一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装及其调节方法技术

本发明专利技术公开了一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，包括：轴承，其用于连接轮辐式工装与十字操作机式变位机；轴承套，其可旋转套设在轴承上；第一支撑圈，其为环形，内圈固定套设在轴承套上，并能够随轴承套旋转；多个第一气缸组件，其设置在第一支撑圈的外圈，圆周阵列式等间距分布在第一支撑圈外侧；第二支撑圈，其为环形，与第一支撑圈同心设置，套设在第一支撑圈外侧，第二支撑圈具有多个圆孔，气缸能够穿过圆孔；第三支撑圈；多个支撑板，其为弧形板，可拆卸第一气缸组件远离第三支撑圈的一端，还公开了一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装调节方法。

Interlaced spoke type telescopic tooling for friction stir welding and its adjustment method

The invention discloses a staggered spoke type telescopic tooling for friction stir welding, which includes a bearing, which is used to connect the spokes type and the cross operating machine. The bearing sleeve is rotatable on the bearing; the first support ring is a ring, the inner ring is fixed on the bearing sleeve, and the bearing sleeve can follow the bearing sleeve. A plurality of first cylinder components are arranged in the outer ring of the first support ring, the circle array type spacing is distributed outside the first support ring, and the second support ring is annular, and is concentrically arranged with the first support ring, is set outside the first support ring, and the second support ring has a number of circular holes, and the cylinder can pass through the round hole; Three support ring, a plurality of support plates, an arc plate, a detachable first cylinder component far away from one end of the third support ring, and a crisscross spoke type retractable adjustment method for friction stir welding.

【技术实现步骤摘要】
一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装及其调节方法
本专利技术涉本专利技术涉及一种焊接工装，特别涉及一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装及其调节方法。
技术介绍
天然气与石油、煤炭及其加工产品在多个应用领域均能实现可互换性，主要应用于城市居民燃气、交通运输、发电、化工行业。罐式车作为重要的物流设备，在汽车运输业中的应用极为广泛。搅拌摩擦焊(FSW)是近期出现的一种新型固态焊接方法。自出现以来，得到了迅速发展和推广应用。在工程实际应用中，搅拌摩擦焊具有单道焊接厚度大、缺陷发生率低，焊接残余应力与变形小、焊接效率高、节能降耗和绿色焊接等突出的工艺优点。搅拌摩擦焊方法是由一个圆柱体或其他形状(如带螺纹圆柱体)的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。在焊接过程中工件要刚性固定在背垫上，焊头边高速旋转，边沿工件的接缝与工件相对移动。焊头的凸出段伸进材料内部进行摩擦和搅拌，焊头的肩部与工件表面摩擦生热，并用于防止塑性状态材料的溢出，同时可以起到清除表面氧化膜的作用。搅拌摩擦焊对设备的要求并不高，最基本的要求是焊头的旋转运动和工件的相对运动。但焊接搅拌头及夹具的刚性是非常重要的。此外，针对自动化生产，每个生产环节都要减少人工干预，避免焊接组对环节中的强制变形，因此，要求保证每道工序的加工精度，这就要求工序中应有有效的工装夹具。在搅拌摩擦焊
中，目前搅拌摩擦焊多用于筒型容器的平板纵缝拼接以及小部分用于筒节的纵缝焊接，对于筒节的环缝对接尚无广泛应用，这是由于筒节环缝焊接的搅拌摩擦焊工装尚不完善。此外，目前有撑圆机构，可适用于筒节内部撑圆或者用于常规焊接方法的工装，但此结构用于搅拌摩擦焊存在不足，这是因为撑圆机构伸展开后，各个撑板之间存在间断，使得搅拌摩擦焊过程不稳定。此外，目前工装多为某一产品或某一道工序加工而设计制造的，产品尺寸改变或形状改变则需要重新设计工装，存在工装适用范围小的问题。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，工装尺寸可以通过气缸组件进行调节，适应性好。本专利技术还设计开发了一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装调节方法，实现工装尺寸的精细调节，延长工装实用寿命。本专利技术提供的技术方案为：一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，包括：轴承，其用于连接轮辐式工装与十字操作机式变位机；轴承套，其可旋转套设在所述轴承上；第一支撑圈，其为环形，固定套设在所述轴承套上，并能够随所述轴承套旋转；多个第一气缸组件，其设置在所述第一支撑圈的外圈，沿圆周阵列式等间距分布在所述第一支撑圈外侧；第二支撑圈，其为环形，与所述第一支撑圈同心设置，套设在所述第一支撑圈外侧，所述第二支撑圈具有多个圆孔，所述第一气缸组件能够穿过所述圆孔；第三支撑圈，其为环形，与所述第二支撑圈同心设置，套设在所述第二支撑圈外侧，所述第三支撑圈具有多个圆孔，所述第一气缸组件能够穿过所述圆孔；多个支撑板，其为弧形板，可拆卸的设置在所述第一气缸组件外侧。优选的是，还包括：多个第二气缸组件，其设置在所述第二支撑圈的外圈，沿圆周阵列式等间距分布在所述第二支撑圈外侧，所述第二气缸组件能够穿过所述第三支撑圈的圆孔，并可拆卸连接所述支撑板；其中，所述第一气缸组件和所述第二气缸组件间隔设置。优选的是，所述支撑板由环形支撑圈分割而成，所述支撑板能够拼接成一个环形。优选的是，所述气缸组件包括：气缸；顶杆，其设置在所述气缸内，所述顶杆的一端能够伸出或缩入所述气缸内。优选的是，还包括：安装槽，其设置在所述支撑板下方，所述安装槽套设在所述顶杆的一端，所述安装槽上具有锁止孔，所述顶杆具有贯穿孔；锁止杆，其能够穿过所述锁止孔和所述贯穿孔，将所述顶杆固定在所述安装槽内。优选的是，还包括：安装槽，其设置在所述支撑板下方，所述安装槽套设在所述顶杆的一端，所述安装槽具有内螺纹，所述顶杆具有外螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹相互配合将所述顶杆固定在所述安装槽内。优选的是，还包括：伸缩缝，其设置在所述安装槽上，所述安装槽还具有外螺纹；紧固螺帽，其套设在所述安装槽上，与所述安装槽的外螺纹相配合，将所述顶杆和所述安装槽进一步锁紧。优选的是，所述顶杆具有凸台，所述安装槽内具有凹槽，所述凸台能够与所述凹槽配合，使所述支撑板和所述顶杆紧密配合。一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装调节方法，包括：将用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装安装在变位机上，并通过安装在所述变位机的传感器检测安装在变位机上的两个筒节之间的作用力，计算两个筒节之间的缝隙，计算公式为：其中，Df为两个筒节之间的缝隙，Fto为两个筒节之间的作用力，B0为筒节材质的珀松系数，Kf为修正系数，rc为重量密度；根据两个筒节之间的作用力和筒节直径，计算气缸组件长度，计算公式为：其中，L1为第一气缸组件长度，Fto为两个筒节之间的作用力，Df为两个筒节之间的缝隙，D0为筒节直径，Γk为筒节的抗剪切压力，γ为修正系数，为0.14；其中，L2为第二气缸组件长度，Fto为两个筒节之间的作用力，Df为两个筒节之间的缝隙，D0为筒节直径，Γk为筒节的抗剪切压力，γ为修正系数，为0.14，Lk为第二气缸组件的气缸原始长度。本专利技术的有益效果本专利技术提供的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，焊接筒节的直径在一定范围连续可调，可以进行气缸量程调整工装尺寸；焊接筒节的形状在一定范围连续可调，并且不受工件形状的限制，从而扩大了焊接工装的使用范围；焊接工装除了用于搅拌摩擦焊的刚性衬垫，提高焊接质量，也可代替撑圆机构使用。本专利技术的搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，所有支撑板尺寸、结构相同，加工简单附图说明图1为本专利技术所述的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装总体结构示意图。图2为本专利技术所述的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装另一实施例结构示意图图3为本专利技术所述的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装结构主视图。图4为本专利技术所述的支撑板与气缸顶杆结构示意图。图5为本专利技术所述的支撑板与气缸顶杆连接示意图。图6为本专利技术所述的支撑板和气缸顶杆的另一实施例连接示意图。图7为本专利技术所述的支撑板和气缸顶杆的又一实施例连接示意图。图8为本专利技术所述的环缝对接装置示意图。图9为本专利技术所述的环缝对接装置放大示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本专利技术提供的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，包括：轴承110和轴承套120，其中轴承套120套设在轴承110上，用于连接轮辐式工装与十字操作机式变位机；搅拌摩擦焊接时，焊接头位置不变，筒节随变位机旋转，此时，轮辐式工装随筒节一起转动，轴承固定于十字操作机式变位机上。第一支撑圈130位于轴承套外侧，第一轴承圈130的内圈连接轴承套120，并能够随轴承套旋转；多个第一气缸组件140，设置在第一支撑圈130的外圈，圆周阵列式等间距分布在第一支撑圈130外侧；第二支撑圈160为环形，与第一支撑圈130同心设置，套设在第一支撑圈130外侧，第二支撑圈160具有多个圆孔，所述气缸能够穿过圆孔；第三支撑圈170为环形，与第二支撑圈160同心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，其特征在于，包括：轴承，其用于连接轮辐式工装与十字操作机式变位机；轴承套，其可旋转套设在所述轴承上；第一支撑圈，其为环形，固定套设在所述轴承套上，并能够随所述轴承套旋转；多个第一气缸组件，其设置在所述第一支撑圈的外圈，沿圆周阵列式等间距分布在所述第一支撑圈外侧；第二支撑圈，其为环形，与所述第一支撑圈同心设置，套设在所述第一支撑圈外侧，所述第二支撑圈具有多个圆孔，所述第一气缸组件能够穿过所述圆孔；第三支撑圈，其为环形，与所述第二支撑圈同心设置，套设在所述第二支撑圈外侧，所述第三支撑圈具有多个圆孔，所述第一气缸组件能够穿过所述圆孔；多个支撑板，其为弧形板，可拆卸的设置在所述第一气缸组件外侧。

【技术特征摘要】
1.一种用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，其特征在于，包括：轴承，其用于连接轮辐式工装与十字操作机式变位机；轴承套，其可旋转套设在所述轴承上；第一支撑圈，其为环形，固定套设在所述轴承套上，并能够随所述轴承套旋转；多个第一气缸组件，其设置在所述第一支撑圈的外圈，沿圆周阵列式等间距分布在所述第一支撑圈外侧；第二支撑圈，其为环形，与所述第一支撑圈同心设置，套设在所述第一支撑圈外侧，所述第二支撑圈具有多个圆孔，所述第一气缸组件能够穿过所述圆孔；第三支撑圈，其为环形，与所述第二支撑圈同心设置，套设在所述第二支撑圈外侧，所述第三支撑圈具有多个圆孔，所述第一气缸组件能够穿过所述圆孔；多个支撑板，其为弧形板，可拆卸的设置在所述第一气缸组件外侧。2.根据权利要求1所述的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，其特征在于，还包括：多个第二气缸组件，其设置在所述第二支撑圈的外圈，沿圆周阵列式等间距分布在所述第二支撑圈外侧，所述第二气缸组件能够穿过所述第三支撑圈的圆孔，并可拆卸连接所述支撑板；其中，所述第一气缸组件和所述第二气缸组件间隔设置。3.根据权利要求1或2所述的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，其特征在于，所述支撑板由环形支撑圈分割而成，所述支撑板能够拼接成一个环形。4.根据权利要求3所述的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，其特征在于，所述气缸组件包括：气缸；顶杆，其设置在所述气缸内，所述顶杆的一端能够伸出或缩入所述气缸内。5.根据权利要求4所述的用于搅拌摩擦焊的交错轮辐式可伸缩工装，其特征在于，还包括：安装槽，其设置在所述支撑板下方，所述安装槽套设在所述顶杆的一端，所述安装槽上具有锁止孔，所述顶杆具有贯穿孔；锁止杆，其能够穿过所述锁止孔和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛立军，陈明华，伍复发，张广安，赵荣达，
申请(专利权)人：辽宁工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21