【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及线性摩擦焊，具体涉及一种用于长方体工件的线性摩擦焊接装置及其控制方法。
技术介绍
1、线性摩擦焊是一种固相连接技术，焊接接头质量可靠、制造和使用成本低，可以焊接异种金属和非回转体。线性摩擦焊设备主要通过电液伺服系统对两个工件接触端面施加线性往复运动和顶锻压力以产生摩擦热，使接触区域材料软化、变形、流动、再结晶而完成焊接。若焊件的夹紧装置设计不良，将会使得工件焊接接头的初始位置难以对齐，造成焊后工件无法对中、外观不规则、焊缝区受热不均匀等缺陷。现有技术提出了一种线性摩擦焊接夹具，主要通过移动端上下夹具和通道挡块约束长方体工件的振动方向和顶端方向的自由度，但长方体工件的左右两侧没有设计相应的夹紧装置。现有技术还公开了一种适用于线性摩擦焊接的待焊零件的固定方法。该夹具虽然能对工件左右两侧进行有效的约束，但需要设计多个球形凸起，加工较为复杂。当电液激振系统和电液顶锻系统都未开始工作时，振动工件和顶锻工件在初始状态下是完全对齐的，当电液激振系统开始工作时，理想状态下，振动工件会有一定幅度的上下运动，而顶锻工件受到来自电液顶锻系统的轴向的顶锻力，顶锻工件在夹具作用下不会出现竖直方向的运动，理想状态下，随着工作时间的变化，顶锻工件竖直方向上的位置始终保持不变；实际情况中，顶锻工件竖直方向会受到巨大的摩擦力ff的作用，因此顶锻工件不可避免地会在竖直方向上下运动。
2、顶锻工件发生竖直运动的原因在于夹具的夹紧力不足，但是夹紧力过大就无法形成犁耕效果，造成焊件中心材料排除困难，夹紧力过小容易增大顶锻工件竖直方向运动的幅值，
3、线性摩擦焊设备主要通过电液激振系统和电液顶锻系统对振动工件和顶锻工件的接触面施加载荷，使得接触面材料软化、变形、流动、再结晶进而完成焊接。传统线性摩擦焊夹具主要对焊件的振动方向施加夹紧力。然而，工件两侧方向缺少有效的夹紧措施，极易引起振动工件和顶锻工件左右不对中。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种用于长方体工件的线性摩擦焊接装置及其控制方法，通过所述夹紧块内设有凹槽，所述凹槽的顶面与第一楔块楔面配合，在夹紧块沿移动副移动过程中使第一楔块沿垂直于夹紧块移动方向移动；所述凹槽的侧面分别与第二楔块楔面配合，在夹紧块沿移动副移动过程中使两侧的第二楔块沿垂直于夹紧块移动方向相向移动；所述第一楔块和第二楔块之间放置待加工工件，在夹紧块沿移动副移动过程中夹紧待加工工件，利用2种楔块对长方体工件同时施加竖直方向和横向的夹紧力。本专利技术提出的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置的控制方法，可以有效地避免线性摩擦焊接过程中工件夹紧装置引起的焊接缺陷问题。
2、本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
3、一种用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，包括电液激振系统、电液顶锻系统和夹紧力控制中心；
4、所述电液激振系统和电液顶锻系统上分别设有夹紧装置，用于夹持待加工工件；所述夹紧装置包括第一楔块和第二楔块、夹紧块、支撑底座和直线驱动装置；
5、所述夹紧块底部与支撑底座底部移动副配合，所述夹紧块两侧设有滑块，所述滑块位于支撑底座侧面的第四凹槽内，所述滑块与直线驱动装置连接，通过直线驱动装置使夹紧块沿移动副移动；
6、所述夹紧块内设有凹槽，所述凹槽的顶面与第一楔块楔面配合，在夹紧块沿移动副移动过程中使第一楔块沿垂直于夹紧块移动方向移动；所述凹槽的侧面分别与第二楔块楔面配合，在夹紧块沿移动副移动过程中使两侧的第二楔块沿垂直于夹紧块移动方向相向移动；所述第一楔块和第二楔块之间放置待加工工件，在夹紧块沿移动副移动过程中夹紧待加工工件；所述夹紧力控制中心用于调整夹紧装置的夹紧力。
7、进一步，所述夹紧块的凹槽包括第一斜面和两个第二斜面，所述凹槽的顶面为第一斜面，所述凹槽的两侧面分别对称设有第二斜面，所述第一斜面与第一楔块配合；两侧面对称的所述第二斜面分别与第二楔块配合。
8、进一步，所述第一楔块上部设有第三斜面，所述第三斜面与第一斜面接触，所述第三斜面高度沿夹紧块夹紧方向递减；所述第一楔块与支撑底座滑动副连接。
9、进一步，所述第二楔块一侧设有第四斜面，所述第四斜面与第二斜面接触，所述第三斜面宽度沿夹紧块夹紧方向递减；所述第二楔块与支撑底座滑动副连接。
10、进一步，还包括图像设备装置和位移传感器；所述位移传感器用于检测电液顶锻系统上的夹紧装置移动距离；所述图像设备装置用于识别反馈所述电液激振系统上夹紧装置装夹的待加工工件与电液顶锻系统上夹紧装置装夹的待加工工件的偏移量；所述夹紧力控制中心根据图像设备装置和位移传感器的检测值调整夹紧装置的夹紧力。
11、一种用于长方体工件的线性摩擦焊接装置的控制方法，包括如下步骤：
12、所述电液激振系统上设有第一夹紧装置，所述第一夹紧装置通过初始夹紧力f0夹紧振动工件，控制电液激振系统使振动工件上下振动；
13、所述电液顶锻系统上设有第二夹紧装置，所述第二夹紧装置通过初始夹紧力f0夹紧顶锻工件；控制电液顶锻系统使第二夹紧装置轴向进给，在轴向进给过程中当位移传感器检测到顶锻工件的轴向缩短量在1s内首次线性增长，将此时刻定为t1时刻；当位移传感器反馈的轴向缩短量变化速率开始减小时，将此时刻定为t2时刻；
14、所述夹紧力控制中心控制第二夹紧装置的直线驱动装置在t1到t2时刻之间梯度增加到夹紧力；到达t2时刻后所述夹紧力控制中心控制第二夹紧装置的直线驱动装置保持t2时刻夹紧力，直至振动工件与顶锻工件完成摩擦焊接。
15、进一步，所述夹紧力控制中心控制第二夹紧装置的直线驱动装置在t1到t2时刻之间每间隔△t时间递增5％～10％的夹紧力。
16、进一步，间隔△t时间为1～1.5s。
17、本专利技术的有益效果在于：
18、1.本专利技术所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，通过所述夹紧块内设有凹槽，所述凹槽的顶面与第一楔块楔面配合，在夹紧块沿移动副移动过程中使第一楔块沿垂直于夹紧块移动方向移动；所述凹槽的侧面分别与第二楔块楔面配合，在夹紧块沿移动副移动过程中使两侧的第二楔块沿垂直于夹紧块移动方向相向移动；所述第一楔块和第二楔块之间放置待加工工件，在夹紧块沿移动副移动过程中夹紧待加工工件，利用2个楔块对长方体工件同时施加竖直方向和横向的夹紧力。
19、2.本专利技术所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，夹紧力控制中心控制第二夹紧装置的直线驱动装置在t1到t2时刻之间每间隔△t时间递增5％～10％的夹紧力，可以有效地避免线性摩擦焊接过程中工件夹紧装置引起的焊接缺陷问题。
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1.一种用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，包括电液激振系统(13)、电液顶锻系统(14)和夹紧力控制中心(12)；
2.根据权利要求1所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述夹紧块(3)的凹槽包括第一斜面(3A)和两个第二斜面(3C)，所述凹槽的顶面为第一斜面(3A)，所述凹槽的两侧面分别对称设有第二斜面(3C)，所述第一斜面(3A)与第一楔块(4)配合；两侧面对称的所述第二斜面(3C)分别与第二楔块(5)配合。
3.根据权利要求2所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述第一楔块(4)上部设有第三斜面(4B)，所述第三斜面(4B)与第一斜面(3A)接触，所述第三斜面(4B)高度沿夹紧块(3)夹紧方向递减；所述第一楔块(4)与支撑底座(6)滑动副连接。
4.根据权利要求2所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述第二楔块(5)一侧设有第四斜面(5B)，所述第四斜面(5B)与第二斜面(3C)接触，所述第三斜面(4B)宽度沿夹紧块(3)夹紧方向递减；所述第二楔块(5)与支撑底座(6)滑动副连接
5.根据权利要求1所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，还包括图像设备装置和位移传感器(10)；所述位移传感器(10)用于检测电液顶锻系统(14)上的夹紧装置移动距离；所述图像设备装置用于识别反馈所述电液激振系统(13)上夹紧装置装夹的待加工工件与电液顶锻系统(14)上夹紧装置装夹的待加工工件的偏移量；所述夹紧力控制中心(12)根据图像设备装置和位移传感器(10)的检测值调整电液顶锻系统(14)上夹紧装置的夹紧力。
6.一种根据权利要求5所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置的控制方法，其特征在于，所述夹紧力控制中心(12)控制第二夹紧装置的直线驱动装置(7)在t1到t2时刻之间每间隔△t时间递增5％～10％的夹紧力。
8.根据权利要求7所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置的控制方法，其特征在于，间隔△t时间为1～1.5s。
...【技术特征摘要】
1.一种用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，包括电液激振系统(13)、电液顶锻系统(14)和夹紧力控制中心(12)；
2.根据权利要求1所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述夹紧块(3)的凹槽包括第一斜面(3a)和两个第二斜面(3c)，所述凹槽的顶面为第一斜面(3a)，所述凹槽的两侧面分别对称设有第二斜面(3c)，所述第一斜面(3a)与第一楔块(4)配合；两侧面对称的所述第二斜面(3c)分别与第二楔块(5)配合。
3.根据权利要求2所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述第一楔块(4)上部设有第三斜面(4b)，所述第三斜面(4b)与第一斜面(3a)接触，所述第三斜面(4b)高度沿夹紧块(3)夹紧方向递减；所述第一楔块(4)与支撑底座(6)滑动副连接。
4.根据权利要求2所述的用于长方体工件的线性摩擦焊接装置，其特征在于，所述第二楔块(5)一侧设有第四斜面(5b)，所述第四斜面(5b)与第二斜面(3c)接触，所述第三斜面(4b)宽度沿夹紧块(3)夹紧方向递...
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