CN211680502U - 用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电机壳体制造设备技术领域，并公开了一种用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，包括有支架、设置在所述支架上的旋转驱动装置和用于固定电机壳体的壳体固定装置，所述旋转驱动装置与所述壳体固定装置相连接，且所述旋转驱动装置能够驱动所述壳体固定装置旋转、以带动所述电机壳体旋转。将电机壳体固定在壳体固定装置上，实现电机壳体的自动转动，只需把搅拌摩擦焊机固定在能够与环缝的任意位置接触的固定位置即可，无需移动搅拌摩擦焊机，通过电机壳体的转动即可完成电机壳体内外圈对接处环缝的焊接，如此设置，解决了利用搅拌摩擦焊设备对电机壳体的环缝进行焊接时容易出现偏焊或漏焊而降低电机壳体的气密性的问题。

Description

用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装

技术领域

本申请涉及电机壳体制造设备技术领域，更具体地说，涉及一种用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装。

背景技术

电机壳体按材质可以分为二大类：铸铁类和铝合金类；一般大型的使用铸铁类，小型的使用铝合金类。铝合金电机壳体其优点是重量轻，制造精度高，强度大，惯性阻力小，散热能力强，视觉效果好等等。和铸铁电机壳体相比，铝合金壳体具有节能、安全、舒适等特点，所以在中小型电机中，都会把铝合金壳体列为优先配置。

以往用于铝及铝合金焊接结构的焊接方法有：钨极氩弧焊(TIG)、熔化极惰性气体保护焊(MIG)、等离子弧焊(PLW)、钎焊(BW)、常规摩擦焊和电阻焊等，其中钨极氩弧焊和熔化极惰性气体保护焊是应用最为广泛的焊接方法；而钨极氩弧焊的钨极承载电流能力较差、熔敷速度小、熔深浅、生产率低、生产成本较高；熔化极惰性气体保护焊，焊接时采用明弧和使用的电流密度大，电弧光辐射较强，其次，不适于在有风的地方或露天施焊，设备较复杂。

为了克服以上焊接方法的缺陷，搅拌摩擦焊(FSW)以其环保、生产成本低、安全性高、操作简单等优势逐渐成为铝及铝合金的主要焊接方法。搅拌摩擦焊作为一种新型的铝合金固态焊接技术，在航空航天、船舶制造、汽车制造等工程结构上都有广泛的应用。但是在利用搅拌摩擦焊设备对电机壳体进行焊接时，需要将电机壳体固定后进行焊接，但是在对电机壳体的环缝进行焊接时，需要周向转动搅拌摩擦焊设备或转动电机壳体才能将环缝焊接，而转动电机壳体或搅拌摩擦焊设备容易出现焊偏，或出现漏焊，而降低了电机壳体的气密性。

因此，如何解决利用搅拌摩擦焊设备对电机壳体的环缝进行焊接时容易出现偏焊或漏焊而降低电机壳体的气密性的问题，成为本领域技术人员所需解决的重要技术问题。

实用新型内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其能够解决利用搅拌摩擦焊设备对电机壳体的环缝进行焊接时容易出现偏焊或漏焊而降低电机壳体的气密性的问题。

本实用新型提供了一种用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，包括有支架、设置在所述支架上的旋转驱动装置和用于固定电机壳体的壳体固定装置，所述旋转驱动装置与所述壳体固定装置相连接，且所述旋转驱动装置能够驱动所述壳体固定装置旋转、以带动所述电机壳体旋转。

优选地，所述壳体固定装置包括有与所述旋转驱动装置相连接的固定座、用于支撑所述电机壳体的定心轴、用于限制所述电机壳体与所述定心轴发生相对转动的定位销和用于嵌在所述电机壳体内的凹槽内的压盘，所述固定座、所述定心轴和所述压盘沿远离所述旋转驱动装置的方向依次连接、且同轴设置，所述压盘与所述定心轴可拆卸地连接，所述定位销的一端与所述固定座固定连接、另一端能够伸入所述电机壳体的端部限位孔。

优选地，所述定心轴包括有与所述固定座相连接的第一部分和与所述压盘相连接的第二部分，所述第二部分为六角棱柱，所述压盘中心设置有与所述六角棱柱相匹配的六角形通孔。

优选地，所述旋转驱动装置包括有驱动电机，所述壳体固定装置与所述驱动电机的驱动轴相连接。

优选地，所述旋转驱动装置还包括有减速机、传动装置和旋转连接板，所述减速机与所述驱动电机的驱动轴相连接，所述传动装置与所述减速机的输出轴相连接，所述旋转连接板与所述传动装置相连接，且所述壳体固定装置与所述旋转连接板固定连接。

优选地，所述传动装置包括有安装在所述减速机的输出轴上的齿轮和安装在所述支架上的内齿式转盘轴承，所述内齿式转盘轴承包括有内齿轮和外圈固定座，所述外圈固定座与所述支架固定连接，所述内齿轮与所述齿轮啮合传动连接，且所述内齿轮凸出于所述外圈固定座并与所述旋转连接板相连接。

优选地，所述齿轮朝向所述旋转连接板的一侧设置有轴向端盖。

优选地，所述定心轴还包括有第三部分，所述第三部分位于所述第一部分和所述第二部分之间且与所述第一部分和所述第二部分呈一体式结构，沿所述第一部分至所述第二部分的方向，所述第三部分的直径逐渐减小。

优选地，所述固定座朝向所述旋转驱动装置的一侧设置有同心深沉台，所述同心深沉台的宽度小于所述固定座的宽度。

优选地，所述固定座背向所述旋转驱动装置的一侧设置有同心浅沉台，所述第一部分为圆柱结构，且所述第一部分伸入所述同心浅沉台内并通过螺栓固定连接。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请提供了一种用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，包括有支架、固定在支架上的旋转驱动装置和壳体固定装置，在使用时，将电机壳体固定在壳体固定装置上，旋转驱动装置驱动壳体固定装置旋转，使壳体固定装置带动电机壳体旋转，将电机壳体固定在壳体固定装置上，在旋转电机壳体时，电机壳体不易脱落，并且实现电机壳体的自动转动，只需把搅拌摩擦焊机固定在能够与环缝的任意位置接触的固定位置即可，无需移动搅拌摩擦焊机，通过电机壳体的转动即可完成电机壳体内外圈对接处环缝的焊接，如此设置，解决了利用搅拌摩擦焊设备对电机壳体的环缝进行焊接时容易出现偏焊或漏焊而降低电机壳体的气密性的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的该用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装的剖视图；

图2是根据一示例性实施例示出的该用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装的结构图；

图3是根据一示例性实施例示出的该用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装的侧视图；

图4是根据一示例性实施例示出的电机壳体装卡及搅拌摩擦焊接时的局部放大示意图；

图5是根据一示例性实施例示出的电机壳体的俯视图(从喇叭口朝里看)；

图6是根据一示例性实施例示出的电机壳体的侧视图。

图中：

1、支架；2、定心轴；3、压盘；4、定位销；5、固定座；6、旋转连接板；7、内齿式转盘轴承；8、减速机；9、驱动电机；10、齿轮；11、搅拌头；12、电机壳体；13、轴向端盖；14、胀紧套；15、外防护钣金；16、端部限位孔；17、凹槽；18、环缝。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

参照附图1-6，本具体实施方式提供了一种用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，包括有支架1、旋转驱动装置和壳体固定装置，壳体固定装置用来固定电机壳体12，并且旋转驱动装置设置在支架1上，并用来驱动壳体固定装置旋转，从而驱动电机壳体12的旋转。

在使用时，将电机壳体12固定在壳体固定装置上，将搅拌摩擦焊机的搅拌头11插入电机壳体12的环缝18中不动，旋转驱动装置驱动壳体固定装置旋转，使壳体固定装置带动电机壳体12旋转，实现电机壳体12的自动转动，即可完成电机壳体12的环缝18的焊接。这样，提高了电机壳体12的气密性，而且利用搅拌摩擦焊机焊接效率高，简化了动作，焊接后的成品缺陷少，质量稳定。

需要说明的是，只需把搅拌摩擦焊机固定在能够与环缝18的任意位置接触的固定位置即可，无需移动搅拌摩擦焊机，通过电机壳体12的转动即可完成电机壳体12内外圈对接处环缝18的焊接。

如此设置，解决了利用搅拌摩擦焊设备对电机壳体12的环缝18进行焊接时容易出现偏焊或漏焊而降低电机壳体12的气密性的问题。

本实施例中，如图1所示，壳体固定装置包括有固定座5、定心轴2、定位销4和压盘3，固定座5、定心轴2和压盘3沿远离旋转驱动装置的方向依次连接，其中，定心轴2用来支撑电机壳体12，即电机壳体12套在定心轴2外，定心轴2支撑在电机壳体12内圈内部，能够有效防止电机壳体12变形；定位销4用来限制电机壳体12与定心轴2发生相对转动；压盘3用来嵌在电机壳体12内的凹槽17内，保证电机壳体12与固定座5贴合紧密，并提供侧顶力，以将电机壳体12与壳体固定装置连接固定，保证装卡牢固；并且固定座5与旋转驱动装置相连接，这样，便于将电机壳体12连接在旋转驱动装置上，从而便于旋转驱动装置驱动电机壳体12旋转。

其中，固定座5、定心轴2和压盘3同轴设置，以保证电机壳体12能够绕其轴旋转；压盘3与定心轴2可拆卸地连接，便于将电机壳体12套在定心轴2上，并通过压盘3固定在定心轴2上，便于电机壳体12的安装和拆卸。

并且，定位销4的一端与固定座5固定连接，另一端能够伸入电机壳体12的端部限位孔16内，这样，将定位销4的一端伸入到电机壳体12的端部限位孔16内，能够限制电机壳体12与定心轴2发生相对转动，使电机壳体12只能随着定心轴2转动，从而进一步确保环缝18与搅拌摩擦焊机的搅拌头11不会发生相对偏移，从而避免出现偏焊、漏焊现象。

需要说明的是，电机壳体12可以包括有内圈和外圈两部分，内圈和外圈嵌套后，先使用其他工装把端面圆形焊缝焊接好，再利用该用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装对电机壳体12进行固定、旋转，再配合搅拌摩擦焊机对电机壳体12的环缝18进行焊接。其中，电机壳体12的内圈和外圈环缝18焊接形式为对搭接结构，如图5所示，环缝18位于对接面位置，对接面需焊透以保证焊接强度。

这里，如图6所示，凹槽17位于电机壳体12内圈内，电机壳体12呈喇叭状，且电机壳体12的喇叭口背向旋转驱动装置，电机壳体12套在定心轴2上后，电机壳体12的第一端抵在固定座5上，且端部限位孔16位于电机壳体12的第一端，以便于定位销4伸入并对电机壳体12进行限位，电机壳体12的喇叭口位于电机壳体12的第二端，在安装电机壳体12时，可以将压盘3从喇叭口放置到凹槽17内并与定心轴2固定，从而实现电机壳体12的安装固定；拆卸电机壳体12时，将压盘3从喇叭口取出，再将电机壳体12与定心轴2分离即可。

如此设置，通过固定座5、定心轴2、定位销4和压盘3共同作用保证了电机壳体12内圈和外圈的环缝18在焊接过程中的支撑、压紧。

进一步地，定心轴2包括有与固定座5相连接的第一部分和与压盘3相连接的第二部分，第一部分和第二部分呈一体式结构，并且第二部分为六角棱柱，在压盘3的中心设置有六角形通孔，六角棱柱与六角形通孔相匹配，以便于将压盘3套在定心轴2上，同步转动，且不会发生相对转动。

其中，定心轴2还包括有第三部分，第三部分位于第一部分和第二部分之间，并与第一部分和第二部分呈一体式结构，沿第一部分至第二部分的方向，第三部分的直径逐渐减小，这样便于电机壳体12快速嵌套在定心轴2的外部。

本实施例中，固定座5朝向旋转驱动装置的一侧设置有同心深沉台，同心深沉台的宽度小于固定座5的宽度，以减小固定座5的重量，并且不妨碍固定座5与旋转驱动装置和定心轴2相连接。

并且，在同心深沉台的侧壁上设置有多个螺纹孔，多个螺纹孔为盲孔不贯穿固定座5，且多个螺纹孔绕同心深沉台的轴向分布，以便于通过螺丝与旋转驱动装置连接固定。

在固定座5背向旋转驱动装置的一侧设置有同心浅沉台，并且在同心浅沉台的侧壁设置有两个螺栓通孔，且定位销4设置有两个，两个定位销4的一端分别位于两个螺栓通孔内并通过螺栓固定，保证了电机壳体12焊接起始点在固定位置，同时保证电机壳体12随着旋转驱动装置同步转动；定心轴2的第一部分位于同心浅沉台内并通过螺栓固定连接，以实现固定座5与定心轴2的连接，使定心轴2和固定座5同轴。

在一些实施例中，压盘3为圆盘状，并且压盘3分为外径不同的两节，外径大的一节端面平整、并且外圈上设置有减重孔，外径小的一节端面中心处设置有浅沉台，以保证压盘3与定心轴2同轴。

本实施例中，旋转驱动装置包括有驱动电机9，驱动电机9固定在支架1上，并且壳体固定装置与驱动电机9的驱动轴相连接，以便于驱动电机9驱动壳体固定装置旋转，从而驱动电机壳体12旋转。

进一步地，如图1所示，旋转驱动装置还包括有减速机8、传动装置和旋转连接板6，其中，减速机8与驱动电机9的驱动轴相连接，以降低驱动电机9的转速，旋转连接板6安装在传动装置上，并且传动装置连接在减速机8的输出轴上，以便于将减速机8的动力传输给旋转连接板6，从而带动旋转连接板6旋转，其中，壳体固定装置与旋转连接板6固定连接，从而带动壳体固定装置旋转。

需要说明的是，减速机8固定在支架1的底板上，并且减速机8与支架1底板连接的孔位可以微调减速机8前后左右位置，并且驱动电机9为伺服电机，伺服电机的驱动轴为光轴，并与减速机8的输入轴通过胀紧套14相连接。

这里，固定座5与旋转连接板6固定连接，从而实现壳体固定装置与旋转驱动装置的固定连接，旋转连接板6背向减速机8的一侧设置有同心沉台，固定座5朝向旋转驱动装置的端面嵌在同心沉台内，并且通过螺栓与旋转连接板6固定连接，螺栓的一端可以固定在同心沉台内、另一端可以伸入固定座5的同心深沉台侧壁上的螺丝孔内并固定，如此保证旋转连接板6与固定座5连接的同轴度。

其中，传动装置包括有安装在减速机8输出轴上的齿轮10和安装在支架1上的内齿式转盘轴承7，内齿式转盘轴承7包括有内齿轮和外圈固定座，外圈固定座与支架1固定连接，内齿轮与齿轮10啮合传动连接，并且内齿轮凸出于外圈固定座、并与旋转连接板6相连接，以将减速机8的动力传递给旋转连接板6，从而带动旋转连接板6旋转。

为了防止齿轮10在减速机8输出轴的轴向窜动，在齿轮10的朝向旋转连接板6的一侧设置有轴向端盖13，以将齿轮10固定在减速机8的输出轴上。

需要说明的是，内齿轮为圆环状，并且外圈固定座也为圆环状，外圈固定座套在内齿轮的外侧，并与内齿轮通过保持架和滚珠相连接形成轴承，从而使内齿轮和外圈固定座能够相对转动。并且，内齿轮可以为内侧壁设置有与齿轮10相啮合的锯齿、外侧壁为平滑面的结构，以使内齿轮既能与外圈固定座形成轴承，又能与齿轮10相啮合。

优选地，旋转连接板6朝向减速机8的一侧设置有同心凸台，同心凸台上设置有螺栓通孔，并且同心凸台卡在内齿轮凸出外圈固定座的部分上并与其通过螺栓固定连接，从而实现旋转连接板6与传动装置的连接，并能够保证旋转连接板6与内齿式转盘轴承7的同轴度。

本实施例中，旋转驱动装置外还设置有保护壳，保护壳与支架1固定连接，保护壳为外防护钣金15。

结合上述实施例对该用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装的使用方式作具体说明：

在使用该用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装前，先将电机壳体12内外圈嵌套好，使用其他工装把端面处的圆形焊缝焊接，然后将电机壳体12装卡在该用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装上，可实现水平方向上压紧，竖直方向上支撑，电机壳体12基准面由固定座5支撑侧顶，内部设置定心轴2用于支撑并防止电机壳体12变形，有两个定位销4使电机壳体12保证随电机同步转动，同时起防错位作用；使用伺服电机(驱动电机)驱动电机壳体12旋转，便于普通搅拌摩擦焊设备或其他焊接设备施焊。

电机壳体12搅拌摩擦焊接及装卡过程如下：

将电机壳体12嵌套在定心轴2外部，把压盘3大外径平整端(即大外径的一节的平整端)压紧电机壳体12，压盘3的六角形通孔套在定心轴2的六角棱柱上，压紧电机壳体12和保持压盘3随伺服电机(即驱动电机)同步转动。内齿式转盘轴承7的外圈固定座、旋转连接板6、固定座5、定心轴2、定位销4和压盘3共同保证电机壳体12在焊接过程中的支撑与压紧。环缝18焊接开始前，操作搅拌摩擦焊机驱动系统，使搅拌头11找正焊缝。在焊机动力源的作用下，搅拌头11以ω1的速度高速旋转，在下压力作用下插入待焊电机壳体12的环缝18，插入一定深度h后，停止插入，但是继续保持高速旋转状态。此时伺服电机启动，经过减速机8、齿轮10、内齿式转盘轴承7传导，带动旋转连接板6、固定座5、定心轴2、压盘3和电机壳体12以ω2的速度旋转，搅拌头11持续焊接电机壳体12的环缝18。焊接一个圆周过一定角度后，搅拌头11走过起始位置后，此时搅拌头11沿着电机壳体12轴向方向往外侧焊接一段距离，把尾孔留在电机壳体12预留加工面。电机壳体12停止旋转，搅拌头11停止转动卸载退出，完成环缝18焊接。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，包括有支架(1)、设置在所述支架(1)上的旋转驱动装置和用于固定电机壳体(12)的壳体固定装置，所述旋转驱动装置与所述壳体固定装置相连接，且所述旋转驱动装置能够驱动所述壳体固定装置旋转、以带动所述电机壳体(12)旋转。

2.根据权利要求1所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述壳体固定装置包括有与所述旋转驱动装置相连接的固定座(5)、用于支撑所述电机壳体(12)的定心轴(2)、用于限制所述电机壳体(12)与所述定心轴(2)发生相对转动的定位销(4)和用于嵌在所述电机壳体(12)内的凹槽(17)内的压盘(3)，所述固定座(5)、所述定心轴(2)和所述压盘(3)沿远离所述旋转驱动装置的方向依次连接、且同轴设置，所述压盘(3)与所述定心轴(2)可拆卸地连接，所述定位销(4)的一端与所述固定座(5)固定连接、另一端能够伸入所述电机壳体(12)的端部限位孔(16)。

3.根据权利要求2所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述定心轴(2)包括有与所述固定座(5)相连接的第一部分和与所述压盘(3)相连接的第二部分，所述第二部分为六角棱柱，所述压盘(3)中心设置有与所述六角棱柱相匹配的六角形通孔。

4.根据权利要求1所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述旋转驱动装置包括有驱动电机(9)，所述壳体固定装置与所述驱动电机(9)的驱动轴相连接。

5.根据权利要求4所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述旋转驱动装置还包括有减速机(8)、传动装置和旋转连接板(6)，所述减速机(8)与所述驱动电机(9)的驱动轴相连接，所述传动装置与所述减速机(8)的输出轴相连接，所述旋转连接板(6)与所述传动装置相连接，且所述壳体固定装置与所述旋转连接板(6)固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述传动装置包括有安装在所述减速机(8)的输出轴上的齿轮(10)和安装在所述支架(1)上的内齿式转盘轴承(7)，所述内齿式转盘轴承(7)包括有内齿轮和外圈固定座，所述外圈固定座与所述支架(1)固定连接，所述内齿轮与所述齿轮(10)啮合传动连接，且所述内齿轮凸出于所述外圈固定座并与所述旋转连接板(6)相连接。

7.根据权利要求6所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述齿轮(10)朝向所述旋转连接板(6)的一侧设置有轴向端盖(13)。

8.根据权利要求3所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述定心轴(2)还包括有第三部分，所述第三部分位于所述第一部分和所述第二部分之间且与所述第一部分和所述第二部分呈一体式结构，沿所述第一部分至所述第二部分的方向，所述第三部分的直径逐渐减小。

9.根据权利要求2所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述固定座(5)朝向所述旋转驱动装置的一侧设置有同心深沉台，所述同心深沉台的宽度小于所述固定座(5)的宽度。

10.根据权利要求3所述的用于固定电机壳体的搅拌摩擦焊接工装，其特征在于，所述固定座(5)背向所述旋转驱动装置的一侧设置有同心浅沉台，所述第一部分为圆柱结构，且所述第一部分伸入所述同心浅沉台内并通过螺栓固定连接。

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