本发明专利技术公开了一种铝合金轮毂搅拌摩擦焊接方法及装置，包括基座，基座上设有在上料工位和焊接工位来回移动的工作台，工作台上设置于供产品放置的焊接工装，焊接工装能驱动产品圆周转动；焊接工位一侧设置有能直线运行及角度偏转运动的外焊机头，焊接工位另一侧设置有能直线运动的内焊机头，外焊机头和内焊机头分别指向待焊接产品的外焊位置及内焊位置并可同时对产品进行焊接；内焊机头是带有回抽功能的搅拌摩擦焊机头，其上设有内焊刀柄；外焊机头带有回抽功能的搅拌摩擦焊机头，其上设有外焊刀柄。内焊和外焊同时进行，生产效率高，可降低焊接过程中的焊接变形对零件的不利影响，减少后续的机加工作量，降低成本。降低成本。降低成本。
【技术实现步骤摘要】
一种铝合金轮毂搅拌摩擦焊接方法及装置
[0001]本专利技术属于金属材料焊接
，涉及一种铝合金轮毂搅拌摩擦焊接方法及装置。
技术介绍
[0002]轮毂是汽车的重要行驶部件，常见的汽车轮毂有钢质轮毂和铝合金轮毂，随着节能和环保要求越来越严格，铝合金轮毂也成为汽车厂商应对节能减排，降低产品油耗和二氧化碳排放的必由之路。
[0003]为了进一步的减少零件的自重，专利技术了一种轻量化的铝合金轮毂，包括呈现辐射爪状的轮辐和环绕所述轮辐的轮辋，轮辋内圈和轮辐外圈通过搅拌摩擦焊的形式连接形成环绕所述轮辐的空腔，该空腔设有若干隔板以将空腔分隔成若干个小空腔，用以减重降噪。
[0004]现有的搅拌摩擦焊通常是先进行外部焊缝的焊接，再进行内部焊缝的焊接，需要两套专用的设备和相应的焊接工装，以满足外部和内部焊接的不同要求，同时涉及到两个工序之间的上下料等辅助工序，设备投入成本高、生产流程长，效率低下，不利于批量化的工业化大生产。
[0005]因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的缺陷。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种可实现铝合金轮毂内外同时搅拌摩擦焊接的装置及焊接方法，解决
技术介绍
中内外分开焊接引起的问题。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现：
[0008]一种铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，包括基座，所述基座上设有在上料工位和焊接工位来回移动的工作台，所述工作台上设置于供产品放置的焊接工装，所述焊接工装能驱动产品圆周转动；所述焊接工位一侧设置有能直线运行及角度偏转运动的外焊机头，所述焊接工位另一侧设置有能直线运动的内焊机头，所述外焊机头和内焊机头分别指向待焊接产品的外焊位置及内焊位置并可同时对产品进行焊接；所述内焊机头是带有回抽功能的搅拌摩擦焊机头，其上设有内焊刀柄；所述外焊机头带有回抽功能的搅拌摩擦焊机头，其上设有外焊刀柄。
[0009]进一步来说，所述焊接工装上具有一倾斜的斜面，所述斜边上方设置有转盘，所述转盘居中设有供驱动芯轴放置的转盘安装孔；所述焊接工装上设有与驱动芯轴连接的旋转电机；所述转盘上设有定位产品的定位杆及固定产品的压臂。
[0010]进一步来说，所述驱动芯轴在涨紧状态和松开状态的直径方向的差值为4
‑
6mm。
[0011]进一步来说，所述外焊机头针对铝合金材料的焊接厚度为1
‑
16mm；所述内焊机头针对铝合金材料的焊接厚度为1
‑
16mm。
[0012]进一步来说，所述外焊机头设置在外焊机架上，所述外焊机架包括设立在基座两侧的外焊立柱，两个所述外焊立柱之间设置有外焊横梁，所述外焊横梁在外焊立柱上可实
现
±
35
°
的摆动。
[0013]进一步来说，两个所述外焊立柱上端设置有轴承座，所述外焊横梁的两端面设有与轴承座对应的轴承，所述轴承上均设有从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮啮合传动，所述主动齿轮与外焊横梁驱动电机连接。
[0014]进一步来说，所述外焊横梁驱动电机为带有编码器反馈的伺服电机，采用同步控制技术，其扭矩大于100Nm，功率大于45KW。
[0015]进一步来说，所述外焊机架设置有伺服电机驱动的丝杆组件A，所述丝杆组件A垂直分布且其上的滑块与第一载台连接，所述外焊机头设置在第一载台上。
[0016]进一步来说，所述内焊机头设置在内焊机架上，所述内焊机架包括设立在基座两侧的内焊立柱，所述内焊立柱的顶部通过螺钉与内焊横梁固定连接；所述内焊横梁上设置有伺服电机驱动的丝杆组件B，所述丝杆组件B垂直分布且其上的滑块与第二载台连接，所述内焊机头设置在第二载台上。
[0017]一种基于所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，包括如下步骤：
[0018]步骤1：焊接工装在工作台的带动下运动至上料工位处；
[0019]步骤2：将轮辐和轮辋按照一定的对应关系组装在一起，确保组装后所封闭后的空腔紧密；
[0020]步骤3：将步骤2组装好的轮辐和轮辋安放到处于上料工位处的焊接工装的转盘上，并确保焊接工装上的定位杆插入到轮辐相应的定位孔内；
[0021]步骤4：驱动芯轴插入到轮辐的中心芯孔内并涨紧，保证驱动芯轴和轮辐的中心芯孔紧密接触以驱动轮辐及轮辋按照设定的旋转速度旋转运动；
[0022]步骤5：焊接工装及其上的铝合金轮毂11在工作台的带动下移动至焊接工位处；
[0023]步骤6：内焊机头在相应驱动机构的驱动下带动其上安装的内焊刀柄和内焊搅拌工具，到达内焊焊缝的起始位置处；
[0024]步骤7：根据步骤1
‑
5所确定的铝合金轮毂的外焊焊缝的位置，外焊横梁驱动电机驱动主动齿轮，并通过与主动齿轮啮合的从动齿轮，使得轴承在轴承座内旋转一定的角度，从而带动外焊横梁在外焊立柱上进行一定角度的圆周运动，保证外焊横梁上的外焊机头对准外焊焊缝的位置；
[0025]步骤8：外焊机头在相应驱动机构的驱动下带动其上安装的外焊刀柄和外焊搅拌工具，到达外焊焊缝的起始位置处；
[0026]步骤9：启动焊接程序，内焊机头和外焊机头的搅拌工具按照设定的旋转速度旋转并扎入到零件中一定的深度，内焊焊接时扎入5
‑
9mm，外焊扎入2
‑
6mm，搅拌工具的旋转速度为800
‑
3000rpm；
[0027]步骤10：停留2
‑
5s后，焊接工装按照设定的旋转速度带动轮辐和轮辋一起做圆周运动，其旋转运动的线速度为200
‑
3200mm/min；
[0028]步骤11：当内外焊接完成整周的焊接后进入到搅拌头的回抽阶段，回抽速度为10
‑
30mm/min；
[0029]步骤12：当内焊搅拌工具的搅拌针的下端面和内焊搅拌工具的轴肩的下端面平齐时，内焊搅拌工具的回抽阶段结束；当外焊搅拌工具的搅拌针的下端面和外焊搅拌工具轴肩的下端面平齐时，外焊搅拌工具的回抽阶段结束；
[0030]步骤13：当内焊和外焊的回抽阶段结束后，内焊机头和外焊机头在相应的驱动机构的带动下离开铝合金轮毂；
[0031]步骤14：焊接工装在工作台的带动下运动至上/下料工位处，驱动芯轴收缩使其直径减小，和轮辐的中心芯孔脱离，人工/机器手将焊接完成后的零件从焊接工装上取走，焊接结束。
[0032]采用上述技术方案，具有以下有益效果：
[0033](1)内焊和外焊设备均采用龙门框架式结构，刚性强，能够满足大批量生产的稳定制造的要求；
[0034](2)采用回抽式搅拌摩擦焊，消除焊接的尾孔，增强焊缝的强度和密封性；
[0035](3)内焊和外焊同时进行，生产效率高，可降低焊接过程中的焊接变形对零件的不利影响，减少后续的机加工作量，降低成本。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：包括基座，所述基座上设有在上料工位和焊接工位来回移动的工作台，所述工作台上设置于供产品放置的焊接工装，所述焊接工装能驱动产品圆周转动；所述焊接工位一侧设置有能直线运行及角度偏转运动的外焊机头，所述焊接工位另一侧设置有能直线运动的内焊机头，所述外焊机头和内焊机头分别指向待焊接产品的外焊位置及内焊位置并可同时对产品进行焊接；所述内焊机头是带有回抽功能的搅拌摩擦焊机头，其上设有内焊刀柄；所述外焊机头带有回抽功能的搅拌摩擦焊机头，其上设有外焊刀柄。2.根据权利要求1所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述焊接工装上具有一倾斜的斜面，所述斜边上方设置有转盘，所述转盘居中设有供驱动芯轴放置的转盘安装孔；所述焊接工装上设有与驱动芯轴连接的旋转电机；所述转盘上设有定位产品的定位杆及固定产品的压臂。3.根据权利要求2所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述驱动芯轴在涨紧状态和松开状态的直径方向的差值为4
‑
6mm。4.根据权利要求1所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述外焊机头针对铝合金材料的焊接厚度为1
‑
16mm；所述内焊机头针对铝合金材料的焊接厚度为1
‑
16mm。5.根据权利要求1所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述外焊机头设置在外焊机架上，所述外焊机架包括设立在基座两侧的外焊立柱，两个所述外焊立柱之间设置有外焊横梁，所述外焊横梁在外焊立柱上可实现
±
35
°
的摆动。6.根据权利要求5所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：两个所述外焊立柱上端设置有轴承座，所述外焊横梁的两端面设有与轴承座对应的轴承，所述轴承上均设有从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮啮合传动，所述主动齿轮与外焊横梁驱动电机连接。7.根据权利要求6所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述外焊横梁驱动电机为带有编码器反馈的伺服电机，采用同步控制技术，其扭矩大于100Nm，功率大于45KW。8.根据权利要求5所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述外焊机架设置有伺服电机驱动的丝杆组件A，所述丝杆组件A垂直分布且其上的滑块与第一载台连接，所述外焊机头设置在第一载台上。9.根据权利要求1所述的铝合金轮毂搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述内焊机头设置在内焊机架上，所述内焊机架包括设立在基座两侧的内焊立柱，所述内焊立柱的顶部通过螺钉与内焊横梁固定连接；所述内焊横梁上设置有伺服电机驱动的丝杆组件...
【专利技术属性】
技术研发人员：张坤，乔胜，朱铁成，刘海波，仇晓磊，柯晴刃，
申请(专利权)人：苏州东辰智能装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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