CN114029605A - 拉锻式摩擦焊接工装以及焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种拉锻式摩擦焊接工装以及焊接方法，拉锻式摩擦焊接工装在工作时，直线伸缩结构的输出端与第二夹具体固定连接，第二工件被第二夹具体的轴向夹紧组件的第一端固定连接，第一工件固定在第一夹具体上，且承接孔与通孔连接；在采用拉锻式摩擦焊接工装进行焊接时，通过将主轴的轴线和直线伸缩结构的伸缩方向共线，然后主轴回转带动第二工件转动，直线伸缩结构，用于使得第二工件靠近第一工件，实现第二工件与第一工件接触，在拉锻力的作用下实现第一工件和第二工件自动化摩擦焊接，且使得第一工件和第二工件的距离易于调整，精确度高，针对工件焊接，具有较强的可操控性和适应性，且加工效率高，易于创造经济效益。

Description

拉锻式摩擦焊接工装以及焊接方法

技术领域

本发明涉及摩擦焊接技术领域，尤其涉及一种拉锻式摩擦焊接工装以及焊接方法。

背景技术

目前，将两个工件进行摩擦焊接的过程中，通常是采用一个工件相对于另一个工件旋转，同时施加一定的顶锻力，使相对运动的工件摩擦产生热量加热结合界面，当界面温度到达材料锻造温度时，继续保持一定的顶锻力或施加更大的顶锻力使两个工件实现焊接结合。

传统工装工艺的夹紧方式是采用三爪卡盘进行夹紧，适应性差、自动化程度低、调整困难。如何解决上述问题，是本领域技术人员亟待解决的事情。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种拉锻式摩擦焊接工装以及焊接方法，针对工件焊接，具有较强的可操控性和适应性，且加工效率高。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种拉锻式摩擦焊接工装，用于将第一工件和第二工件焊接，所述第一工件为板状，所述第一工件具有贯通的承接孔，第二工件包括柱体以及位于所述柱体一端的盘体，包括：床身壳体；第一夹具体，固定在所述床身壳体的端面上，所述第一夹具体和床身壳体围成空腔，所述第一夹具体具有沿轴向的通孔，所述第一夹具体用于在轴向固定所述第一工件，所述承接孔和通孔连通，用于供所述第二工件的所述柱体贯穿；第二夹具体，设置在所述空腔内的所述床身壳体上，所述第二夹具体包括：主轴，与所述床身壳体可转动连接；轴向夹紧组件，所述轴向夹紧组件的第一端与所述主轴固定连接，所述轴向夹紧组件的第二端用于与所述第二工件的柱体固定连接；所述第二工件贯穿所述承接孔和通孔；直线伸缩结构，与所述第二夹具体固定连接，用于驱动所述第二夹具体夹持所述第二工件，提供所述第二工件的所述盘体挤压所述第一工件的轴向力。

可选的，所述第一夹具体包括：套筒，所述套筒的第一端具有固定端，用于与所述床身壳体固定连接，所述套筒的第二端具有开孔；固定板，包括：固定底板，与所述套筒的第二端贴合；凸台，位于所述固定底板的第一侧，所述凸台的侧壁用于与所述开孔配合；垫块槽，位于所述固定底板的第二侧；底板孔，沿轴向贯穿所述固定板，用于供所述第二工件穿过；垫块，位于所述垫块槽中，所述垫块中具有垫块孔，所述垫块孔用于供第二工件穿过。

可选的，所述套筒的第一端具有沿周向排布的套筒通孔；所述床身壳体上具有与所述套筒通孔对应的螺纹孔；所述拉锻式摩擦焊接工装包括：螺栓，贯穿所述套筒通孔，且与所述螺纹孔螺纹配合。

可选的，所述底板孔具有内螺纹；所述拉锻式摩擦焊接工装还包括：调节套，所述调节套的第一端的外侧壁具有外螺纹，所述调节套的外螺纹与所述底板孔的内螺纹进行螺纹配合，所述调节套具有沿轴向贯穿的内孔，所述调节套的内孔尺寸大于所述第二工件的外径尺寸。

可选的，所述调节套的第二端的外侧壁包括：拧转孔，贯穿所述调节套的侧壁，所述拧转孔用于贯穿杆件将所述调节套与底板孔中的内螺纹进行螺旋配合。

可选的，所述拧转孔的第二端伸出所述开孔。

可选的，所述主轴中的一端具有锥度；所述轴向夹紧组件包括：主轴连接头套，所述主轴连接头套包括大径端和与大径端连接的小径端；锥孔，从所述小径端一侧贯穿所述小径端和部分大径端，所述主轴连接头套中的锥孔与主轴的锥度相配合。

可选的，所述主轴连接头套的大径端的外侧壁上具有外螺纹；所述轴向夹紧组件包括：锥套，所述锥套包括：端孔，位于所述锥套的第一端；内螺纹，位于所述端孔的孔壁上，所述主轴连接头套的大径端的外侧壁上的所述外螺纹与端孔的内螺纹为螺纹配合。

可选的，所述主轴连接头套包括：紧固槽，位于所述大径端，所述紧固槽和所述主轴连接头套中的锥孔相连通，所述紧固槽的直径大于所述主轴连接头套中的锥孔与紧固槽交界处的尺寸；所述主轴具有锥度的一端的端面中具有螺纹孔；所述轴向夹紧组件还包括：主轴紧固螺栓，所述主轴紧固螺栓包括头部和螺杆，所述螺杆的外螺纹与所述主轴中的螺纹孔连接，所述头部的尺寸大于所述主轴连接头套中锥孔与所述紧固槽交界处的尺寸，且小于所述紧固槽的尺寸。

可选的，所述锥套包括：容纳槽，位于所述端孔的底部，所述容纳槽的深度大于所述头部的厚度。

可选的，所述主轴连接头套的大径端具有周向排布的螺纹孔；所述轴向夹紧组件还包括：垫块，位于所述紧固槽中，所述垫块周向排布有与主轴连接头套上螺纹孔相对应的沉孔；垫块螺栓，位于所述垫块的所述沉孔中，且与所述螺纹孔进行螺纹配合；垫块通孔，位于所述垫块的中心，所述垫块通孔的尺寸小于所述主轴连接头套中锥孔与所述紧固槽交界处的尺寸；所述主轴紧固螺栓的螺杆贯穿所述垫块通孔，所述头部与所述垫块接触。

可选的，所述锥套包括：渐缩的锥套孔，位于所述容纳槽的底部，且贯穿所述锥套的第二端；所述轴向夹紧组件还包括：呈回旋体状的弹簧套，所述弹簧套的外侧壁具有锥度与所述锥套孔配合，所述弹簧套具有沿轴向贯穿所述弹簧套的固定孔，用于贯穿第二工件。

可选的，所述弹簧套的侧壁具有槽孔，用于使所述弹簧套在径向实现弹性伸缩。

可选的，所述第二工件的所述柱体远离所述盘体的端部具有外螺纹；所述弹簧套的所述固定孔具有内螺纹，用于与第二工件外侧壁的所述外螺纹进行螺纹配合。

可选的，所述锥套轴向的中间部位设置有侧凸部，所述侧凸部上具有外螺纹；所述轴向夹紧组件还包括：夹紧套，所述夹紧套包括：限位底座，所述限位底座具有供所述锥套贯穿的底座孔；管状螺纹件，位于限位底座上，所述管状螺纹件的内壁上具有内螺纹，所述管状螺纹件的内螺纹与所述锥套的外螺纹为螺纹配合。

可选的，所述夹紧套还包括：径向孔，位于所述限位底座的侧壁上；径向螺纹孔，贯穿所述径向孔的底部与所述底座孔连通，且所述径向螺纹孔的大径尺寸小于所述径向孔的尺寸；所述轴向夹紧组件还包括：调节缩进套，所述调节缩进套的一端具有外螺纹，用于与所述径向螺纹孔螺纹配合，所述调节缩进套的另一端具有沿所述调节缩进套轴向的调节孔。

可选的，所述第二夹具体还包括：锁紧法兰盘，包括：锁紧座，所述锁紧座具有中心孔，所述中心孔供所述主轴连接头套的小径端穿过；放气孔，周向排布于所述锁紧座的侧壁上；调节槽，环绕于所述中心孔；锁紧调整块，包括：调整盖和位于所述调整盖周边的管状调整套，所述调整套与所述调整槽配合，所述调整盖具有主轴孔，所述主轴孔与所述主轴侧壁过盈配合。

本发明实施例还提供一种拉锻式摩擦焊接方法，应用于所述的拉锻式摩擦焊接工装，所述焊接方法包括：将所述第一工件固定在所述第一夹具体上，且所述承接孔与通孔连通；所述轴向夹紧组件的一端与所述第二工件固定连接；将所述主轴的轴线与所述直线伸缩结构的伸缩方向共线；转动所述主轴；所述直线伸缩结构驱动第二夹具体，使第二夹具体带动第二工件向第一工件靠近，使得第一工件和第二工件接触，进行焊接。

可选的，在所述第二夹具体带动第二工件向第一工件靠近，使得第一工件和第二工件接触，进行焊接的步骤中，主轴带动所述第二夹具体向所述第一夹具体靠近，使得第二工件向第一工件靠近，用于使所述第二工件的盘体和第一工件接触并产生摩擦；对第二夹具体施加拉锻力，用于增大所述第一工件的盘体和第二工件的摩擦力，使第二工件和第一工件焊接成形。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明实施提供的拉锻式摩擦焊接工装在工作时，直线伸缩结构的输出端与所述第二夹具体固定连接，第二工件被第二夹具体的轴向夹紧组件的第一端固定连接，第一工件固定在所述第一夹具体上，且所述承接孔与通孔连接；在采用拉锻式摩擦焊接工装焊接前，直线伸缩结构带动第二夹具体向所述床身壳体运动，进而带动第二工件向第一工件靠近，最终第二工件的盘体被第一工件阻挡，实现预拉；在采用拉锻式摩擦焊接工装进行焊接时，通过将主轴的轴线和直线伸缩结构的伸缩方向共线，然后主轴回转带动第二工件转动，直线伸缩结构，用于使得第二工件靠近所述第一工件，实现第二工件与所述第一工件接触，在拉锻力的作用下实现第一工件和第二工件自动化摩擦焊接，且使得第一工件和第二工件的距离易于调整，精确度高，针对工件焊接，具有较强的可操控性和适应性，且加工效率高，易于创造经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例一种拉锻式摩擦焊接工装的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例锥套的结构示意图；

图3是本发明实施例固定板的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种拉锻式摩擦焊接方法的流程图。

具体实施方式

由背景技术可知，传统工装工艺的夹紧方式适应性差、调整困难。

为了解决所述技术问题，本发明实施例提供一种拉锻式摩擦焊接工装，用于将第一工件和第二工件焊接，所述第一工件为板状，所述第一工件具有贯通的承接孔，第二工件包括柱体以及位于所述柱体一端的盘体，其特征在于，包括：床身壳体；第一夹具体，固定在所述床身壳体的端面上，所述第一夹具体和床身壳体围成空腔，所述第一夹具体具有沿轴向的通孔，所述第一夹具体用于在轴向固定所述第一工件，所述承接孔和通孔连通，用于供所述第二工件的所述柱体贯穿；第二夹具体，设置在所述空腔内的所述床身壳体上，所述第二夹具体包括：主轴，与所述床身壳体可转动连接；轴向夹紧组件，所述轴向夹紧组件的第一端与所述主轴固定连接，所述轴向夹紧组件的第二端用于与所述第二工件的柱体固定连接；所述第二工件贯穿所述承接孔和通孔；直线伸缩结构，与所述第二夹具体固定连接，用于驱动所述第二夹具体夹持所述第二工件，提供所述第二工件的所述盘体挤压所述第一工件的轴向力。

本发明实施提供的拉锻式摩擦焊接工装工作时，直线伸缩结构的输出端与所述第二夹具体固定连接，第二工件被第二夹具体的轴向夹紧组件的第一端固定连接，第一工件固定在所述第一夹具体上，且所述承接孔与通孔连接；在采用拉锻式摩擦焊接工装焊接前，直线伸缩结构带动第二夹具体向所述床身壳体运动，进而带动第二工件向第一工件靠近，最终第二工件的盘体被第一工件阻挡，实现预拉；在采用拉锻式摩擦焊接工装进行焊接时，通过将主轴的轴线和直线伸缩结构的伸缩方向共线，然后主轴回转带动第二工件转动，直线伸缩结构，用于使得第二工件靠近所述第一工件，实现第二工件与所述第一工件接触，在拉锻力的作用下实现第一工件和第二工件自动化摩擦焊接，且使得第一工件和第二工件的距离易于调整，精确度高，针对工件焊接，具有较强的可操控性和适应性，且加工效率高，易于创造经济效益。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1示意出本申请实施例一种拉锻式摩擦焊接工装的剖面结构示意图。

拉锻式摩擦焊接工装，用于将第一工件100和第二工件200焊接，所述第一工件100为板状，所述第一工件100具有贯通的承接孔，第二工件200包括柱体以及位于柱体一端的盘体，包括：床身壳体500；第一夹具体，固定在所述床身壳体500的端面上，所述第一夹具体和床身壳体500围成空腔，所述第一夹具体具有沿轴向的通孔，所述第一夹具体用于在轴向固定第一工件100，所述承接孔和通孔连通，用于供第二工件200的柱体贯穿；第二夹具体，设置在所述空腔内的所述床身壳体500上，所述第二夹具体包括：主轴400，与所述床身壳体500可转动连接；轴向夹紧组件，所述轴向夹紧组件的第一端与所述主轴400固定连接，所述轴向夹紧组件的第二端用于与所述第二工件200的柱体固定连接；所述第二工件200贯穿所述承接孔和通孔；直线伸缩结构，与所述第二夹具体固定连接，用于驱动所述第二夹具体夹持所述第二工件200，提供第二工件200的盘体挤压第一工件100的轴向力。

本发明实施提供的拉锻式摩擦焊接工装中，直线伸缩结构的输出端与所述第二夹具体固定连接，第二工件200被第二夹具体的轴向夹紧组件的第一端固定连接，第一工件100固定在所述第一夹具体上，且所述承接孔与通孔连接；在采用拉锻式摩擦焊接工装焊接前，直线伸缩结构带动第二夹具体向所述床身壳体运动，进而带动第二工件向第一工件靠近，最终第二工件的盘体被第一工件阻挡，实现预拉；在采用拉锻式摩擦焊接工装进行焊接时，通过将主轴的轴线和直线伸缩结构的伸缩方向共线，然后主轴回转，带动第二工件200转动，直线伸缩结构，用于使得第二工件200靠近所述第一工件100，实现第二工件200与所述第一工件100接触，在拉锻力的作用下实现第一工件100和第二工件200自动化摩擦焊接，且使得第一工件100和第二工件200的距离易于调整，精确度高，针对工件焊接，具有较强的可操控性和适应性，且加工效率高，易于创造经济效益。

需要说明的是，第一夹具体和第二夹具体中的“第一”和“第二”，以及第一工件100和第二工件200中的“第一”和“第二”没有重要先后之分，只是命名上区别，以示区分。

需要说明的是，本实施例中，第一工件100和第二工件200的材料相同。其他实施例中，第一工件100和第二工件200的材料还可以不相同。

主轴400通过轴向夹紧组件与所述第二工件200固定连接，在拉锻式摩擦焊的过程中，主轴400用于提供第二工件200的回转。

本实施例中，所述主轴400的一端具有锥体，锥体具有锥度，所述锥度需要是自紧式锥度。作为一种示例，所述锥度可以是莫氏锥度，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭矩，且可以方便的与轴向夹紧组件方便的拆卸。莫氏锥度的号数根据实际需要可以是莫氏锥度0号至莫氏锥度6号。

本实施例中，可以通过车床提供主轴400的回转。在其他实施例中，主轴还可以通过铣床或者立式加工中心提供主轴的回转。

本实施例中，所述主轴400具有锥度的一端的端面中具有螺纹孔。

所述轴向夹紧组件包括：主轴连接头套401，所述主轴连接头套401包括大径端4011和与大径端4011连接的小径端4012；锥孔4013，从所述小径端4012一侧贯穿所述小径端4012和部分大径端4011，所述主轴连接头套401中的锥孔4013与主轴400的锥度相配合。

所述主轴连接头套401用于将主轴400和第二工件200连接起来，所述主轴连接头套401中的锥孔4013侧壁与主轴400的锥体的侧壁通过静摩擦力能够实现固定连接。

本实施例中，所述主轴连接头套401包括：紧固槽(图中未标示)，位于所述大径端4011，所述紧固槽和所述主轴连接头套401中的锥孔4013相连通，所述紧固槽的直径大于所述主轴连接头套401中的锥孔4013与紧固槽交界处的尺寸。

作为一种示例，所述轴向夹紧组件还包括：主轴紧固螺栓402，所述主轴紧固螺栓402包括头部4021和螺杆4022，所述螺杆4022的外螺纹与所述主轴400中的螺纹孔连接，所述头部4021与所述紧固槽底面接触，所述头部4021的尺寸大于所述主轴连接头套401中锥孔4013与所述紧固槽交界处的尺寸，且小于所述紧固槽的尺寸。

主轴紧固螺栓402的螺杆4022的外螺纹与所述主轴400中的螺纹孔螺纹配合，且因为所述头部4021的尺寸大于所述主轴连接头套401中锥孔4013与所述紧固槽交界处的尺寸，且小于所述紧固槽的尺寸，因此，在主轴紧固螺栓402和所述紧固槽底面紧密贴合时，所述主轴400与主轴连接头套401紧固在一起。

本实施例中，所述主轴紧固螺栓402的头部4021的端面上具有开口槽，相应的，所述第二工件200的柱体端面具有竖直凸起，所述竖直凸起置于开口槽中，能够对第二工件200的安装位置进行定位，也使得主轴400的转动易于传动到第二工件200上，防止第二夹具体和第二工件200发生相对转动。

本实施例中，所述主轴连接头套401的大径端4011具有周向排布的螺纹孔。

本实施例中，所述轴向夹紧组件还包括：垫块403，位于所述紧固槽中，所述垫块403周向排布有与主轴连接头套401上螺纹孔相对应的沉孔；垫块螺栓，位于所述垫块403的沉孔中，且与所述螺纹孔进行螺纹配合；垫块通孔(图中未标示)，位于所述垫块403的中心，所述垫块通孔的尺寸小于所述主轴连接头套401中锥孔4013与所述紧固槽交界处的尺寸。所述主轴紧固螺栓402的螺杆4022贯穿所述垫块通孔，所述头部4021与所述垫块403接触。

垫块螺栓穿过所述沉孔与主轴连接头套401中的螺纹孔进行螺纹配合，提供轴向顶推力，使得垫块403固定在主轴连接头套401的所述紧固槽中。

螺杆4022和主轴400中螺纹孔进行螺纹配合，在垫块403给主轴连接头套401顶推力的作用下，产生的轴心拉力，使得主轴的锥壁与主轴连接头套的锥孔紧固。

此外，因为所述垫块通孔的尺寸小于所述主轴连接头套401中锥孔4013与所述紧固槽交界处的尺寸，使得主轴紧固螺栓402的头部4021与垫块403的接触面积较大，减小了所述头部4021和螺杆4022交界处的应力集中，增大了主轴紧固螺杆4022的强度，在采用拉锻式摩擦焊接工装进行焊接时，主轴紧固螺杆4022在将主轴400和主轴连接头套401紧固连接的同时不易断裂。

本实施例中，所述主轴连接头套401的大径端4011的外侧壁上具有外螺纹。

图2是锥套404的结构示意图，所述轴向夹紧组件包括：锥套404，所述锥套404包括：端孔4041，位于所述锥套404的第一端；内螺纹，位于所述端孔4041的孔壁上，主轴连接头套401的大径端4011的外侧壁上的外螺纹与端孔4041的内螺纹为螺纹配合。

所述大径端4011的外侧壁上的外螺纹用于和锥套404的端孔4041侧壁上的内螺纹进行螺纹配合，使得主轴连接头套401和锥套404固定连接，相应的主轴400和锥套404固定在一起，使得在摩擦焊接的过程中，主轴400的回转能够传递到锥套404上。

需要说明的是，所述端孔4041侧壁上的内螺纹仅位于端孔4041的侧壁，所述大径端4011的外螺纹位于靠近所述小径端4012的部分侧壁上，从而大径端4011的外侧壁和端孔4041侧壁上的内螺纹螺纹连接的过程中，所述大径端4011底面能够与所述端孔4041的底面接触，使得轴向夹紧组件结构紧凑。

还需要说明的是，所述锥套404中靠近端孔4041的外侧壁上具有旋转工艺孔4044，在将端孔4041的内螺纹和主轴连接头套401大径端的外螺纹进行配合的过程中，通过在旋转工艺孔4044中插入杆件，操作人员对杆件施力，根据杠杆原理，可以减小操作人员进行螺纹配合的施加力。

本实施例中，所述锥套404包括：容纳槽4042，位于所述端孔4041的底部，所述容纳槽4042的深度大于所述头部4021的厚度。

所述容纳槽4042的深度大于所述头部4021的厚度，从而所述容纳槽4042能够容纳所述头部4021，使得主轴紧固螺栓402不会和锥套404干涉。

需要说明的是，所述容纳槽4042径向的尺寸大于所述头部4021的径向尺寸，使得所述头部4021能够容纳于所述容纳槽4042中。

所述锥套404包括：渐缩的锥套孔4043，位于所述容纳槽的底部，且贯穿所述锥套404的第二端。

本实施例中，所述轴向夹紧组件还包括：呈回旋体状的弹簧套405，所述弹簧套405的外侧壁具有锥度与所述锥套孔4043配合，所述弹簧套405具有沿轴向贯穿所述弹簧套的固定孔，用于贯穿第二工件200。

需要说明的是，所述容纳槽4042的深度大于所述头部4021的厚度，使得所述头部4021不与所述弹簧套405干涉。

通过锥套孔4043与所述弹簧套405的锥度外侧壁配合，使得锥套404和弹簧套405具有更好的同轴度。

作为一种示例，所述弹簧套405的外侧壁的锥度和锥套孔4043的锥度均为自紧式锥度。所述自紧式锥度包括莫氏锥度，利用摩擦力的原理，可以传递一定的扭矩，且可以方便的与轴向夹紧组件方便的拆卸。

本实施例中，弹簧套405的侧壁具有槽孔，用于使所述弹簧套405在径向实现弹性伸缩，从而便于夹持第二工件200。

其他实施例中，所述弹簧套的固定孔中具有内螺纹，第二工件的柱体远离所述盘体的端部具有外螺纹，固定孔中的内螺纹用于与第二工件外侧壁的外螺纹进行螺纹配合，使得焊接过程中，第二工件和弹簧套之间不会出现打滑的现象，有利于提高第一工件和第二工件摩擦焊接的质量。

本实施例中，在摩擦焊接过程中，在通过弹簧套405夹紧第二工件200的同时，使得弹簧套405具有弹性防护作用，不易在第二工件200的表面产生划痕。

需要说明的是，在采用拉锻式摩擦焊接工装焊接前，直线伸缩结构带动第二夹具体向所述床身壳体运动，进而带动第二工件向第一工件靠近，最终第二工件的盘体被第一工件的板面阻挡，直线伸缩结构给第二夹具体的力会传递到锥套和弹簧套上，使得锥套的锥孔和弹簧套的外锥壁紧密贴合，实现预拉。

本实施例中，所述锥套404轴向的中间部位设置有侧凸部，所述侧凸部上具有外螺纹；所述轴向夹紧组件还包括：夹紧套406，所述夹紧套406包括：限位底座4061，所述限位底座4061具有供所述锥套贯穿的底座孔(图中未标示)；管状螺纹件4062，位于限位底座4061上，所述管状螺纹件4062的内壁上具有内螺纹，所述管状螺纹件4062的内螺纹与所述锥套404的外螺纹为螺纹配合。

通过所述锥套404的侧凸部的外螺纹，与所述管状螺纹件4062的内螺纹进行螺纹配合，使得所述夹紧套406与锥套404固定在一起，相应的主轴400和夹紧套406固定在一起，使得在摩擦焊接的过程中，主轴400的回转能够传递到夹紧套406上。

本实施例中，所述夹紧套406还包括：径向孔，位于所述限位底座4061的侧壁上；径向螺纹孔，贯穿所述径向孔的底部与所述底座孔连通，且所述径向螺纹孔的大径尺寸小于所述径向孔的尺寸；所述轴向夹紧组件还包括：调节缩进套407，所述调节缩进套407的一端具有外螺纹，用于与所述径向螺纹孔螺纹配合，所述调节缩进套407的另一端具有沿所述调节缩进套407轴向的调节孔4071。

所述调节缩进套407上的外螺纹与所述径向螺纹孔的螺纹通过螺纹配合固定在一起，在调节孔4071中插入杆件，操作人员对杠杆施力，根据杠杆原理，可以减小操作人员将夹紧套406与锥套404螺纹配合的力。

本实施例中，所述调节缩进套407包括：调节大径端，所述调节大径端的径向尺寸小于所述径向孔的尺寸，所述调节孔4071贯穿所述调节大径端；调节小径端，与所述调节大径端连接，所述调节缩进套的外螺纹位于所述调节小径端侧壁。

所述径向螺纹孔的大径尺寸小于所述径向孔的尺寸，使得所述调节小径端能够顺利穿过所述小径端与所述径向螺纹孔进行螺纹配合，所述调节大径端位于所述径向孔中。

需要说明的是，所述径向螺纹孔轴线穿过所述限位底座4061的圆心。其他实施例中，所述径向螺纹孔的轴线还可以不贯穿所述限位底座的圆心。

其他实施例中，调节缩进套还可以是螺栓或紧定螺丝。

本实施例中，所述第二夹具体还包括：锁紧法兰盘408，所述锁紧法兰盘408包括：锁紧座4081，所述锁紧座4081具有中心孔，所述中心孔供所述主轴连接头套401的小径端4012穿过；调节槽4083，环绕于所述中心孔；放气孔(图中未示出)，周向排布于所述锁紧座4081的侧壁上，所述放气孔与所述调节槽4083连通。

本实施例中，所述第二夹具体还包括放气帽(图中未示出)，位于所述放气孔中，用于将第二夹具体内部的气压与大气气压连通；此外，放气帽置于所述放气孔中有利于防止加工过程中的污染物等进入所述第二夹具体中，使得第二夹具体保持优越的性能。

需要说明的是，所述锁紧座4081具有位于端面上的轴承孔(图中未标示)，所述轴承孔用于安装轴承，且所述轴承孔与所述调节槽4083位于所述锁紧座4081的同一侧；所述调节槽4083位于所述轴承孔的底部。

本实施例中，所述直线伸缩结构的输出端连接有连接件600；所述锁紧法兰盘408还包括：嵌合槽(图中未示出)，位于所述轴承孔背离所述调节槽4083的一侧，所述嵌合槽用于与直线伸缩结构的输出端的连接件600侧壁嵌合。

本实施例中，所述第二夹具体还包括：锁紧调整块409，包括：调整盖4091、位于所述调整盖4091周边的管状调整套4092，所述调整套4092与所述调整槽配合，所述调整盖4091具有主轴孔，所述主轴孔与所述主轴400侧壁过盈配合。

本实施例中，所述第二夹具体还包括：轴承411(如图1所示)，所述轴承411的外圈与所述轴承孔配合，所述轴承411的内圈与所述主轴400外径配合。

需要说明的是，所述直线伸缩结构的输出端连接的连接件600具有内孔，所述轴承411的外圈还与直线伸缩结构的输出端的连接件600的内孔过盈配合。

在连接件600与轴承411的外圈过盈配合的情况下，当直线伸缩结构驱动连接件600做直线伸缩时，能够带动第二夹具体做直线伸缩运动。

需要说明的是，所述锁紧调整块409还包括：轴承内顶4093，位于所述调整盖4091背离所述管状调整套4092一侧的所述主轴孔边缘。所述轴承内顶4093用于限制所述轴承411内端在主轴轴向的移动。

通过主轴连接头套401的锥孔4013和主轴400的锥体配合，使得主轴连接头套401的小径端能够顶着调整盖4091，调整盖4091能够紧顶在轴承411的内圈上。在摩擦焊接的过程中，主轴400转动，主轴400带动轴承411的内圈转动，在调整盖4091的主轴孔与主轴400侧壁过盈配合的情况下，锁紧调整块409跟随主轴400转动。

本实施例中，所述锁紧座4081的中心孔上轴向间隔设置有一个或多个毛毡孔4085。所述毛毡孔4085用于放置毛毡，所述毛毡用于密封漏油。

直线伸缩结构(图中未示出)，用于在主轴轴心方向上，驱动主轴400伸缩，用于提供第二工件200的盘体挤压第一工件100的轴向力。

所述第一夹具体包括：套筒301，所述套筒301的第一端具有固定端3011，用于与所述床身壳体500固定连接，所述套筒301的第二端具有开孔(图中未标示)；固定板302(如图3所示)，所述固定板302包括：固定底板3021，与所述套筒301的第二端贴合，所述固定底板3021用于固定第一工件100；凸台3022，位于所述固定底板3021的第一侧，所述凸台3022的侧壁用于与所述开孔配合；垫块槽(图中未标示)，位于所述固定底板3021的第二侧；底板孔3023，沿轴向贯穿所述固定板302，用于供第二工件200穿过。垫块，位于所述垫块槽中，所述垫块中具有垫块孔，所述垫块孔用于供第二工件200穿过。

所述套筒301的第一端与床身壳体500固定连接，第一工件100固定在固定底板3021上，从而在摩擦焊接的过程中，套筒301不会发生转动，能够给予第一工件100稳固的支撑。

本实施例中，所述套筒301的固定端3011具有沿周向排布的套筒通孔(图中未示出)；所述床身壳体500上具有与所述套筒通孔对应的螺纹孔；所述拉锻式摩擦焊接工装包括：螺栓，贯穿所述套筒通孔，与所述螺纹孔螺纹配合。

本实施例中，套筒301与所述固定底板3021固定连接。具体的，套筒301中具有螺纹孔(图中未示出)，所述固定底板3021上具有底板通孔(图中未示出)；所述摩擦焊接工装还包括：螺栓，贯穿所述底板通孔，与所述螺纹孔固定连接。

本实施例中，所述固定底板3021上具有周向排布的工件螺纹孔3024，相应的，第一工件100上具有固定工艺孔；所述拉锻式摩擦焊接工装还包括：螺栓，所述螺栓贯穿所述固定工艺孔与所述固定底板3021上的工艺螺纹孔3024进行螺纹配合。

在摩擦焊接的过程中，第二工件200的柱体贯穿所述底板孔3023和垫块孔，且所述柱体背离所述盘体的一端被所述轴向夹紧组件的弹簧套夹紧。

本实施例中，所述底板孔3023具有内螺纹；所述拉锻式摩擦焊接工装，还包括：调节套304，所述调节套304的第一端的外侧壁具有外螺纹，所述调节套的外螺纹与所述底板孔3023的内螺纹进行螺纹配合，所述调节套304具有沿轴向贯穿的内孔，所述调节套304的内孔尺寸大于所述第二工件200的外径尺寸。

所述调节套304位于固定板302和第二工件200之间，避免第二工件200的柱体和固定板302接触，使得固定板302的底板孔3023在摩擦焊接的过程中，固定板302的内孔的尺寸不会被磨损扩大。此外，所述调节套304的内孔尺寸大于所述第二工件200的外径尺寸，使得调节套304的内孔与第二工件200为间隙配合，在摩擦焊接的过程中，第二工件200的侧壁与调节套304的内孔不摩擦，有利于提高第二工件200中柱体的形貌质量。

本实施例中，调节套304的第二端的外侧壁包括：拧转孔3041，贯穿所述调节套的侧壁，所述拧转孔3041用于贯穿杆件将调节套304与底板孔3023中的内螺纹进行螺旋配合。

需要说明的是，所述调节套304的拧转孔3041伸出所述开孔，有利于拧转孔3041中贯穿外部的杆件来使调节套的外螺纹与底板孔3023的内螺纹进行螺纹旋转。

本实施例中，所述拧转孔3041伸出所述开孔，相应的调节套304的第二端伸出所述开孔，在第一工件100和第二工件200摩擦焊接完成后，通过直线伸缩结构使所述主轴伸出，从而所述弹簧套的端面与调节套304的第二端顶在一起，使得弹簧套从所述锥套中脱落。

需要说明的是，所述调节套304第二端的外侧壁的尺寸小于所述调节套第一端外螺纹的大径的尺寸，使得所述调节套的第二端不会与底板孔3023的内螺纹发生干涉。

其他实施例中，所述拉锻式摩擦焊接工装还可以不具有调节套，所述垫块孔与所述第二工件的侧壁为间隙配合，使得第二工件在垫块孔中转动的同时，第二工件的侧壁不与垫块孔摩擦，有利于提高第二工件中柱体的形貌质量。所述垫块孔和底板孔用于在径向上限定第二工件的自由度，从而在摩擦焊接的过程中，第二工件不易发生径向跳动。

具体的，所述垫块孔和底板孔3023共轴线，从而贯穿所述垫块孔和底板孔3023的第二工件200在轴向上各处不易受到径向力，在摩擦焊接后，使得第二工件200不易弯曲。

如图4所示，为本发明实施例提供的一种拉锻式摩擦焊接方法的流程图，可应用于以上任一实施例所述的摩擦焊工装。

所述拉锻式摩擦焊接方法应用于前述的拉锻式摩擦焊接工装，所述焊接方法包括：步骤S1，将所述第一工件100固定在所述第一夹具体上，且所述承接孔与通孔连通；步骤S2，所述轴向夹紧组件的一端与所述第二工件200固定连接；步骤S3，将所述主轴的轴线与通孔共线；步骤S4，转动所述主轴；步骤S5，所述直线伸缩结构驱动第二夹具体，使第二夹具体带动第二工件200向第一工件100靠近，使得第一工件100和第二工件200接触，进行焊接。

本发明实施提供的拉锻式摩擦焊接工装中，第一工件通过第一夹具体固定设置在所述床身壳体的端面上，直线伸缩结构的输出端与所述第二夹具体固定连接，第二工件200被第二夹具体的轴向夹紧组件的第一端固定连接，第一工件100固定在所述第一夹具体上，且所述承接孔与通孔连接在采用拉锻式摩擦焊接工装进行焊接时，通过将主轴的轴线和直线伸缩结构的伸缩方向共线，然后主轴回转，带动第二工件200转动，直线伸缩结构，用于使得第二工件200靠近所述第一工件100，实现第二工件200与所述第一工件100接触，在拉锻力的作用下实现第一工件100和第二工件200自动化摩擦焊接，且使得第一工件100和第二工件200的距离易于调整，精确度高，针对工件焊接，具有较强的可操控性和适应性，且加工效率高，易于创造经济效益。

所述焊接方法还包括：在转动主轴前，直线伸缩结构带动第二夹具体向所述床身壳体500运动，进而带动第二工件200向第一工件100靠近，最终第二工件200的盘体被第一工件100阻挡，实现预拉。

具体的，在预拉过程中，第二工件的盘体被第一工件的板面阻挡，直线伸缩结构给第二夹具体的力会传递到锥套和弹簧套上，使得锥套的锥孔和弹簧套的外锥壁紧密贴合。

在所述第二夹具体带动第二工件200向第一工件100靠近，使得第一工件100和第二工件200接触，进行焊接的步骤中，主轴400带动所述第二夹具体向所述第一夹具体靠近，使得第二工件200向第一工件100靠近，用于使所述第二工件200的盘体和第一工件100接触并产生摩擦；对第二夹具体施加拉锻力，用于增大所述第一工件100的盘体和第二工件200的摩擦力，使第二工件200和第一工件100焊接成形。

本实施例中，步骤S1、步骤S2以及步骤S3并不存在必然的先后执行顺序，步骤S3可以和步骤S1和S2并行执行，本说明书实施例对此不做具体限制。

本实施例中，主轴转动可以是车床提供。其他实施例中，主轴转动还可以是其他动力提供，例如电机。

虽然本说明书实施例披露如上，但本说明书实施例并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本说明书实施例的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本说明书实施例的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (20)

1.一种拉锻式摩擦焊接工装，用于将第一工件和第二工件焊接，所述第一工件为板状，所述第一工件具有贯通的承接孔，第二工件包括柱体以及位于所述柱体一端的盘体，其特征在于，包括：

床身壳体；

第一夹具体，固定在所述床身壳体的端面上，所述第一夹具体和床身壳体围成空腔，所述第一夹具体具有沿轴向的通孔，所述第一夹具体用于在轴向固定所述第一工件，所述承接孔和通孔连通，用于供所述第二工件的所述柱体贯穿；

第二夹具体，设置在所述空腔内的所述床身壳体上，所述第二夹具体包括：

主轴，与所述床身壳体可转动连接；轴向夹紧组件，所述轴向夹紧组件的第一端与所述主轴固定连接，所述轴向夹紧组件的第二端用于与所述第二工件的柱体固定连接；所述第二工件贯穿所述承接孔和通孔；

直线伸缩结构，与所述第二夹具体固定连接，用于驱动所述第二夹具体夹持所述第二工件，提供所述第二工件的所述盘体挤压所述第一工件的轴向力。

2.如权利要求1所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述第一夹具体包括：

套筒，所述套筒的第一端具有固定端，用于与所述床身壳体固定连接，所述套筒的第二端具有开孔；

固定板，包括：固定底板，与所述套筒的第二端贴合；凸台，位于所述固定底板的第一侧，所述凸台的侧壁用于与所述开孔配合；垫块槽，位于所述固定底板的第二侧；

底板孔，沿轴向贯穿所述固定板，用于供所述第二工件穿过；

垫块，位于所述垫块槽中，所述垫块中具有垫块孔，所述垫块孔用于供第二工件穿过。

3.如权利要求2所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述套筒的第一端具有沿周向排布的套筒通孔；

所述床身壳体上具有与所述套筒通孔对应的螺纹孔；

所述拉锻式摩擦焊接工装包括：螺栓，贯穿所述套筒通孔，且与所述螺纹孔螺纹配合。

4.如权利要求2所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述底板孔具有内螺纹；

所述拉锻式摩擦焊接工装还包括：调节套，所述调节套的第一端的外侧壁具有外螺纹，所述调节套的外螺纹与所述底板孔的内螺纹进行螺纹配合，所述调节套具有沿轴向贯穿的内孔，所述调节套的内孔尺寸大于所述第二工件的外径尺寸。

5.如权利要求4所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述调节套的第二端的外侧壁包括：拧转孔，贯穿所述调节套的侧壁，所述拧转孔用于贯穿杆件将所述调节套与底板孔中的内螺纹进行螺旋配合。

6.如权利要求5所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述拧转孔的第二端伸出所述开孔。

7.如权利要求1所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述主轴中的一端具有锥度；

所述轴向夹紧组件包括：主轴连接头套，所述主轴连接头套包括大径端和与大径端连接的小径端；锥孔，从所述小径端一侧贯穿所述小径端和部分大径端，所述主轴连接头套中的锥孔与主轴的锥度相配合。

8.如权利要求7所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述主轴连接头套的大径端的外侧壁上具有外螺纹；

所述轴向夹紧组件包括：锥套，所述锥套包括：端孔，位于所述锥套的第一端；内螺纹，位于所述端孔的孔壁上，所述主轴连接头套的大径端的外侧壁上的所述外螺纹与端孔的内螺纹为螺纹配合。

9.如权利要求8所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述主轴连接头套包括：紧固槽，位于所述大径端，所述紧固槽和所述主轴连接头套中的锥孔相连通，所述紧固槽的直径大于所述主轴连接头套中的锥孔与紧固槽交界处的尺寸；

所述主轴具有锥度的一端的端面中具有螺纹孔；

所述轴向夹紧组件还包括：主轴紧固螺栓，所述主轴紧固螺栓包括头部和螺杆，所述螺杆的外螺纹与所述主轴中的螺纹孔连接，所述头部的尺寸大于所述主轴连接头套中锥孔与所述紧固槽交界处的尺寸，且小于所述紧固槽的尺寸。

10.如权利要求9所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述锥套包括：容纳槽，位于所述端孔的底部，所述容纳槽的深度大于所述头部的厚度。

11.如权利要求9所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述主轴连接头套的大径端具有周向排布的螺纹孔；

所述轴向夹紧组件还包括：垫块，位于所述紧固槽中，所述垫块周向排布有与主轴连接头套上螺纹孔相对应的沉孔；垫块螺栓，位于所述垫块的所述沉孔中，且与所述螺纹孔进行螺纹配合；垫块通孔，位于所述垫块的中心，所述垫块通孔的尺寸小于所述主轴连接头套中锥孔与所述紧固槽交界处的尺寸；

所述主轴紧固螺栓的螺杆贯穿所述垫块通孔，所述头部与所述垫块接触。

12.如权利要求10所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述锥套包括：

渐缩的锥套孔，位于所述容纳槽的底部，且贯穿所述锥套的第二端；

所述轴向夹紧组件还包括：呈回旋体状的弹簧套，所述弹簧套的外侧壁具有锥度与所述锥套孔配合，所述弹簧套具有沿轴向贯穿所述弹簧套的固定孔，用于贯穿第二工件。

13.如权利要求12所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述弹簧套的侧壁具有槽孔，用于使所述弹簧套在径向实现弹性伸缩。

14.如权利要求12所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述第二工件的所述柱体远离所述盘体的端部具有外螺纹；

所述弹簧套的所述固定孔具有内螺纹，用于与第二工件外侧壁的所述外螺纹进行螺纹配合。

15.如权利要求12所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述锥套轴向的中间部位设置有侧凸部，所述侧凸部上具有外螺纹；

所述轴向夹紧组件还包括：夹紧套，所述夹紧套包括：

限位底座，所述限位底座具有供所述锥套贯穿的底座孔；

管状螺纹件，位于限位底座上，所述管状螺纹件的内壁上具有内螺纹，所述管状螺纹件的内螺纹与所述锥套的外螺纹为螺纹配合。

16.如权利要求15所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述夹紧套还包括：

径向孔，位于所述限位底座的侧壁上；

径向螺纹孔，贯穿所述径向孔的底部与所述底座孔连通，且所述径向螺纹孔的大径尺寸小于所述径向孔的尺寸；

所述轴向夹紧组件还包括：调节缩进套，所述调节缩进套的一端具有外螺纹，用于与所述径向螺纹孔螺纹配合，所述调节缩进套的另一端具有沿所述调节缩进套轴向的调节孔。

17.如权利要求7所述的拉锻式摩擦焊接工装，其特征在于，所述第二夹具体还包括：锁紧法兰盘，包括：

锁紧座，所述锁紧座具有中心孔，所述中心孔供所述主轴连接头套的小径端穿过；

放气孔，周向排布于所述锁紧座的侧壁上；

调节槽，环绕于所述中心孔；

锁紧调整块，包括：调整盖和位于所述调整盖周边的管状调整套，所述调整套与所述调整槽配合，所述调整盖具有主轴孔，所述主轴孔与所述主轴侧壁过盈配合。

18.一种拉锻式摩擦焊接方法，其特征在于，应用于权利要求1至17任一项所述的拉锻式摩擦焊接工装，所述焊接方法包括：

将所述第一工件固定在所述第一夹具体上，且所述承接孔与通孔连通；

所述轴向夹紧组件的一端与所述第二工件固定连接；

将所述主轴的轴线与所述直线伸缩结构的伸缩方向共线；

转动所述主轴；

所述直线伸缩结构驱动第二夹具体，使第二夹具体带动第二工件向第一工件靠近，使得第一工件和第二工件接触，进行焊接。

19.如权利要求18所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法还包括：在转动主轴前，直线伸缩机构带动第二夹具体向所述床身壳体运动，进而带动第二工件向第一工件靠近，使第二工件的盘体被第一工件阻挡，实现预拉。

20.如权利要求18所述的焊接方法，其特征在于，在所述第二夹具体带动第二工件向第一工件靠近，使得第一工件和第二工件接触，进行焊接的步骤中，主轴带动所述第二夹具体向所述第一夹具体靠近，使得第二工件向第一工件靠近，用于使所述第二工件的盘体和第一工件接触并产生摩擦；对第二夹具体施加拉锻力，用于增大所述第一工件的盘体和第二工件的摩擦力，使第二工件和第一工件焊接成形。

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