一种多功能高速摩擦焊接机的制作方法

本实用新型涉及摩擦焊接技术领域，具体涉及一种多功能高速摩擦焊接机。

背景技术：

摩擦塞补焊为一种固相连接新技术，其主要应用于对金属零件局部缺陷的修复。在航空、航天领域，涉及到广泛的铝制金属零部件的焊接，对于铝制机壳或压力筒体部件焊接制作过程往往伴随着局部小范围的焊接缺陷，特别是采用搅拌摩擦焊接工艺设备生产铝质筒体过程中，在单条焊缝末端不可避免的会出现工具退出孔，对于类似这种局部缺陷的修复，目前往往采用手工进行补焊操作，然而手工补焊操作自动化程度低、焊缝质量也很难保证。而采用自动化焊接时，因针对不同的工件焊接时，通常会采用不同形状的焊接工具进行拉锻式、顶锻式或摩擦点焊操作，常见的焊接工具通常是需在焊接机上另外增加夹装机构来夹装焊接工具，在进行更换焊接工具时往往需重新找中心、重新定位，夹装过程较为复杂。如何解决上述问题是本领域技术人员亟待解决的事情。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种多功能高速摩擦焊接机，其结构简单，焊接工具夹装方便，便于不同形状的焊接工具的更换。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种多功能高速摩擦焊接机，所述焊接机包括机架、沿前后方向滑移的安装在所述机架上的顶锻装置、可拆卸的夹装在所述顶锻装置的前端部上的焊接工具、安装在所述顶锻装置后侧的动力装置，所述动力装置的输出端通过传动轴与所述顶锻装置的后端部相连、用于驱动所述顶锻装置带动所述焊接工具绕所述焊接工具的轴心线方向旋转，所述焊接工具与所述顶锻装置间设有用于将两者锁定的锁定结构，所述锁定结构包括固设在所述焊接工具的后侧径向外侧部上的弹性件，所述顶锻装置的前侧部上开设有收纳腔，所述焊接工具的后端部可配合的插入所述收纳腔中，所述收纳腔内沿径向方向开设有用于容置所述弹性件的通槽，当所述焊接工具的后端部插入所述顶锻装置的收纳腔内，且所述弹性件处于自然状态时，所述焊接工具与所述顶锻装置相锁定；当所述弹性件被压缩时，所述焊接工具能够与所述顶锻装置相脱离。

优选地，所述锁定结构还包括安装在所述顶锻装置上的按压件，所述按压件包括沿自身轴向穿设通过所述通槽的按压本体、设于所述按压本体一端上的抵挡部、设于所述按压本体另一端上的解锁按钮，所述抵挡部位于所述通槽内、能够沿径向方向活动的抵挡在所述弹性件上用于挤压所述弹性件，所述解锁按钮位于所述顶锻装置的外部。

优选地，所述焊接机还包括安装在所述传动轴上的惯性飞轮。

进一步优选地，所述焊接机还包括安装在所述惯性飞轮上的飞轮离合器。

优选地，所述焊接机还包括安装在所述传动轴上的刹车装置。

优选地，所述动力装置为动力马达或电动机。

优选地，所述焊接工具上的所述弹性件为沿所述焊接工具的径向方向相对设置的两个弹性凸起，所述顶锻装置的所述收纳腔中开设有与所述弹性件位置相对应的两个所述通槽。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：本实用新型的焊接机，通过设置能够沿前后方向滑移的顶锻装置、安装在顶锻装置前端部上的焊接工具、通过传动轴用于驱动顶锻装置绕焊接工具的轴心线方向旋转的动力装置，从而实现了焊接工具能够在前后方向上的移动同时能够绕自身轴心线方向旋转，实现对工件的摩擦焊接，而在焊接工具与顶锻装置间设置锁定机构，使得焊接工具夹装及拆卸方便，便于更换不同形状的焊接工具，更换过程方便、快捷，且夹装牢靠。

附图说明

附图1为实施例1中所述的焊接机的结构示意图；

附图2为实施例2中所述的焊接机的结构示意图；

附图3为实施例3中所述的焊接机的结构示意图；

其中：1、顶锻装置；11、收纳腔；12、通槽；2、动力装置；3、传动轴；4、弹性件；5、按压件；51、按压本体；52、抵挡部；53、解锁按钮；6、焊接工具；7、惯性飞轮；8、飞轮离合器；9、刹车装置；10、工件。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例来对本实用新型的技术方案作进一步的阐述。

一种多功能高速摩擦焊接机，包括机架(图中未示出)、沿前后方向滑移的安装在机架上的顶锻装置1、可拆卸的夹装在该顶锻装置1的前端部上的焊接工具6、安装在顶锻装置1后侧的动力装置2，参见图1、2、3所示，该动力装置2的输出端通过传动轴3与顶锻装置1的后端部相连、用于驱动顶锻装置1带动焊接工具6绕焊接工具6的轴心线方向旋转，这里的动力装置2为动力马达，也可以是电动机。该焊接工具6与顶锻装置1间设有用于将两者锁定的锁定结构。

该锁定结构包括固设在该焊接工具6的后侧径向外侧部上的弹性件4，参见图1、2、3所示，该顶锻装置1的前侧部上开设有收纳腔11，该焊接工具6的后端部可配合的插入该收纳腔11中，该收纳腔11内沿径向方向开设有用于容置该弹性件4的通槽12。当焊接工具6的后端部插入该顶锻装置1的收纳腔11内，且该弹性件4处于自然状态时，该焊接工具6与顶锻装置1相锁定；当弹性件4被压缩时，该焊接工具6能够与顶锻装置1相脱离。

该锁定结构还包括安装在顶锻装置1上的按压件5，该按压件5包括沿自身轴向穿设通过该通槽12的按压本体51、设于该按压本体51一端上的抵挡部52、设于该按压本体51另一端上的解锁按钮53，该抵挡部52位于该通槽12内、能够沿径向方向活动的抵挡在该弹性件4上用于挤压该弹性件4，该解锁按钮53位于该顶锻装置1的外部。

当夹装该焊接工具6时，只需将焊接工具6的后端部插入该顶锻装置1的收纳腔11中，当弹性件4卡入该通槽12内时，即可实现焊接工具6的锁定；当需更换焊接工具6时，只需按压解锁按钮53，使得按压件5上的抵挡部52抵压在弹性件4上，使弹性件4变形至通槽12槽口，即可将焊接工具6取出。这里，该焊接工具6上的弹性件4为沿焊接工具6的径向方向相对设置的两个弹性凸起，该顶锻装置1的收纳腔11中开设有与该弹性件4位置相对应的两个通槽12。通过在焊接工具6与顶锻装置1间设置锁定结构，能够方便焊接工具6的拆装，夹装过程更为方便、牢靠。

该焊接机还包括安装在传动轴3上的惯性飞轮7及安装在该惯性飞轮7上的飞轮离合器8，该惯性飞轮7用于实现惯量的加载与卸载，通过飞轮离合器8来实现惯性飞轮7与传动轴3的啮合与脱离。

该焊接机还包括安装在该传动轴3上的刹车装置9，通过设置刹车装置9，能够实现传动轴3的反扭矩制动，能够实现焊接能量输入的可控性。

采用该焊接机进行焊接时，通常具有以下三种补焊形式：

实施例1拉锻式摩擦修补焊操作

如图1所示，焊接工具6及工件10均为铝合金材料,焊接工具6的头部为锥形，其一端头部位于工件10的一侧，其轴向穿过工件10,焊接工具6可选用与工件10同种材质也可选为不同种材质，也不排除焊接工具6与工件10为非铝合金材质(如铝合金与不锈钢类组合)，工作过程中，首先通过在传动轴3上施加惯性负载，在本实施例中通过手动装载的方式在传动轴3上加载惯性飞轮7，惯性飞轮7的装载量可按需调节，惯性飞轮7装载完成后启动动力装置2，本实施例中选用动力马达驱动，动力马达通过传动轴3、顶锻装置1将动力传递给焊接工具6，使焊接工具6的转速加速到设定转速R1(铝合金焊接转速典型选取4000～8000RPM),传动轴3及所加载惯性飞轮7达到预定转速后，动力马达可以停止能量输入，同时像该顶锻装置1输送液压油，使顶锻装置1带动焊接工具6沿前后方向滑移，促使焊接工具6与工件10中的加工区域摩擦产生热量形成焊接粘结界面，本实施例中顶锻装置1的压力加载通过预设程序给定，焊接工具6与工件10摩擦过程同时是能量的消耗过程，当焊接工具6转速达到预设值R2时或时间达到预设值T1时，通过预设程序启动刹车装置9，对传动轴3进行强制反扭距制动操作直到焊接工具6停止转动，之后继续施加顶锻力进行保压，保压完成后，通过顶锻装置1上的按压件5释放焊接工具6，焊接过程完成，在焊接过程中顶段力的加载、刹车装置9的启动及保压过程均通过预设程序完成。

实施例2顶锻式摩擦修补焊操作

如图2所示，焊接工具6及工件10均为铝合金材料，焊接工具6的头部为锥形，焊接工具6整体位于工件10的一侧，工件10与焊接工具6对应的部位有通孔，焊接工具6及工件10可选为同种材质也可选为不同种材质，也不排除焊接工具6及工件10为非铝合金材质(如铝合金与不锈钢类组合)，工作过程中，首先通过在传动轴3上施加惯性负载，在本实施例中通过手动装载的方式在传动轴3上加载惯性飞轮7，惯性飞轮7的装载量可按需调节，惯性飞轮7装载完成后启动动力马达，本实施例中选用液压马达驱动，液压马达依次通过传动轴3、顶锻装置1的传动作用将焊接工具6加速到设定转速R1(铝合金焊接转速典型选取4000～8000RPM),传动轴3及所加载惯性飞轮7达到预定转速后，液压马达可以停止能量输入，同时通过液压系统给中顶锻装置1输送液压油，顶锻装置1带动焊接工具6沿前后方向滑移，促使焊接工具6及工件10中加工区域摩擦产生热量形成焊接粘结界面，本实施例中顶锻装置1的压力加载通过预设程序给定，焊接工具6及工件10摩擦过程同时是能量的消耗过程，当工具转速达到预设值R2时或时间达到预设值T1时，通过预设程序启动飞轮离合器8，将惯性飞轮7从主轴上脱除以减少转动惯量同时启动刹车装置9对传动轴3进行强制反扭距制动操作直到焊接工具6停止转动(根据不同工件10焊接工艺要求也可选择不启动强制制动)，之后继续施加顶锻力进行保压，保压完成后，通过按压顶锻装置1上的解锁按钮53将焊接工具6释放，焊接过程完成，焊接过程中顶段力的加载、离合装置的启动脱离、制动机构的启动以及保压过程均通过预设程序完成。

实施例3摩擦点焊操作

如图3所示，焊接工具6为特定形状构件，如顶端部呈矩形，工件10与其对应的面为完成无缺陷平面，需要将焊接工具6通过摩擦焊方式固定连接于工件10上指定位置，焊接工具6及工件10可为铝合金材料也可为其它可锻造金属材料,焊接工具6及工件10可选为同种材质也可选为不同种材质，也可选用性能差异较大的异种金属组合，如铝不锈钢组合等，工作过程中，首先通过惯性飞轮7在传动轴3上施加惯性负载，在本实施例中惯性飞轮7通过飞轮离合器8在传动轴3上自动加载，惯性飞轮7的装载量可按需调节，惯性飞轮7装载完成后启动动力马达，本实施例中选用液压马达驱动，液压马达依次通过传动轴3、顶锻装置1的传动作用将焊接工具6加速到设定转速(铝合金焊接转速典型选取4000～8000RPM),传动轴3及所加载惯性飞轮7达到预定转速后，液压马达可以停止能量输入，同时通过液压系统给)中顶锻装置1输送液压油，顶锻装置1带动焊接工具6在前后方向上滑移促使焊接工具6及工件10中加工区域摩擦产生热量形成焊接粘结界面，本实施例中顶锻装置1的压力加载通过预设程序给定，焊接工具6及工件10摩擦过程同时是能量的消耗过程，当能量消耗完，焊接工具6的转速将为0，之后继续施加顶锻力进行保压，保压完成后，通过按压顶锻装置1上的解锁按钮53释放焊接工具6，焊接过程完成，焊接过程中顶段力的加载以及保压过程均通过预设程序完成。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。