一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置制造方法及图纸

一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，包括：谐振传动夹具：所述谐振传动夹具上端设有固定体，下端设有焊头夹具。夹持变幅杆：所述夹持变幅杆一端设有振动输出端面，另一端设有振动输入端面，所述振动输出端面和所述振动输入端面同所述夹持变幅杆轴线垂直。焊头：所述焊头上端设有定位面和定位槽，下端设有焊点，侧面设有两个相互平行的振动耦合面，所述振动耦合面同所述焊头轴线平行，所述定位槽垂直贯穿所述两个振动耦合面。以及配重块；夹持螺栓，超声波换能器。所述夹持变幅杆和所述夹持螺栓同焊头夹具相配合固定夹持所述焊头，所述夹持螺栓同所述焊头的所述定位槽相配合限定所述焊头的位置；所述谐振传动夹具通过所述固定体装夹在所述配重块上，所述焊头通过焊头夹具固定夹持在所述谐振传动夹具下端，所述超声波换能器连接在所述夹持变幅杆的所述振动输入端面；所述谐振传动夹具轴线同所述焊头轴线同轴，所述夹持变幅杆轴线同所述谐振传动夹具轴线垂直。

【技术实现步骤摘要】
一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置
本专利技术涉及超声波焊接领域，特别是涉及一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置。
技术介绍
在焊接领域，超声波金属焊接是介于冷压焊和摩擦焊之间的一种工艺。焊接时，焊接压力通过焊头焊点垂直作用在焊接表面上，同时叠加着高频振动的剪切力，当剪切力超过材料弹性极限时，工件接触表面部分区域开始发生滑移，这个剪切力在焊接过程中以每秒钟几万次的频率不断地改变方向，破碎并清除工件表面的污物，纯净金属表面开始呈多点状接触，随着高频振动的延续，纯净金属接触面积不断扩大，直到扩展为整个焊接区，与此同时在接触面上发生原子扩散，金属再结晶生成细晶粒组织结构并且呈现金属冷变形的特性。常规技术超声波金属焊接装置是由超声波塑料焊接装置改进过来的，区别主要在于超声波超声波塑料焊接装置焊头焊点分布在焊头的端面，焊接压力施加方向同焊头轴线平行，而改进过来的超声波金属焊接装置焊头焊点分布在焊头的侧面，焊接压力施加方向同焊头轴线垂直。如图1所示，这种由超声波塑料焊接装置改进过来的超声波金属焊接装置，焊接压力作用中心轴线会偏离焊头焊点位置，焊接工件时，焊头焊点位置产生焊接反作用，焊接反作用力会因这种偏离而产生焊接反作用力矩，焊接反作用力矩会导致超声波金属焊接装置的焊头等结构部件发生扰度变形，这种扰度变形会直接导致焊接精度和焊接效率降低，变形严重的还会导致焊接工件受损，所以常规技术超声波金属焊接装置焊接精度和焊接效率有局限性。常规技术超声波金属焊接装置为了减小焊接反作用力矩对焊接的影响，整体结构设计的都比较复杂笨重，造价较高，还有很多弊端，如：焊接工位空间狭小，一些工件会因无法避空而不能焊接；体积庞大，自动化配套困难；焊头的拆卸更换过程繁琐，而且焊头更换以后，焊头焊点位置还会发生改变，需要重新校调等。另外超声波金属焊接装置的焊头是易耗品，为了保证焊头的使用寿命，焊头的材料需要采用较贵重的超硬和超耐磨金属材料，常规技术超声波金属焊接装置的焊头同超声波塑料焊接装置的焊头一样，都是工作在纵振模态，振动方向同焊头轴线一致，由于纵振模态振动波长比横振模态振动波长要长，纵振模态焊头外形尺寸也相应较长，同时为了减小焊接反作用力力矩，导致的扰度变形，纵振模态焊头做的也较粗壮，总之纵振模态焊头比较废料，此外，纵振模态焊头焊点都分布在焊头侧面，焊点加工工艺较复杂。所以常规技术超声波金属焊接装置的焊头体积较大，耗料较多，制作工艺复杂，成本高昂。
技术实现思路
为了解决常规技术超声波金属焊接装置的弊端，本专利技术脱离现有技术结构，提出了一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置。本专利技术可以通过以下技术方案来实现：专利技术的技术问题可以通过以下技术方案解决：一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，包括：谐振传动夹具：所述谐振传动夹具上端设有固定体，下端设有焊头夹具。夹持变幅杆：所述夹持变幅杆一端设有振动输出端面，另一端设有振动输入端面，所述振动输出端面和所述振动输入端面同所述夹持变幅杆轴线垂直。焊头：所述焊头上端设有定位面和定位槽，下端设有焊点，侧面设有两个相互平行的振动耦合面，所述振动耦合面同所述焊头轴线平行，所述定位槽垂直贯穿所述两个振动耦合面。以及配重块；夹持螺栓，超声波换能器。所述夹持变幅杆和所述夹持螺栓同焊头夹具相配合固定夹持所述焊头，所述夹持螺栓同所述焊头的所述定位槽相配合限定所述焊头的位置；所述谐振传动夹具通过所述固定体装夹在所述配重块上，所述焊头通过焊头夹具固定夹持在所述谐振传动夹具下端，所述超声波换能器连接在所述夹持变幅杆的所述振动输入端面；所述谐振传动夹具轴线同所述焊头轴线同轴，所述夹持变幅杆轴线同所述谐振传动夹具轴线垂直。进一步，所述谐振传动夹具工作在横振模态下，振动方向同所述谐振传动夹具的轴线垂直，所述谐振传动夹具自身谐振频率同所述焊头谐振频率接近，长度为半个波长或半个波长的整数倍，用于固定夹持所述焊头，并同轴传递焊接压力给所述焊头的焊点，振动时，所述谐振传动夹,同所述焊头保持共同谐振，把固定夹持所述焊头导致的振动损耗降到最低。进一步，所述夹持变幅杆工作在纵振模态下，振动方向同所述夹持变幅杆的轴线平行，长度为半个波长或半个波长的整数倍，作用是配合所述谐振传动夹具的焊头夹具固定夹持所述焊头，同时传递超声振动。进一步，所述焊头工作在横振模态下，振动方向同所述焊头轴线垂直，长度为半个波长或半个波长的整数倍，所述焊头接收超声振动和焊接作用力，并把超声振动和焊接作用力作用于焊接工件。进一步，所述配重块自身的谐振频率偏离所述谐振传动夹具工作频率，工作时不能与所述谐振传动夹具发生共振，所述配重块用于固定装夹所述谐振传动夹具，还可用于超声波金属焊接装置的固定安装位置，还可用于运动导向部件及焊接压力驱动装置的连接位置。进一步，所述谐振传动夹具的固定体设在所述谐振传动夹具的上端，连接在所述谐振传动夹具的横振振动波节位置，装夹在所述配重块内部，所述谐振传动夹具的所述固定体把所述谐振传动夹具和所述配重块连接为一体，用于连接所述焊接压力驱动装置，同轴导入焊接压力。进一步，所述谐振传动夹具的焊头夹具设在所述谐振传动夹具的下端，所述焊头夹具为对称机构。所述焊头夹具由两个内夹持面，两个外夹持面，限位面和固定孔构成，两个所述内夹持面和两个所述外夹持面相互平行的同时和所述谐振传动夹具的轴线平行，所述固定孔垂直横穿所述内夹持面和所述外夹持面；所述焊头夹具固定夹持所述焊头时，需要两个所述夹持变幅杆，所述焊头夹具的两个所述外夹持面分别同两个所述夹持变幅杆的所述振动输出端面相连，所述焊头的两个所述振动耦合面分别同所述焊头夹具的两个所述内夹持面相连，所述焊头的所述定位面同所述焊头夹具的所述限位面紧贴配合，所述焊头的所述定位槽同所述焊头夹具的所述固定孔相对应，所述夹持螺栓穿过所述焊头夹具的所述固定孔和所述焊头定位槽后两端分别同两个所述夹持变幅杆的所述振动输出端相连，所述夹持螺栓旋紧时，两个所述夹持变幅杆会把所述焊头夹具的两个所述外夹持面夹紧，夹紧力传递到所述焊头夹具的两个所述内夹持面，从而把两个所述内夹持面之间的所述焊头固定夹紧。进一步，所述谐振传动夹具的焊头夹具设在所述谐振传动夹具的下端，所述焊头夹具是非对称机构时，焊头夹具由夹持面，限位面和固定孔丝孔构成，所述夹持面同所述谐振传动夹具轴线平行，所述固定丝孔垂直横穿所述夹持面，所述焊头的定位槽同所述焊头夹具的所述固定丝孔相对应，所述焊头夹具固定夹持所述焊头时，所述焊头的一个所述振动耦合面同所述夹持变幅杆的所述振动输出端面相连，所述焊头的另一个所述振动耦合面同所述焊头夹具的所述夹持面相连，所述夹持螺栓一端连接在所述焊头夹具的所述固定丝孔内，另一端穿过所述焊头的所述定位槽同所述夹持变幅杆的所述振动输出端相连，所述夹持螺栓旋紧时，所述夹持变幅杆的所述振动输出端面和所述焊头夹具的所述夹持面之间会产生夹紧力，从而把处在这两个面之间的所述焊头固定夹紧。进一步，所述焊头夹具的所述限位面同所述焊头的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，其特征在于，包括：/n谐振传动夹具1：所述谐振传动夹具1上端设有固定体(1a)，下端设有焊头夹具；/n夹持变幅杆(3)：所述夹持变幅杆(3)一端设有振动输出端面(3a)，另一端设有振动输入端面(3b)，所述振动输出端面(3a)和所述振动输入端面(3b)同所述夹持变幅杆(3)轴线垂直；/n焊头(5)：所述焊头(5)上端设有定位面(5a)和定位槽(5b)，下端设有焊点(5d)，侧面设有两个相互平行的振动耦合面(5c)，所述振动耦合面(5c)同所述焊头(5)轴线平行，所述定位槽(5b)垂直贯穿所述两个振动耦合面(5c)；/n以及配重块(2)；夹持螺栓(4)，超声波换能器(6)；/n所述夹持变幅杆(3)和所述夹持螺栓(4)同焊头夹具相配合固定夹持所述焊头(5)，所述夹持螺栓(4)同所述焊头(5)的所述定位槽(5b)相配合限定所述焊头(5)的位置；/n所述谐振传动夹具1通过所述固定体(1a)装夹在所述配重块(2)上，所述焊头(5)通过焊头夹具固定夹持在所述谐振传动夹具1下端，所述超声波换能器(6)连接在所述夹持变幅杆(3)的所述振动输入端面(3b)；/n所述谐振传动夹具1轴线同所述焊头(5)轴线同轴，所述夹持变幅杆(3)轴线同所述谐振传动夹具1轴线垂直。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，其特征在于，包括：
谐振传动夹具1：所述谐振传动夹具1上端设有固定体(1a)，下端设有焊头夹具；
夹持变幅杆(3)：所述夹持变幅杆(3)一端设有振动输出端面(3a)，另一端设有振动输入端面(3b)，所述振动输出端面(3a)和所述振动输入端面(3b)同所述夹持变幅杆(3)轴线垂直；
焊头(5)：所述焊头(5)上端设有定位面(5a)和定位槽(5b)，下端设有焊点(5d)，侧面设有两个相互平行的振动耦合面(5c)，所述振动耦合面(5c)同所述焊头(5)轴线平行，所述定位槽(5b)垂直贯穿所述两个振动耦合面(5c)；
以及配重块(2)；夹持螺栓(4)，超声波换能器(6)；
所述夹持变幅杆(3)和所述夹持螺栓(4)同焊头夹具相配合固定夹持所述焊头(5)，所述夹持螺栓(4)同所述焊头(5)的所述定位槽(5b)相配合限定所述焊头(5)的位置；
所述谐振传动夹具1通过所述固定体(1a)装夹在所述配重块(2)上，所述焊头(5)通过焊头夹具固定夹持在所述谐振传动夹具1下端，所述超声波换能器(6)连接在所述夹持变幅杆(3)的所述振动输入端面(3b)；
所述谐振传动夹具1轴线同所述焊头(5)轴线同轴，所述夹持变幅杆(3)轴线同所述谐振传动夹具1轴线垂直。


2.根据权利要求1所述的一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，其特征在于，
所述谐振传动夹具1工作在横振模态下，振动方向同所述谐振传动夹具1的轴线垂直，所述谐振传动夹具1自身谐振频率同所述焊头(5)谐振频率接近，长度为半个波长或半个波长的整数倍，用于固定夹持所述焊头(5)，并同轴传递焊接压力给所述焊头(5)的焊点，振动时，所述谐振传动夹1,同所述焊头(5)保持共同谐振，把固定夹持所述焊头(5)导致的振动损耗降到最低。


3.根据权利要求1所述的一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，其特征在于，
所述夹持变幅杆(3)工作在纵振模态下，振动方向同所述夹持变幅杆(3)的轴线平行，长度为半个波长或半个波长的整数倍，作用是配合所述谐振传动夹具1的焊头夹具固定夹持所述焊头(5)，同时传递超声振动。


4.根据权利要求1所述的一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，其特征在于，
所述焊头(5)工作在横振模态下，振动方向同所述焊头(5)轴线垂直，长度为半个波长或半个波长的整数倍，所述焊头(5)接收超声振动和焊接作用力，并把超声振动和焊接作用力作用于焊接工件。


5.根据权利要求1所述的一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，其特征在于，
所述配重块(2)自身的谐振频率偏离所述谐振传动夹具1工作频率，工作时不能与所述谐振传动夹具1发生共振，所述配重块(2)用于固定装夹所述谐振传动夹具1，还可用于超声波金属焊接装置的固定安装位置，还可用于运动导向部件(8)及焊接压力驱动装置(7)的连接位置。


6.根据权利要求1所述的一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，其特征在于，
所述谐振传动夹具1的固定体(1a)设在所述谐振传动夹具1的上端，连接在所述谐振传动夹具1的横振振动波节位置，装夹在所述配重块(2)内部，所述谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祥国，
申请(专利权)人：威海国升超声技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37