CN207577662U - 一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，用于在数控铣床上实现对搅拌摩擦焊工件的装夹和焊接，包括铣床连接基板、角度调节手柄、传动螺杆、传动滑块、摇杆、搅拌摩擦焊背板、限位螺栓、压紧件等。铣床连接基板用于与数控铣床工作台固定连接，铣床连接基板左侧与传动部件连接，另一侧与搅拌摩擦焊背板铰接；搅拌摩擦焊背板定位平面开有定位螺纹孔和限位螺纹孔，用于固定焊件。通过旋转角度调节手柄，可调节搅拌摩擦焊背板的角度，在数控铣床上实现不同焊接角度的搅拌摩擦焊接，进而可以进行搅拌摩擦焊的焊接工艺试验研究，降低实验试验设备投入，提高实验研究效率。

Description

一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具

技术领域

本实用新型属于焊接技术领域，设计一种搅拌摩擦焊夹具，尤其涉及一种适用于数控铣床的可调式搅拌摩擦焊夹具。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding,FSW)技术是1991年英国焊接研究所研发的一种新型的固相连接技术，与传统熔焊方法相比，具有许多明显优势：如不需要填充金属及保护气体，不需坡口准备，焊接接头质量高，焊接变形小，缺陷水平低，容易实现自动化等。目前FSW可以成功地实现各种铝合金、镁合金等轻合金的连接，并已拓宽到铜、铅、钛及不锈钢等材料。FSW技术被国际材料加工领域称作继激光焊后焊接技术的又一重大突破，已被成功应用到航空航天、汽车工业和铁路车辆等领域。

FSW采用一种非消耗、旋转的具有特定形状的搅拌工具挤入被连接工件接头处，通过搅拌工具的旋转和移动，利用搅拌工具与工件对接界面的挤压接触产生摩擦热而形成致密连接接头。由于搅拌摩擦焊过程复杂，接头质量与与搅拌工具形状、倾角、旋转速度、移动速度和顶锻压力直接相关，导致FSW工艺参数不具有普遍适用性，针对具体的材料都要进行相关工艺试验。搅拌摩擦焊的工艺试验一般在专门的搅拌摩擦焊机上进行，而这种搅拌摩擦焊机价格较贵，不便于开展工艺研究。数控铣床已成为成熟的，分布广泛的机床之一，其结构与搅拌摩擦焊设备相似，将搅拌工具通过专门的连接装置安装在数控铣床主轴上，即可实现基本的搅拌摩擦焊过程，有利于一些刚起步的科研机构初步探索搅拌摩擦焊的工艺。

搅拌摩擦焊在焊接的过程中，要求搅拌工具与焊接方向成略大于90°的钝角时，才可实现有效连接，而且这个角度因材料和工艺参数而异。所以搅拌摩擦焊设备安装搅拌头的主轴角度可以调整，但数控铣床的主轴角度不能调整，始终垂直于工作台，满足不了搅拌摩擦焊工艺的完整要求。

实用新型内容

为了解决数控铣床工作台和刀具均无法改变角度的缺陷和为了满足研究搅拌工具倾角变化对焊接质量影响的需求，本实用新型提供了一种适用于数控铣床的可调节式搅拌摩擦焊夹具，其一是无需改变传统数控铣床的工作台和主轴方向即可完成搅拌摩擦焊接；其二是能够在一定范围内自由调整搅拌工具和工作台的夹角。

为解决上述问题，本实用新型通过以下方案实现：

本实用新型提出了一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，用于在数控铣床上实现对搅拌摩擦焊工件的装夹，包括铣床连接基板、连接孔、导向孔、传动螺纹孔、铰接孔、角度调节手柄、传动螺杆、传动滑块、摇杆、搅拌摩擦焊背板、紧固螺栓、压紧件、定位螺纹孔、压紧螺栓。铣床连接基板平面上开连接孔，用于与数控铣床工作台固定连接，铣床连接基板右侧两端对称有凸台，凸台开铰接孔用于与搅拌摩擦焊背板铰接，铣床连接基板左侧设有带传动螺纹孔的凸台和带有导向孔的凸台，用于连接传动螺杆和摇杆，摇杆一端开孔连接传动滑块，另一侧开孔与搅拌摩擦焊背板铰接，传动螺杆一端与传动滑块固定连接，另一端与角度调节手柄固定连接；搅拌摩擦焊背板定位平面均匀开有定位螺纹孔，两侧设有开水平方向和垂直方向螺纹孔的凸台，水平方向限位螺纹孔用于放置限位螺栓，垂直方向螺纹孔用于固定压紧件，压紧件上有开连接孔，与搅拌摩擦焊背板平面的定位螺纹孔通过压紧螺栓固定，限位螺栓与压紧件共同实现对搅拌摩擦焊工件的定位和固定。

所述的铣床连接基板与搅拌摩擦焊背板一端通过螺栓铰接，可实现搅拌摩擦焊背板绕其铰接孔转动，实现与铣床连接基板之间角度的变化。铣床连接基板上开有铣床连接孔，用于与铣床固定连接。

所述的铣床连接基板上左侧两端设有对称凸台，凸台开对称导向孔，摇杆与传动滑块连接后穿过导向孔，以实现传动滑块运动带动摇杆摆动。铣床连接基板右侧；两端有凸台，凸台开传动螺纹孔，传动螺纹孔与传动螺杆连接，通过转动角度调节手柄可实现传动螺杆带动传动滑块移动，进而带动与传动滑块配合的摇杆的一端在导向孔内移动，带动与与搅拌摩擦焊背板铰接的另一端摆动，进而实现搅拌摩擦焊背板绕铰链孔的转动。

所述压紧件沿其中部开有长方形连接孔，连接孔贯穿有压紧螺栓,压紧螺栓头部直径大于连接孔孔径，定位螺纹孔与压紧螺栓旋转配合，使压紧件能上下移动的连接在搅拌摩擦焊背板上，限制工件的移动。搅拌摩擦焊背板设有分别与各所述限位螺栓配合的多个限位螺纹孔，限位螺栓穿过限位螺纹孔，通过其配合限制工件的横向移动，实现对工件的横向定位。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型安装在数控铣床后，在无需改变数控铣床工作台和主轴角度的前提下，实现数控铣床主轴与搅拌摩擦焊背板成一定角度，满足搅拌摩擦焊实验要求，使得利用数控铣床可进行搅拌摩擦焊接；

2、本实用新型安装后可实现对搅拌摩擦焊搅拌工具倾角角度的改变，调节范围0°-5°，进而可在研究中探究搅拌工具倾角对搅拌摩擦焊成型效果的影响。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是根据本实用新型一实例提供的适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具安装搅拌摩擦被焊件的结构示意图；

图2是图1所示的适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具去除搅拌摩擦焊背板和压紧机构的结构示意图；

图3是图1所示的适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具去除装夹压紧机构的结构示意图；

图4中1、2、3分别是压紧件的主视图、左视图、下视图。

附图标号说明：

铣床连接基板1，连接孔11，导向孔12，传动螺纹孔13，铰接孔14，角度调节手柄21，传动螺杆22，传动滑块23，摇杆24，搅拌摩擦焊背板31，限位螺栓32，压紧件33，定位螺纹孔34，压紧螺栓35，限位螺栓孔36，压紧螺栓孔37，工件4。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1～图4所示，本实用新型提出一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，其特征在于：包括铣床连接基板(1)、连接孔(11)、导向孔(12)、传动螺纹孔(13)、铰接孔(14)、角度调节手柄(21)、传动螺杆(22)、传动滑块(23)、摇杆(24)、搅拌摩擦焊背板(31)、限位螺栓(32)、压紧件(33)、定位螺纹孔(34)、压紧螺栓(35)。铣床连接基板(1)平面开连接孔(11)用于与数控铣床工作台固定连接，铣床连接基板(1)右侧对称有凸台，凸台开铰接孔(14)用于与搅拌摩擦焊背板(1)铰接，铣床连接基板(1)左侧设有带传动螺纹孔(13)的凸台和带有导向孔(12)的凸台，用于连接传动螺杆(22) 和摇杆(24)，摇杆一端开孔连接传动滑块(23)，另一侧开孔与搅拌摩擦焊背板(31)铰接，传动螺杆(22) 一端与传动滑块(23)固定连接，另一端与角度调节手柄(21)固定连接；搅拌摩擦焊背板(31)定位平面均匀开有定位螺纹孔(34)，两侧设有开水平方向和垂直方向螺纹孔的凸台，水平方向限位螺纹孔用于放置限位螺栓(32)，垂直方向螺纹孔用于固定压紧件(33)，压紧件(33)上有开连接孔，与搅拌摩擦焊背板(31)平面的定位螺纹孔(34)通过压紧螺栓(35)固定连接，限位螺栓(32)与压紧件(33)共同实现对搅拌摩擦焊工件的定位和固定。

如图1所示，所述压紧件(33)沿其中部开有长方形连接孔，所述连接孔贯穿有压紧螺栓(35)，定位螺纹孔(34)与压紧螺栓(35)旋转配合，所述的压紧件(33)能上下移动的连接在搅拌摩擦焊背板(31) 上，限制工件的移动。

搅拌摩擦焊背板(31)设有分别与各所述限位螺栓(32)配合的多个限位螺纹孔(36)，所述的限位螺栓(32)穿过所述的限位螺纹孔(36)，通过其配合实现工件的横向定位。

如图4所示，所述的压紧件(33)中部连接孔的直径要小于压紧螺栓(35)的头部直径，与工件4夹持面开有沟槽以增加夹持摩擦力。

如图2所示，所述的铣床连接基板(1)开有铰接孔(14)，螺栓穿过铰接孔(14)将铣床连接基板(1) 的一端与搅拌摩擦焊背板(31)铰接，搅拌摩擦焊背板(31)绕铰接孔(14)转动，可实现其与铣床连接基板(1)角度的改变。

铣床连接基板(1)上开有4个沉头孔为铣床连接孔(11)，通过螺栓连接可以将铣床连接基板(1) 固定在数控铣床的工作台上。

如图3所示，所述的铣床连接基板左侧开有传动螺纹孔(13)，角度调节手柄(25)与传动螺杆(22) 固定连接后，传动螺杆(22)穿过传动螺纹孔(13)与传动滑块(23)固定连接，传动滑块(23)与摇杆 (24)通过螺栓配合后放置于导向孔(12)中，摇杆(24)另一端与搅拌摩擦焊背板(31)铰接。当转动角度调节手柄(25)，传动螺杆(22)带动传动滑块(23)移动，摇杆(24)一端在导向孔(12)中滑动，带动搅拌摩擦焊背板(31)绕铰接孔(14)转动，从而实现焊接角度的变化。

本实用新型可以实现焊接角度为0°-5°的搅拌摩擦焊焊接。

Claims (6)

1.一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，其特征在于：包括铣床连接基板(1)、连接孔(11)、导向孔(12)、传动螺纹孔(13)、铰接孔(14)、角度调节手柄(21)、传动螺杆(22)、传动滑块(23)、摇杆(24)、搅拌摩擦焊背板(31)、限位螺栓(32)、压紧件(33)、定位螺纹孔(34)、压紧螺栓(35)，铣床连接基板(1)平面开连接孔(11)用于与数控铣床工作台固定连接，铣床连接基板(1)右侧两端对称有凸台，凸台开铰接孔(14)用于与搅拌摩擦焊背板(31)铰接，铣床连接基板(1)左侧设有带传动螺纹孔(13)的凸台和带有导向孔(12)的凸台，用于连接传动螺杆(22)和摇杆(24)，摇杆机构一端开孔连接传动滑块(23)，另一侧开孔与装夹机构的搅拌摩擦焊背板(31)铰接，传动螺杆(22)一端与传动滑块(23)固定连接，另一端与角度调节手柄(21)固定连接；搅拌摩擦焊背板(31)定位平面均匀开有定位螺纹孔(34)，两侧设有开水平方向和垂直方向螺纹孔的凸台，水平方向限位螺纹孔用于放置限位螺栓(32)，垂直方向螺纹孔用于固定压紧件(33)，压紧件(33)上有开连接孔，与搅拌摩擦焊背板(31)平面的定位螺纹孔(34)通过压紧螺栓(35)固定，限位螺栓(32)与压紧件(33)共同实现对搅拌摩擦焊工件的定位和固定，通过旋转角度调节手柄(21)，可实现搅拌摩擦焊背板(31)的角度变化，在数控铣床上实现搅拌摩擦焊接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，其特征在于：所述的铣床连接基板(1)与搅拌摩擦焊背板(31)一端通过螺栓铰接，可实现搅拌摩擦焊背板(31)绕其铰接孔(14)轴线转动，用于调节搅拌摩擦焊背板(31)的角度。

3.根据权利要求1所述的一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，其特征在于：所述的铣床连接基板(1)上表面左侧两端设有凸台，凸台开对称导向孔(12)，摇杆(24)与传动滑块(23)连接后穿过导向孔(12)，以实现传动滑块(23)运动带动摇杆(24)摆动。

4.根据权利要求1所述的一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，其特征在于：所述的铣床连接基板(1)上表面左侧有凸台，凸台开传动螺纹孔(13)，传动螺纹孔(13)与传动螺杆(22)连接，通过转动角度调节手柄(21)可实现传动螺杆(22)带动传动滑块(23)移动。

5.根据权利要求1所述的一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，其特征在于：所述压紧件(33)沿其中部开有连接孔，所述连接孔贯穿有压紧螺栓(35),所述的压紧螺栓(35)头部直径大于所述的连接孔孔径，所述的定位螺纹孔(34)与压紧螺栓(35)旋转配合，所述的压紧件(33)能上下移动的连接在搅拌摩擦焊背板(31)上，限制工件的移动。

6.根据权利要求1所述的一种适用于数控铣床的可调角度搅拌摩擦焊夹具，其特征在于：所述的搅拌摩擦焊背板(31)设有分别与各所述限位螺栓(32)配合的多个水平方向限位螺纹孔，所述的限位螺栓(32)穿过所述的限位螺纹孔，通过其配合限制工件的横向移动。