CN114346404A - 一种摩擦焊设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种摩擦焊设备，包括液压系统、主轴箱、夹持对中机构和上料机构，主轴箱和夹持对中机构设置在位于液压系统一侧的焊接支撑台上，主轴箱用于夹持第一焊接件并驱动第一焊接件旋转；夹持对中机构用于夹持第二焊接件，夹持对中机构的底座滑动设置于焊接支撑台上，且夹持对中机构可沿焊接支撑台靠近或远离主轴箱，第一焊接件和第二焊接件同轴设置并被夹持；上料机构设置于主轴箱和夹持对中机构的一侧并用于为主轴箱和夹持对中机构上料。该摩擦焊设备，能够实现自动上料，方便快捷的对工件进行夹紧，且能够保证摩擦焊接件具有较高的加工精度；同时增设了强制对中组件，使得两侧齿轮齿条的磨损量相同，进而保证了焊接件的同轴度。

Description

一种摩擦焊设备

技术领域

本发明涉及摩擦焊技术领域，特别是涉及一种摩擦焊设备。

背景技术

旋转摩擦焊是一种典型的摩擦焊接工艺，常规的旋转摩擦焊设备主要由机械系统、液压系统、电气控制系统三部分组成。其中机械系统指机床部分，主要包含旋转动力装置、传动装置、旋转夹具、移动夹具、移动装置以及压力装置等。

现有技术中，使用直流电机作为旋转动力的摩擦焊机，为了传动方便，常常把传动装置的主轴和直流电机的电机轴联动设置，而要使旋转夹具停止转动时，则必须使主轴和直流电机的电机轴一同停止，因而需要停止的部件较多，对刹车部件的磨损较为厉害，影响到刹车部件的寿命，同时也会导致刹车不及时，对停止时间的控制不灵敏。

此外，旋转摩擦焊接时，需要先将第一焊接工件固定在旋转夹具上，第二焊接工件固定在移动夹具上，通过压力装置使移动夹具靠近旋转夹具，以使第一焊接工件和第二焊接工件对准接触，并在第一焊接工件和第二焊接工件之间施加压力；此时夹持第一焊接工件的轴承在转动的同时还会受到摩擦焊接的作用力，容易导致轴承精度下降，焊接同轴度有误差，进而造成焊接工件精度受影响。

与此同时，摩擦焊在恒定或递增压力以及扭矩的作用下，利用焊接接触端面之间的相对运动在摩擦面及其附近区域产生摩擦热和塑形变形热，使其附近区域温度上升到接近但一般低于熔点的温度区间，材料的变形抗力降低、塑性提高、界面的氧化膜破碎，在顶锻压力的作用下，伴随材料产生塑性变形及流动，通过界面的分子扩散和再结晶而实现焊接的固态焊接方法。

现有焊接夹持装置，两侧油缸驱动两夹持组件将工件夹持，夹持稳定性差，焊接件同轴度低，导致焊接工件不合格，焊接质量较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种摩擦焊设备，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现自动上料，方便快捷的对工件进行夹紧，且能够保证摩擦焊接件具有较高的加工精度；同时增设了强制对中组件，使得两侧齿轮齿条的磨损量相同，进而保证了焊接件的同轴度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种摩擦焊设备，包括与控制柜电联接并设置于焊接平台上的液压系统、主轴箱、夹持对中机构和上料机构，所述液压系统通过液压管路分别为所述主轴箱和夹持对中机构供油，所述上料机构采用气缸驱动；所述主轴箱和夹持对中机构设置在位于所述液压系统一侧的焊接支撑台上，所述主轴箱用于夹持第一焊接件并驱动第一焊接件旋转；所述夹持对中机构用于夹持第二焊接件，所述夹持对中机构的底座滑动设置于所述焊接支撑台上，且所述夹持对中机构可沿所述焊接支撑台靠近或远离所述主轴箱，所述第一焊接件和第二焊接件同轴设置并被夹持；所述上料机构设置于所述主轴箱和夹持对中机构的一侧并用于为主轴箱和夹持对中机构上料。

优选地，包括主轴箱体、主轴、加速机构和液压管路，设置于所述主轴箱体内的主轴包括同轴线设置的夹紧机构、拉杆和活塞，待焊接工件装夹于所述夹紧机构中，所述夹紧机构的末端通过轴承装配于所述主轴箱体内，且所述拉杆与所述夹紧机构的末端相连接；所述活塞的一端与所述拉杆相连接，另一端与轴承安装轴连接，轴承安装轴的另一端连接有花键轴，所述花键轴与所述加速机构连接；所述夹紧机构的前端装配有惯性轮；所述液压管路通过主轴箱体上开设的进油口和回油口为所述活塞进行供油或回油。

优选地，所述夹紧机构包括夹心夹头和锥套，所述夹心夹头的末端装配于所述锥套内，待焊接工件被所述夹心夹头夹紧并伸入到所述锥套中；所述夹心夹头的末端通过所述拉杆与所述活塞传动连接，所述活塞拉动所述锥套前后运动实现工件的松开与夹紧。

优选地，所述加速机构包括液压马达，所述液压马达通过加速机构与所述花键轴连接，所述液压马达用于驱动所述主轴旋转；所述液压马达的输出轴顺次与所述加速机构、花键轴和轴承安装轴传动连接。

优选地，还包括去飞边机构，所述主轴箱体的外侧安装有所述去飞边机构，所述去飞边机构包括飞边切刀、碟簧和油缸，所述飞边切刀为中心开设有通孔的圆盘型结构，所述飞边切刀装配于几字型的安装板中心，且所述飞边切刀与所述夹紧机构同轴心设置；所述碟簧的两端均固定有连接板，一侧的连接板与所述油缸的伸缩端固定连接，连接柱穿过所述安装板的安装端及主轴箱体后与所述碟簧另一侧的连接板相固定。

优选地，所述油缸与所述碟簧之间设置有一限位框，所述碟簧一侧的连接板抵接在所述限位框的内侧壁，所述油缸安装在所述限位框的外侧，碟簧套连在连接柱上，连接柱串连在限位框与主轴箱体之间形成的同轴孔处，T型柱穿过连接柱与油缸的伸出端固定连接；所述限位框固定安装在所述主轴箱体上。

优选地，夹持对中机构包括底座、第一夹紧油缸、第二夹紧油缸、第一夹块、第二夹块、线轨、中心齿轮、上齿条、下齿条和强制对中组件，所述第一夹紧油缸和第二夹紧油缸分别固定在所述底座的两侧，所述第一夹紧油缸的活塞杆头部固定在第一夹块上，所述第二夹紧油缸的活塞杆头部固定在第二夹块上，所述第一夹块和第二夹块均固定在线轨的滑块上，待焊接工件被夹持在第一夹块和第二夹块之间，所述线轨固定在底座上；所述第一夹块的背面固定有所述上齿条，所述第二夹块的背面固定有所述下齿条，所述上齿条和下齿条分别位于所述中心齿轮的上下侧并与所述中心齿轮相啮合；所述中心齿轮安装在底座上，所述强制对中组件用于驱动所述中心齿轮转动。

优选地，所述强制对中组件包括运动方向相反的第一摆臂机构和第二摆臂机构，所述第一摆臂机构的一端安装在所述底座上并与第一夹紧油缸的位置相对应，另一端通过轴套一与所述中心齿轮相连接；所述第二摆臂机构的一端安装在所述底座上并与第二夹紧油缸的位置相对应，另一端通过轴套二与所述中心齿轮相连接；

所述第一摆臂机构包括通过转轴连接的第一对中油缸和第一摆臂，所述第一对中油缸与所述底座相铰接，所述第一对中油缸与所述第一摆臂的一端相铰接，所述第一摆臂的另一端与套设在所述中心齿轮上的轴套一固定连接；

所述第二摆臂机构包括通过转轴连接的第二对中油缸和第二摆臂，所述第二对中油缸与所述底座相铰接，所述第二对中油缸与所述第二摆臂的一端相铰接，所述第二摆臂的另一端与套设在所述中心齿轮上的轴套二固定连接；

所述轴套一和轴套二紧邻设置，所述轴套一和轴套二上均设有螺钉，所述螺钉用于促使所述轴套一和轴套二与所述中心齿轮夹紧。

优选地，所述底座内部开设有键槽结构，所述上齿条和下齿条设有键槽结构；所述第一夹块和第二夹块设有键槽结构，第一夹块与上齿条通过键槽定位进行安装，从而保证安装精度；第二夹块与下齿条通过键槽定位进行安装，从而保证安装精度。

优选地，所述上料机构包括第一焊接件上料组件和第二焊接件上料组件，所述第一焊接件上料组件包括储料盒一、机械手一和动作支撑架一，所述动作支撑架一的一侧固定在所述主轴箱外侧壁，所述储料盒一安装在所述动作支撑架一上，所述机械手一用于夹持所述储料盒一中的待焊接件并将其放置到所述主轴箱处被夹紧；所述第二焊接件上料组件包括储料盒二、机械手二和动作支撑架二，所述动作支撑架二的底部通过滑座安装在所述焊接支撑台上并位于所述夹持对中机构的外侧，所述储料盒二安装在所述动作支撑架二上，所述机械手二用于夹持所述储料盒二中的待焊接件并将其放置到所述夹持对中机构处被夹持。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明中的摩擦焊设备，通过液压管路与主轴连通，在为主轴内其他零部件提供润滑的同时，液压管路还为夹紧机构的装配轴承供油，摩擦焊接的同时，通过液压油路给轴承一个相反的力来抵消焊接力，使得轴承受力平衡，能够支持更高的转速，同时能够有效延长主轴箱的使用寿命；此外，液压马达作为驱动件，带动主轴转动，从而在焊接前为待焊接工件提供初始转速，与此同时，液压管路为活塞的空腔供油或回油，来使得夹紧机构拉紧或放松工件的操作。

2、采用齿轮齿条与油缸相结合的驱动方式，两个摆臂油缸为驱动件，第一和第二油缸提供辅助夹紧作用，使得夹持对中机构能够更加稳定地将待焊接工件进行夹持；同时还设置了强制对中组件，在强制对中组件的作用下，上下齿条同步运动，进而使得齿轮两侧的磨损量相同，避免齿轮齿条间隙导致的同轴不到位现象，进而保证了焊接机的同轴度。

3、设置全自动上料机构，上料方便省事，节约上料时间，提高摩擦焊设备的工作效率。

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他的附图。

图1为摩擦焊设备的整体结构示意图；

图2为摩擦焊设备的机构分布图；

图3为图1的内部结构展示图；

图4为图1中A处放大图；

图5为主轴箱的整体结构示意图；

图6为主轴的整体示意图；

图7为主轴的侧视图；

图8为图7中主轴的A-A向剖视图；

图9为液压管路的供油图；

图10为夹持对中机构的正面示意图；

图11为夹持对中机构的整体结构对应图；

图12为夹持对中机构的后视图；

其中，1夹持对中机构；2主轴箱；3控制柜；4液压系统；5上料机构；6费油盘；7液压系统油箱；8焊接支撑台；9下滑轨；10尾座；11支撑柱；12第一焊接件上料组件；13第二焊接件上料组件；14主轴箱体；15惯性轮；16加速机构；17油缸；18碟簧；19飞边切刀；20主轴；21锥套；22夹心夹头；23拉杆；24活塞；25加速箱；26第一夹紧油缸；27第二夹紧油缸；28第一夹块；29第二夹块；30线轨；31待焊接工件；32第一摆臂；33第二摆臂；34下齿条；35上齿条；36中心齿轮；37第一对中油缸；38第二对中油缸。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

本发明的目的是提供一种摩擦焊设备，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现自动上料，方便快捷的对工件进行夹紧，且能够保证摩擦焊接件具有较高的加工精度；同时增设了强制对中组件，使得两侧齿轮齿条的磨损量相同，进而保证了焊接件的同轴度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，本实施例提供一种摩擦焊设备，包括与控制柜3电联接并设置于焊接平台上的液压系统4、主轴箱2、夹持对中机构1和上料机构5，液压系统4通过液压管路分别为主轴箱2和夹持对中机构1供油，上料机构采用气缸驱动；主轴箱2和夹持对中机构1设置在位于液压系统4一侧的焊接支撑台8上，主轴箱2用于夹持第一焊接件并驱动第一焊接件旋转；夹持对中机构1用于夹持第二焊接件29，夹持对中机构1的底座滑动设置于焊接支撑台8上，且夹持对中机构1可沿焊接支撑台8靠近或远离主轴箱2，第一焊接件和第二焊接件29同轴设置并被夹持；上料机构5设置于主轴箱2和夹持对中机构1的一侧并用于为主轴箱2和夹持对中机构1上料。

具体地，如图2，液压系统4设置在焊接平台顶面的液压系统油箱7上，焊接平台上与液压系统油箱7相邻的一侧设置有焊接支撑台8；焊接支撑台8上设置有下滑轨9和支撑柱11，支撑柱11用于连接尾座10与主轴箱2，因尾座10上安装有焊接时的顶锻油缸，工作时尾座10会受力，固安装支撑柱11。支撑柱11上安装有导轨，安装的导轨是用于推拉门的。下滑轨9直接与工作平台固定，整个夹紧机构1的运动是通过固定在尾座10的油缸推动，油缸固定于尾座10上，而油缸的伸出轴通过连接件与夹紧机构1相连接，从而推动夹紧机构1前进和后退。

如图5-9所示，主轴箱2包括主轴箱体14、主轴20、加速机构16和液压管路，设置于主轴箱体14内的主轴20包括同轴线设置的夹紧机构、拉杆23和活塞24，待焊接工件装夹于夹紧机构中，夹紧机构的末端通过轴承装配于主轴箱体14内，且拉杆23与夹紧机构的末端相连接；活塞24的一端与拉杆23相连接，另一端与轴承安装轴连接，轴承安装轴的另一端连接有花键轴，花键轴与加速机构连接；夹紧机构的前端装配有惯性轮15；液压管路通过主轴箱体14上开设的进油口和回油口为活塞24进行供油或回油。

首先，活塞24处后腔进油，前腔回油，活塞24前移，带动夹紧机构前移，夹紧机构呈松开状态，将待焊接工件装夹到夹紧机构中；活塞24处后腔回油，前腔进油，活塞24后移，带动夹紧机构后移将工件夹紧；此时，安装于加速箱25中的加速机构16开始工作，带动同轴线安装的活塞24、拉杆23和夹紧机构同步转动，为待焊接工件提供转速，当工件的转速达到指定转速后，加速机构16停止工作，夹紧机构在惯性轮15的带动下继续转动。

根据棒材的不同，可以更换不同规格的惯性轮15，惯性轮15用于储存惯量，且惯性轮15的配重越大惯量越大。

于本实施例中，夹紧机构包括锥套21和夹心夹头22，锥套21的末端通过轴承装配于夹心夹头22内，待焊接工件被夹心夹头22夹紧并伸入到锥套21中。此处的轴承也与液压管路相连通，在工件进行摩擦焊接的过程中，通过液压管路进油，从而给轴承一个相反的力以抵消焊接力，这种设置方式能够降低轴承的负荷，在轴承所受的力相互的抵消的前提下，本发明中的主轴箱相对于现有技术，可以为工件提供更高的转速(主轴输出转速可达12000r/min)，高转速能够使得工件在摩擦焊接过程中具有更好的摩擦焊接效果，焊接面连接稳定性更高，且高转速还能够满足多种规格的棒材进行摩擦焊接，相较于现有技术中的转速而言，本发明中的主轴箱的适用范围更广。

为了实现夹紧机构的夹紧与松开，本实施中，夹心夹头22的末端通过拉杆23与活塞24传动连接，液压管路为活塞24供油或回油，进而活塞24拉动夹心夹头22前后运动实现工件的松开与夹紧。活塞24处回油，活塞24前移，推动拉杆23与夹心夹头22前移，夹心夹头22装配于锥套21中，此时夹心夹头22呈松开状态，将待焊接工件装夹到夹心夹头22中；装夹完成后，活塞24处进油，活塞24后移，拉动拉杆23和锥套21后移，从而使夹心夹头22将工件夹紧。

于本实施例中，加速机构16采用液压马达，液压马达与活塞24的另一端传动连接，液压马达的输出轴通过花键轴与轴承安装轴连接，然后通过轴承安装轴将动力传动至活塞24处，液压马达用于驱动主轴20旋转。液压马达为主轴20提供转动动力，活塞24处的进油回油带动主轴20前进或后退实现工件的夹紧与松开，两者相结合，共同实现了摩擦焊过程中主轴20的夹紧与旋转。

为了使得焊接完成后的工件焊接面平整，本实施例中的主轴箱还设置有去飞边机构，主轴箱体14的外侧安装有去飞边机构，去飞边机构包括飞边切刀19、碟簧18和油缸17，飞边切刀19为中心开设有通孔的圆盘型结构，飞边切刀19装配于一几字型的安装板中心，且飞边切刀19与夹紧机构同轴心设置，两个摩擦焊接工件的焊接位置位于锥套21与飞边切刀19之间；碟簧18套连在连接柱上，限位框与主轴箱体14之间形成有同轴孔，连接柱串连在同轴孔中，前后移动，T型柱穿过连接柱与油缸17伸出端固定连接，从而带动连接柱前后运动。

油缸17与碟簧18之间设置有一限位框，碟簧18一侧的连接板抵接在限位框的内侧壁，油缸17安装在限位框的外侧；限位框固定安装在主轴箱体14上。

两个摩擦焊接工件焊接完成后，油缸17作用(初始状态时油缸17为伸出状态，碟簧为压缩状态)，油缸17瞬间回缩后停止工作，在油缸17瞬间回缩时，碟簧18呈现张开状态，带动连接柱回缩，此时与连接柱连接的安装板带动飞边切刀19向靠近主轴箱体14的方向动作，将两个焊接工件焊接处的飞边刮除，然后在油缸推出回复初始状态。

主轴箱通过液压管路与主轴20连通，在为主轴20内其他零部件提供润滑的同时，液压管路还为夹紧机构的装配轴承供油，摩擦焊接的同时，通过液压油路给轴承一个相反的力来抵消焊接力，能够有效延长主轴箱的使用寿命；此外，液压马达作为驱动件，带动主轴20转动，从而在焊接前为待焊接工件提供初始转速，与此同时，液压管路为活塞24的空腔供油或回油，来使得夹紧机构拉紧或放松工件的操作。

如图10-12所示，夹持对中机构包括底座、中心齿轮36、上齿条35、下齿条34、强制对中组件、第一夹紧油缸26、第二夹紧油缸27、第一夹块28、第二夹块29、线轨30，第一夹紧油缸和第二夹紧油缸分别固定在底座的两侧，第一夹紧油缸26的活塞杆头部固定在第一夹块28上，第二夹紧油缸27的活塞杆头部固定在第二夹块29，第一夹块和第二夹块分别规定在线轨30的滑块上，线轨30固定在底座上，第一夹块28和第二夹块29在第一夹紧油缸26和第二夹紧油缸27的推动下沿底座上的线轨30移动，从而实现对待焊接工件31的夹持；第一夹块28块的背面固定有上齿条35，第二夹块29的背面固定有下齿条34，上齿条35和下齿条34分别位于中心齿轮36的上下侧并与中心齿轮36相啮合；中心齿轮36安装在中心齿轮36上，强制对中组件用于驱动中心齿轮36运动。

第一夹块28和第二夹块29用于夹紧工件；上齿条35与第一夹块28固定连接，下齿条34与第二夹块29固定连接；第一夹紧油缸推动第一夹块，第二夹紧油缸推动第二夹块；中心齿轮36与上齿条35和下齿条34同时啮合，中心齿轮36安装在底座上，只可旋转运动。第一对中油缸37和第二对中油缸14通过第一摆臂32和第二摆臂33驱动中心齿轮36做旋转运动，对工件进行辅助夹紧。

底座设置在摩擦焊设备上，底座为整个夹持对中机构提供支撑与安装基础；本发明中的夹持对中机构，工作中第一夹紧油缸和第二夹紧油缸分别推动第一夹块和第二夹块夹紧工件，同时第一对中油缸和第二对中油缸通过第一摆臂32和第二摆臂33给中心齿轮36加入驱动力，从而使中心齿轮36转动，中心齿轮36安装在底座上，中心齿轮36通过与上齿条35和下齿条34相啮合，从而驱动齿条运动，使得上齿条35和下齿条34带动第一夹块28和第二夹块29向中间靠拢并夹紧工件，此夹紧作用为辅助夹紧，主要夹紧力由第一夹紧油缸26和第二夹紧油缸27提供，使得第一夹块28和第二夹块29能够更好的将待焊接件进行夹紧。

于本实施例中，为了进一步地保证上下齿条运动的同步性，该夹持对中机构还包括有强制对中组件(强制对中机构)，如图2和图3所示，强制对中组件包括第一摆臂机构和第二摆臂机构，第二摆臂机构包括通过转轴连接的第二对中油缸38和第二摆臂33，第二对中油缸38与底座相铰接，第二摆臂33与第二对中油缸38的活塞杆头部相铰接，第二摆臂33的另一端与套设在中心齿轮36上的轴套二固定连接。第一摆臂机构包括通过转轴连接的第一对中油缸37和第一摆臂32，第一强对中油缸12与底座相铰接，第一摆臂与第一对中油缸37的活塞杆头部相铰接，第一摆臂32的另一端与套设在中心齿轮36上的轴套一固定连接。此处的核心在于第一摆臂机构和第二摆臂机构组成强制对中机构，它消除了其他设备中用中心齿轮齿条被动对中的缺陷，被动对中的结构中，只有两个输出相同夹紧力的第一夹紧油缸26和第二夹紧油缸27的对中机构，因此无主动对中动力，工作时的第一夹块28和第二夹块29左右对中行为只是通过上齿条35、下齿条34和中心齿轮36被动啮合完成的，中心齿轮36无驱动力。由于中心齿轮齿条的安装会存在一定间隙，更重要的是在使用过程中，中心齿轮36与上齿条35和下齿条34会存在磨损，使得两者之间的间隙会更大，又由于第一夹紧油缸26和第二夹紧油缸27提供的夹紧力相等，是对平衡力，无对中能力，这时如果不及时对中心齿轮36、上齿条35、下齿条34进行调整或者更换，就不能保证左右对中的精度。本发明中在工作时通过给中心齿轮36加入驱动力，使中心齿轮36对称压紧上齿条35和下齿条34，进而通过第一夹块28和第二夹块29来约束工件，防止其左右摆动。上齿条35和下齿条34与中心齿轮8的接触面工作时是压紧状态，工件若要左右摆动必须要使上齿条35和下齿条34顶开中心齿轮36反向移动，只要第一对中油缸37和第二对中油缸12施加给中心齿轮36的力足够大，工件就不会摆动，这个过程中，中心齿轮36与上齿条35和下齿条34的受力接触面始终是同一侧。第一：在这个过程中，中心齿轮36与上齿条35和下齿条34的背隙未参与对中过程，因此中心齿轮36与上齿条35和齿条9的背隙不影响对中精度，第二：由于上齿条35和下齿条34对称分布并与中心齿轮36的作用力相等，因此上齿条35和下齿条34与中心齿轮36的压紧面或称为工作面磨损一致。由于这两个原因，中心齿轮36与上齿条35与下齿条34的安装间隙以及工作过程中中心齿轮36与上齿条35和下齿条34的磨损所造成的间隙并不影响对中的精度。

第一摆臂机构和第二摆臂机构结构相同，分别位于中心齿轮的两侧，且第一对中油缸37和第二对中油缸38分别固定在底座的两侧，并铰接在底座上，第一对中油缸37和第二对中油缸38通过第一摆臂32和第二摆臂33与中心齿轮36连接，并驱动中心齿轮36转动。当中心齿轮36逆时针转动，中心齿轮36驱动上齿条35和下齿条34，进而驱动第一夹块28和第二夹块29向中间靠拢夹紧工件，第二对中油缸38驱动第二摆臂33的连接转轴向上运动，第一对中油缸37驱动第一摆臂32的连接转轴向下运动，两个摆臂机构的运动方向相反但运动幅度相同，进而能够保证中心齿轮36转动不打滑的同时，上下齿条的运动量是相同的，即使在长时间的使用过程中中心齿轮36会发生磨损，中心齿轮36与上齿条35和下齿条34啮合部分的磨损量也是相同的，从而保证了夹持对中机构每次都能够夹持到位并保证待焊接件的同轴度。当中心齿轮36顺时针转动，中心齿轮36驱动上齿条35和下齿条34，进而驱动第一夹块28和第二夹块29远离，第二对中油缸38和第二摆臂33的连接转轴向下运动，第一对中油缸37和第一摆臂32的连接转轴向上拱起，夹持对中机构松开当前工件。

为了保证两个摆臂机构与中心齿轮36的连接牢固性，轴套一和轴套二紧邻设置，传动轴上套设有螺钉，螺钉用于夹紧轴套一和轴套二，从而依靠摩擦力使两个摆臂机构在运动过程中轴套不滑套。

于本实施例中为了实现第一夹块28和第二夹块29带动上齿条35和齿条9顺畅移动，在第一夹块28和第二夹块29带动上齿条35和齿条开设键槽，使其安装的更牢固。

该夹持对中机构中第一夹紧油缸26和第二夹紧油缸27提供主要夹紧力。第一对中油缸37和第二对中油缸38是强制对中油缸，工作时，防止棒料左右偏移。采用第一夹紧油缸26、第二夹紧油缸27、第一对中油缸37和第二对中油缸38驱动中心齿轮36方式来对工件进行夹紧；第一夹紧油缸26和第二夹紧油缸27分别推动第一夹块28和第二夹块29提供夹紧作用，同时第一对中油缸37和第二对中油缸38通过第一摆臂32和第二摆臂33驱动中心齿轮36旋转，中心齿轮36驱动上齿条35和下齿条34并带动第一夹块28和第二夹块29同步移动夹紧工件，是的夹持对中机构能够更加稳定的将待焊接工件进行夹持；同时第一对中油缸37和第二对中油缸38通过第一摆臂32和第二摆臂33驱动中心齿轮36旋转，中心齿轮36驱动上齿条35和下齿条34同步运动，实现了工件夹持的强制对中效果，此对中效果不受齿轮齿条磨损或者安装过程所产生的间隙的影响，避免中心齿轮齿条间隙导致的同轴不到位现象，进而保证了焊接机的同轴度。

如图4所示，上料机构5包括第一焊接件上料组件12和第二焊接件上料组件13，第一焊接件上料组件12包括储料盒一、机械手一和动作支撑架一，动作支撑架一的一侧固定在主轴箱2外侧壁，储料盒一安装在动作支撑架一上，机械手一用于夹持储料盒一中的待焊接件并将其放置到主轴箱2处被夹紧；第二焊接件上料组件13包括储料盒二、机械手二和动作支撑架二，动作支撑架二的底部通过滑座安装在焊接支撑台8上并位于夹持对中机构1的外侧，储料盒二安装在动作支撑架二上，机械手二用于夹持储料盒二中的待焊接件并将其放置到夹持对中机构1处被夹持。

摩擦焊设备的工作过程如下：

首先，开启控制柜3，主轴箱2、夹持对中机构1、液压系统4和上料机构5处于初始状态，操作人员在上料机构5的储料盒一和储料盒二内进行上料，放入待焊接的棒材；然后根据棒材在控制柜3中输入相应的加工数据，并启动主轴箱2、夹持对中机构1、液压系统4和上料机构5开始工作，机械手一将第一焊接件放置到主轴箱2的夹心夹头22处，此时不夹紧，在后端夹持对中机构1夹紧工件后，向主轴20方向移动，待两个工件接触后，利用夹持对中机构1前进的力，将夹心夹头22中的工件移动至工作位，这时主轴20再夹紧，主轴20夹紧后，夹持对中机构1再后移少许距离，然后再启动主轴20旋转。机械手二将第二焊接件29放置到夹持对中机构1的夹紧块处，夹持对中机构1对第二焊接件29进行夹持；待两个焊接件均被夹紧后，主轴20带动第一焊接件转动，使得第一焊接件达到设定转速，达到设定转速后液压马达停止工作，夹持对中机构1带动第二焊接件29向第一焊接件靠近，两焊接件完成同轴焊接；焊接完成后，通过去飞边机构对焊接处进行去飞边，然后主轴夹心会松开，这时夹持对中机构1还夹紧焊接工件，然后夹持对中机构1带着焊接工件回初始状态，此时夹持对中机构1再松开，焊接工件落入容器中，依次循环。夹持对中机构1退回初始状态，待上料机构5进行下一次上料。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种摩擦焊设备，其特征在于：包括与控制柜电联接并设置于焊接平台上的液压系统、主轴箱、夹持对中机构和上料机构，所述液压系统通过液压管路分别为所述主轴箱和夹持对中机构供油，所述上料机构采用气缸驱动；所述主轴箱和夹持对中机构设置在位于所述液压系统一侧的焊接支撑台上，所述主轴箱用于夹持第一焊接件并驱动第一焊接件旋转；所述夹持对中机构用于夹持第二焊接件，所述夹持对中机构的底座滑动设置于所述焊接支撑台上，且所述夹持对中机构可沿所述焊接支撑台靠近或远离所述主轴箱，所述第一焊接件和第二焊接件同轴设置并被夹持；所述上料机构设置于所述主轴箱和夹持对中机构的一侧并用于为主轴箱和夹持对中机构上料。

2.根据权利要求1所述的摩擦焊设备，其特征在于：包括主轴箱体、主轴、加速机构和液压管路，设置于所述主轴箱体内的主轴包括同轴线设置的夹紧机构、拉杆和活塞，待焊接工件装夹于所述夹紧机构中，所述夹紧机构的末端通过轴承装配于所述主轴箱体内，且所述拉杆与所述夹紧机构的末端相连接；所述活塞的一端与所述拉杆相连接，另一端与轴承安装轴连接，轴承安装轴的另一端连接有花键轴，所述花键轴与所述加速机构连接；所述夹紧机构的前端装配有惯性轮；所述液压管路通过主轴箱体上开设的进油口和回油口为所述活塞进行供油或回油。

3.根据权利要求2所述的摩擦焊设备，其特征在于：所述夹紧机构包括夹心夹头和锥套，所述夹心夹头的末端装配于所述锥套内，待焊接工件被所述夹心夹头夹紧并伸入到所述锥套中；所述夹心夹头的末端通过所述拉杆与所述活塞传动连接，所述活塞拉动所述锥套前后运动实现工件的松开与夹紧。

4.根据权利要求2所述的摩擦焊设备，其特征在于：所述加速机构包括液压马达，所述液压马达通过加速机构与所述花键轴连接，所述液压马达用于驱动所述主轴旋转；所述液压马达的输出轴顺次与所述加速机构、花键轴和轴承安装轴传动连接。

5.根据权利要求2所述的摩擦焊设备，其特征在于：还包括去飞边机构，所述主轴箱体的外侧安装有所述去飞边机构，所述去飞边机构包括飞边切刀、碟簧和油缸，所述飞边切刀为中心开设有通孔的圆盘型结构，所述飞边切刀装配于几字型的安装板中心，且所述飞边切刀与所述夹紧机构同轴心设置；所述碟簧的两端均固定有连接板，一侧的连接板与所述油缸的伸缩端固定连接，连接柱穿过所述安装板的安装端及主轴箱体后与所述碟簧另一侧的连接板相固定。

6.根据权利要求5所述的摩擦焊设备，其特征在于：所述油缸与所述碟簧之间设置有一限位框，所述碟簧一侧的连接板抵接在所述限位框的内侧壁，所述油缸安装在所述限位框的外侧，碟簧套连在连接柱上，连接柱串连在限位框与主轴箱体之间形成的同轴孔处，T型柱穿过连接柱与油缸的伸出端固定连接；所述限位框固定安装在所述主轴箱体上。

7.根据权利要求1所述的摩擦焊设备，其特征在于：夹持对中机构包括底座、第一夹紧油缸、第二夹紧油缸、第一夹块、第二夹块、线轨、中心齿轮、上齿条、下齿条和强制对中组件，所述第一夹紧油缸和第二夹紧油缸分别固定在所述底座的两侧，所述第一夹紧油缸的活塞杆头部固定在第一夹块上，所述第二夹紧油缸的活塞杆头部固定在第二夹块上，所述第一夹块和第二夹块均固定在线轨的滑块上，待焊接工件被夹持在第一夹块和第二夹块之间，所述线轨固定在底座上；所述第一夹块的背面固定有所述上齿条，所述第二夹块的背面固定有所述下齿条，所述上齿条和下齿条分别位于所述中心齿轮的上下侧并与所述中心齿轮相啮合；所述中心齿轮安装在底座上，所述强制对中组件用于驱动所述中心齿轮转动。

8.根据权利要求7所述的摩擦焊设备，其特征在于：所述强制对中组件包括运动方向相反的第一摆臂机构和第二摆臂机构，所述第一摆臂机构的一端安装在所述底座上并与第一夹紧油缸的位置相对应，另一端通过轴套一与所述中心齿轮相连接；所述第二摆臂机构的一端安装在所述底座上并与第二夹紧油缸的位置相对应，另一端通过轴套二与所述中心齿轮相连接；

所述第一摆臂机构包括通过转轴连接的第一对中油缸和第一摆臂，所述第一对中油缸与所述底座相铰接，所述第一对中油缸与所述第一摆臂的一端相铰接，所述第一摆臂的另一端与套设在所述中心齿轮上的轴套一固定连接；

所述第二摆臂机构包括通过转轴连接的第二对中油缸和第二摆臂，所述第二对中油缸与所述底座相铰接，所述第二对中油缸与所述第二摆臂的一端相铰接，所述第二摆臂的另一端与套设在所述中心齿轮上的轴套二固定连接；

所述轴套一和轴套二紧邻设置，所述轴套一和轴套二上均设有螺钉，所述螺钉用于促使所述轴套一和轴套二与所述中心齿轮夹紧。

9.根据权利要求7所述的摩擦焊设备，其特征在于：所述底座内部开设有键槽结构，所述上齿条和下齿条设有键槽结构；所述第一夹块和第二夹块设有键槽结构，第一夹块与上齿条通过键槽定位进行安装，从而保证安装精度；第二夹块与下齿条通过键槽定位进行安装，从而保证安装精度。

10.根据权利要求1所述的摩擦焊设备，其特征在于：所述上料机构包括第一焊接件上料组件和第二焊接件上料组件，所述第一焊接件上料组件包括储料盒一、机械手一和动作支撑架一，所述动作支撑架一的一侧固定在所述主轴箱外侧壁，所述储料盒一安装在所述动作支撑架一上，所述机械手一用于夹持所述储料盒一中的待焊接件并将其放置到所述主轴箱处被夹紧；所述第二焊接件上料组件包括储料盒二、机械手二和动作支撑架二，所述动作支撑架二的底部通过滑座安装在所述焊接支撑台上并位于所述夹持对中机构的外侧，所述储料盒二安装在所述动作支撑架二上，所述机械手二用于夹持所述储料盒二中的待焊接件并将其放置到所述夹持对中机构处被夹持。

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