CN116833545B - 一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及摩擦焊接技术领域，具体是一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置及方法，包括：机架以及横架，横架与直线传输模组连接；旋转升降组件，旋转升降组件能够带动搅拌焊接件旋转及升降，搅拌焊接件包括相互套合的搅拌轴肩以及搅拌针；齿轮，设置在旋转升降组件上的梯形齿条板与齿轮配合，能够使齿轮转动；驱动组件，驱动组件能够在齿轮转动时驱使搅拌针沿搅拌轴肩的长度方向运动；弹性抵接组件，与旋转升降组件连接并与置于机架的上的待焊接零件滚动抵接，弹性抵接组件能够根据待焊接零件的厚度带动梯形齿条板升降，而使梯形齿条板与齿轮配合时，使齿轮旋转的角度不同，而使在针对不同厚度的待焊接零件时，焊接深度不同，提高焊接质量。

Description

一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置及方法

技术领域

本发明涉及摩擦焊接技术领域，具体是一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置及方法。

背景技术

搅拌摩擦焊是利用摩擦热与热塑性变形热作为焊接热源，焊接过程是由一个搅拌针插入工件焊缝处，通过搅拌针高速旋转与焊接工件材料摩擦从而使连接部位的材料温度升高软化，同时对材料进行搅拌摩擦来完成焊接。

搅拌摩擦焊具有能一次完成较长焊缝，同时操作过程方便实现机械化自动化、设备简单无需添加焊丝焊接过程安全无污染等优点。

目前针对不同结构的焊接，搅拌针均为固定长度的焊接方式。但对于不同厚度工件的焊接，只能采用分段进行，并更换不同长度的搅拌针进行焊接，效率很低，而且更换搅拌针也会增加出现缺陷的风险，影响焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，包括：

机架以及横架，所述横架与设置在所述机架上的直线传输模组连接；

旋转升降组件，设置在所述横架上并连接有搅拌焊接件，所述旋转升降组件能够带动所述搅拌焊接件旋转及升降，所述搅拌焊接件包括相互套合的搅拌轴肩以及搅拌针；

齿轮，转动安装在所述横架上，设置在所述旋转升降组件上的梯形齿条板与所述齿轮配合，能够使所述齿轮转动；

驱动组件，与齿轮连接，所述驱动组件能够在所述齿轮转动时驱使所述搅拌针沿所述搅拌轴肩的长度方向运动；

弹性抵接组件，与所述旋转升降组件连接并与置于所述机架的上的待焊接零件滚动抵接，所述弹性抵接组件能够根据所述待焊接零件的厚度带动所述梯形齿条板升降，而使所述梯形齿条板与所述齿轮配合时，使所述齿轮旋转的角度不同。

作为本发明进一步的方案：所述旋转升降组件包括固定安装在所述横架上的驱动装置，所述驱动装置的输出轴贯穿所述横架并连接有主动轴，所述搅拌轴肩滑动套设在所述主动轴上，且所述主动轴沿其长度方向上设置有一号限位块，所述一号限位块与设置在所述搅拌轴肩内壁上的一号限位槽滑动配合；

所述旋转升降组件还包括与所述搅拌轴肩转动连接的连接板，所述连接板的一端与设置在所述横架上的一号电动伸缩杆连接，另一端连接有升降架，所述升降架上设置有两个与所述横架滑动连接的立杆。

作为本发明再进一步的方案：所述搅拌轴肩沿其长度方向上对称设置有两个通槽，所述搅拌针贯穿所述通槽并同与所述搅拌轴肩同轴设置的套环转动连接，所述套环连接所述驱动组件。

作为本发明再进一步的方案：所述驱动组件包括转动安装在所述升降架上的连接轴，所述连接轴上套设有连接套筒，所述连接套筒与所述齿轮同轴固定连接，且所述连接套筒内设置有二号限位块，所述二号限位块与设置在所述连接轴上的二号限位槽滑动配合；

所述驱动组件还包括转动安装在所述升降架上的丝杆，所述丝杆通过一号皮带连接所述连接轴，且所述丝杆上设置有与之螺纹连接的螺纹套筒，所述螺纹套筒与所述套环固定连接。

作为本发明再进一步的方案：所述弹性抵接组件包括贯穿所述升降架且与所述升降架滑动连接的支架，所述支架的下端部转动安装有辊轮，上端部连接有至少两个横轴，所述横轴与所述梯形齿条板滑动连接；

所述弹性抵接组件还包括设置在所述支架上的凸起以及限位环，所述凸起与所述升降架适配，且所述支架上套设有一号弹簧，所述一号弹簧的一端与所述升降架连接，另一端与所述限位环连接；

所述升降架上还固定有二号电动伸缩杆，所述二号电动伸缩杆的动作端连接有随动杆，所述随动杆与设置在所述梯形齿条板上的随动套筒滑动连接。

作为本发明再进一步的方案：所述变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，还包括：

承重辊，设置在所述机架上，所述承重辊的中心轴线与机架长度方向上的边线平行；

摩擦收拢组件，对称设置在所述机架的两端，所述摩擦收拢组件能够将两个待焊接零件连接缝朝向所述搅拌针的正下方推送；

储能组件，连接所述主动轴以及摩擦收拢组件，所述储能组件能够在所述主动轴转动时，带动所述摩擦收拢组件动作。

作为本发明再进一步的方案：所述储能组件包括对称设置在所述机架上的两个侧板，两个所述侧板之间转动安装有从动杆，所述从动杆与设置在所述横架上的锥齿轮组滑动连接，所述锥齿轮组通过二号皮带连接所述主动轴；

所述从动杆的两端各设置有一个旋转架，所述旋转架上设置有滑槽，所述滑槽内滑动安装有一号滑块，所述一号滑块的一侧固定有配重块，另一侧转动安装有连接杆，所述连接杆远离所述一号滑块的一端与套设在所述从动杆上的从动套筒转动连接；

所述从动杆上还套设有二号弹簧，所述二号弹簧的一端与所述旋转架连接，另一端与所述从动套筒连接。

作为本发明再进一步的方案：所述摩擦收拢组件包括设置在所述侧板上的竖槽，所述竖槽内滑动安装有二号滑块，所述二号滑块的一侧固定有水平设置的横杆，所述横杆上对称设置有两个滑动套筒，所述滑动套筒上转动安装有滑轮，所述滑轮能够在设置于所述侧板上的倾斜槽体内滚动；

所述滑动套筒上还连接有弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆的下端部固定有抵接板。

作为本发明再进一步的方案：所述二号滑块与所述从动套筒连接通过连接套件连接；

所述连接套件包括与所述从动套筒转动连接的连接环以及转动安装在所述二号滑块上的连接座，所述连接座上转动安装有牵拉杆，所述牵拉杆远离所述连接座的一端与所述连接环转动连接。

一种使用所述变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置对待焊接零件进行焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：先将搅拌针9设置在指定长度，然后扎入待焊接零件，扎入速度为5mm/min~2000 mm/min，当搅拌轴肩6接触待焊接零件后，按照设定的参数进行焊接，转速200rpm~6000rpm，焊速10mm/min~5000mm/min；

步骤二：在搅拌轴肩6与搅拌针9转动时，通过储能组件以及摩擦收拢组件能够将两个待焊接零件朝向机架1中部推送；

步骤三：根据待焊接零件厚度调节需要焊接深度，通过调整搅拌针9长度，搅拌针9调整速度为10mm/min~2000mm/min，然后以新的焊接深度参数进行焊接；

步骤四：调整好搅拌针9长度后，以适合此搅拌针9长度的参数进行焊接，转速200rpm~6000rpm，焊速10mm/min~5000mm/min；

步骤五：焊接完成后可以将搅拌针9回抽，搅拌针9调整速度为5mm/min~2000mm/min，让搅拌针9端部与搅拌轴肩6齐平，完成无匙孔焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过设置的机架、横架、旋转升降组、齿轮以及驱动组件，使在丝杆与螺纹套筒螺纹连接作用下，搅拌针能够保持相对于搅拌轴肩恒定的凸出量并钻入到两个待焊接零件之间，提高对初始下钻深度控制的稳定性，且搅拌针交替改变突出于搅拌轴肩的深度，能够使两个焊接零件之间的焊接痕迹呈周期性深浅变化，保证了焊接连接性的同时通过深度焊接加强两个待焊接零件之间的连接强度，且通过交替式的深浅变化，避免了长时间深度焊接造成搅拌针产生异常的磨损；

通过设置的弹性抵接组件，使得在对不同厚度的待焊接零件进行焊接时，待焊接零件将辊轮顶起的高度将发生改变，进而改变梯形齿条板的高度，以使在梯形齿条板与齿轮配合时带动齿轮旋转的角度不同，进而使丝杆旋转的角度不同，而改变搅拌针突出于搅拌轴肩的长度，即根据不同待焊接零件的厚度，本装置能够自动调节焊接深度，使焊接深度与待焊接零件厚度自动匹配，保证各厚度待焊接零件在焊接后的连接强度；

通过设置的承重辊、摩擦收拢组件以及储能组件，使得在从动杆跟随主动轴转动时，能够通过一号滑块与配重块产生的离心力驱使两个待焊接零件相互靠近运动，且离心力非刚性连接力，而使两个待焊接零件能够保持稳定的抵接状态，而使在焊接过程中，两个待焊接零件之间的抵接状态更加稳定，避免采用气缸、压夜缸等设备时，由于振动导致气缸、压夜缸等设备内密封件磨损，引起两个待焊接零件之间的抵接强度不够产生分离，提高了焊接工艺。

附图说明

图1为变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置一种实施例的结构示意图。

图2为变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置一种实施例中另一角度的结构示意图。

图3为图2中A处的结构放大图。

图4为图2中B处的结构放大图。

图5为变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置一种实施例中旋转升降组件、驱动组件以及弹性抵接组件的结构示意图。

图6为变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置一种实施例中旋转升降组件的结构示意图。

图7为变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置一种实施例中驱动组件以及弹性抵接组件的结构示意图。

图8为变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置一种实施例中齿轮与连接轴的爆炸图。

图9为变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置一种实施例中摩擦收拢组件的结构示意图。

图中：1、机架；101、承重辊；2、直线传输模组；3、横架；4、驱动装置；5、主动轴；501、一号限位块；6、搅拌轴肩；601、一号限位槽；602、通槽；7、连接板；8、一号电动伸缩杆；9、搅拌针；10、套环；11、螺纹套筒；12、升降架；1201、立杆；13、齿轮；14、连接套筒；1401、二号限位块；15、连接轴；1501、二号限位槽；16、一号皮带；17、丝杆；18、梯形齿条板；19、支架；1901、凸起；20、一号弹簧；21、辊轮；22、随动套筒；23、随动杆；24、二号电动伸缩杆；25、二号皮带；26、锥齿轮组；27、从动杆；28、旋转架；2801、滑槽；29、一号滑块；30、配重块；31、连接杆；32、从动套筒；33、二号弹簧；34、连接环；35、牵拉杆；36、侧板；3601、竖槽；3602、倾斜槽体；37、二号滑块；3701、连接座；38、横杆；39、滑动套筒；3901、滑轮；40、弹性伸缩杆；41、抵接板。

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。

另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1-图9，本发明实施例中，一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，包括：机架1以及横架3、旋转升降组、齿轮13、驱动组件、弹性抵接组件，使得在对不同厚度的待焊接零件进行焊接时，待焊接零件将辊轮21顶起的高度将发生改变，进而改变梯形齿条板18的高度，以使在梯形齿条板18与齿轮13配合时带动齿轮13旋转的角度不同，进而使丝杆17旋转的角度不同，而改变搅拌针9突出于搅拌轴肩6的长度，即根据不同待焊接零件的厚度，本装置能够自动调节焊接深度，使焊接深度与待焊接零件厚度自动匹配，保证各厚度待焊接零件在焊接后的连接强度。

所述横架3与设置在所述机架1上的直线传输模组2连接；

所述旋转升降组件设置在所述横架3上并连接有搅拌焊接件，所述旋转升降组件能够带动所述搅拌焊接件旋转及升降，所述搅拌焊接件包括相互套合的搅拌轴肩6以及搅拌针9，所述搅拌轴肩6沿其长度方向上对称设置有两个通槽602，所述搅拌针9贯穿所述通槽602并同与所述搅拌轴肩6同轴设置的套环10转动连接，所述套环10连接所述驱动组件；

所述旋转升降组件包括固定安装在所述横架3上的驱动装置4，所述驱动装置4的输出轴贯穿所述横架3并连接有主动轴5，所述搅拌轴肩6滑动套设在所述主动轴5上，且所述主动轴5沿其长度方向上设置有一号限位块501，所述一号限位块501与设置在所述搅拌轴肩6内壁上的一号限位槽601滑动配合；

所述旋转升降组件还包括与所述搅拌轴肩6转动连接的连接板7，所述连接板7的一端与设置在所述横架3上的一号电动伸缩杆8连接，另一端连接有升降架12，所述升降架12上设置有两个与所述横架3滑动连接的立杆1201；

所述齿轮13转动安装在所述横架3上，设置在所述旋转升降组件上的梯形齿条板18与所述齿轮13配合，能够使所述齿轮13转动；

所述驱动组件与齿轮13连接，所述驱动组件能够在所述齿轮13转动时驱使所述搅拌针9沿所述搅拌轴肩6的长度方向运动；

所述驱动组件包括转动安装在所述升降架12上的连接轴15，所述连接轴15上套设有连接套筒14，所述连接套筒14与所述齿轮13同轴固定连接，且所述连接套筒14内设置有二号限位块1401，所述二号限位块1401与设置在所述连接轴15上的二号限位槽1501滑动配合；

所述驱动组件还包括转动安装在所述升降架12上的丝杆17，所述丝杆17通过一号皮带16连接所述连接轴15，且所述丝杆17上设置有与之螺纹连接的螺纹套筒11，所述螺纹套筒11与所述套环10固定连接。

在初始状态下，搅拌针9的底部与搅拌轴肩6的底部处于齐平状态，在使用时，先将两个待焊接零件置于机架1上，并使两个待焊接零件的焊接位置贴合在一起，此时控制二号电动伸缩杆24动作，而带动梯形齿条板18横向位移，而梯形齿条板18与齿轮13配合，使得在梯形齿条板18横移时，将带动齿轮13旋转，同时齿轮13通过一号皮带16带动丝杆17旋转，而丝杆17与螺纹套筒11螺纹连接，使得在当丝杆17转动时，螺纹套筒11将向下运动，进而通过套环10带动搅拌针9沿搅拌轴肩6的长度方向向下运动，使搅拌针9突出于搅拌轴肩6的下底部，随后控制驱动装置4工作，驱动装置4通过主动轴5带动搅拌轴肩6旋转，并使搅拌针9跟随旋转，此时通过控制一号电动伸缩杆8动作，能够使搅拌轴肩6、升降架12朝向待焊接零件运动，而由于螺纹连接有具有自锁性，使得在搅拌轴肩6与升降架12向下运动时，搅拌针9能够保持相对于搅拌轴肩6恒定的凸出量并钻入到两个待焊接零件之间，提高对初始下钻深度控制的稳定性，至搅拌轴肩6与待焊接零件的上表面抵接后，一号电动伸缩杆8停止动作，此时控制直线传输模组2动作，而使搅拌轴肩6与搅拌针9能够沿待焊接焊缝的长度方向运动，而进行焊接作业。

其中，当一号电动伸缩杆8带动搅拌轴肩6向下运动时，搅拌轴肩6将相对于主动轴5发生纵向位移，此时在一号限位块501与一号限位槽601的作用下，能够使搅拌轴肩6保持与主动轴5稳定的同轴同速转动状态。

进一步的，在对两个待焊接零件进行焊接的过程中，二号电动伸缩杆24将执行多次伸缩动作，具体的，在焊接前，二号电动伸缩杆24将执行一次前进动作，而使搅拌针9突出于搅拌轴肩6，后当搅拌针9旋入待焊接零件内部且搅拌轴肩6与待焊接零件的表面齐平时，直线传输模组2将带动搅拌针9与搅拌轴肩6沿待焊接焊缝的长度方向运动一定的距离，随后二号电动伸缩杆24将执行一半的回退动作，此时搅拌针9部分回退至搅拌轴肩6内，同时直线传输模组2将继续带动搅拌轴肩6与搅拌针9沿焊缝继续运动，并在运动一定的距离后，二号电动伸缩杆24执行一半的前进动作，而使搅拌针9恢复初始相对搅拌轴肩6的凸出量，且后续焊接将重复上述过程，而使两个待焊接零件的连接处深度呈错落分布，这相较于现有技术，本发明所形成的焊接痕迹呈周期性深浅变化，保证了焊接连接性的同时通过深度焊接加强两个待焊接零件之间的连接强度，且通过交替式的深浅变化，避免了长时间深度焊接造成搅拌针9产生异常的磨损。

其次，当焊接作业进行至焊缝的末端时，二号电动伸缩杆24将执行一次后退动作，使搅拌针9的底部与搅拌轴肩6的底部齐平，同时配合搅拌针9与搅拌轴肩6的移动，能够实现无匙孔焊接，提高了焊接后的美观度。

通过上述设置，使在丝杆17与螺纹套筒11螺纹连接作用下，搅拌针9能够保持相对于搅拌轴肩6恒定的凸出量并钻入到两个待焊接零件之间，提高对初始下钻深度控制的稳定性，且搅拌针9交替改变突出于搅拌轴肩6的深度，能够使两个焊接零件之间的焊接痕迹呈周期性深浅变化，保证了焊接连接性的同时通过深度焊接加强两个待焊接零件之间的连接强度，且通过交替式的深浅变化，避免了长时间深度焊接造成搅拌针9产生异常的磨损。

请参阅图2、图3、图7，所述弹性抵接组件与所述旋转升降组件连接并与置于所述机架1的上的待焊接零件滚动抵接，所述弹性抵接组件能够根据所述待焊接零件的厚度带动所述梯形齿条板18升降，而使所述梯形齿条板18与所述齿轮13配合时，使所述齿轮13旋转的角度不同；

所述弹性抵接组件包括贯穿所述升降架12且与所述升降架12滑动连接的支架19，所述支架19的下端部转动安装有辊轮21，上端部连接有至少两个横轴，所述横轴与所述梯形齿条板18滑动连接；

所述弹性抵接组件还包括设置在所述支架19上的凸起1901以及限位环，所述凸起1901与所述升降架12适配，且所述支架19上套设有一号弹簧20，所述一号弹簧20的一端与所述升降架12连接，另一端与所述限位环连接；

所述升降架12上还固定有二号电动伸缩杆24，所述二号电动伸缩杆24的动作端连接有随动杆23，所述随动杆23与设置在所述梯形齿条板18上的随动套筒22滑动连接。

在初始状态下，辊轮21处于与机架1上表面齐平的状态，此时梯形齿条板18处于其行程最低点，同时梯形齿条板18处于上部与齿轮13配合的状态，而梯形齿条板18呈等腰梯形结构，且上部的长度小于下部的长度，使得在初始状态下，当二号电动伸缩杆24动作而带动梯形齿条板18运动时，梯形齿条板18通过与齿轮13啮合而带动齿轮13旋转的角度更小。

在实际使用中，当两个待焊接零件被置于机架1上时，辊轮21将与待焊接零件的上表面滚动抵接，此时如果待焊接零件的厚度较小，则该待焊接零件将辊轮21顶起的高度也较小，而使支架19压缩一号弹簧20并上升的行程量较小，以使梯形齿条板18上升的高度较小，此时在二号电动伸缩杆24动作而带动梯形齿条板18横移时，齿轮13旋转的角度更小，丝杆17旋转带动螺纹套筒11与搅拌针9下降的距离更小，搅拌针9突出于搅拌轴肩6的长度更短，此时搅拌针9所形成的焊接痕迹也相应的变浅，反之当待焊接的待焊接零件较厚时，辊轮21被顶起的高度较大，使搅拌针9突出于搅拌轴肩6的长度更长，而使搅拌针9所形成的焊接痕迹更深，即根据不同待焊接零件的厚度，本装置能够自动调节焊接深度，使焊接深度与待焊接零件厚度自动匹配，保证各厚度待焊接零件在焊接后的连接强度。

需要说明的是，在辊轮21的高度改变时，将使支架19上两个横轴的高度改变，而带动梯形齿条板18的高度改变，此时梯形齿条板18将带动随动套筒22在随动杆23上滑动，而使当梯形齿条板18的高度改变时，二号电动伸缩杆24均能够驱使梯形齿条板18横移，且在升降架12运动时，连接轴15虽会与连接套筒14发生纵向位移，但是在二号限位块1401与二号限位槽1501的配合下，能够保证连接轴15能够保持与齿轮13同轴同速旋转。

通过上述设置，使得在对不同厚度的待焊接零件进行焊接时，待焊接零件将辊轮21顶起的高度将发生改变，进而改变梯形齿条板18的高度，以使在梯形齿条板18与齿轮13配合时带动齿轮13旋转的角度不同，进而使丝杆17旋转的角度不同，而改变搅拌针9突出于搅拌轴肩6的长度，即根据不同待焊接零件的厚度，本装置能够自动调节焊接深度，使焊接深度与待焊接零件厚度自动匹配，保证各厚度待焊接零件在焊接后的连接强度。

请参阅图2、图4、图5、图9，所述变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，还包括：承重辊101、摩擦收拢组件、储能组件，使得在从动杆27跟随主动轴5转动时，能够通过一号滑块29与配重块30产生的离心力驱使两个待焊接零件相互靠近运动，且离心力非刚性连接力，而使两个待焊接零件能够保持稳定的抵接状态，而使在焊接过程中，两个待焊接零件之间的抵接状态更加稳定，避免采用气缸、压夜缸等设备时，由于振动导致气缸、压夜缸等设备内密封件磨损，引起两个待焊接零件之间的抵接强度不够产生分离，提高了焊接工艺。

所述承重辊101设置在所述机架1上，所述承重辊101的中心轴线与机架1长度方向上的边线平行；

储能组件，连接所述主动轴5以及摩擦收拢组件，所述储能组件能够在所述主动轴5转动时，带动所述摩擦收拢组件动作，所述储能组件包括对称设置在所述机架1上的两个侧板36，两个所述侧板36之间转动安装有从动杆27，所述从动杆27与设置在所述横架3上的锥齿轮组26滑动连接，所述锥齿轮组26通过二号皮带25连接所述主动轴5；

所述从动杆27的两端各设置有一个旋转架28，所述旋转架28上设置有滑槽2801，所述滑槽2801内滑动安装有一号滑块29，所述一号滑块29的一侧固定有配重块30，另一侧转动安装有连接杆31，所述连接杆31远离所述一号滑块29的一端与套设在所述从动杆27上的从动套筒32转动连接；

所述从动杆27上还套设有二号弹簧33，所述二号弹簧33的一端与所述旋转架28连接，另一端与所述从动套筒32连接；

所述摩擦收拢组件对称设置在所述机架1的两端，所述摩擦收拢组件能够将两个待焊接零件连接缝朝向所述搅拌针9的正下方推送，所述摩擦收拢组件包括设置在所述侧板36上的竖槽3601，所述竖槽3601内滑动安装有二号滑块37，所述二号滑块37的一侧固定有水平设置的横杆38，所述横杆38上对称设置有两个滑动套筒39，所述滑动套筒39上转动安装有滑轮3901，所述滑轮3901能够在设置于所述侧板36上的倾斜槽体3602内滚动；

所述滑动套筒39上还连接有弹性伸缩杆40，所述弹性伸缩杆40的下端部固定有抵接板41；

所述二号滑块37与所述从动套筒32连接通过连接套件连接；

所述连接套件包括与所述从动套筒32转动连接的连接环34以及转动安装在所述二号滑块37上的连接座3701，所述连接座3701上转动安装有牵拉杆35，所述牵拉杆35远离所述连接座3701的一端与所述连接环34转动连接。

众所周知，在现有技术中，在对两个待焊接待焊接零件进行焊接时，需要使两个待焊接零件处于抵接状态，而形成待焊接焊缝，而在现有技术中，一般会采用气缸、压夜缸等设备使两个待焊接零件抵接在一起，而在进行搅拌摩擦焊接时，装置与待焊接零件之间不可避免的会产生振动，而此时气缸、压夜缸等设备仍处于高压状态，长时间的振动会导致气缸、压夜缸等设备内密封件磨损，引起两个待焊接零件之间的抵接强度不够产生分离，影响焊接工艺。

在本申请中，当驱动装置4工作时，将带动主动轴5转动，此时主动轴5将通过二号皮带25带动锥齿轮组26动作，以使从动杆27旋转，其中从动杆27与锥齿轮组26处于滑动连接的状态，且从动杆27与锥齿轮组26连接位置的横截面为正方形。

而在初始状态下，二号弹簧33处于被压缩的状态，而使从动套筒32处于远离旋转架28的状态，同时从动套筒32通过连接环34、牵拉杆35带动二号滑块37处于竖槽3601的上部，并使横杆38处于其行程的上部，此时滑轮3901处于倾斜槽体3602的上端部，而使两个滑动套筒39处于相互分离的状态，此时抵接板41处于远离机架1的状态，而在从动杆27转动时，将带动与之连接的旋转架28做旋转，并使一号滑块29、配重块30做圆周运动，而在配重块30、一号滑块29做圆周运动时将产生离心力，在离心力的作用下，一号滑块29、配重块30将沿滑槽2801的长度方向远离从动杆27运动，同时一号滑块29通过连接杆31拉动从动套筒32沿从动杆27的长度方向靠近旋转架28运动，以带动连接环34运动，在连接环34运动时，连接环34通过牵拉杆35、连接座3701驱使二号滑块37沿竖槽3601的长度方向向下运动，而使横杆38向下运动，此时横杆38将带动两个滑动套筒39向下运动，而滑轮3901滚动于倾斜槽体3602内，使得在横杆38向下运动时，两个滑动套筒39在向下运动时，将相互靠近运动，至滑动套筒39下降至抵接板41与待焊接待焊接零件抵接后，弹性伸缩杆40被压缩，而随着弹性伸缩杆40被压缩抵接板41与待焊接零件之间的摩擦力将变大，此时滑动套筒39的横向位移将带动两个待焊接零件相互靠近运动，并在两个待焊接零件抵接后，具有保持相互抵接的趋势。

其中，承重辊101的设置降低了待焊接零件与机架1上表面之间的摩擦阻力，而使抵接板41能够推动待焊接零件运动，且为了保证抵接板41与待焊接零件之间的摩擦力，抵接板41的下表面上设置有微小尖刺状突起，一方面能够提高抵接板41与待焊接零件之间的摩擦力，另一方面降低二者相对滑动时对待焊接零件表面的破坏程度。

通过上述设置，使得在从动杆27跟随主动轴5转动时，能够通过一号滑块29与配重块30产生的离心力驱使两个待焊接零件相互靠近运动，且离心力非刚性连接力，而使两个待焊接零件能够保持稳定的抵接状态，而使在焊接过程中，两个待焊接零件之间的抵接状态更加稳定，避免采用气缸、压夜缸等设备时，由于振动导致气缸、压夜缸等设备内密封件磨损，引起两个待焊接零件之间的抵接强度不够产生分离，提高了焊接工艺。

详细来说，上述的锥齿轮组26包括转动安装在所述横架3上且相互啮合的一号锥齿轮以及二号锥齿轮，所述一号锥齿轮与所述二号皮带25连接，所述二号锥齿轮与所述从动杆27滑动套合。

作为本发明的一种实施例，还提出了一种使用所述变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置对待焊接零件进行焊接的方法，包括以下步骤：

步骤一：先将搅拌针9设置在指定长度，然后扎入待焊接零件，扎入速度为5mm/min~2000 mm/min，当搅拌轴肩6接触待焊接零件后，按照设定的参数进行焊接，转速200rpm~6000rpm，焊速10mm/min~5000mm/min；

步骤二：在搅拌轴肩6与搅拌针9转动时，通过储能组件以及摩擦收拢组件能够将两个待焊接朝向机架1中部推送；

步骤三：根据待焊接零件厚度调节需要焊接深度，通过调整搅拌针9长度，搅拌针9调整速度为10mm/min~2000mm/min，然后以新的焊接深度参数进行焊接；

步骤四：调整好搅拌针9长度后，以适合此搅拌针9长度的参数进行焊接，转速200rpm~6000rpm，焊速10mm/min~5000mm/min；

步骤五：焊接完成后可以将搅拌针9回抽，搅拌针9调整速度为5mm/min~2000 mm/min，让搅拌针9端部与搅拌轴肩6齐平，完成无匙孔焊接。

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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，包括：

机架（1）以及横架（3），所述横架（3）与设置在所述机架（1）上的直线传输模组（2）连接；

旋转升降组件，设置在所述横架（3）上并连接有搅拌焊接件，所述旋转升降组件能够带动所述搅拌焊接件旋转及升降，所述搅拌焊接件包括相互套合的搅拌轴肩（6）以及搅拌针（9）；

其特征在于，还包括：

齿轮（13），转动安装在所述横架（3）上，设置在所述旋转升降组件上的梯形齿条板（18）与所述齿轮（13）配合，能够使所述齿轮（13）转动；

驱动组件，与齿轮（13）连接，所述驱动组件能够在所述齿轮（13）转动时驱使所述搅拌针（9）沿所述搅拌轴肩（6）的长度方向运动；

弹性抵接组件，与所述旋转升降组件连接并与置于所述机架（1）上的待焊接零件滚动抵接，所述弹性抵接组件能够根据所述待焊接零件的厚度带动所述梯形齿条板（18）升降，而使所述梯形齿条板（18）与所述齿轮（13）配合时，使所述齿轮（13）旋转的角度不同；

所述旋转升降组件包括固定安装在所述横架（3）上的驱动装置（4），所述驱动装置（4）的输出轴贯穿所述横架（3）并连接有主动轴（5），所述搅拌轴肩（6）滑动套设在所述主动轴（5）上，且所述主动轴（5）沿其长度方向上设置有一号限位块（501），所述一号限位块（501）与设置在所述搅拌轴肩（6）内壁上的一号限位槽（601）滑动配合；

所述旋转升降组件还包括与所述搅拌轴肩（6）转动连接的连接板（7），所述连接板（7）的一端与设置在所述横架（3）上的一号电动伸缩杆（8）连接，另一端连接有升降架（12），所述升降架（12）上设置有两个与所述横架（3）滑动连接的立杆（1201）；

所述搅拌轴肩（6）沿其长度方向上对称设置有两个通槽（602），所述搅拌针（9）贯穿所述通槽（602）并同与所述搅拌轴肩（6）同轴设置的套环（10）转动连接，所述套环（10）连接所述驱动组件；

所述驱动组件包括转动安装在所述升降架（12）上的连接轴（15），所述连接轴（15）上套设有连接套筒（14），所述连接套筒（14）与所述齿轮（13）同轴固定连接，且所述连接套筒（14）内设置有二号限位块（1401），所述二号限位块（1401）与设置在所述连接轴（15）上的二号限位槽（1501）滑动配合；

所述驱动组件还包括转动安装在所述升降架（12）上的丝杆（17），所述丝杆（17）通过一号皮带（16）连接所述连接轴（15），且所述丝杆（17）上设置有与之螺纹连接的螺纹套筒（11），所述螺纹套筒（11）与所述套环（10）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述弹性抵接组件包括贯穿所述升降架（12）且与所述升降架（12）滑动连接的支架（19），所述支架（19）的下端部转动安装有辊轮（21），上端部连接有至少两个横轴，所述横轴与所述梯形齿条板（18）滑动连接；

所述弹性抵接组件还包括设置在所述支架（19）上的凸起（1901）以及限位环，所述凸起（1901）与所述升降架（12）适配，且所述支架（19）上套设有一号弹簧（20），所述一号弹簧（20）的一端与所述升降架（12）连接，另一端与所述限位环连接；

所述升降架（12）上还固定有二号电动伸缩杆（24），所述二号电动伸缩杆（24）的动作端连接有随动杆（23），所述随动杆（23）与设置在所述梯形齿条板（18）上的随动套筒（22）滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，还包括：

承重辊（101），设置在所述机架（1）上，所述承重辊（101）的中心轴线与机架（1）长度方向上的边线平行；

摩擦收拢组件，对称设置在所述机架（1）的两端，所述摩擦收拢组件能够将两个待焊接零件连接缝朝向所述搅拌针（9）的正下方推送；

储能组件，连接所述主动轴（5）以及摩擦收拢组件，所述储能组件能够在所述主动轴（5）转动时，带动所述摩擦收拢组件动作。

4.根据权利要求3所述的一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述储能组件包括对称设置在所述机架（1）上的两个侧板（36），两个所述侧板（36）之间转动安装有从动杆（27），所述从动杆（27）与设置在所述横架（3）上的锥齿轮组（26）滑动连接，所述锥齿轮组（26）通过二号皮带（25）连接所述主动轴（5）；

所述从动杆（27）的两端各设置有一个旋转架（28），所述旋转架（28）上设置有滑槽（2801），所述滑槽（2801）内滑动安装有一号滑块（29），所述一号滑块（29）的一侧固定有配重块（30），另一侧转动安装有连接杆（31），所述连接杆（31）远离所述一号滑块（29）的一端与套设在所述从动杆（27）上的从动套筒（32）转动连接；

所述从动杆（27）上还套设有二号弹簧（33），所述二号弹簧（33）的一端与所述旋转架（28）连接，另一端与所述从动套筒（32）连接。

5.根据权利要求4所述的一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述摩擦收拢组件包括设置在所述侧板（36）上的竖槽（3601），所述竖槽（3601）内滑动安装有二号滑块（37），所述二号滑块（37）的一侧固定有水平设置的横杆（38），所述横杆（38）上对称设置有两个滑动套筒（39），所述滑动套筒（39）上转动安装有滑轮（3901），所述滑轮（3901）能够在设置于所述侧板（36）上的倾斜槽体（3602）内滚动；

所述滑动套筒（39）上还连接有弹性伸缩杆（40），所述弹性伸缩杆（40）的下端部固定有抵接板（41）。

6.根据权利要求5所述的一种变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述二号滑块（37）与所述从动套筒（32）通过连接套件连接；

所述连接套件包括与所述从动套筒（32）转动连接的连接环（34）以及转动安装在所述二号滑块（37）上的连接座（3701），所述连接座（3701）上转动安装有牵拉杆（35），所述牵拉杆（35）远离所述连接座（3701）的一端与所述连接环（34）转动连接。

7.一种使用如权利要求1所述的变深度无尾孔搅拌摩擦焊接装置对待焊接零件进行焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：先将搅拌针（9）设置在指定长度，然后扎入待焊接零件，扎入速度为5mm/min~2000 mm/min，当搅拌轴肩（6）接触待焊接零件后，按照设定的参数进行焊接，转速200rpm~6000rpm，焊速10mm/min~5000mm/min；

步骤二：在搅拌轴肩（6）与搅拌针（9）转动时，通过储能组件以及摩擦收拢组件能够将两个待焊接零件朝向机架（1）中部推送；

步骤三：根据待焊接零件厚度调节需要焊接深度，通过调整搅拌针（9）的伸出长度，搅拌针（9）调整速度为10 mm/min~2000mm/min，然后以新的焊接深度参数进行焊接；

步骤四：调整好搅拌针（9）的伸出长度后，以适合此搅拌针（9）长度的参数进行焊接，转速200rpm~6000rpm，焊速10mm/min~5000mm/min；

步骤五：焊接完成后可以将搅拌针（9）回抽，搅拌针（9）调整速度为5mm/min~2000mm/min，让搅拌针（9）端部与搅拌轴肩（6）齐平，完成无匙孔焊接。