应用于数控机床的搅拌摩擦焊接装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种应用于数控机床的搅拌摩擦焊接装置，属于金属焊接技术领域。定位模块安装在夹紧模块上与夹紧模块共同起到定位，夹紧作用；焊接工作模块安装于数控机床主轴上以实现旋转和直线运动，驱动模块驱动夹紧模块运动；直流电加载模块位于焊接工作模块上，磁场加载模块安装于焊接工作模块与夹紧模块中，最终实现焊件的焊接。优点在于：结构新颖，简单，通用性强，反应迅速。可焊接不同尺寸和厚度大小的薄板；配合数控机床可焊接不同形状的焊缝，并且满足焊接过程中，焊接方向与水平面始终成2°倾角，以满足焊缝材料充分的流动性。可以实现短距离较大电流加载以及磁场加载，使得焊缝性能更加优异。

【技术实现步骤摘要】
应用于数控机床的搅拌摩擦焊接装置
本专利技术涉及金属焊接
，特别涉及一种应用于数控机床的搅拌摩擦焊接装置。本专利技术可焊接不同尺寸和厚度大小的薄板；配合数控机床可焊接不同形状的焊缝，并且满足焊接过程中，焊接方向与水平面始终成2°倾角，以满足焊缝材料充分的流动性；本专利技术可以实现短距离较大电流加载以及磁场加载，使得焊缝性能更加优异。
技术介绍
自1991年英国焊接研究所专利技术一种针对铝合金开发的先进的固相连接技术—搅拌摩擦焊以来，因其与传统焊接相比，具有效率高、耗能小、变形小、无污染等特点，受到广泛关注。但是由于一些高熔点材料具有较高的强度和硬度，因此对搅拌头的性能要求较高，同时焊接接头仍存在残余应力，孔洞缺陷，焊接性较差的问题。在搅拌摩擦焊接工艺中，加热金属所需的热量主要来源于搅拌头轴肩与焊件上表面之间的摩擦，单一的加热方法很难达到高熔点金属塑性变形所需的温度，对机床的要求也相对变高。因此，在金属材料尤其是高熔点材料搅拌摩擦焊中引入辅助物理场，不但有利于焊缝成形，而且能降低焊具摩损，提高焊具使用寿命。在现有搅拌摩擦焊接装置中，小型的搅拌摩擦焊装置存在只能焊接单一形状或规定形状焊件的缺点，并且现有小型搅拌摩擦焊接装置很难满足在性能优良的焊缝的同时焊接不同形状的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于数控机床的搅拌摩擦焊接装置，解决了现有技术存在的上述问题。本专利技术可焊接不同尺寸和厚度大小的薄板；配合数控铣床可焊接不同形状的焊缝，并且满足焊接过程中，焊接方向与水平面2°倾角，以满足焊缝材料充分的流动性；本装置可以实现短距离大电流加载以及磁场加载，使得焊缝性能更加优异。本专利技术结构新颖，简单，通用性强，反应迅速，可以节省时间和费用，实现批量化生产。可开展丰富的材料性能测试。本专利技术的上述目的通过以下技术方案实现：应用于数控机床的搅拌摩擦焊接装置，包括焊接工作模块、夹紧模块、定位模块、驱动模块、直流电加载模块和磁场加载模块。此装置特征在于：定位模块安装于夹紧模块上与夹紧模块共同起到定位，夹紧的作用；焊接工作模块安装于数控机床上，由数控机床主轴驱动实现旋转和直线运动，同时驱动模块驱动夹紧模块实现真空夹具焊接台19始终带有2°倾斜角度的旋转运动，二者保证了焊缝任意形状下的充分流动性；直流电加载模块位于焊接工作模块上，磁场加载模块安装于焊接工作模块与夹紧模块中，最终实现焊件的焊接。所述焊接工作模块是：轴肩体34带有环形散热槽35，环形卡块29通过轴肩体最小内径进行定位，同时通过螺纹孔进行固定；环形卡块29配合搅拌针体凸起卡块27构成不同搅拌针高度的搅拌体，以便焊接厚度在2mm-5mm之间的焊件；搅拌体的旋转方向与环形卡块29凸起方向一致；通过锁紧螺栓25将搅拌体内部结构锁紧；绝缘体28上部通过螺钉固定在铣床上，下端通过螺纹与环形冷却体33配合，连接体31外螺纹与绝缘体28内螺纹配合连接，连接体31与轴肩体34通过轴承Ⅱ30连接。所述的夹紧模块是：真空夹具焊接台19通过销钉9与真空夹具固定台18连接，其由气流导向槽21和气流孔Ⅰ、Ⅱ15、20组成，气体通过气流孔Ⅰ、Ⅱ15、20进出真空夹具焊接台19与真空夹具固定台18之间形成的空腔；真空夹具固定台18通过侧向的滑道16定位真空夹具焊接台19，真空夹具焊接台19通过螺钉与真空夹具固定台18连接紧密。所述的驱动模块是：伺服电机3通过蜗轮Ⅰ、Ⅱ7、24、蜗杆Ⅰ、Ⅱ5、23减速增扭带动夹紧模块进行旋转运动，其中，伺服电机3与电机法兰4连接，通过螺栓固定在旋转支撑台10上。蜗轮Ⅰ7与蜗杆Ⅱ23连接在同一根轴6上，轴6通过轴承Ⅰ8定位于旋转支撑台10的轴承孔11内；旋转支撑台10上设置有润滑槽13、环形导轨14和定位槽12，环形滑座22通过螺钉与真空夹具固定台18连接，环形滑座22带动夹紧模块沿环形导轨做旋转运动；旋转支撑台10带有2°倾角，随着焊接过程而旋转的真空夹具焊接台19始终与水平面成2°倾角，充分保证了焊缝材料的流动性，增强了焊缝的性能。所述的定位模块为定位块2，配合螺钉锁紧在真空夹具焊接台19上，其上的多孔结构用于焊接不同尺寸的焊件。所述的直流电加载模块包括直流电极孔1和导电压块32，所述直流电极安装于直流电极孔1中为装置施加电流，导电压块32通过螺纹配合与环形冷却体33连接，通过改变螺纹拧紧程度来调节导电压块32的压紧程度；环形冷却体33为绝缘体28、连接体31和导电压块32降温，以防止其失效。导电压块32缩小了施加在焊件上电流的距离，使得焊缝之间的电流密度增强。所述的磁场加载模块包含固定在搅拌针体36上的环形永磁体37和固定在真空夹具固定台凹槽17内的矩形永磁体组成，安装于轴肩体34上的弹性挡磁板26防止磁场对于数控铣床的影响，保证数控铣床的正常工作。本专利技术的有益效果在于：结构新颖、简单，通用性强，反应迅速，可以节省时间和费用，实现批量化生产。可焊接不同尺寸和厚度大小的薄板；配合数控铣床可焊接不同形状的焊缝，并且满足焊接过程中，焊接方向与水平面2°倾角，以满足焊缝材料充分的流动性。可以实现短距离大电流加载以及磁场加载，使得焊缝性能更加优异。实用性强。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术的整体结构外观结构示意图；图2为本专利技术的旋转支撑台的外观结构示意图；图3为本专利技术的真空夹具固定台外观结构示意图；图4为本专利技术的真空夹具焊接工作台外观结构示意图；图5为本专利技术的驱动模块局部连接结构示意图；图6为本专利技术的搅拌体外观结构示意图；图7为本专利技术的搅拌针体外观结构示意图；图8为本专利技术的导电块外观结构示意图；图9为本专利技术的焊接工作模块剖视图。图中：1、直流电极孔；2、定位块；3、伺服电机；4、电机法兰；5、蜗杆Ⅰ；6、蜗轮轴；7、蜗轮Ⅰ；8、轴承Ⅰ；9、销钉；10、旋转支撑台；11、轴承孔；12、定位槽；13、润滑槽；14、环形导轨；15、气流孔Ⅰ；16、滑道；17、真空夹具固定台凹槽；18、真空夹具固定台；19、真空夹具焊接台；20、气流孔Ⅱ；21、气流导向槽；22、环形滑座；23、蜗杆Ⅱ；24、蜗轮Ⅱ；25、锁紧螺栓；26、弹性挡磁板；27、搅拌针体凸起卡块；28、绝缘体；29、环形卡块；30、轴承Ⅱ；31、连接体；32、导电压块；33、环形冷却体；34、轴肩体；35、散热槽；36、搅拌针体；37、环形永磁体。具体实施方式下面结合附图进一步说明本专利技术的详细内容及其具体实施方式。参见图1至图9所示，本专利技术的应用于数控机床的电磁辅助搅拌摩擦装置，包括焊接工作模块、夹紧模块、定位模块、驱动模块、直流电加载模块和磁场加载模块，此装置特征在于：定位模块安装于夹紧模块上与夹紧模块共同起到定位，夹紧的作用；焊接工作模块安装于数控机床上，由数控机床主轴驱动实现旋转和直线运动，同时驱动模块驱动夹紧模块实现真空夹具焊接台19始终带有2°倾斜角度的旋转运动，二者保证了焊缝任意形状下的充分流动性；直流电加载模块位于焊接工作模块上，磁场加载模块安装于焊接工作模块与夹紧模块中，最终实现焊件的焊接。所述焊接工作模块包含搅拌针体36、轴肩体34、绝缘体28、环形冷却体33、连接体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于数控机床的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：包括焊接工作模块、夹紧模块、定位模块、驱动模块、直流电加载模块和磁场加载模块，其特征在于：定位模块安装在夹紧模块上与夹紧模块共同起到定位、夹紧的作用；焊接工作模块安装于数控机床上，由数控机床主轴驱动实现旋转和直线运动，同时驱动模块驱动夹紧模块实现真空夹具焊接台（19）始终带有2°倾斜角度的旋转运动，二者保证了焊缝任意形状下的充分流动性；直流电加载模块位于焊接工作模块上，磁场加载模块安装于焊接工作模块与夹紧模块中，最终实现焊件的焊接；所述焊接工作模块是：轴肩体（34）带有环形散热槽（35），环形卡块（29）通过轴肩体最小内径进行定位，同时通过螺纹孔进行固定；环形卡块（29）配合搅拌针体凸起卡块（27）构成不同搅拌针高度的搅拌体，以便焊接厚度在2mm‑5mm之间的焊件；搅拌体的旋转方向与环形卡块（29）凸起方向一致；通过锁紧螺栓（25）将搅拌体内部结构锁紧；绝缘体（28）上部通过螺钉固定在铣床上，下端通过螺纹与环形冷却体（33）配合，连接体（31）外螺纹与绝缘体（28）内螺纹配合连接，连接体（31）与轴肩体（34）通过轴承Ⅱ（30）连接。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于数控机床的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：包括焊接工作模块、夹紧模块、定位模块、驱动模块、直流电加载模块和磁场加载模块，其特征在于：定位模块安装在夹紧模块上与夹紧模块共同起到定位、夹紧的作用；焊接工作模块安装于数控机床上，由数控机床主轴驱动实现旋转和直线运动，同时驱动模块驱动夹紧模块实现真空夹具焊接台（19）始终带有2°倾斜角度的旋转运动，二者保证了焊缝任意形状下的充分流动性；直流电加载模块位于焊接工作模块上，磁场加载模块安装于焊接工作模块与夹紧模块中，最终实现焊件的焊接；所述焊接工作模块是：轴肩体（34）带有环形散热槽（35），环形卡块（29）通过轴肩体最小内径进行定位，同时通过螺纹孔进行固定；环形卡块（29）配合搅拌针体凸起卡块（27）构成不同搅拌针高度的搅拌体，以便焊接厚度在2mm-5mm之间的焊件；搅拌体的旋转方向与环形卡块（29）凸起方向一致；通过锁紧螺栓（25）将搅拌体内部结构锁紧；绝缘体（28）上部通过螺钉固定在铣床上，下端通过螺纹与环形冷却体（33）配合，连接体（31）外螺纹与绝缘体（28）内螺纹配合连接，连接体（31）与轴肩体（34）通过轴承Ⅱ（30）连接。2.根据权利要求1所述的应用于数控机床的电磁辅助搅拌摩擦装置，其特征在于：所述的夹紧模块是：真空夹具焊接台（19）通过销钉（9）与真空夹具固定台（18）连接，其由气流导向槽（21）和气流孔Ⅰ、Ⅱ（15、20）组成，气体通过气流孔Ⅰ、Ⅱ（15、20）进出真空夹具焊接台（19）与真空夹具固定台（18）之间形成的空腔；真空夹具固定台（18）通过侧向的滑道（16）定位真空夹具焊接台（19），真空夹具焊接台（19）通过螺钉与真空夹具固定台（18）连接紧密。3.根据权利要求1所述的应用于数控机床的电磁辅助搅拌摩擦装置，其特征在于：所述的驱动模块是：伺服电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏伟，刘思含，徐博文，王赵鑫，梁天唯，秦峰，王吉如，孙一帆，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22