专利名称：线性摩擦焊机的振动和限位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种振动和限位装置，特别是线性摩擦焊机的振动、限位装置。
背景技术：
线性摩擦焊机在国外已经得到了应用。线性摩擦焊机的关键技术是振动装置及限位装置，即用振动装置驱动焊件以0～100HZ的频率往复运动，实现摩擦焊接。限位装置是在停止摩擦后，保证焊接精度。
国外目前所使用的线性摩擦焊机振动装置主要有电磁式、液压式及机械式三种类型。
电磁式振动装置是靠电磁铁的吸合及释放来实现工件的往复运动的。系统具有频率范围宽(0～20KHZ)，动态范围宽、耗能低，振幅易于控制等优点；其主要缺点是推力不够大，故主要用于焊接塑料零件的小功率线性摩擦焊机。
液压式振动装置是通过液压装置来实现工件的往复运动的。液压机构能产生很大的激振力和位移，但其高频性能差，上限工作频率低，波形失真大。
文献《DVS》139，18～24 Nicholas ED.的“Linear Friction Welding”介绍了机械式双曲连杆振动装置(见图5)。装置由电动机1带动曲轴64高速旋转。曲轴64上装有螺旋相位变换器65，用以改变两个连杆之间的相位差，进而调节振动系统的振幅。与曲轴64铰接在一起的两个连杆，连杆61和连杆62顶端接横梁63。在横梁63的中点装有夹具，在其轴向装有液压系统。当电动机1高速旋转时，带动曲轴64旋转，连杆61和连杆62同时带动横梁63作往复运动。曲轴上安装的螺旋相位变换器65，可以在0～180°之间改变两个曲轴连杆机构的相位差。当两个曲轴相位差为0°时，连杆61和连杆62同速、同向、同时运动，与之相连的横梁63可以达到最大的位移量，此时适合于焊接。调节螺旋相位变换器65，使两曲轴的相位差增大，此时横梁中心的振幅逐渐减小。当两曲轴的相位差达到180°时，则连杆61和连杆62的往复运动方向相反、速率相同，此时与之相连的横梁63中心无往复变化以停止摩擦焊接。
线性摩擦焊机的机械式振动装置主要存在以下不足1、带有螺旋相位变换器的双曲轴机构，结构复杂、故障率高；2、当两曲轴的相位差达到180°时，尽管横梁的中心位置已无往复运动，但其中心点以外部分仍有不同程度的摩擦运动，使焊接界面暴露在大气下的面积及时间过长，从而影响接头质量；
3、限位时，中心点已停止摩擦焊运动，但中心点以外部分仍作旋转摩擦运动，故限位不够准确；4、电机采用的是直流电机调速系统，直流电机调速系统的机械特性较软，尤其在转速较低负载力矩发生变化时，电机的转速会产生一定的变化，从而引起振动频率发生相应变化，影响焊接质量。
发明内容
为了克服现有技术中结构复杂、限位不准确等不足，本实用新型提供一种振动和限位装置，这种振动和限位装置结构简单，限位准确，可有效地提高焊接质量。
本实用新型的技术方案是线性摩擦焊机的振动装置，包括电机1，还包括皮带轮9，主轴架10，曲轴轴承11，曲轴12，深沟球轴承13，摇臂19，焊机基座20，焊接夹具底座22，轴承架41，双滚动轴承42，圆柱销43，双斜面导轨44，销钉45，驱动轴46，滑动组件右侧板47，滑动组件底板48，滑动组件左侧板49，支撑轴承50，主轴架10固定在焊机基座20上，曲轴12通过一对曲轴轴承11固定在主轴架10上，皮带轮9通过销钉固定在曲轴12上，摇臂19的一端通过深沟球轴承13安装在曲轴12的偏心部位，摇臂19的另一端用销钉45固定在驱动轴46上，驱动轴46通过一对支撑轴承50安装在滑动组件右侧板47和滑动组件左侧板49上，一对双斜面导轨44分别固接在滑动组件左侧板49和滑动组件右侧板47左右两边，焊接夹具底座22和滑动组件底板48分别固接在滑动组件左侧板49和滑动组件右侧板47的上下，曲轴12的两端分别安装有皮带轮9和回位齿轮7，轴承架41固定在焊机基座20上，安装在轴承架41上的四对双滚动轴承42分别与一对双斜面导轨44的四个斜面紧紧接触，双滚动轴承42安装在圆柱销43上，用螺栓通过圆柱销43的内螺纹将双滚动轴承42固定在轴承架上41上。
所述的电机为交流电机。
所述的曲轴12为偏心轴，偏心距为2～3mm。
线性摩擦焊机的限位装置，包括气缸4，气缸轴5，齿条6，回位齿轮7，连接器8，气缸轴5和齿条6由连接器8连接在一起，齿条6上的齿与回位齿轮7啮合。
本实用新型相比现有技术的优点在于，由于采用单摇臂代替现有技术的双连杆，且无须相位变换器，即可进行摩擦焊接，结构简单。尤其在大载荷的情况下，工作稳定性好，使用寿命长，故障率低；采用单摇臂代替原焊机的双连杆结构，还实现了直线摩擦、直线复位。气缸反应快，限位时间短，限位尺寸精度高。限位过程不存在焊件摩擦方向的改变，可有效防止界面氧化，并提高焊缝的综合机械性能；
采用的交流电机调速系统具有硬的机械特性曲线，在工作过程中，振动频率及输出力矩比较稳定，因此焊件的摩擦过程较稳定，从而有利于获得高质量的焊接接头。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型结构示意图图2是
图1A-A向剖视图图3是
图1B-B向剖视图图4是本实用新型结构限位装置详图图5是机械式双曲连杆振动系统示意图，是背景技术图图5(A)是两个曲轴相位差为0°时的示意图图5(B)是两个曲轴相位差为180°时的示意图图中1-电机，2-电机轴，3-焊机机身，4-气缸，5-气缸轴，6-齿条，7-回位齿轮，8-连接器，9-皮带轮，10-主轴架，11-曲轴轴承，12-曲轴，13-深沟球轴承，19-摇臂，20-基座，22-焊接夹具底座，41-轴承架，42-双滚动轴承，43-内螺纹圆柱销，44-双斜面导轨，45-销钉，46-驱动轴，47-滑动组件右侧板，48-滑动组件底板，49-滑动组件左侧板，50-支撑轴承，61、62-连杆，63-横梁，64-曲轴，65-螺旋相位变换器。
具体实施方式
参照
图1～4，本实用新型主要包括电机1，气缸4，气缸轴5，齿条6，回位齿轮7，连接器8，皮带轮9，主轴架10，曲轴轴承11，曲轴12，深沟球轴承13，摇臂19，焊机基座20，焊接夹具底座22，轴承架41，双滚动轴承42，圆柱销43，双斜面导轨44，销钉45，驱动轴46，滑动组件右侧板47，滑动组件底板48，滑动组件左侧板49，支撑轴承50。皮带轮9通过销钉固定在曲轴12上，曲轴12通过一对曲轴轴承11固定在主轴架10上，摇臂19通过深沟球轴承13安装在曲轴12的偏心部位，曲轴的两个端部分别安装皮带轮9及回位齿轮7。电机1通过皮带带动皮带轮9进而带动曲轴12旋转，曲轴12通过摇臂19带动驱动轴46，从而使滑动组件左右往复运动，滑动组件由滑动组件右侧板47，滑动组件底板48和滑动组件左侧板49组成，销钉45用来固定摇臂19和驱动轴46，随滑动组件左右往复运动的还有一对双斜面导轨44、焊接夹具底座22，一对双斜面导轨44分别固接在滑动组件左侧板49和滑动组件右侧板47左右两边，焊接夹具底座22和滑动组件底板48分别固接在滑动组件左侧板49和滑动组件右侧板47的上下，驱动轴46安装在滑动组件右侧板47和滑动组件左侧板49中嵌入的一对支撑轴承50中。轴承架41固定在焊机基座20上，安装在轴承架41上的四对双滚动轴承42分别与一对双斜面导轨44的四个斜面紧紧接触。当摇臂19带动驱动轴46作往复运动时，驱动轴46便带动振动组件沿轨道作往复运动。四对双滚轴承的运用，不仅能可靠保证振动组件的运动平稳，减少轨道的磨损，而且可保证在承受5000kg冲击力的情况下振动组件的刚性。双滚动轴承42安装在圆柱销43上，用螺栓通过圆柱销43的内螺纹将双滚动轴承42固定在轴承架上41上。
工作时电机1通过皮带轮9带动曲轴12旋转，曲轴12通过主摇臂19带动滑动组件、双斜面导轨44、及焊接夹具底座22左右往复运动，实现摩擦焊接。由于焊接夹具底座22的往复运动是靠斜面导轨44在双滚动轴承轮42(4对)中往复滑动来实现的，故导轨的磨擦很小，且工作过程平稳。电机1选用交流电机，调节交流电机的转速，即可调节线性摩擦焊接时的振动频率f。曲轴12的偏心距为2mm，故运动振幅为4mm。若电机的额定转速选为2900转/分，则额定振动频率fn＝48HZ。
参照图4，限位装置由气缸4、气缸轴5，齿条6及安装在曲轴12上的回位齿轮7组成，气缸轴5和齿条6由连接器8连接在一起。当摩擦时间到，电机1断电。当电机1转速下降至一定值时，气缸4动作，推动齿条6及回位齿轮7运动，从而使曲轴12继续转动，直至焊件与限位块紧密接触，此时施加锻压力。这样即可进行可靠限位，从而保证焊件具有较高的接头尺寸精度。
权利要求1.一种线性摩擦焊机的振动装置，包括电机(1)，其特征在于还包括皮带轮(9)，主轴架(10)，曲轴轴承(11)，曲轴(12)，深沟球轴承(13)，摇臂(19)，焊机基座(20)，焊接夹具底座(22)，轴承架(41)，双滚动轴承(42)，圆柱销(43)，双斜面导轨(44)，销钉(45)，驱动轴(46)，滑动组件右侧板(47)，滑动组件底板(48)，滑动组件左侧板(49)，支撑轴承(50)，主轴架(10)固定在焊机基座(20)上，曲轴(12)通过一对曲轴轴承(11)固定在主轴架(10)上，皮带轮(9)通过销钉固定在曲轴(12)上，摇臂(19)的一端通过深沟球轴承(13)安装在曲轴(12)的偏心部位，摇臂(19)的另一端用销钉(45)固定在驱动轴(46)上，驱动轴(46)通过一对支撑轴承(50)安装在滑动组件右侧板(47)和滑动组件左侧板(49)上，一对双斜面导轨(44)分别固接在滑动组件左侧板(49)和滑动组件右侧板(47)左右两边，焊接夹具底座(22)和滑动组件底板(48)分别固接在滑动组件左侧板(49)和滑动组件右侧板(47)的上下，曲轴(12)的两端分别安装有皮带轮(9)和回位齿轮(7)，轴承架(41)固定在焊机基座(20)上，安装在轴承架(41)上的四对双滚动轴承(42)分别与一对双斜面导轨(44)的四个斜面紧紧接触，双滚动轴承(42)安装在圆柱销(43)上，用螺栓通过圆柱销(43)的内螺纹将双滚动轴承(42)固定在轴承架上(41)上。
2.根据权利要求1所述的线性摩擦焊机的振动装置，其特征在于所述的电机(1)为交流电机。
3.根据权利要求1所述的线性摩擦焊机的振动装置，其特征在于所述的曲轴(12)为偏心轴，偏心距为2～3mm。
4.一种线性摩擦焊机的限位装置，其特征在于包括气缸(4)，气缸轴(5)，齿条(6)，回位齿轮(7)，连接器(8)，气缸轴(5)和齿条(6)由连接器(8)连接在一起，齿条(6)上的齿与回位齿轮(7)啮合。
专利摘要本实用新型公开了一种线性摩擦焊机的振动和限位装置。振动装置，通过曲轴(12)带动摇臂(19)进而带动焊接夹具底座(22)左右往复运动，实现摩擦焊接。限位装置，气缸轴(5)和齿条(6)由连接器(8)连接在一起，齿条(6)上的齿与回位齿轮(7)啮合。由于采用单摇臂代替现有技术的双连杆，且无须相位变换器，即可进行摩擦焊接，结构简单。尤其在大载荷的情况下，工作稳定性好，使用寿命长，故障率低；实现了直线摩擦、直线复位，气缸反应快，限位时间短，限位尺寸精度高。限位过程不存在焊件摩擦方向的改变，可提高焊缝的综合机械性能；采用的交流电机调速系统具有硬的机械特性，振动频率及输出力矩比较稳定，有利于获得高质量的焊接接头。
文档编号B23K20/12GK2680399SQ20042004144
公开日2005年2月23日 申请日期2004年1月16日 优先权日2004年1月16日
发明者马铁军, 杨思乾 申请人:西北工业大学