定位环12的底部具有限位台阶13，所述限位台阶13与所述轴肩法兰3的底端的定位面33相抵接定位，该定位面是定位孔的侧壁端面。其中，形成所述限位台阶的外轮廓，可以是锁紧六方14，其可在焊具装配或拆卸的过程中，供工具夹紧以旋转静止轴肩。

可选择地，上述卡扣式装配焊具中，所述轴肩法兰3的侧壁上设有与所述卡紧件个数匹配的通槽结构，所述卡紧件包括呈柱状结构的卡销5，所述卡销固定在所述通槽结构内并朝向所述定位孔32内伸出。优选地，所述通槽结构为阶梯槽34，其中，所述卡销5通过螺钉6固定在所述阶梯槽34中；优选地，阶梯槽34的直径与装配的卡销5的直径保证一致，其直径范围为3-10mm；另外，卡销5与螺钉6装配时同心，卡销5装配后使用螺钉6对其限位，其中轴肩法兰上的阶梯槽34包括销孔和螺钉孔，阶梯槽的数量为2-16个；轴肩1上的折弯卡槽11的数量为2-16个，与轴肩法兰3上阶梯槽的数量相同；上述卡销5作为卡紧件的一部分，其表面与折弯卡槽内表面抵接，其表面不具备螺纹结构，可以在其表面有一定磨损的情况下，不影响焊具的装配以及拆卸。

可选择地，上述卡扣式装配焊具中，所述搅拌针自上而下具有夹持柄21、限位台阶22、辅助轴肩23和针体24；其中，所述夹持柄21的限位台阶22与刀柄定位件42抵接限位，并通过刀柄锁紧螺钉43锁紧固定在刀柄4内的刀柄定位孔41内。

可选择地，如图2所示，上述卡扣式装配焊具中，所述静止轴肩的定位环12顶端距离所述卡销轴心的垂直距离为h1，其中，5mm≤h1≤30mm，该h1选择为上述的预定距离，可以保证轴肩法兰的装配刚性。

可选择地，上述卡扣式装配焊具中，静止轴肩1底部的通孔的直径d2比搅拌针2的辅助轴肩23的直径d4大0.01-1mm，以实现搅拌针与静止轴肩的间隙配合。所述静止轴肩1的定位环12的直径d1比轴肩法兰3的定位孔的直径小0.01-0.5mm，保证所述定位环12嵌入定位孔后，可在孔内进行转动。

本实施例提供的卡扣式装配焊具的装配方法如下：

将刀柄4安装在焊接设备的旋转主轴上，使所述刀柄4可以随着主轴旋转；

将卡销5分别装入轴肩法兰3的阶梯槽34中的销孔中，卡销5的尾部台阶与销孔的端面(即阶梯槽内部的阶梯处)贴合，装好所有卡销5后，在阶梯槽内的螺钉孔中装入螺钉6，螺钉6的前端顶紧卡销5的尾部；将轴肩法兰3穿过刀柄4，使轴肩法兰3的安装面31与焊接设备主轴的固定面贴合，通过螺栓固定在设备主轴的固定面上，轴肩法兰3固定不动；

将所述搅拌针2安装在刀柄4上，搅拌针2的夹持柄21穿过刀柄4的安装孔，并使搅拌针2的限位台阶22与刀柄4的限位面贴合来限制搅拌针2的轴向位置，旋转刀柄锁紧螺钉43将搅拌针2固定在刀柄4上；

将静止轴肩1和搅拌针2同轴安装；其中，将静止轴肩1自下而上穿过搅拌针2的辅助轴肩23，静止轴肩1底部的通孔的直径d2比搅拌针2的小轴肩的直径d4大0.01-1mm；再将静止轴肩1的定位环12对准轴肩法兰3的定位孔，保证定位环12与定位孔同轴，静止轴肩1的定位环12的直径d1比轴肩法兰3的定位孔36的直径小0.01-0.5mm；再将静止轴肩1上的折弯卡槽11的上槽口对准轴肩法兰3上的卡销5，向上推动静止轴肩1，使轴肩法兰3上的卡销5卡入静止轴肩1上的折弯卡槽11的竖直部分的槽(即第一卡槽)内，当卡销5推至折弯卡槽11竖直槽的底部时，通过工具夹紧静止轴肩1的锁紧六方14，旋转静止轴肩1，使卡销5沿着折弯卡槽11卡入折弯卡槽11的水平方向部分的槽口(即第二卡槽)内，至静止轴肩1的限位面13与轴肩法兰3的定位面33贴合为止，静止轴肩1的折弯卡槽11卡入卡销4时的旋转角度为5-60°，使轴肩在使用途中不会发生掉落。

上述步骤装配完成，该焊具装配完成，可以进行搅拌摩擦焊接。特别的，在进行焊接时搅拌针的旋转方向与静止轴肩1的折弯卡槽11卡入卡销5时的旋转方向一致，可以保证静止轴肩1不会因为搅拌针旋转带动松动脱落。

在焊接完成后，需要更换搅拌针2时，只需要用工具夹紧静止轴肩1的紧固面14，反向旋转静止轴肩1，卡销5到达折弯卡槽11的第二卡槽与第一卡槽的相交位置后，向下拉动静止轴肩1即可快速拆下轴肩1。

实施例2

本实施例提供一种搅拌摩擦焊接装置，其包括电机、旋转主轴和焊具，所述焊具为实施例1所述的卡扣式装配焊具。其采用卡扣式结构实现静止轴肩装夹与拆卸，装配轴肩时无需安装及拆卸螺母，效率高；并且，采用卡扣式结构制作时保证二者结构同心，即可实现静止轴肩与轴肩法兰的同轴连接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种卡扣式装配焊具，其特征在于，包括：

静止轴肩，其顶端具有定位环，所述定位环上设有至少两个折弯卡槽；

轴肩法兰，其底端具有容纳所述定位环的定位孔，其中，在所述定位孔内具有与所述折弯卡槽所适配的卡紧件；

搅拌针，其与所述静止轴肩同轴设置。

2.根据权利要求1所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述折弯卡槽包括竖直设置的第一卡槽和倾斜设置的第二卡槽，所述第一卡槽和第二卡槽连通。

3.根据权利要求2所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜。

4.根据权利要求3所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜的角度为0-60°。

5.根据权利要求3所述的卡扣式装配结构，其特征在于，所述第二卡槽沿水平面向下倾斜方向在水平方向的分量，与所述搅拌针工作过程中的旋转方向相反。

6.根据权利要求1-5任一项所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述定位环的底部具有限位台阶，所述限位台阶与所述轴肩法兰的底端的定位面相抵接定位。

7.根据权利要求3所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述轴肩法兰的侧壁上设有与所述卡紧件个数匹配的通槽结构，所述卡紧件包括呈柱状结构的卡销，所述卡销固定在所述通槽结构内并朝向所述定位孔内伸出。

8.根据权利要求7所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述通槽结构为阶梯槽，其中，所述卡销通过螺钉固定在所述阶梯槽中。

9.根据权利要求7所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述静止轴肩定位环顶端距离所述卡销轴心的垂直距离为h1，其中，5mm≤h1≤30mm。

10.根据权利要求1所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述搅拌针自上而下具有夹持柄、限位台阶、辅助轴肩和针体；其中，所述夹持柄固定在刀柄内。

11.根据权利要求10所述的卡扣式装配焊具，其特征在于，所述静止轴肩底端的通孔的直径比所述搅拌针的辅助轴肩的直径大0.01mm-1mm；所述静止轴肩的定位环的直径比轴肩法兰的定位孔的直径小0.01mm-0.5mm。

12.一种焊接设备，其包括电机、旋转主轴和焊具，其特征在于，所述焊具为权利要求1-11任一项所述的焊具。

13.一种焊具装配方法，其用于装配静止轴肩焊具，其特征在于，包括以下步骤：

将刀柄安装在焊接设备的旋转主轴上，使所述刀柄可以随着所述旋转主轴旋转；

将卡销分别装入轴肩法兰的阶梯槽中，卡销的尾部台阶与阶梯槽的端面贴合，装好所有卡销后，在阶梯槽的外侧槽体内装入螺钉，所述螺钉的前端顶紧所述卡销的尾部；

将轴肩法兰穿过所述刀柄，使所述轴肩法兰顶端的安装面与旋转主轴的固定面贴合，通过螺栓固定在旋转主轴的固定面上；

将搅拌针安装在刀柄上，搅拌针的夹持柄穿过刀柄的安装孔，并使搅拌针的限位台阶与刀柄的限位面贴合来限制搅拌针的轴向位置，调整夹紧装置将搅拌针固定在刀柄上；

将静止轴肩自下而上穿过搅拌针的辅助轴肩，再将静止轴肩的定位环对准轴肩法兰的定位孔，再将静止轴肩上的折弯卡槽的第一卡槽对准轴肩法兰上的卡销，向上推动静止轴肩，使轴肩法兰上的卡销卡入第一卡槽内，当卡销推至第一卡槽的底部时，旋转静止轴肩，使卡销进入倾斜设置的第二卡槽内，至静止轴肩的限位面与轴肩法兰的定位面贴合为止。

14.根据权利要求13所述的焊具装配方法，其特征在于，在进行焊接时，搅拌针的旋转方向与静止轴肩的折弯卡槽卡入卡销时的旋转方向一致。

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