专利名称：一种惯性摩擦焊机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种惯性摩擦焊接设备，具体涉及一种可用于圆环形零件与圆柱形、圆 管形零件进行圆周面上的径向惯性摩擦焊接的设备。
技术背景惯性摩擦焊是一种典型的摩擦焊接工艺，常规的惯性摩擦焊主要用于实现焊件的轴 向端面连接，所用设备通常称为轴向惯性摩擦焊机，该设备主要由机械系统、液压系统、 电气控制系统三部分组成。其中机械系统指主机床身部分，主要包含主轴箱、旋转夹具、 移动夹具、移动夹具油缸、滑台、辅助稳定推力油缸与底座，主轴箱内主要有传动主轴、 旋转夹具油缸和活塞等。液压系统包括电动机、液压泵、油箱以及各种方向、压力和流 量控制阀；电气控制系统包括强、弱电控制，强电控制系统对液压站电机、传动主轴电 机进行驱动，弱电控制系统根据设定的焊接程序与焊接过程中的触发信号，控制液压站 中的电磁阀，实现焊接过程的顺序控制。在轴向的惯性摩擦焊接中，旋转焊件经旋转夹具油缸加压固定在旋转夹具上，旋转夹具与一组飞轮相连，移动焊件经移动夹具油缸加压固定在移动夹具上；焊接时，先由电机、传送带、传动主轴将飞轮加速到一定的转速，以动能形式储存所需的能量，随后 移动焊件在滑台主推力油缸作用下向旋转焊件靠拢，压紧后，储存的动能在两工件端面 接触处通过摩擦逐渐转换为热能，接头温度升高，而飞轮转速不断降低，最后停止转动， 经过保压，两工件连接在一起，焊接结束。目前，尚无专用的径向惯性摩擦焊接设备，在釆用惯性摩擦悍技术实现圆柱形、管 形零件与环形零件的径向连接时， 一般都是在轴向惯性摩擦焊机、即常规惯性摩擦焊机上利用该设备摩擦焊加压系统，通过专用工装变向，实现径向加压；该专用工装用于夹 持环形焊件，通常主要由推力部分、夹持部分、轴承和支撑部分组成，并和移动夹具与 滑台轴向主推力油缸相连。方法是将轴向惯性摩擦焊机的主推力油缸作为主动力，环形 焊件装夹在移动夹具上的专用工装内，圆柱或圆管焊状的焊件夹持在旋转夹具端，通过 专用工装将移动夹具端的轴向加压系统主推力油缸输出的轴向推力转变为径向压力，对 移动焊件实现径向加压。具体焊接时，环形焊件夹持在专用工装的爪夹部位，旋转夹具 高速旋转；轴向加压系统主推力油缸推动滑台、环形焊件以及专用工装一起向前运动，当专用工装中的限位装置与旋转夹具端旋转焊件接触后，专用工装的夹持部分停止向前 运动，此时在轴向加压系统主推力油缸作用下，滑台和专用工装的推力部分仍继续向前 运动，在专用工装内产生了相对移动，带动夹持部分开始做径向运动，直到环形焊件与 旋转夹具端管件或棒接触，产生摩擦；随着滑台和推力套的继续前进，径向顶锻压力的 输入，最终实现两焊件的连接。用这类设备作径向惯性摩擦焊接，原轴向惯性摩擦焊机 移动夹具端的夹具夹紧油缸不起作用，焊接是利用设备的轴向加压的主推力油缸实现， 焊接过程中专用夹具将承受全部轴向推力；因此，采用这类设备在完成径向惯性摩擦焊 的过程中存在的问题是1) 当采用该方法在轴向掼性摩擦焊机上进行直径大于60mm、较重的圆形工件的 径向焊接时，较重的圆形工件夹持在旋转夹具端，工件的高速旋转增加了焊接过程中夹 持的难度和焊接的危险。2) 常规惯性摩擦焊机主轴箱内传动主轴为实心结构，其前端直径增大并在内腔开 槽做成油缸，油缸与一法兰结构的圆盘构成密封的缸体，缸体与卡盘连接；活塞中空， 内置顶柱，并与顶柱紧配合，顶柱外圆紧配合连接套，旋转夹具工装与连接套螺纹连接。 焊接时，活塞先向后移动，通过工装的回收实现工件夹紧，由电机、传送带驱动传动主 轴，油缸缸体与法兰结构的圆盘带动卡盘和工装旋转，工装通过连接套带动活塞旋转。 这种结构由于油缸与传动主轴做成一体，油缸小，活塞移动距离短，无法实现旋转过程 中大流量的压力调整；无法满足大直径工件的径向掼性焊接时，工装夹持部分径向移动 距离的需要。3) 专用工装装置靠莫氏椎度夹紧， 一直处于自由状态，不能使环圆形焊件在工装 装置中的任意位置准确定位，容易使管件径向变形；且专用工装装置需要承受较大的轴 向力，结构复杂，装卸费时费力复杂。4) 在轴向惯性摩擦焊机上进行径向惯性摩擦焊，夹持在环形焊件上的径向压力由 主推力油缸实施，主推力油缸在推动专用工装装置的同时，滑台也随之向前运动，因此 在专用工装装置与移动夹具端主轴相连的后端留有一定的空间，焊接过程中圆柱、圆管 形焊件的端部处于悬臂状态，旋转夹具夹持扭矩无法克服焊接时焊接扭矩的影响，易造 成被夹持的圆柱、圆管形焊件的表面拉伤。发明内容本发明的目的在于提供一种结构简单合理，使用安全、方便的可用于圆环形零件与圆柱形、圆管形零件进行圆周面上的径向掼性摩擦焊接的设备。本发明的目的是这样实现的 一种惯性摩擦焊机，包括机座和左支架、右支架连接 而成的主轴箱，位于主轴箱内的传动主轴，以及与传动主轴一起转动的飞轮，其特征在 于在所述传动主轴前部圆周上设置随所述传动主轴旋转并轴向加压的液压装置。上述液压装置包括导油板、旋转夹具油缸、密封盘，以及活塞；其中，圆环形的所 述导油板的内孔凸形圆周面与所述传动主轴中部动密封配合，位于该内孔两端的台阶处 的限位轴承的内圈和外圈分别与所述传动主轴和所述导油板紧配合，位于所述导油板后 端的所述限位轴承的内圈与所述传动主轴上的台阶端面接触定位；圆环形的所述旋转夹 具油缸的后端面与所述导油板的前端面动密封配合，其后部的的孔与所述传动主轴经键 固定连接，其前部的端面及外圆周面与所述密封盘内侧的端面和圆周面接触，并经螺钉 轴向固定；所述活塞为外侧圆周的中部有环形凸台的圆管，其内孔与所述传动主轴以内 滑键轴向滑动连接；所述活塞的前部伸出所述密封盘的中孔，在所述密封盘的中孔上有 环形凹槽及相配的前密封圈；所述活塞的后部位于由所述传动主轴的台阶面与所述旋转 夹具油缸后部的内侧圆周面构成的环形小台阶槽中，在所述旋转夹具油缸后部的内侧圆 周面和所述活塞内孔的后部有环形凹槽及相配的密封圈；所述活塞的环形凸台位于所述 旋转夹具油缸前部与所述密封盘构成的大环形槽中，该环形凸台的外侧圆周与所述旋转 夹具油缸前部的内侧圆周配合，在该配合处的所述旋转夹具油缸的内侧圆周上有环形槽 及相配的密封圈；所述密封盘经两个定位轴承及挡环定位于所述机座与所述右支架连接 部的开孔处，两个所述定位轴承的内圈和外圈分别与所述密封盘的外侧圆周面和所述挡 环的内侧圆周面紧配合连接，在所述两个定位轴承的内圈之间有与所述密封盘紧配合连 接的定位环，位于前端的所述定位轴承的内圈和外圈的外端面分别与所述密封盘外侧端 面处的环形台阶和所述挡环内侧端面的环形台阶接触定位，所述挡环外侧端面圆环的上 部和下部经螺钉分别与所述右支架和所述机座的外端面固定连接；位于后端的所述定位 轴承的内圈和外圈的外端面与轴承盖的端面接触定位，所述轴承盖的上部和下部经螺钉 分别与所述右支架和所述机座的内端面固定连接；所述轴承盖的中孔与所述旋转夹具油 缸外侧圆周间隙配合；在所述导油板的后端面设置有润滑油路入口，该润滑油路经过所 述导油板内的管状通道与所述传动主轴上的径向圆周上的环形通道相通，所述环形通道 与所述传动主轴内的轴向管状通道相通，该管状通道的出口位于所述活塞后部端面所对 的所述传动主轴的台阶面上；在所述导油板的圆周面上设置有夹紧油路入口，该夹紧油 路经过所述导油板内的管状通道与所述旋转夹具油缸的后端面上的环形通道相通，该环形通道与所述旋转夹具油缸内的轴向管状通道相通，该轴向管状通道的出口位于所述活 塞的环形凸台的后部；在所述导油板的圆周面上设置有松开油路入口，该松开油路经过 所述导油板内的管状通道与所述旋转夹具油缸的后端面上的另一个环形通道相通，该环 形通道与所述旋转夹具油缸内的轴向管状通道相通，该轴向管状通道前端的出口位于所 述活塞的环形凸台的前部。上述传动主轴的轴向中心为通孔，在该通孔内增设间隙配合的定位心轴；所述定位 心轴前部的台阶处经支撑轴承与所述传动主轴的通孔连接，其前端部的中心设置有孔及 与该孔配合、并经螺钉固定连接的定位顶柱，所述定位顶柱的前端位于所述传动主轴的 前端面之外；所述定位心轴的后部位于所述传动主轴的后端面之外，其后端部穿过增设 的与所述机座的后端外侧面经螺钉连接的支座上的孔、并经调整螺母轴向定位；在所述 定位心轴的后端部与所述支座上的孔配合处设置有键径向定位；所述左支架上部设置有 安装孔，该安装孔内装配有增设的安装座，所述安装座外端上部与所述左支架经螺钉固 定连接；所述安装座的中心为凸形的阶梯通孔，在该阶梯通孔的外侧台阶处设置固定连 接的液压马达，所述液压马达的输出端经联轴器与齿轮轴连接，在该阶梯通孔的内侧台 阶处与所述齿轮轴之间设置轴承相连接；所述齿轮轴前部的台阶处依次设置调整垫环和 经键连接的主动齿轮，所述齿轮轴前端的台阶处依次设置限位盘和锁紧螺母，所述主动 齿轮的前端面与所述限位盘接触；在所述传动主轴上设置经键连接的从动齿轮，所述从 动齿轮与所述主动齿轮啮合；所述从动齿轮的前端面和所述传动主轴上设置的台阶端面 接触，而其后端面和设置的与所述传动主轴间隙配合的轴套的前端面接触；所述轴套的 后部的圆周位于所述机座后端面上设置的间隙配合的孔中，其后端圆环位于所述机座后 端面外侧、并由所述支座的内端面的内侧台阶定位；所述传动主轴的后端部位于所述支 座内，并在后端部设置外螺纹及相配合的调节螺母，所述调节螺母与所述轴套的后端面 接触。在上述活塞和所述传动主轴的前端部与所述飞轮之间增设与三者固定连接的环形 焊件的工装装置，所述工装装置包括夹具体、卡爪、复位环及推力套；其中，所述夹具 体的轴向通孔的后端 部与所述定位心轴前端部为螺纹连接，其外表面的前端部为圆锥台 形，并在该前端口部沿径向圆周均匀设置有8个开口的直通槽，并在该直通槽后部的径 向圆周上设置与之对应的8个通孔；8个长条形的所述卡爪的外侧表面为圆锥面，并在 该圆锥面沿长度方向设置深度一致的T形导向滑槽，在其内侧中部设置凹槽，而其内侧 的前凸台和后凸台则分别插入所述夹具体上的所述直通槽和所述通孔内与之间隙配合；所述卡爪前凸台内表面上设置有齿，8个所述前凸台的内表面位于同一圆周表面；所述 复位环由连接环和与之连接为一体的T形导向滑块组成，该连接环与所述推力套的前端 面固定连接，该T形导向滑块则伸入所述卡爪上对应的该T形导向滑槽内与之间隙配合， 其数量与所述卡爪的数量相；所述推力套的轴向通孔内中部的环形台阶与所述活塞的前 端部固定连接，该轴向通孔前部为向外扩大的圆锥形，该圆锥面的锥度与所述卡爪的外 侧表面的圆锥面的锥度相一致；所述推力套的外侧圆周经外滑键与设置的飞轮适配器连 接，所述飞轮适配器后端的圆环经螺钉与所述密封盘外侧端面固定连接，所述飞轮经键 与所述飞轮适配器的外侧圆周固定连接，并经螺钉与所述飞轮适配器后端的圆环固定连 接。本发明提供的惯性摩擦焊机，其移动夹具、移动夹具油缸、滑台、辅助稳定推力油 缸与底座，以及液压系统、电气控制系统等均可为现有轴向惯性摩擦焊接设备的结构。本发明提供的惯性摩擦焊机在用于径向焊接时，将相对较轻的圆环形焊件夹持在旋 转夹具端的工装装置中，而将相对较重的圆柱形、圆管形焊件装夹在移动夹具端，使其 不旋转，减少了焊接过程中夹持的难度和焊接的危险。主轴箱内的旋转夹具油缸、活塞、 密封盘、传动主轴和负责此部分的液压回路构成径向摩擦焊机的主加压系统，该油缸相 对较大，活塞移动距离增加，并可实现旋转过程中大流量的压力调整，能满足在大直径 焊件的径向掼性摩擦焊接时，工装装置的夹持部分径向移动距离的需要；该主加压系统可按照焊接过程的需要设计供油系统控制程序，并可按圆环形焊件预夹紧的需要设计相 应的稳定夹持控制程序，实现环形焊件的预夹紧，实现了圆环形焊件能在工装装置中的 任意位置准确定位，且不会产生径向变形。移动夹具经移动夹具油缸加压将圆柱形、圆管形焊件夹紧；机床尾部的辅助稳定推力油缸、活塞和负责此部分的液压回路构成径向 摩擦焊机的辅助稳定加压系统，滑台由辅助稳定压力油缸推动。本径向惯性摩擦焊机采 用传动主轴旋转，带动旋转夹具油缸和活塞、工装装置、圆环形焊件、飞轮旋转，而导 油板不旋转，活塞沿传动主轴做轴向移动，能在旋转过程中调节旋转夹具油缸中的压力， 有常规的测量旋转夹具油缸活塞移动位置的位置传感器和测量所述旋转夹具油缸压力 的压力传感器。工装装置的推力套在跟随活塞前后运动的过程中，可沿飞轮适配器轴向 移动，卡爪是实现径向加压的主件之一，爪体在夹具体上的直通槽和通孔内可以上下移 动，可根据环形焊件直径大小设计不同的尺寸，形成系列卡爪；复位环可带动卡爪在焊 接结束、径向加压系统移动夹具油缸活塞后退时进行复位，整个工装装置不用承载轴承， 结构简单合理，装卸、使用方便。焊接开始，控制工装装的夹紧电磁阀通电，预夹紧减压阀给出预夹紧压力，该压力保证圆环形焊件在不变形的前提下被夹紧，液压油通过电 磁阀、单向阀进入旋转夹具油缸推动活塞向前运动，推动工装装置作径向夹紧运动，活 塞运动到圆环形焊件弹性抗力与夹持力平衡时停止前进，并稳定在该位置，实现圆环形 焊件的预夹紧；控制移动夹具夹紧的电磁阈通电，将圆柱形、圆管形焊件夹紧；焊机滑 台在辅助稳定推力油缸活塞推动下前进，带动移动夹具及圆柱形、圆管形焊件一起运动； 当滑台前进到圆柱形、圆管形焊件的端面与定位顶柱接触时，辅助稳定推力油缸压力上 升到设定值，使焊接过程中圆柱、圆管形焊件的端部处于被支撑状态，克服了焊接时焊 接扭矩的影响，圆柱、圆管形焊件的表面不会被拉伤；传动主轴带动旋转夹具油缸和活 塞、工装装置、圆环形焊件、飞轮旋转，当传动主轴达到预定转速，控制系统给出焊接 指令，旋转夹具端的主加压系统夹紧电磁阀得电，电液控制比例阀依次给出摩擦力、顶 锻力，液压油通过电磁阀、单向阀进入旋转夹具油缸，在旋转夹具油缸旋转的过程中推 动活塞向前运动，带动工装装置的推力套继续向前移动，继续对圆环形焊件径向加压， 使两焊件产生摩擦，将圆环形焊件的动能变成两焊件间的摩擦热，随着作用在圆环形焊 件上的径向压力的继续输入，两焊件连接在一起；保压时间结束后，旋转夹具端的主加 压系统松开电磁阀得电，液压油进入所述旋转夹具油缸、同时打开单向阀使活塞反向运 动，回到松开位置；焊机滑台在辅助稳定推力油缸活塞推动下后退到原位；移动夹具松 开，焊接结束。根据产品的长度不同，移动夹具可采用开式夹具或闭式夹具结构。本发明提供的惯性摩擦焊机也可以直接用于轴向焊接，对于长度较长的焊件，则只 需将定位心轴取出，就可方便地进行轴向焊接。综上所述，本发明提供的可用于圆环形零件与圆柱形、圆管形零件进行圆周面上的 径向掼性摩擦焊接的设备结构简单合理，使用安全、方便，能在旋转中实现径向加压， 实现圆环形焊件的预夹紧和任意位置准确定位、控制焊接变形，确保了焊接过程中不会 因工装装置的转动惯性拉伤被夹持工件的表面，特别是可用于面积与直径的数值比大于 30、焊接面积大于3000mm2的圆环形零件与圆柱形、圆管形零件进行圆周面上的径向 掼性摩擦焊接，大大提高了生产效率。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 图1为本发明的实施例的整体的侧面结构示意图； 图2为图1中主轴箱处的剖视结构示意图； 图3为图2中夹具体的立体结构示意图；图4为图2中卡爪的立体结构示意图；图5为图2中复位环的立体结构示意图；图6为本发明的实施例的使用状态的剖视结构示意图。
具体实施方式
实施例参见图1 图5， 一种惯性摩擦焊机，包括底座12，在底座12的滑道上的 滑台6，连接在滑台6内侧的移动夹具3、移动夹具油缸7和移动夹具活塞8,连接在滑 台6外侧的支架11和辅助稳定加压系统10的辅助稳定推力油缸9，以及连接在底座12 上位于滑道内端处的由机座1-39和左支架1-13、右支架1-25连接而成的主轴箱1，主 轴箱1的盖板1-14，穿过左支架1-13、右支架1-25及支架11上部的孔、其一端与支架 11固定连接、而另一端与左支架1-13经调节螺母1-12连接的顶杆1-15，位于主轴箱1 内的传动主轴l-3，以及与传动主轴1-3—起转动的飞轮1-26，其特征在于在所述传 动主轴1-3前部圆周上设置随所述传动主轴1-3旋转并轴向加压的液压装置。所述液压装置包括导油板1-48、旋转夹具油缸1-44、密封盘1-36，以及活塞1-35; 其中，圆环形的所述导油板1-48的内孔凸形圆周面与所述传动主轴1-3中部动密封配合， 位于该内孔两端的台阶处的限位轴承l-49的内圈和外圈分别与所述传动主轴l-3和所述 导油板1-48紧配合，位于所述导油板1-48后端的所述限位轴承1-49的内圈与所述传动 主轴1-3上的台阶端面接触定位；圆环形的所述旋转夹具油缸1-44的后端面与所述导油 板1-48的前端面动密封配合，其后部的的孔与所述传动主轴1-3经键1-46固定连接， 其前部的端面及外圆周面与所述密封盘1-36内侧的端面和圆周面接触，并经螺钉轴向 固定；所述活塞l-35为外侧圆周的中部有环形凸台的圆管，其内孔与所述传动主轴1-3 以内滑键l-34轴向滑动连接；所述活塞1-35的前部伸出所述密封盘1-36的中孔，在所 述密封盘1-36的中孔上有环形凹槽及相配的前密封圈；所述活塞1-35的后部位于由所 述传动主轴l-3的台阶面与所述旋转夹具油缸l-44后部的内侧圆周面构成的环形小台阶 槽中，在所述旋转夹具油缸l-44后部的内侧圆周面和所述活塞1-35内孔的后部有环形 凹槽及相配的密封圈；所述活塞1-35的环形凸台位于所述旋转夹具油缸1-44前部与所 述密封盘1-36构成的大环形槽中，该环形凸台的外侧圆周与所述旋转夹具油缸1-44前 部的内侧圆周配合，在该配合处的所述旋转夹具油缸1-44的内侧圆周上有环形槽及相 配的密封圈1-43;所述密封盘1-36经两个定位轴承1-38及挡环1-41定位于所述机座 1-39与所述右支架1-25连接部的开孔处，两个所述定位轴承1-38的内圈和外圈分别与 所述密封盘1-36的外侧圆周面和所述挡环1-41的内侧圆周面紧配合连接，在所述两个定位轴承1-38的内圈之间有与所述密封盘1-36紧配合连接的定位环1-40，位于前端的 所述定位轴承1-38的内圈和外圈的外端面分别与所述密封盘1-36外侧端面处的环形台 阶和所述挡环1-41内侧端面的环形台阶接触定位，所述挡环1-41外侧端面圆环的上部 和下部经螺钉分别与所述右支架1-25和所述机座1-39的外端面固定连接；位于后端的 所述定位轴承1-38的内圈和外圈的外端面与轴承盖1-42的端面接触定位，所述轴承盖 1-42的上部和下部经螺钉分别与所述右支架1-25和所述机座1-39的内端面固定连接； 所述轴承盖1-42的中孔与所述旋转夹具油缸l-44外侧圆周间隙配合;在所述导油板1-48 的后端面设置有润滑油路入口 1-23，该润滑油路经过所述导油板1-48内的管状通道与 所述传动主轴1-3上的径向圆周上的环形通道1-50相通，所述环形通道1-50与所述传 动主轴1-3内的轴向管状通道相通，该管状通道的出口位于所述活塞1-35后部端面所对 的所述传动主轴1-3的台阶面上；在所述导油板1-48的圆周面上设置有夹紧油路入口 1-24，该夹紧油路经过所述导油板1-48内的管状通道与所述旋转夹具油缸1-44的后端 面上的环形通道相通，该环形通道与所述旋转夹具油缸1-44内的轴向管状通道相通， 该轴向管状通道的出口位于所述活塞1-35的环形凸台的后部；在所述导油板1-48的圆 周面上设置有松开油路入口 1-45,该松开油路经过所述导油板1-48内的管状通道与所 述旋转夹具油缸1-44的后端面上的另一个环形通道相通，该环形通道与所述旋转夹具 油缸1-44内的轴向管状通道相通，该轴向管状通道前端的出口位于所述活塞1-35的环 形凸台的前部。所述传动主轴1-3的轴向中心为通孔，在该通孔内增设间隙配合的定位心轴1-7; 所述定位心轴1-7前部的台阶处经支撑轴承1-47与所述传动主轴1-3的通孔连接，其前 端部的中心设置有孔及与该孔配合、并经螺钉1-32固定连接的定位顶柱1-33，所述定 位顶柱1-33的前端位于所述传动主轴1-3的前端面之外；所述定位心轴1-7的后部位于 所述传动主轴1-3的后端面之外，其后端部穿过增设的与所述机座1-39的后端外侧面经 螺钉1-51连接的支座1-4上的孔、并经调整螺母l-5轴向定位；在所述定位心轴l-7的 后端部与所述支座1-4上的孔配合处设置有键1-6径向定位；所述左支架1-13上部设置 有安装孔，该安装孔内装配有增设的安装座1-11，所述安装座1-11外端上部与所述左 支架1-13经螺钉固定连接；所述安装座1-11的中心为凸形的阶梯通孔，在该阶梯通孔 的外侧台阶处设置固定连接的液压马达1-8,所述液压马达1-8的输出端经联轴器1-10 与齿轮轴1-16连接，在该阶梯通孔的内侧台阶处与所述齿轮轴1-16之间设置轴承1-9 相连接；所述齿轮轴1-16前部的台阶处依次设置调整垫环和经键1-18连接的主动齿轮1- 17，所述齿轮轴1-16前端的台阶处依次设置限位盘1-19和锁紧螺母1-21，所述主动 齿轮1-17的前端面与所述限位盘1-19接触；在所述传动主轴1-3上设置经键1-22连接 的从动齿轮1-20，所述从动齿轮1-20与所述主动齿轮1-17啮合；所述从动齿轮1-20的 前端面和所述传动主轴l-3上设置的台阶端面接触，而其后端面和设置的与所述传动主 轴1-3间隙配合的轴套1-1的前端面接触;所述轴套1-1的后部的圆周位于所述机座1-39 后端面上设置的间隙配合的孔中，其后端圆环位于所述机座1-39后端面外侧、并由所 述支座1-4的内端面的内侧台阶定位；所述传动主轴1-3的后端部位于所述支座1-4内， 并在后端部设置外螺纹及相配合的调节螺母l-2，所述调节螺母1-2与所述轴套1-1的后 端面接触。在所述活塞1-35和所述传动主轴1-3的前端部与所述飞轮1-26之间增设与三者固 定连接的环形焊件的工装装置2，所述工装装置2包括夹具体2-l、卡爪2-2、复位环2-3 及推力套1-31;其中，所述夹具体2-l的轴向通孔的后端部与所述定位心轴l-7前端部 为螺纹连接，其外表面的前端部为圆锥台形，并在该前端口部沿径向圆周均匀设置有8 个开口的直通槽，并在该直通槽后部的径向圆周上设置与之对应的8个通孔；8个长条 形的所述卡爪2-2的外侧表面为圆锥面，并在该圆锥面沿长度方向设置深度一致的T形 导向滑槽，在其内侧中部设置凹槽，而其内侧的前凸台和后凸台则分别插入所述夹具体2- 1上的所述直通槽和所述通孔内与之间隙配合；所述卡爪2-2前凸台内表面上设置有 齿，8个所述前凸台的内表面位于同一圆周表面；所述复位环2-3由连接环和与之连接 为一体的T形导向滑块组成，该连接环与所述推力套1-31的前端面经螺钉连接，该T 形导向滑块则伸入所述卡爪2-2上对应的该T形导向滑槽内与之间隙配合，其数量与所 述卡爪2-2的数量相；所述推力套1-31的轴向通孔内中部的环形台阶与所述活塞1-35 的前端部经螺钉连接，该轴向通孔前部为向外扩大的圆锥形，该圆锥面的锥度与所述卡 爪2-2的外侧表面的圆锥面的锥度相一致；所述推力套1-31的外侧圆周经外滑键1-29 与设置的飞轮适配器1-30连接，所述飞轮适配器1-30后端的圆环经螺钉1-27与所述密 封盘1-36外侧端面固定连接，所述飞轮1-26经键1-28与所述飞轮适配器1-30的外侧 圆周固定连接，并经螺钉1-37与所述飞轮适配器1-30后端的圆环固定连接。图6为本实施例的惯性摩擦焊机进行径向惯性摩擦焊接时的剖视结构示意图，圆环 形焊件4夹持在工装装置2的卡爪2-2前凸台中，圆柱形焊件5装夹在移动夹具3中。本实施例中的惯性摩擦焊机的液压系统、电气控制系统等均为现有轴向惯性摩擦焊 接设备的常规结构，在图中未画出。
权利要求
1、一种惯性摩擦焊机，包括机座(1-39)和左支架(1-13)、右支架(1-25)连接而成的主轴箱(1)，位于主轴箱(1)内的传动主轴(1-3)，以及与传动主轴(1-3)一起转动的飞轮(1-26)，其特征在于在所述传动主轴(1-3)前部圆周上设置随所述传动主轴(1-3)旋转并轴向加压的液压装置。
2、 如权利要求书1所述惯性摩擦焊机，其特征在于所述液压装置包括导油板 (1-48)、旋转夹具油缸(1-44)、密封盘(1-36)，以及活塞(1-35);其中，圆环形的所述导油板(1-48)的内孔凸形圆周面与所述传动主轴(1-3)中部动密封配合，位于该 内孔两端的台阶处的限位轴承(1-49)的内圈和外圈分别与所述传动主轴(1-3)和所述 导油板(1-48)紧配合，位于所述导油板(1-48)后端的所述限位轴承(1-49)的内圈 与所述传动主轴U-3)上的台阶端面接触定位；圆环形的所述旋转夹具油缸(1-44)的 后端面与所述导油板(1-48)的前端面动密封配合，其后部的的孔与所述传动主轴(1-3) 经键(1-46)固定连接，其前部的端面及外圆周面与所述密封盘(1-36)内侧的端面和 圆周面接触，并经螺钉轴向固定；所述活塞(1-35)为外侧圆周的中部有环形凸台的圆 管，其内孔与所述传动主轴(1-3)以内滑键(1-34)轴向滑动连接；所述活塞(1-35) 的前部伸出所述密封盘(1-36)的中孔，在所述密封盘(1-36)的中孔上有环形凹槽及 相配的前密封圈；所述活塞(1-35)的后部位于由所述传动主轴(1-3)的台阶面与所述 旋转夹具油缸(1-44)后部的内侧圆周面构成的环形小台阶槽中，在所述旋转夹具油缸 (1-44)后部的内侧圆周面和所述活塞(1-35)内孔的后部有环形凹槽及相配的密封圈； 所述活塞(1-35)的环形凸台位于所述旋转夹具油缸(1-44)前部与所述密封盘(1-36) 构成的大环形槽中，该环形凸台的外侧圆周与所述旋转夹具油缸(1-44)前部的内侧圆 周配合，在该配合处的所述旋转夹具油缸(1-44)的内侧圆周上有环形槽及相配的密封 圈(1-43);所述密封盘(1-36)经两个定位轴承(1-38)及挡环(1-41)定位于所述机 座(1-39)与所述右支架(1-25)连接部的开孔处，两个所述定位轴承(1-38)的内圈 和外圈分别与所述密封盘(1-36)的外侧圆周面和所述挡环(1-41)的内侧圆周面紧配 合连接，在所述两个定位轴承(1-38)的内圈之间有与所述密封盘(1-36)紧配合连接 的定位环(1-40)，位于前端的所述定位轴承(1-38)的内圈和外圈的外端面分别与所述 密封盘(1-36)外侧端面处的环形台阶和所述挡环(1-41)内侧端面的环形台阶接触定 位，所述挡环(1-41)外侧端面圆环的上部和下部经螺钉分别与所述右支架(1-25)和所述机座(1-39)的外端面固定连接；位于后端的所述定位轴承(1-38)的内圈和外圈 的外端面与轴承盖(1-42)的端面接触定位，所述轴承盖(1-42)的上部和下部经螺钉 分别与所述右支架(1-25)和所述机座(1-39)的内端面固定连接；所述轴承盖(1-42) 的中孔与所述旋转夹具油缸(1-44)外侧圆周间隙配合；在所述导油板(1-48)的后端 面设置有润滑油路入口 (1-23)，该润滑油路经过所述导油板(1-48)内的管状通道与所 述传动主轴(1-3)上的径向圆周上的环形通道(1-50)相通，所述环形通道(1-50)与 所述传动主轴(1-3)内的轴向管状通道相通，该管状通道的出口位于所述活塞(1-35) 后部端面所对的所述传动主轴(1-3)的台阶面上；在所述导油板(1-48)的圆周面上设 置有夹紧油路入口 (1-24),该夹紧油路经过所述导油板(1-48)内的管状通道与所述旋 转夹具油缸(1-44)的后端面上的环形通道相通，该环形通道与所述旋转夹具油缸(1-44) 内的轴向管状通道相通，该轴向管状通道的出口位于所述活塞(1-35)的环形凸台的后 部；在所述导油板(1-48)的圆周面上设置有松开油路入口 (1-45)，该松开油路经过所 述导油板(1-48)内的管状通道与所述旋转夹具油缸(1-44)的后端面上的另一个环形 通道相通，该环形通道与所述旋转夹具油缸(1-44)内的轴向管状通道相通，该轴向管 状通道前端的出口位于所述活塞(1-35)的环形凸台的前部。
3、如权利要求书1或2所述惯性摩擦焊机，其特征在于所述传动主轴(1-3)的 轴向中心为通孔，在该通孔内增设间隙配合的定位心轴(1-7);所述定位心轴(1-7)前 部的台阶处经支撑轴承(1-47)与所述传动主轴(1-3)的通孔连接，其前端部的中心设 置有孔及与该孔配合、并经螺钉(1-32)固定连接的定位顶柱(1-33 )，所述定位顶柱(1-33) 的前端位于所述传动主轴(1-3)的前端面之外；所述定位心轴(1-7)的后部位于所述 传动主轴U-3)的后端面之外，其后端部穿过增设的与所述机座(1-39)的后端外侧面 经螺钉(1-51)连接的支座(1-4)上的孔、并经调整螺母(1-5)轴向定位；在所述定 位心轴(1-7)的后端部与所述支座(1-4)上的孔配合处设置有键(1-6)径向定位；所 述左支架(1-13)上部设置有安装孔，该安装孔内装配有增设的安装座(1-11)，所述安 装座(1-11)外端上部与所述左支架(1-13)经螺钉固定连接；所述安装座(1-11)的 中心为凸形的阶梯通孔，在该阶梯通孔的外侧台阶处设置固定连接的液压马达(1-8)， 所述液压马达(1-8)的输出端经联轴器(1-10)与齿轮轴(1-16)连接，在该阶梯通孔 的内侧台阶处与所述齿轮轴(1-16)之间设置轴承(1-9)相连接；所述齿轮轴(1-16) 前部的台阶处依次设置调整垫环和经键(1-18)连接的主动齿轮(1-17)，所述齿轮轴 (1-16)前端的台阶处依次设置限位盘(1-19)和锁紧螺母(1-21 )，所述主动齿轮(1-17)的前端面与所述限位盘(1-19)接触；在所述传动主轴(1-3)上设置经键(1-22)连接 的从动齿轮(1-20)，所述从动齿轮(1-20)与所述主动齿轮(1-17)啮合；所述从动齿 轮(1-20)的前端面和所述传动主轴(1-3)上设置的台阶端面接触，而其后端面和设置 的与所述传动主轴(1-3)间隙配合的轴套(1-1)的前端面接触；所述轴套(1-1)的后 部的圆周位于所述机座(1-39)后端面上设置的间隙配合的孔中，其后端圆环位于所述 机座(1-39)后端面外侧、并由所述支座(1-4)的内端面的内侧台阶定位；所述传动主 轴(1-3)的后端部位于所述支座(1-4)内，并在后端部设置外螺纹及相配合的调节螺 母(1-2)，所述调节螺母(1-2)与所述轴套(1-1)的后端面接触。
4、如权利要求书3所述惯性摩擦焊机，其特征在于；在所述活塞(1-35)和所述 传动主轴(1-3)的前端部与所述飞轮(1-26)之间增设与三者固定连接的环形焊件的工 装装置(2)，所述工装装置(2)包括夹具体(2-1)、卡爪(2-2)、复位环(2-3)及推 力套(1-31);其中，所述夹具体(2-1)的轴向通孔的后端部与所述定位心轴(1-7)前 端部为螺纹连接，其外表面的前端部为圆锥台形，并在该前端口部沿径向圆周均匀设置 有8个开口的直通槽，并在该直通槽后部的径向圆周上设置与之对应的8个通孔；8个 长条形的所述卡爪(2-2)的外侧表面为圆锥面，并在该圆锥面沿长度方向设置深度一 致的T形导向滑槽，在其内侧中部设置凹槽，而其内侧的前凸台和后凸台则分别插入所 述夹具体(2-1)上的所述直通槽和所述通孔内与之间隙配合；所述卡爪(2-2)前凸台 内表面上设置有齿，8个所述前凸台的内表面位于同一圆周表面；所述复位环(2-3)由 连接环和与之连接为一体的T形导向滑块组成，该连接环与所述推力套(1-31)的前端 面固定连接，该T形导向滑块则伸入所述卡爪(2-2)上对应的该T形导向滑槽内与之 间隙配合，其数量与所述卡爪(2-2)的数量相；所述推力套(1-31)的轴向通孔内中部 的环形台阶与所述活塞(1-35)的前端部固定连接，该轴向通孔前部为向外扩大的圆锥 形，该圆锥面的锥度与所述卡爪(2-2)的外侧表面的圆锥面的锥度相一致；所述推力 套(1-31)的外侧圆周经外滑键(1-29)与设置的飞轮适配器(1-30)连接，所述飞轮 适配器(1-30)后端的圆环经螺钉(1-27)与所述密封盘(1-36)外侧端面固定连接， 所述飞轮(1-26)经键(1-28)与所述飞轮适配器(1-30)的外侧圆周固定连接，并经 螺钉(1-37)与所述飞轮适配器(1-30)后端的圆环固定连接。
全文摘要
本发明涉及一种惯性摩擦焊接设备，包括机座(1-39)和左支架(1-13)、右支架(1-25)连接而成的主轴箱(1)，位于主轴箱(1)内的传动主轴(1-3)，以及与传动主轴(1-3)一起转动的飞轮(1-26)，其特征在于在所述传动主轴(1-3)前部圆周上设置随所述传动主轴(1-3)旋转并轴向加压的液压装置。本发明提供的可用于圆环形零件与圆柱形、圆管形零件进行圆周面上的径向掼性摩擦焊接的设备结构简单合理，使用安全、方便，能在旋转中实现径向加压，实现圆环形焊件的预夹紧和任意位置准确定位、控制焊接变形，确保了焊接过程中不会因工装装置的转动惯性拉伤被夹持工件的表面，大大提高了生产效率。
文档编号B23K20/12GK101224522SQ20081006932
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月30日 优先权日2008年1月30日
发明者玮 吴, 徐元泽, 徐晓菱, 邓爱明, 陈大军 申请人:中国兵器工业第五九研究所