本发明属于点焊连接技术领域，具体为一种双模式无匙孔搅拌摩擦点焊设备。
背景技术：
近几年来，铝、镁等轻量合金在汽车、机车、航空航天等领域的应用越来越广泛，其连接技术也不可避免的成为了研究的焦点。目前较为通用的铝合金焊接技术是电阻点焊，电阻点焊的特点决定了其具有耗材少、产品质量小的优点。然而，铝合金尤其是高强铝合金的电阻点焊却面临着一些难题：一是接头中易出现气孔、裂纹等冶金缺陷，使得接头质量显著降低；二是铝合金电阻点焊电极寿命要比钢铁材料用电极寿命要短；三是焊点表面质量差，电极表面易与工件产生粘连。
搅拌摩擦点焊是一种新型固相连接技术。与电阻点焊相比较，其具有如下优点：接头质量高、缺陷少、工艺简单、耗能小、设备投资低、搅拌头寿命长和绿色环保。
目前较常见的是有匙孔搅拌摩擦点焊，即焊接完成以后在焊点区域会留下与搅拌针头部尺寸相近的匙孔，然而匙孔的存在既影响接头的美观，又减少接头的有效承载面积，降低接头的力学性能。在这种情况下，无匙孔搅拌摩擦点焊应用而生。当前无匙孔搅拌摩擦点焊设备主要是由德国gkss研究所和riftic公司开发的，其缺点是设备体积庞大、控制系统复杂、价格昂贵，且只有一种焊接模式，即袖筒先下移，探针上移，袖筒与探针需分别配置控制系统使其达到预期效果。
由于当前的搅拌摩擦点焊设备体积庞大，控制复杂，工作维度有限，焊点接头不太致密，因而在小区域或大型复杂结构件焊接时灵活性很差，且不能根据实际情况进行焊接模式的调节，在这种情况下本发明便应用而生。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明目的在于提供一种具有两种焊接模式、控制系统简单（探针与袖筒联动）、便携、同时可实现无匙孔焊接、并对焊接位置具有较高适应性的搅拌摩擦点焊设备，以满足制造领域的焊接需求。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种双模式无匙孔搅拌摩擦点焊设备，包括外壳体，所述外壳体顶部设有握把，所述外壳体内安装动力电机；所述动力电机通过套筒联轴器连接主动轴，所述主动轴通过其上主动轴齿轮与从动轴上的从动轴齿轮啮合，所述从动轴通过导向平键与主轴上端连接；所述主轴下端通过螺纹安装探针；所述主轴上部通过角接触球轴承套装主轴套筒，所述主轴套筒两侧对称设有主轴套筒齿条；所述主轴下部活动套装有袖筒，所述袖筒底部外套装压紧套筒，所述压紧套筒由电磁铁加工而成、通过螺栓固定于外壳体内底端；所述袖筒上表面位于主轴两侧对称设有袖筒齿条；所述外壳体内位于主轴两侧通过深沟球轴承对称安装有两根步进齿轮轴，所述步进齿轮轴通过凸缘联轴器与步进电机联接，其上小齿轮与袖筒齿条啮合、大齿轮与主轴套筒齿条啮合。
该设备主要由动力电机、传动机构、焊接机构、进给机构、外壳、握把组成。传动机构由轴齿轮副及主轴组成，与动力电机通过套筒联轴器联接。进给机构由步进电机及进给装置（齿轮与齿条）组成，步进电机与步进机构主轴通过凸缘联轴器联接，通过齿轮齿条实现探针、袖筒反向运动。传动机构与进给机构通过角接触球轴承相关联，从而使二者的运动联动起来。主轴末端与焊接机构通过螺纹联接。此设备可通过控制步进电机、主轴旋转方向来控制探针与袖筒运动的先后顺序，从而实现双模式搅拌摩擦点焊。具体为设备采用双齿轮齿条反向进给的设计，将焊接机构中探针与袖筒两部件的运动联系起来，同时具有焊接双模式（模式一：探针先下移进入工件，袖筒上移，随后探针上移袖筒下移填充匙孔，如图6所示；模式二：袖筒先下移进入工件，探针上移，随后探针下移袖筒上移填充匙孔，如图7所示），可以根据焊接条件、母材性质、母材板厚、以及焊接质量要求选择不同模式进行搅拌摩擦点焊。
使用时，双模式无匙孔搅拌摩擦点焊设备外壳体上设置有操作面板，通过数字电路控制，以便根据工艺要求进行操作编程。
本发明设计合理，在提高设备适应性的同时，简化了操作步骤、控制系统、以及传统搅拌摩擦点焊设备中部分零件的结构，降低了对操作者操作技术的要求，也使操作者在施焊时多了一种焊接模式的选择，有利于降低焊接成本和能量消耗，提高焊接质量和生产效率，具有很好的市场应用价值。
附图说明
图1表示带有联动装置的双模式便携无匙孔搅拌摩擦点焊设备示意图。
图2表示传动机构的示意图。
图3表示焊接机构的示意图。
图4表示进给机构的主视图。
图5表示进给机构的侧视图。
图6表示模式一开始焊接时焊接机构示意图。
图7表示模式二开始焊接时焊接机构示意图。
图中：1-动力电机，2-传动机构，3-焊接机构，4-步进机构，5-外壳体，6-握把，7-套筒联轴器，8-主动轴齿轮，9-从动轴齿轮，10-导向平键，11-主轴，12-探针，13-袖筒，14-压紧套筒，15-步进齿轮轴，16-大齿轮，17-主轴套筒，18-主轴套筒齿条，19-袖筒齿条，20-凸缘联轴器，21-步进电机，22-普通平键，23-角接触球轴承，24-深沟球轴承，25-主动轴，26-从动轴，27-小齿轮，28-导向套，29-待焊工件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
如图1所示，一种带有联动装置的双模式便携无匙孔搅拌摩擦点焊设备，主要包括动力电机1、传动机构2、焊接机构3、进给机构4、外壳体5、握把6。
动力电机1优先选用三相交流调速制动电机。
如图2所示，传动机构2由主动轴25、从动轴26、导向平键10和主轴11组成，主动轴25与动力电机1通过套筒联轴器7联接，主动轴25通过其上主动轴齿轮8与从动轴26上的从动轴齿轮9啮合，从动轴26与主轴11通过导向平键10联接，主轴11上设置有键槽，因而可以在转动的同时实现伸缩，提高设备内部器件工况的稳定性。
如图3所示，焊接机构3由探针12、袖筒13、压紧套筒14等组成；探针12和主轴11通过螺纹联接；袖筒13通过齿轮齿条与主轴11联接，便于实现探针和袖筒的联动。双齿条通过螺母分别固定在主轴套筒17和袖筒13延伸出的齿条连接杆上。
如图4、5所示，步进机构由步进电机21、步进齿轮轴15、主轴套筒17、主轴套筒齿条18、袖筒齿条19、凸缘联轴器20和深沟球轴承24等组成；步进齿轮轴15一端与步进电机21通过凸缘联轴器20联接，并通过深沟球轴承24安装于外壳体5内。
具体连接关系如下：主轴11下端通过螺纹安装探针12；主轴11上部通过角接触球轴承23套装主轴套筒17，主轴套筒17两侧对称设有主轴套筒齿条18，主轴套筒齿条18下端位于袖筒13上表面的导向套28内；主轴11下部活动套装有袖筒13，袖筒13底部外套装压紧套筒14，压紧套筒14由电磁铁加工而成、通过螺栓固定于外壳体5内底端，以满足焊接过程中自持的要求；袖筒13上表面位于主轴11两侧对称设有袖筒齿条19；外壳体5内位于主轴11两侧通过深沟球轴承24对称安装有两根步进齿轮轴15，步进齿轮轴15通过凸缘联轴器20与步进电机21联接，其中小齿轮27为步进齿轮轴15的原有齿轮，大齿轮通过普通平键22安装于步进齿轮轴15上，小齿轮27与袖筒齿条19啮合、大齿轮16与主轴套筒齿条18啮合。
外壳体5采用高分子材料制造，外壳体5顶部设置有不锈钢握把6，以满足轻质的要求；外壳体5上还设置有操作面板，以便进行操作编程及模式选择。
带有联动装置的双模式便携无匙孔搅拌摩擦点焊设备可通过数字电路控制，根据工艺要求编写焊接程序。
下面举例说明带有联动装置的双模式无匙孔搅拌摩擦点焊设备的工作过程。
1、根据待焊工件的材料类别和厚度拟定焊接工艺，包括主轴转速、袖筒和探针在工件表面的驻留时间、探针的扎入速度和扎入深度、袖筒的上提速度和上提高度、探针在工件内部的驻留时间、探针的上提速度和上提高度、袖筒的下压速度和下压距离。
2、依据确定的焊接工艺进行焊接程序的编写，并储存于设备的控制器中。
3、将设备对准待焊位置，对于非磁性金属，需在待焊位置背部放置磁性金属垫块，然后启动电磁铁控制开关，将设备准确定位。
4、打开电气开关，调入焊接程序，执行焊接命令。焊接前，探针端面、袖筒端面、压紧套筒端面和待焊工件表面处于同一平面。焊接开始后，压紧套筒维持静止状态，探针旋转下移，对待焊部位进行搅拌，袖筒同步上移，留出空腔来存储溢出金属，当探针下移到指定深度时，探针上移并留下空穴，与此同时袖筒同步下压，将溢出金属挤压至空穴中。最终，探针端面、袖筒端面、压紧套筒端面和工件表面又恢复至初始位置，同时探针滞后旋转一段时间，以消除表面搅拌纹路，完成整个焊接过程。
5、焊接过程结束，关闭电磁铁控制开关，同时将磁性金属垫块妥善取出，并移开设备。
本发明设备在实现无匙孔搅拌摩擦点焊的基础上，设备的体积和重量大大减小，降低了对操作者体能和技术的要求，同时具有两种焊接模式，可以根据焊接条件择优选择，有利于设备充分发挥其焊接潜能，最大化利用其优点，提高了焊接质量和生产效率，最后该设备施焊时采用数字控制，使得焊接质量稳定、重复性高，且允许配合其他工装实现自动化焊接生产
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。