CN114932385A - 一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置及方法，包括工作台，工作台顶端中部固定连接有第一支撑板，第一支撑板上设置有加工零件，工作台上设置有固定机构，固定机构与第一支撑板对应设置，加工零件与固定机构对应设置，工作台两侧开设有滑槽，滑槽内设置有支撑框和移动机构，支撑框通过移动机构与滑槽滑动连接，支撑框上设置有搅拌摩擦机构，搅拌摩擦机构位于加工零件上方，搅拌摩擦机构上设置有飞边去除机构，搅拌摩擦机构和飞边去除机构均与加工零件对应设置。本发明实现了对加工零件搅拌焊接的同时，打磨剔除了搅拌摩擦焊接过程中产生的飞边，一次焊接成型，避免了后期二次打磨，适用自动化焊接加工，提高了焊接效率。
Description
技术领域
本发明涉及昆虫试验技术领域，特别是涉及一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置及方法。
背景技术
摩擦焊接是指利用热塑性在两个焊件的焊接端面上施加一定的轴向压力，并使接触面作剧烈的摩擦运动，摩擦产生的热，把接触面加热到一定的焊接温度时急速停止运动，并施以一定的顶锻压力，使两个焊件金属产生一定量的塑性变形，从而把两个焊件牢固地焊接在一起。
搅拌摩擦焊方法与常规摩擦焊一样，也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源，不同之处在于搅拌摩擦焊焊接过程是由一个圆柱体搅拌针伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其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的。
搅拌摩擦焊的过程中，用高速旋转的搅拌针和轴肩与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑性化，当轴肩沿着焊接界面向前移动时，由于在过大的焊接压力下，从轴肩两侧挤出较多的塑性材料，冷却后在焊缝表面形成了飞边缺陷。现有技术中需要在焊接完成后，通过工人手动打磨，或增加额外的打磨设备来进行飞边去除，所需劳动量较大，增加了加工成本，并且不利于自动化生产，导致效率低下。因此，亟需一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置及方法，用来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，包括工作台，所述工作台顶端中部固定连接有第一支撑板，所述第一支撑板上设置有加工零件，所述工作台上设置有固定机构，所述固定机构与所述第一支撑板对应设置，所述加工零件与所述固定机构对应设置，所述工作台两侧开设有滑槽，所述滑槽内设置有支撑框和移动机构，所述支撑框通过所述移动机构与所述滑槽滑动连接，所述支撑框上设置有搅拌摩擦机构，所述搅拌摩擦机构位于所述加工零件上方，所述搅拌摩擦机构上设置有飞边去除机构，所述搅拌摩擦机构和所述飞边去除机构均与所述加工零件对应设置。
优选的，所述搅拌摩擦机构包括固定连接在所述支撑框上的三轴移动台，所述三轴移动台上固定连接有支撑座，所述支撑座底端转动连接有夹持座，所述夹持座底端固定连接有旋转头，所述旋转头底端中部设置有搅拌头，所述搅拌头与所述加工零件对应设置，所述搅拌摩擦机构位于所述旋转头上，且与所述搅拌头对应设置，所述支撑座顶端设置有传动箱，所述夹持座与所述传动箱传动连接。
优选的，所述旋转头外侧壁上沿周向等间距固定连接有若干固定块，所述搅拌摩擦机构包括一端固定连接在所述固定块上的连接杆，所述连接杆底端可拆卸连接有铣刀刀头，所述铣刀刀头底端与所述旋转头底端位于同一平面。
优选的，若干所述铣刀刀头的刀头方向沿顺时针方向设置。
优选的，所述旋转头内固定连接有第一电机，所述第一电机的输出轴上固定连接有齿轮，所述旋转头内转动连接有连接环，所述连接环外侧壁上固定连接有环形齿板，所述齿轮与所述环形齿板啮合，所述搅拌头顶端伸入到所述旋转头内，与所述连接环内壁螺纹连接。
优选的，所述固定机构包括转动连接在所述工作台顶端的两双向螺纹杆，两所述双向螺纹杆平行设置，所述双向螺纹杆两端均螺纹连接有第二支撑板，所述第二支撑板底端与所述工作台顶端滑动接触，所述双向螺纹杆贯穿所述第一支撑板，两所述第二支撑板分别位于所述第一支撑板两侧，且所述第二支撑板顶端与所述第一支撑板顶端位于同一平面，所述工作台顶端固定连接有第二电机，所述第二电机的输出轴上固定连接有第一链轮，两所述双向螺纹杆上均固定连接有第二链轮，所述第一链轮位于两所述第二链轮之间，且两所述第二链轮均通过链条与所述第一链轮传动连接。
优选的，所述第二支撑板远离所述第一支撑板的一侧两端均固定连接有支撑杆，所述支撑杆顶端设置有限位板，所述支撑杆顶端和所述限位板上均开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺栓。
优选的，所述移动机构包括固定连接在所述滑槽内的液压缸，所述液压缸与所述支撑框固定连接。
优选的，所述夹持座外侧壁上固定连接有环形防护罩。
一种去除飞边的搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤：
a、放置待加工件：将加工零件放置在第一支撑板上，通过固定机构限位；
b、焊接待加工件：通过搅拌摩擦机构对加工零件进行焊接；
c、进行飞边处理：步骤b中的加工零件加工过程中，飞边去除机构对加工零件上的飞边进行去除；
d、完成焊接操作：加工零件焊接完成后从第一支撑板取下。
本发明公开了以下技术效果：
1、本发明公开了一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置和方法，通过设置第一支撑板和固定机构实现了对不同加工零件的限位支撑，保证了焊接过程中加工零件的刚性固定，从而保证加工零件的焊接效果。
2、本发明公开了一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置和方法，通过在搅拌摩擦机构上设置飞边去除机构，在实现了对加工零件搅拌焊接的同时，铣削剔除了搅拌摩擦焊接过程中产生的飞边，一次焊接成型，避免了后期二次打磨，适用自动化焊接加工，提高了焊接效率，也保证了焊接效果。
3、本发明公开了一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置和方法，通过设置的连接环，在焊接完成时可将搅拌头回收，避免在加工零件末端出现匙孔，不需要进行二次修补，进一步提高了焊接效率。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明装置正面结构示意图；
图2为本发明图1中A处局部放大图；
图3为本发明装置顶面结构示意图；
图4为本发明连接环顶面结构示意图；
其中，1、工作台；2、第一支撑板；3、加工零件；4、滑槽；5、支撑框；6、三轴移动台；7、支撑座；8、夹持座；9、旋转头；10、搅拌头；11、传动箱；12、固定块；13、连接杆；14、铣刀刀头；15、第一电机；16、齿轮；17、连接环；18、环形齿板；19、双向螺纹杆；20、第二支撑板；21、第二电机；22、第一链轮；23、第二链轮；24、支撑杆；25、限位板；26、螺栓；27、液压缸；28、环形防护罩。
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。
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。
本发明提供一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，包括工作台1，工作台1顶端中部固定连接有第一支撑板2，第一支撑板2上设置有加工零件3，工作台1上设置有固定机构，固定机构与第一支撑板2对应设置，加工零件3与固定机构对应设置，工作台1两侧开设有滑槽4，滑槽4内设置有支撑框5和移动机构，支撑框5通过移动机构与滑槽4滑动连接，支撑框5上设置有搅拌摩擦机构，搅拌摩擦机构位于加工零件3上方，搅拌摩擦机构上设置有飞边去除机构，搅拌摩擦机构和飞边去除机构均与加工零件3对应设置。
进一步优化方案，为了实现对加工零件3的搅拌摩擦焊接，搅拌摩擦机构包括固定连接在支撑框5上的三轴移动台6，三轴移动台6上固定连接有支撑座7，支撑座7底端转动连接有夹持座8，夹持座8底端固定连接有旋转头9，旋转头9底端中部设置有搅拌头10，搅拌头10与加工零件3对应设置，搅拌摩擦机构位于旋转头9上，且与搅拌头10对应设置，支撑座7顶端设置有传动箱11，夹持座8与传动箱11传动连接。
进一步优化方案，为了实现对飞边的去除，旋转头9外侧壁上沿周向等间距固定连接有若干固定块12，搅拌摩擦机构包括一端固定连接在固定块12上的连接杆13，连接杆13底端可拆卸连接有铣刀刀头14，铣刀刀头14底端与旋转头9底端位于同一平面，铣刀刀头14跟随搅拌摩擦焊接同步进行旋转，在焊接过程中及时对飞边进行清除。
进一步优化方案，为了保证飞边的去除效果，若干铣刀刀头14的刀头方向沿顺时针方向设置。
进一步优化方案，为了实现对搅拌头10的收缩，避免在加工零件末端出现键孔，旋转头9内固定连接有第一电机15，第一电机15的输出轴上固定连接有齿轮16，旋转头9内转动连接有连接环17，连接环17外侧壁上固定连接有环形齿板18，齿轮16与环形齿板18啮合，搅拌头10顶端伸入到旋转头9内，与连接环17内壁螺纹连接，通过第一电机15带动齿轮16转动，齿轮16带动连接环17转动，连接环17带动螺纹连接的搅拌头10转动，实现对搅拌头10的回收。
进一步优化方案，为了使装置适用不同尺寸的加工零件，固定机构包括转动连接在工作台1顶端的两双向螺纹杆19，两双向螺纹杆19平行设置，双向螺纹杆19两端均螺纹连接有第二支撑板20，第二支撑板20底端与工作台1顶端滑动接触，双向螺纹杆19贯穿第一支撑板2，两第二支撑板20分别位于第一支撑板2两侧，且第二支撑板20顶端与第一支撑板2顶端位于同一平面，工作台1顶端固定连接有第二电机21，第二电机21的输出轴上固定连接有第一链轮22，两双向螺纹杆19上均固定连接有第二链轮23，第一链轮22位于两第二链轮23之间，且两第二链轮23均通过链条与第一链轮22传动连接，通过第二电机21带动第一链轮22转动，第一链轮22带动两第二链轮23转动，第二链轮23带动双向螺纹杆19转动，双向螺纹杆19转动带动螺纹连接的第二支撑板20移动，使两个加工零件3需要焊接的部位对接，同时保证加工零件3的对接缝位于第一支撑板2顶端，保证了焊接过程中加工零件3的刚性固定。
进一步优化方案，为了实现对加工零件3的限位，避免焊接过程中加工零件3移动，第二支撑板20远离第一支撑板2的一侧两端均固定连接有支撑杆24，支撑杆24顶端设置有限位板25，支撑杆24顶端和限位板25上均开设有螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有螺栓26。
进一步优化方案，为了实现对两个加工零件3接缝的焊接，移动机构包括固定连接在滑槽4内的液压缸27，液压缸27与支撑框5固定连接，通过液压缸27控制支撑框5缓慢移动，完成对接缝的焊接处理。
进一步优化方案，为了避免去飞边过程中的零件残渣飞溅，夹持座8外侧壁上固定连接有环形防护罩28，通过环形防护罩28对铣刀刀头14切削的零件残渣进行阻拦，避免对周边操作人员造成伤害。
一种去除飞边的搅拌摩擦焊接方法，包括以下步骤：
a、放置待加工件：加工零件3为两块板式加工材料，将两块加工零件3分别放置在两个第二支撑板20上，通过拧动螺栓26使加工零件3限位在第二支撑板20与限位板25之间，同时通过第二电机21带动两个双向螺纹杆19转动，使第二支撑板20向第一支撑板2方向移动，使两个加工零件3的焊接部对接，对接后的焊接缝位于第一支撑板2顶端，保证了焊接过程中加工零件3的刚性；
b、焊接待加工件：通过传动箱11带动夹持座8转动，夹持座8转动时带动旋转头9和搅拌头10转动，搅拌头10与两个加工零件3的焊接处转动接触，完成对两个加工零件3的搅拌摩擦焊接；
c、进行飞边处理：步骤b中在进行焊接过程中铣刀刀头14做圆周运动，焊接过程中产生的飞边通过铣刀刀头14打磨去除，的；
d、完成焊接操作：焊接完成后，通过拧动螺栓26接触对加工零件3的限位，将焊接完成后的加工零件3取下。
本发明提供的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置及方法，在使用时，加工零件3为板式两块，将两块加工零件3分别放置在两个第二支撑板20上，通过拧动螺栓26将加工零件限位在第二支撑板20上，通过第二电机21带动第一链轮22转动，第一链轮22带动两第二链轮23转动，第二链轮23带动双向螺纹杆19转动，双向螺纹杆19转动带动螺纹连接的第二支撑板20移动，使两个加工零件3需要焊接的部位对接，对接完成后，通过传动箱11带动夹持座8转动，夹持座8转动时带动旋转头9和搅拌头10转动，搅拌头10与两个加工零件3的焊接处转动接触，完成对两个加工零件3的搅拌摩擦焊接，焊接过程中铣刀刀头14做圆周运动，焊接过程中产生的飞边通过铣刀刀头14打磨去除，通过液压缸27带动支撑框5移动，完成对两个加工零件3对接处的摩擦焊接，焊接完成时通过第一电机15带动齿轮16转动，齿轮16带动连接环17转动，换搅拌头10收入至旋转头9内，避免在焊缝端头形成键孔。
本发明提供的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置及方法，实现了对加工零件搅拌焊接的同时，铣削剔除了搅拌摩擦焊接过程中产生的飞边，一次焊接成型，避免了后期二次打磨，适用自动化焊接加工，提高了焊接效率，也保证了焊接效果，同时避免在加工零件末端出现键孔，不需要进行二次修补，进一步提高了焊接效率，适用自动化流水生产。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括工作台(1)，所述工作台(1)顶端中部固定连接有第一支撑板(2)，所述第一支撑板(2)上设置有加工零件(3)，所述工作台(1)上设置有固定机构，所述固定机构与所述第一支撑板(2)对应设置，所述加工零件(3)与所述固定机构对应设置，所述工作台(1)两侧开设有滑槽(4)，所述滑槽(4)内设置有支撑框(5)和移动机构，所述支撑框(5)通过所述移动机构与所述滑槽(4)滑动连接，所述支撑框(5)上设置有搅拌摩擦机构，所述搅拌摩擦机构位于所述加工零件(3)上方，所述搅拌摩擦机构上设置有飞边去除机构，所述搅拌摩擦机构和所述飞边去除机构均与所述加工零件(3)对应设置。
2.根据权利要求1所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述搅拌摩擦机构包括固定连接在所述支撑框(5)上的三轴移动台(6)，所述三轴移动台(6)上固定连接有支撑座(7)，所述支撑座(7)底端转动连接有夹持座(8)，所述夹持座(8)底端固定连接有旋转头(9)，所述旋转头(9)底端中部设置有搅拌头(10)，所述搅拌头(10)与所述加工零件(3)对应设置，所述搅拌摩擦机构位于所述旋转头(9)上，且与所述搅拌头(10)对应设置，所述支撑座(7)顶端设置有传动箱(11)，所述夹持座(8)与所述传动箱(11)传动连接。
3.根据权利要求2所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述旋转头(9)外侧壁上沿周向等间距固定连接有若干固定块(12)，所述搅拌摩擦机构包括一端固定连接在所述固定块(12)上的连接杆(13)，所述连接杆(13)底端可拆卸连接有铣刀刀头(14)，所述铣刀刀头(14)底端与所述旋转头(9)底端位于同一平面。
4.根据权利要求3所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：若干所述铣刀刀头(14)的刀头方向沿顺时针方向设置。
5.根据权利要求2所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述旋转头(9)内固定连接有第一电机(15)，所述第一电机(15)的输出轴上固定连接有齿轮(16)，所述旋转头(9)内转动连接有连接环(17)，所述连接环(17)外侧壁上固定连接有环形齿板(18)，所述齿轮(16)与所述环形齿板(18)啮合，所述搅拌头(10)顶端伸入到所述旋转头(9)内，且与所述连接环(17)内壁螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述固定机构包括转动连接在所述工作台(1)顶端的两双向螺纹杆(19)，两所述双向螺纹杆(19)平行设置，所述双向螺纹杆(19)两端均螺纹连接有第二支撑板(20)，所述第二支撑板(20)底端与所述工作台(1)顶端滑动接触，所述双向螺纹杆(19)贯穿所述第一支撑板(2)，两所述第二支撑板(20)分别位于所述第一支撑板(2)两侧，且所述第二支撑板(20)顶端与所述第一支撑板(2)顶端位于同一平面，所述工作台(1)顶端固定连接有第二电机(21)，所述第二电机(21)的输出轴上固定连接有第一链轮(22)，两所述双向螺纹杆(19)上均固定连接有第二链轮(23)，所述第一链轮(22)位于两所述第二链轮(23)之间，且两所述第二链轮(23)均通过链条与所述第一链轮(22)传动连接。
7.根据权利要求6所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述第二支撑板(20)远离所述第一支撑板(2)的一侧两端均固定连接有支撑杆(24)，所述支撑杆(24)顶端设置有限位板(25)，所述支撑杆(24)顶端和所述限位板(25)上均开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺栓(26)。
8.根据权利要求1所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述移动机构包括固定连接在所述滑槽(4)内的液压缸(27)，所述液压缸(27)与所述支撑框(5)固定连接。
9.根据权利要求2所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述夹持座(8)外侧壁上固定连接有环形防护罩(28)。
10.一种去除飞边的搅拌摩擦焊接方法，该方法适用于权利要求1所述的一种去除飞边的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：包括以下步骤：
a、放置待加工件：将加工零件(3)放置在第一支撑板(2)上，通过固定机构限位；
b、焊接待加工件：通过搅拌摩擦机构对加工零件(3)进行焊接；
c、进行飞边处理：步骤b中的加工零件(3)加工过程中，飞边去除机构对加工零件(3)上的飞边进行去除；
d、完成焊接操作：加工零件(3)焊接完成后从第一支撑板(2)取下。
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