一種回填式攪拌摩擦點焊裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊接技術(shù)領(lǐng)域，詳細講是一種結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定性高，焊接精度高、效果好，使用壽命長的回填式攪拌摩擦點焊裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會對節(jié)能環(huán)保的日益重視，輕量化成為了汽車、動車等現(xiàn)代交通運輸業(yè)以及航空航天等工業(yè)制造領(lǐng)域的發(fā)展方向。這使得輕質(zhì)高強材料如鋁合金、鎂合金等的應(yīng)用得到了越來越廣泛的關(guān)注，但同時也對這些材料的連接技術(shù)提出了更高的要求。鋁合金以其質(zhì)量輕、強度高等優(yōu)點，被大量廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)，尤其是汽車、航空業(yè)。目前，鋁合金主要的連接方式為電阻點焊和鉚接，但它們存在許多局限性和缺陷，制約了鋁合金在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0003]攪拌摩擦點焊(Frict1n Stir Spot Welding,簡稱FSSW)技術(shù)應(yīng)運而生，它是在攪拌摩擦焊(Frict1n Stir Welding,簡稱FSW)技術(shù)的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的一種新型的固相焊接技術(shù)。采用FSSW技術(shù)可以形成類似電阻點焊和鉚接的搭接接頭，并且具有接頭質(zhì)量高，焊接質(zhì)量穩(wěn)定，變形小以及高效節(jié)能等優(yōu)點，有效的彌補了電阻點焊和鉚接的缺陷?；靥钍綌嚢枘Σ咙c焊的出現(xiàn)又成功的解決了傳統(tǒng)攪拌摩擦點焊焊接完成后在焊點中心留有匙孔的問題，可以一次獲得無匙孔、力學性能更佳的搭接接頭，生產(chǎn)效率高而且易于實現(xiàn)自動化?，F(xiàn)有的回填式攪拌摩擦點焊裝置存在動力傳輸系統(tǒng)復(fù)雜、穩(wěn)定性差，攪拌針、袖套易發(fā)生形變，點焊效果差、使用壽命短，裝置整體體積大等缺點。
[0004]國家知識產(chǎn)權(quán)局于2013年11月公開了一項名稱為:一種回填式攪拌摩擦焊接方法及其裝置、申請?zhí)?201310347507.X的發(fā)明專利申請，雖然該裝置實現(xiàn)了回填式攪拌摩擦點焊的功能，但其仍存在如下缺陷:一、攪拌針通過花鍵副帶動袖套旋轉(zhuǎn)，是內(nèi)層帶動外層旋轉(zhuǎn)，扭矩大，動力要求高、能效低；二、傳動機構(gòu)復(fù)雜、體積大，易產(chǎn)生轉(zhuǎn)動慣量大、彈性變形、反向間隙、運動滯后、摩擦、振動、噪聲及磨損等問題，整體穩(wěn)定性差；三、工作時，攪拌針和袖套上下運動的動力施力點與阻力受力點不同軸，存在側(cè)向載荷，攪拌針和袖套產(chǎn)生形變，焊接精度低、效果差，攪拌針和袖套及外套間由于形變而易磨損，使用壽命短。四、雙動力源雙絲杠分別驅(qū)動攪拌針和袖套上下運動，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、浪費空間，絲杠過長驅(qū)動、穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定性高，焊接精度高、效果好，使用壽命長的回填式攪拌摩擦點焊裝置。
[0006]本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所采用的技術(shù)方案是:
一種回填式攪拌摩擦點焊裝置，包括外殼體及由攪拌針、管狀袖套、夾套組成的攪拌頭，夾套固定在外殼體下端部，袖套可自由轉(zhuǎn)動及上下滑動的套設(shè)于夾套內(nèi)，攪拌針可上下滑動的套設(shè)于袖套內(nèi)，其特征在于外殼體內(nèi)設(shè)有中空軸電機，中空軸電機的中空主軸內(nèi)設(shè)有中空的袖套軸，袖套軸內(nèi)設(shè)有攪拌針軸，袖套軸和攪拌針軸為花鍵軸，中空主軸上設(shè)有與袖套軸相配合的袖套花鍵套，袖套軸上設(shè)有與攪拌針軸相配合的攪拌針花鍵套，袖套軸下端與袖套相連，攪拌針軸下端與攪拌針相連；外殼體內(nèi)的袖套軸上方設(shè)有第一滾珠絲杠，第一滾珠絲杠的螺桿為中空螺桿，攪拌針軸可上下滑動的穿設(shè)于第一滾珠絲杠的螺桿內(nèi)，第一滾珠絲杠的螺桿下端設(shè)有第一軸承架，袖套軸上端部經(jīng)軸承安裝在第一軸承架上；外殼體內(nèi)的攪拌針軸上方設(shè)有第二滾珠絲杠，第二滾珠絲杠的螺桿下端設(shè)有第二軸承架，攪拌針軸上端部經(jīng)軸承安裝在第二軸承架上；設(shè)有第一動力源和第二動力源，第一動力源和第二動力源分別與第一滾珠絲杠和第二滾珠絲杠的螺母相連。
[0007]本發(fā)明中所述的中空軸電機的中空主軸、袖套軸、攪拌針軸、第一滾珠絲杠的螺桿和第二滾珠絲杠的螺桿同軸。
[0008]本發(fā)明中所述的第一動力源和第二動力源均為伺服電機，兩臺伺服電機經(jīng)傳動裝置分別與第一滾珠絲杠和第二滾珠絲杠的螺母相連。
[0009]第一伺服電機經(jīng)行星減速器、小帶輪、同步帶與固定在第一滾珠絲杠螺母上的大帶輪相連，用于驅(qū)動第一滾珠絲杠的螺母轉(zhuǎn)動；同理，第二伺服電機經(jīng)另一套行星減速器、小帶輪、同步帶與固定在第二滾珠絲杠螺母上的大帶輪相連，用于驅(qū)動第二滾珠絲杠的螺母轉(zhuǎn)動。
[0010]本發(fā)明中所述的外殼體由至少兩部分組合而成。便于本發(fā)明的裝卸及維修。
[0011]本發(fā)明中所述的中空軸電機為中空軸伺服電機，中空軸伺服電機及第一動力源和第二動力源的控制端分別與控制器相連。控制器用于控制其工作狀態(tài)。
[0012]本發(fā)明在工作時，將中空軸電機、第一動力源、第二動力源和控制器的電源線與電源連通，使用加壓裝置驅(qū)動本發(fā)明的點焊裝置，使夾套壓緊在待焊工件上，第一動力源、第二動力源工作、帶動袖套和攪拌針緊貼工件上表面，中空軸電機工作、帶動袖套和攪拌針旋轉(zhuǎn)，與工件摩擦生熱，使工件材料塑化；當工件材料達到足夠的塑性狀態(tài)時，通過控制第一動力源和第二動力源使袖套下壓，攪拌針上升或者袖套上升，攪拌針下壓。上升是為了給塑性材料提供空間，下壓是為了對塑性材料進行攪拌，促進其融合。當攪拌針或袖套下壓達到焊接厚度要求時，攪拌針和袖套反向相對運動，進一步促進材料融合，同時起到回填作用。當攪拌針和袖套反向運動到焊接前的平面時，加壓裝置帶動本發(fā)明的點焊裝置上升，夾套離開工件，焊接完成。本發(fā)明具有動力傳輸系統(tǒng)簡單、動力傳輸穩(wěn)定，攪拌針和袖套不會因受徑向力而發(fā)生形變，有效減輕了摩擦、振動、噪聲及磨損等問題，整體穩(wěn)定性高，焊接效果佳、使用壽命長，裝置整體體積小等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示的回填式攪拌摩擦點焊裝置，包括外殼體16及由攪拌針13、管狀袖套
11、夾套12組成的攪拌頭，夾套12固定在外殼體16下端部，用于壓緊待焊工件，袖套11可自由轉(zhuǎn)動及上下滑動的套設(shè)于夾套12內(nèi)，攪拌針13可上下滑動的套設(shè)于袖套11內(nèi)，袖套11與攪拌針13的接觸面及袖套與夾套的接觸面均為鏡面，外殼體內(nèi)設(shè)有中空軸電機10，中空軸電機10的中空主軸9內(nèi)設(shè)有中空的袖套軸8，袖套軸8內(nèi)設(shè)有攪拌針軸1，袖套軸8和攪拌針軸1均為花鍵軸，中空主軸9上設(shè)有與袖套軸8相配合的袖套花鍵套15，袖套軸8上設(shè)有與攪拌針軸1相配合的攪拌針花鍵套14，中空主軸9經(jīng)袖套花鍵套15傳動、帶動袖套軸8轉(zhuǎn)動；袖套軸8經(jīng)攪拌針花鍵套14傳動、帶動攪拌針軸1轉(zhuǎn)動；袖套軸可在中空主軸內(nèi)上下滑動，攪拌針軸可在袖套軸內(nèi)上下滑動，