CN109865933A - 一种线性摩擦焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性摩擦焊接装置，包括单凸轮模块、双凸轮模块、驱动模块、进给模块、底座；底座的前端固定连接进给模块，进给模块与单凸轮模块铰接，单凸轮模块后侧为双凸轮模块，底座的左侧设有驱动模块，驱动模块通过第一驱动同步带A和第二驱动同步带B传动单凸轮模块、双凸轮模块，单凸轮模块、双凸轮模块都与底座固定连接。本发明的优点：通过单凸轮模块驱动待焊工件的上下往复式运动，通过双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动。在焊件相同的情况下，所需驱动力大大减小。

Description

一种线性摩擦焊接装置

技术领域

本发明具体涉及一种线性摩擦焊接装置。

背景技术

线性摩擦焊是一种固相焊接技术，在焊接压力作用下，其中一个焊件相对另一个焊件沿直线方向以一定的振幅A和频率f作直线往复运动，发生摩擦粘结与剪切并产生摩擦热，摩擦界面温度上升，当摩擦表面达到粘塑性状态时，在压力的作用下焊合区金属发生塑性流动形成飞边，当摩擦焊接区的温度和变形达到一定程度后，焊件对齐并施加顶锻压力，焊合区金属通过相互扩散与再结晶使金属焊为一体，完成整个焊接过程，其工艺过程主要包括以下5个工艺过程：初始摩擦阶段、不稳定摩擦阶段、稳定摩擦阶段、停振阶段、顶锻维持阶段。

中国专利号为CN2006101053425的专利公开了一种线性摩擦焊机摩擦压力加载装置，其特点是通过工业计算机输出一组与振动正弦波信号频率相同、振幅相同，相位相差π/2的单向振动信号，通过DA输山板转换成模拟信号，再经放大器进行V/I转换和放大，控制何服阀，使移动端油缸活塞水平往复运动的同时产生脉动。发明中还公开了上述线性摩擦焊机摩擦压力加载装置的加载方法，由正弦波信号控制振动伺服阀，由与所述正弦波信号的频率、振幅相同，相位相差π/2的单向振动信号控制移动伺服阀，使作用在振动端工件与移动工件之间的摩擦压力在摩擦加热过程中产生脉动。由于与正弦波频率相同，相位差π/2的单向振动信号，使得线性摩擦焊机摩擦压力加载过程中产生脉动，在焊件相同的情况下，所需驱动力减小。

中国专利号为CN2006101053444的专利公开了一种线性摩擦焊机摩擦压力加载机构，包括振动夹具、振动油缸和联动装置，其特点是所述的联动装置，其中一个固连于振动油缸和振动夹具之间，在振动夹具与线性摩擦焊机床身之间，固连有2～4个联动装置。所述的联动装置包括连杆臂、芯轴、轴承和连杆座，轴承的外圈固定在连杆座上，芯轴穿过轴承与连杆臂固定，连杆臂通过轴承绕连杆座的芯轴转动。

线性摩擦焊线性摩擦焊技术作为一种新型、优质、高效、环保的固相连接技术，在航空发动机整体叶盘的制造与维修中已经取得了巨大的成功。作为极具潜在应用前景的焊接方法，经过近20多年的发展之所以仍未得到广泛应用的原因是线性摩擦焊机设备昂贵。为了扩展线性摩擦焊技术的应用领域，本发明提供一种线性摩擦焊接装置，通过单凸轮模块驱动待焊工件的上下往复式运动，通过双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动。在焊件相同的情况下，所需驱动力大大减小。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种线性摩擦焊接装置。

本发明采用如下技术方案：一种线性摩擦焊接装置，主要包括单凸轮模块、双凸轮模块、驱动模块、进给模块、底座。底座的前端固定连接进给模块，进给模块与单凸轮模块铰接，单凸轮模块后侧为双凸轮模块，底座的左侧设有驱动模块，驱动模块通过第一驱动同步带A和第二驱动同步带B传动单凸轮模块、双凸轮模块。单凸轮模块、双凸轮模块都与底座固定连接。焊接中，通过单凸轮模块驱动待焊工件的上下往复式运动，双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动，进给模块驱动两焊件的相向运动，从而完成焊接过程。

进一步地，所述单凸轮模块包括滑轨、滑块、支撑架、带座轴承、带座轴承支架A、单凸轮模块锥齿轮轴、单凸轮模块凸轮、推板、单凸轮模块底板、驱动模块锥齿轮轴。单凸轮模块凸轮与单凸轮模块锥齿轮轴通过键连接，推板的内框与单凸轮模块凸轮上下贴合。推板与单凸轮模块底板固定连接。单凸轮模块底板靠近驱动模块一侧下表面设有滑轨与滑块。单凸轮模块锥齿轮轴上设有两个带座轴承，带座轴承固定于支撑架上。单凸轮模块锥齿轮轴的转动可以驱动单凸轮模块凸轮的转动，进而驱动单凸轮模块底板的往复式运动。驱动模块锥齿轮轴通过带座轴承支架A固定在底座上。驱动模块锥齿轮轴底部与第一同步轮通过键连接。

进一步地，所述驱动模块包括第一同步轮、第一驱动同步带A、第二驱动同步带B、电机、第二同步轮。电机与底座固定连接，电机输出轴底部设有第一驱动同步带A、第二驱动同步带B，其第一驱动同步带A传动至单凸轮模块，第二驱动同步带B传动至双凸轮模块。

进一步地，所述进给模块包括支架、推杆；支架与底座固定连接，推杆的一端与支架铰接，另一端与单凸轮模块的单凸轮模块底板铰接。

进一步地，所述双凸轮模块包括第一凸轮主轴A、第二凸轮主轴B、第一双凸轮模块凸轮、第三同步轮、双凸轮模块同步带、第二双凸轮模块凸轮、滚轮、滚轮支架、双凸轮模块底板。第一凸轮主轴A、第二凸轮主轴B通过轴承与双凸轮模块底板连接，第一双凸轮模块凸轮与凸轮主轴通过键连接，第一凸轮主轴A上方设第三同步轮A，第二凸轮主轴B上方设第四同步轮B，第三同步轮A和第四同步轮B之间绕一根双凸轮模块同步带，从而实现第一凸轮主轴A、第二凸轮主轴B的联动。装配中，第一双凸轮模块凸轮的升程与第二双凸轮模块凸轮的回程对应。滚轮支架与双凸轮模块底板固定连接，滚轮支架为T型，一端固定在双凸轮模块底板上，另一端两侧均设滚轮，两侧滚轮分别紧贴第一双凸轮模块凸轮和第二双凸轮模块凸轮。第二同步轮的转动可以驱动两根凸轮主轴的联动，当第一双凸轮模块凸轮处于升程的时候，第一双凸轮模块凸轮驱动滚轮往右运动，进而驱动双凸轮模块底板向右运动。当第一双凸轮模块凸轮处于回程时，第二双凸轮模块凸轮处于升程，可以驱动滚轮向左运动，进而驱动双凸轮底板向左运动。第二同步轮转动一圈，双凸轮底板左右往返运动两次。

进一步地，所述第一双凸轮模块凸轮与所述第二双凸轮模块凸轮结构一致，从而保证频率一致，且第一双凸轮模块凸轮的长轴与所述第二双凸轮模块凸轮的长轴垂直，以使第一凸轮主轴A转动时，双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动。

进一步地，所述单凸轮模块和双凸轮模块之间相邻侧均设有夹具，用于夹住工件完成焊接。

工作原理：通过夹具夹住工件，启动电机，第一驱动同步带A通过第一同步轮驱动驱动模块锥齿轮轴，单凸轮模块锥齿轮轴带动单凸轮模块凸轮转动，从而促使驱动待焊工件的上下往复式运动，与此同时第二驱动同步带B带动第一凸轮主轴A转动，第一双凸轮模块凸轮联动，在双凸轮模块同步带的带动下，第二凸轮主轴B上的第二双凸轮模块凸轮联动，第一双凸轮模块凸轮的升程与第二双凸轮模块凸轮的回程相对应/第一双凸轮模块凸轮的回程与第二双凸轮模块凸轮的升程相对应。在焊接过程中，双凸轮组件始终有一个凸轮处于升程，而另一个处于回程。就单个凸轮而言，通过设置升程与回程的组数即可改变双凸轮模块的往复运动频率。因此在焊接过程中，通过单凸轮模块驱动待焊工件的上下往复式运动，双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动，进给模块驱动两焊件的相向运动，从而完成焊接过程。

本发明具有的优点：通过单凸轮模块驱动待焊工件的上下往复式运动，通过双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动。在焊件相同的情况下，所需驱动力大大减小。且当输入频率一定时，还可以通过改变双凸轮组件来进一步增大往复运动频率，从而提高焊接接头的热量，获得性能更好的焊接接头。

附图说明

图1本发明的线性摩擦焊接装置的结构示意图。

图2为图1的线性摩擦焊接装置的正视图。

图3为图1的线性摩擦焊接装置的仰视轴侧图。

图4为本发明的单凸轮结构轴测图。

图5为本发明的双凸轮结构轴测图。

图6为五边形凸轮结构示意图。

图7为六边形凸轮结构示意图。

附图标记说明：1-底座 2-支架 3-推杆 4-滑轨 5-滑块 6-支撑板 7-带座轴承7A-带座轴承支架 8-单凸轮模块锥齿轮轴 9-单凸轮模块凸轮 10-推板 11-单凸轮模块底板 12-夹具 13-待焊工件件 14-驱动模块锥齿轮轴 15-第一同步轮 16A-第一驱动同步带16B-第二驱动同步带 17-电机 18-第二同步轮 19A-第一凸轮主轴 19B-第二凸轮主轴20-第一双凸轮模块凸轮 21A-第三同步轮 21B-第四同步轮 22-双凸轮模块同步带 23-第二双凸轮模块凸轮 24-滚轮 25-滚轮支架 26-双凸轮模块底板 27-五边形凸轮 28-六边形凸轮。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

一种线性摩擦焊接装置，主要包括单凸轮模块、双凸轮模块、驱动模块、进给模块、底座1。底座1的前端固定连接进给模块，进给模块与单凸轮模块铰接，单凸轮模块后侧为双凸轮模块，底座的左侧设有驱动模块，驱动模块通过第一驱动同步带16A和第二驱动同步带16B传动单凸轮模块、双凸轮模块。单凸轮模块、双凸轮模块都与底座固定连接。焊接中，通过单凸轮模块驱动待焊工件的上下往复式运动，双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动，进给模块驱动两焊件的相向运动，从而完成焊接过程。

进一步地，所述单凸轮模块包括滑轨4、滑块5、支撑架6、带座轴承7、带座轴承支架7A、单凸轮模块锥齿轮轴8、单凸轮模块凸轮9、推板10、单凸轮模块底板11、驱动模块锥齿轮轴14。单凸轮模块凸轮9与单凸轮模块锥齿轮轴8通过键连接，推板10的内框与单凸轮模块凸轮9上下贴合。推板10与单凸轮模块底板11固定连接。单凸轮模块底板11靠近驱动模块一侧下表面设有滑轨4与滑块5。单凸轮模块锥齿轮轴8上设有两个带座轴承7，带座轴承7固定于支撑架6上。单凸轮模块锥齿轮轴8的转动可以驱动单凸轮模块凸轮9的转动，进而驱动单凸轮模块底板11的往复式运动。驱动模块锥齿轮轴14通过带座轴承支架7A固定在底座1上。驱动模块锥齿轮轴14底部与第一同步轮15通过键连接。

进一步地，所述驱动模块包括第一同步轮15、第一驱动同步带16A、第二驱动同步带16B、电机17、第二同步轮18。电机17与底座固定连接，电机输出轴底部设有第一驱动同步带16A、第二驱动同步带16B，其第一驱动同步带16A传动至单凸轮模块，第二驱动同步带16B传动至双凸轮模块。

进一步地，所述进给模块包括支架2、推杆3；支架2与底座固定连接，推杆3的一端与支架2铰接，另一端与单凸轮模块的单凸轮模块底板11铰接。

进一步地，所述双凸轮模块包括第一凸轮主轴19A、第二凸轮主轴19B、第一双凸轮模块凸轮20、第三同步轮21、双凸轮模块同步带22、第二双凸轮模块凸轮23、滚轮24、滚轮支架25、双凸轮模块底板26。第一凸轮主轴19A、第二凸轮主轴19B通过轴承与双凸轮模块底板26连接，第一双凸轮模块凸轮20与凸轮主轴19通过键连接，第一凸轮主轴19A上方设第三同步轮21A，第二凸轮主轴19B上方设第四同步轮21B，第三同步轮21A和第四同步轮21B之间绕一根双凸轮模块同步带22，从而实现第一凸轮主轴19A、第二凸轮主轴19B的联动。装配中，第一双凸轮模块凸轮20的升程与第二双凸轮模块凸轮23的回程对应。滚轮支架25与双凸轮模块底板26固定连接，滚轮支架25为T型，一端固定在双凸轮模块底板26上，另一端两侧均设滚轮，两侧滚轮分别紧贴第一双凸轮模块凸轮20和第二双凸轮模块凸轮23。第二同步轮18的转动可以驱动两根凸轮主轴19的联动，当第一双凸轮模块凸轮20处于升程的时候，第一双凸轮模块凸轮20驱动滚轮24往右运动，进而驱动双凸轮模块底板26向右运动。当第一双凸轮模块凸轮20处于回程时，第二双凸轮模块凸轮23处于升程，可以驱动滚轮24向左运动，进而驱动双凸轮底板向左运动。第二同步轮18转动一圈，双凸轮底板左右往返运动两次。

进一步地，所述第一双凸轮模块凸轮20与所述第二双凸轮模块凸轮23结构一致，从而保证频率一致，且第一双凸轮模块凸轮20的长轴与所述第二双凸轮模块凸轮23的长轴垂直，以使第一凸轮主轴19A转动时，双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动。

进一步地，所述单凸轮模块和双凸轮模块之间相邻侧均设有夹具，用于夹住工件完成焊接。

工作原理：通过夹具夹住工件，启动电机，第一驱动同步带16A通过第一同步轮15驱动驱动模块锥齿轮轴14，单凸轮模块锥齿轮轴8带动单凸轮模块凸轮9转动，从而促使驱动待焊工件的上下往复式运动，与此同时第二驱动同步带16B带动第一凸轮主轴19A转动，第一双凸轮模块凸轮20联动，在双凸轮模块同步带22的带动下，第二凸轮主轴19B上的第二双凸轮模块凸轮联动，第一双凸轮模块凸轮20的升程与第二双凸轮模块凸轮23的回程相对应/第一双凸轮模块凸轮20的回程与第二双凸轮模块凸轮的升程相对应。在焊接过程中，双凸轮组件始终有一个凸轮处于升程，而另一个处于回程。就单个凸轮而言，通过设置升程与回程的组数即可改变双凸轮模块的往复运动频率。因此在焊接过程中，通过单凸轮模块驱动待焊工件的上下往复式运动，双凸轮模块驱动待焊工件的左右往复式运动，进给模块驱动两焊件的相向运动，从而完成焊接过程。图5中，第二同步轮18转动一圈，双凸轮底板左右往返运动两次。

实施例2

区别在于，采用图6中凸轮结构，则双凸轮底板左右往返运动五次。

实施例3

区别在于，采用采用图7中凸轮结构，则双凸轮底板左右往返运动六次。

不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种线性摩擦焊接装置，其特征在于，采用双凸轮配合驱动焊件左右往复式运动，包括单凸轮模块、双凸轮模块、驱动模块、进给模块、底座；底座的前端固定连接进给模块，进给模块与单凸轮模块铰接，单凸轮模块后侧为双凸轮模块，底座的左侧设有驱动模块，驱动模块通过第一驱动同步带A和第二驱动同步带B传动单凸轮模块、双凸轮模块，单凸轮模块、双凸轮模块都与底座固定连接。

2.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述单凸轮模块包括滑轨、滑块、支撑架、带座轴承、带座轴承支架A、单凸轮模块锥齿轮轴、单凸轮模块凸轮、推板、单凸轮模块底板、驱动模块锥齿轮轴；单凸轮模块凸轮与单凸轮模块锥齿轮轴通过键连接，推板的内框与单凸轮模块凸轮上下贴合，推板与单凸轮模块底板固定连接，单凸轮模块底板靠近驱动模块一侧下表面设有滑轨与滑块，单凸轮模块锥齿轮轴上设有两个带座轴承，带座轴承固定于支撑架上，单凸轮模块锥齿轮轴的转动可以驱动单凸轮模块凸轮的转动，进而驱动单凸轮模块底板的往复式运动，驱动模块锥齿轮轴通过带座轴承支架A固定在底座上，驱动模块锥齿轮轴底部与第一同步轮通过键连接。

3.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述驱动模块包括第一同步轮、第一驱动同步带A、第二驱动同步带B、电机、第二同步轮；电机与底座固定连接，电机输出轴底部设有第一驱动同步带A、第二驱动同步带B，其第一驱动同步带A传动至单凸轮模块，第二驱动同步带B传动至双凸轮模块。

4.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述进给模块包括支架、推杆；支架与底座固定连接，推杆的一端与支架铰接，另一端与单凸轮模块的单凸轮模块底板铰接。

5.根据权利要求1所述的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述双凸轮模块包括第一凸轮主轴A、第二凸轮主轴B、第一双凸轮模块凸轮、第三同步轮、双凸轮模块同步带、第二双凸轮模块凸轮、滚轮、滚轮支架、双凸轮模块底板，第一凸轮主轴A、第二凸轮主轴B通过轴承与双凸轮模块底板连接，第一双凸轮模块凸轮与凸轮主轴通过键连接，第一凸轮主轴A上方设第三同步轮A，第二凸轮主轴B上方设第四同步轮B，第三同步轮A和第四同步轮B之间绕一根双凸轮模块同步带，滚轮支架与双凸轮模块底板固定连接，滚轮支架为T型，一端固定在双凸轮模块底板上，另一端两侧均设滚轮，两侧滚轮分别紧贴第一双凸轮模块凸轮和第二双凸轮模块凸轮。

6.根据权利要求5所述的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述第一双凸轮模块凸轮与所述第二双凸轮模块凸轮结构一致，从而保证频率一致，且第一双凸轮模块凸轮的长轴与所述第二双凸轮模块凸轮的长轴垂直。

7.根据权利要求2或5所述的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述单凸轮模块和双凸轮模块之间相邻侧均设有夹具，用于夹住工件完成焊接。