专利名称：一种铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊支撑装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种支撑装置，具体应用于对筒体环向焊缝搅拌摩擦焊的支撑。
背景技术：
搅拌摩擦焊技术是近年来新兴的一项固相连接技术，主要应用于铝合金板材拼 接、型材成型、环向焊缝焊接等，可实现各种铝合金等强度连接。因此，在铝合金零件上得到 了广泛应用。但搅拌摩擦焊技术所必备的三项技术包括搅拌头结构、有效工艺参数及合理 的工装结构。工装结构的合理性直接影响到产品的焊接质量、生产效率、生产成本及劳动强 度，因此可以说搅拌摩擦焊的工装结构同样是牵制此项技术进一步发展的一项关键技术。 目前，铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊所采取的工装结构主要有两种，一种是单 点液压支撑结构，另一种是整体刚性支撑结构。两种支撑方案均存在自身的缺陷，主要表现 在单点液压支撑结构工装在搅拌摩擦焊过程中，筒体零件处于弹性支撑中，随着焊接顶锻 力的变化，单点液压支撑随之变化，且单点支撑接触面积小，难于保证与搅拌头位置对正， 直接影响产品的焊接质量，因此，目前对于单点液压支撑结构应用较少。而整体刚性支撑结 构则是应用较为普遍的一种结构，焊接过程稳定可靠，由于筒体焊接时是整体刚性支撑，工 装必须与筒体内表面贴合良好，否则影响焊接质量，为此工装与产品间隙很小，但这样导致 筒体与工装的装配及拆卸困难，工作效率很低，难于适应大批量生产需要。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊支 撑装置，它具有采用弹性锥套式结构，将刚性支撑环利用液压方法撑开，以保证与筒体零件 内表面紧密贴合，产品焊接时具有足够刚性，在筒体的外表面施加一定的锁紧力，将筒体与 内表面支撑装置完成贴合，通过外加的滚轮机构支撑焊接过程中所施加的焊接顶锻力，满 足筒体环向焊缝焊接要求的特点。 为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊支 撑装置，其特征在于，包括外弹性锥套、压紧锥套、连接件、内弹性套、液压支撑机构和滚轮 支撑机构， 所述外弹性锥套外壁为包括锥形的结构，其内壁与工件外壁小间隙配合； 所述压紧锥套的内壁与外弹性锥套外壁的锥度一致，压紧锥套套在外弹性锥套
外，两者间压紧配合； 所述连接件用于连接外弹性锥套和压紧锥套，能调节压紧锥套与外弹性锥套配合 紧密程度； 所述内弹性套为开有锥形缺口的圆环形结构，内弹性套的外壁与工件内壁小间隙 配合，内弹性套的内壁上设置有液压支撑机构定位块； 所述液压支撑机构包括液压缸和锥形块，所述锥形块与液压缸连接，在液压缸的 作用下锥形块的小头端能够挤压内弹性套的锥形缺口位置，使内弹性套弹性变形胀紧与工件内壁贴合； 所述滚轮支撑机构与工件外径接触，用于支撑工件，包括滚轮和支撑架，所述滚轮 安装在支撑架上，滚轮与所述外弹性锥套的外径贴合。 对上述基础结构的改进为，所述外弹性锥套的圆周上开有U形开口槽，可在外压 作用下弹性变形直径收縮。 对上述结构进一步的改进为，所述滚轮支撑机构还包括调节装置，调节装置包括 丝杠和支座，所述支座水平方向设置有滑轨，所述丝杠与支撑架连接，支撑架上设置有滑 块，滑块位于所述滑轨上，通过调节丝杠带动支撑架在滑轨上运动。 本实用新型的优点在于 1.在单点液压支撑与整体刚性支撑的基础上，利用单点液压支撑实现整体刚性支 撑采用弹性锥套式结构，将刚性支撑环利用液压装置撑开，以保证与筒体零件内表面紧密 贴合，同时在筒体的外表面施加一定的锁紧力，将筒体与内表面支撑装置完成贴合，保证产 品焊接时具有足够的刚性，通过外加的滚轮机构支撑焊接过程中所施加的焊接顶锻力，从 而满足筒体环向焊缝焊接要求，保证焊缝质量稳定。解决了现有技术中采用单点液压支撑 结构时，难于保证与搅拌头位置对正，直接影响产品的焊接质量，筒体零件的焊接存在不稳 定性的问题。 2.也正由于本实用新型采用弹性锥套式结构，将刚性支撑环利用液压装置撑开， 取代现有技术中整体刚性支撑结构，使得装置质量轻巧，并且易于拆装。解决了现有技术中 采用整体刚性结构时，工装笨重、筒体装拆困难的问题。从而提高了生产效率，降低了生产 成本及劳动强度。 3.利用调节装置调节滚轮支撑机构，使得滚轮间距能够根据所需加工的筒体外径 进行调节，易于操作。 4.本实用新型能够被应用于国内航空、航天系统搅拌摩擦焊在大厚度、大直径铝 合金筒体成形方面，为降低生产成本方面提供了一种有效的方法。 本实用新型加工工艺性好，结构简单、成本较低，便于人工操作，实用性强、使用效 果好，为后续类似产品的焊接提供了借鉴，利于推广应用。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的技术方案作进一步具体说明。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型结构示意图。
图3为现有技术中单点液压支撑结构示意图。 图4为现有技术中单点液压支撑结构工作示意图。 图5为现有技术中整体刚性支撑结构示意图。 其中，1-工件，2-外弹性锥套，3-压紧锥套，4-连接件，5-内弹性套，6_锥形块， 7-液压缸，8_定位块，9_滚轮，10-支撑架，11-丝杠，12-支座，13-主动盘，14-从动盘， 15-承力销，16-连接件，17-承力轴，18-辅助轮，19-主轮，20-过渡盘1，21-过渡盘II。
具体实施方式
首先，参照图l所示的本实用新型结构示意图和图2所示的本实用新型结构示意
图，将本实用新型的各组成部件按所需焊接的筒体型号结构进行加工、装配 将锥形块6的大头与液压缸7的顶端连接固定，组成液压支撑机构，固定在内弹性 套5内，并一起装配到焊接夹具上，再套上工件l。内弹性套5为开有锥形缺口的圆环形结 构，其外壁与工件1的内壁小间隙配合，内弹性套5的内壁上设置将液压支撑机构定位的定 位块。在液压缸7的作用下，锥形块6的小头端能够挤压内弹性套5的锥形缺口位置，使内 弹性套5弹性变形胀紧与工件1的内壁贴合。 在工件1的外壁上分别装上外弹性锥套2和压紧锥套3，通过连接件4将外弹性锥 套2和压紧锥套3压在一起，外弹性锥套2的外壁为包括锥形的结构，其内壁与工件外壁小 间隙配合，外弹性锥套的圆周上开有U形开口槽；压紧锥套3的内壁与外弹性锥套2外壁的 锥度一致，压紧锥套3套在外弹性锥套外，两者间通过连接件4压紧配合，并利用连接件4 调节压紧锥套3与外弹性锥套2配合的紧密程度，使外弹性锥套2紧紧压在工件1外表面。 装配滚轮支撑机构将滚轮9装配到支撑架IO上，支撑架IO与调节装置的支座11 连接，为了实现通过调节装置对滚轮间距的条件，可以将其中一边的滚轮9固定在支座11 上，另一边的滚轮9通过支撑架IO与丝杠ll连接，支撑架10的下端安装滑块，在支座11 上设置滑道，通过旋转丝杠11使与丝杠11连接的支撑架10带动与之连接的滚轮9通过滑 块在滑轨上运行，调节两边滚轮之间的间距。也可以将两边滚轮9连接的支撑架IO都安装 在丝杠11上，丝杠11上的旋丝方向相对，当选装丝杠11时就能够使两边的支撑架10做相 向或背向运动，从而调节两边滚轮9的间距。利用装配好的滚轮支撑机构对工件1进行支 撑，保证滚轮9与外弹性锥套2的外径贴合。 顶起液压支撑机构上的锥形块6，将内弹性套5紧紧贴合到工件1内壁，固定好工 件l后，按工艺要求进行铝合金筒体的环向焊缝焊接。经过试生产后，得出了其焊接过程的 稳定性，焊缝质量的可靠性，应用情况较好。 铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊支撑装置应用后，一方面铝合金筒体的加工余量 得到了控制，其内、外表面的加工余量由原单点液压结构工装时的3mm降低至现在的lmm， 较大的节省原材料成本及后续产品的机械加工成本，同时提高了铝合金筒体焊接质量的稳 定性，可有效保证型号产品搅拌摩擦焊100%合格，另一方面较整体刚性支撑工装重量上得 到了有效的减少，从原整体刚性支撑结构的1200Kg降低到了现有的不足300Kg，有效降低 了操作难度及劳动强度，同时有效提高了工装及铝合金筒体的装配时间，提高了生产效率、 降低了生产成本。 最后所应说明的是，以上具体实施方式
仅用以说明本实用新型的技术方案而非限 制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精 神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求一种铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊支撑装置，其特征在于，包括外弹性锥套、压紧锥套、连接件、内弹性套、液压支撑机构和滚轮支撑机构，所述外弹性锥套外壁为包括锥形的结构，其内壁与工件外壁小间隙配合；所述压紧锥套的内壁与外弹性锥套外壁的锥度一致，压紧锥套套在外弹性锥套外，两者间压紧配合；所述连接件用于连接外弹性锥套和压紧锥套，能调节压紧锥套与外弹性锥套配合紧密程度；所述内弹性套为开有锥形缺口的圆环形结构，内弹性套的外壁与工件内壁小间隙配合，内弹性套的内壁上设置有液压支撑机构定位块；所述液压支撑机构包括液压缸和锥形块，所述锥形块与液压缸连接，在液压缸的作用下锥形块的小头端能够挤压内弹性套的锥形缺口位置，使内弹性套弹性变形胀紧与工件内壁贴合；所述滚轮支撑机构与工件外径接触，用于支撑工件，包括滚轮和支撑架，所述滚轮安装在支撑架上，滚轮与所述外弹性锥套的外径贴合。
2. 如权利要求1所述的一种铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊支撑装置，其特征在于， 所述外弹性锥套的圆周上开有U形开口槽，可在外压作用下弹性变形直径收縮。
3. 根据权利要求1或2所述的一种铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊支撑装置，其特征 在于，所述滚轮支撑机构还包括调节装置，调节装置包括丝杠和支座，所述支座水平方向设 置有滑轨，所述丝杠与支撑架连接，支撑架上设置有滑块，滑块位于所述滑轨上，通过调节 丝杠带动支撑架在滑轨上运动。
专利摘要本实用新型涉及支撑装置，公开了一种铝合金筒体环向焊缝搅拌摩擦焊支撑装置，包括外弹性锥套、压紧锥套、连接件、内弹性套、液压支撑机构和滚轮支撑机构，外弹性锥套与工件外壁小间隙配合；压紧锥套套在外弹性锥套外，两者间通过连接件调整压紧程度；内弹性套外壁与工件内壁小间隙配合；液压支撑机构能够挤压内弹性套使内弹性套弹性变形胀紧与工件贴合；滚轮支撑机构用于支撑工件。本实用新型采用弹性锥套式结构，将刚性支撑环利用液压方法撑开，保证与筒体零件内表面紧密贴合，产品焊接时具有足够刚性，在筒体外表面施加锁紧力，将筒体与内表面支撑装置完成贴合，通过外加的滚轮机构支撑焊接过程中所施加的焊接顶锻力满足筒体环向焊缝焊接要求。
文档编号B23K20/12GK201529869SQ20092031061
公开日2010年7月21日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者乔凤林, 余书平, 唐众民, 张振宇, 李昕, 聂绪胜, 鄢江武 申请人:国营红阳机械厂