专利名称：一种铝合金细长直筒的搅拌摩擦焊接工装的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及搅拌摩擦焊接领域，具体涉及一种适用于搅拌摩擦焊机床，可实现铝合金细长直筒环缝的搅拌摩擦焊接。
背景技术：
自从搅拌摩擦焊发明以来，搅拌摩擦焊技术得到广泛的关注和深入的研究，特别是针对铝合金材料，世界范围的研究机构学校以及大公司都对此进行了深入细致的研究和工程应用开发，并且在诸多工业制造领域得到了成功应用。但在实际搅拌摩擦焊工程应用中，遇到一种细长的铝合金直筒段环缝对接，由于受铝合金细长直筒的特点的限制，其筒段对接环缝搅拌摩擦焊需要一套专用焊接工装。铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接的难点1.刚性差，铝合金筒段直径相对较小、筒段长度较长，同时由于筒段壁厚薄(6mm以下)，再加上铝合金材料较软，造成筒段细长比较大自身刚性较差。2.定位困难；3.筒体过长，针对筒段内壁的内撑工装进入和取出困难，采用传统的芯轴方式，芯轴过长容易支撑刚性差，容易变形。
实用新型内容本实用新型在现有的搅拌摩擦焊环缝焊接工装的基础上，结合铝合金细长直筒的特点，提出一种搅拌摩擦焊接工装，解决铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接的难点。为达到上述目的，本实用新型提供的铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接工装包括内支撑结构和外支撑结构，内支撑结构包括安装在芯轴上的第一内撑、第二内撑和第三内撑，每个内撑均为圆盘式气动涨圈结构，其圆周上分布有相互间隔的第一涨圈和第二涨圈，每个第一涨圈或第二涨圈通过撑杆和径向分布的第一气缸或第二气缸连接。在芯轴一端安装前导向机构，另一端安装辅助气瓶。在前导向机构外侧安装有前行走机构，在辅助气瓶外侧安装有后行走机构。前行走机构和后行走机构各有3组，呈等边三角形分布，每个行走机构上安装有滚轮，并设有径向的微调机构，适应筒段内壁尺寸。外支撑结构包括齿轮盘和卡爪、齿轮盘的圆周上均匀的安装有一圈压紧气缸，卡爪安装在气缸的输出轴上。设有两个齿轮盘,其外侧和第一传动齿轮啮合,两个传动齿轮之间的安装轴的中部安装有第二从动齿轮，第二从动齿轮和电机输出轴上安装的主动齿轮啮合。本实用新型的有益效果:1.满足左右筒段在对接焊接时能有的刚性要求和定位要求，设计采用3套独立的可伸缩式内撑结构，左筒段通过第一内撑实现筒段内壁的刚性支撑和轴向定位，右筒段通过第三内撑实现筒段内壁的刚性支撑和轴向定位；同时为抵消搅拌头在筒段对接焊缝处的顶锻力，在筒段对接焊缝处也需要一套可伸缩的内撑装置，即第二内撑。同时第一内撑、第二内撑、第三内撑安装于同一芯轴上，三处靠近焊缝位置并且独立可调。保证筒段I和筒段2焊后的同轴度提高筒段在焊缝处的刚性，实现筒段的定位。2.包含一套可实现在筒段内行走驱动机构，用于筒段对焊完成后内撑装置沿筒体内壁滑动移出，即前行走机构和后行走机构，行走驱动机构通过滚轮组合，适应筒段内壁，实现内撑装置沿筒体内壁滑动进入和移出。3.其外圈压紧装置包含一套外圈驱动装置，焊接过程中机头固定不动，通过电机实现筒段在焊接过程中绕其轴心旋转功能。
图1为铝合金细长直筒的搅拌摩擦焊接工装示意图。图2为内撑的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。以下的实施例应理解为仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的保护范围。在阅读了本实用新型记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本实用新型权利要求所限定的范围。如图2所示，该搅拌摩擦焊工装其筒段内撑装置具体包括前导向机构1、芯轴2、前行走机构3、第一内撑4、第二内撑5、第三内撑6、后行走机构7、辅助气瓶8 ;其外撑装置具体包括齿轮盘9、第一从动齿轮10、压紧气缸11、卡爪12、第二从动齿轮13、主动齿轮14、电机15 ;其中压紧气缸11安装在齿轮盘9上并沿圆周均布12处。前导向机构I为鼠笼式结构，用于工装出入待焊筒段时的导向，第一内撑4、第二内撑5、第三内撑6等间距安装在芯轴2上，前行走机构3和后行走机构7都是采用3组适应筒段内壁的滚轮组，每组包含3个滚轮，沿圆周均布，形成内接筒段内壁圆三角形滚动平面，其中前行走机构3包含一组滚轮组，后行走机构7包含两组滚轮组，实现当第一内撑4、第二内撑5、第三内撑6收缩状态时在筒段内的任意位置滑行调整和方便焊后内撑部分沿筒段内壁滑出，同时每个滚轮带有微调机构适应筒段内壁2_以内的尺寸偏差。辅助气瓶8作为备用气源，用于筒段过长时气源供气不便或气源不稳定情况下的内部供气；其中第一内撑4、第二内撑5、第三内撑6均采用同一种气动涨圈式结构，该结构进一步包括第一涨圈16、第二涨圈17、撑杆18、第一气缸19、第二气缸20、芯盘21，第一涨圈16、第二涨圈17各6块沿圆周均布，并分别与第一气缸19、第二气缸20相连，在气缸的带动下实现径向伸缩，适应筒段直径的加工偏差，使得涨圈能够完美贴合筒段内壁，第一内撑4适用于对接筒段一的刚性撑圆，第二内撑5适用于对接对接焊缝的支撑，第三内撑6适用于对接筒段二的刚性撑圆。整个工装的具体使用过程如下，如图2先将右边筒段移动到预定位置，沿筒段内壁放入内撑装置，通过滚轮移动内撑装置，使得第二内撑5中心位置对准右筒段边缘，再放入左边筒段，左右筒段对接后为第一内撑4、第三内撑6的气缸通气，实现两个筒段刚性撑圆，再打开所有的压紧气缸11带动卡爪12，实现左右筒段的外部径向夹紧，最后为第二内撑17的气缸通气实现两个筒段对接处焊缝的内部支撑。搅拌摩擦焊接开始时，由电机15驱动主动齿轮14通过第二从动齿轮13和第一从动齿轮10，最后带动由齿轮盘9，通过安装齿轮盘9上压紧气缸11和卡爪12与筒段外表面的摩擦力驱动筒体绕轴心旋转实现环焊缝焊接。对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。
权利要求1.一种铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接工装，包括内支撑结构和外支撑结构，其特征在于:内支撑结构包括安装在芯轴(2)上的第一内撑(4)、第二内撑(5)和第三内撑(6)，每个内撑均为圆盘式气动涨圈结构，其圆周上分布有相互间隔的第一涨圈(16)和第二涨圈(17)，每个第一涨圈(16)或第二涨圈(17)通过撑杆(18)和径向分布的第一气缸(19)或第二气缸(20)连接。
2.如权利要求1所述的铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接工装，其特征在于:在芯轴(2)—端安装前导向机构(I)，另一端安装辅助气瓶(8)。
3.如权利要求2所述的铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接工装，其特征在于:在前导向机构(I)外侧安装有前行走机构(3 )，在辅助气瓶(8 )外侧安装有后行走机构(7 )。
4.如权利要求3所述的铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接工装，其特征在于:前行走机构(3)和后行走机构(7)各有3组，呈等边三角形分布，每个行走机构上安装有滚轮，并设有径向的微调机构。
5.如权利要求1所述的铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接工装，其特征在于:外支撑结构包括齿轮盘(9)和卡爪(12)、齿轮盘(9)的圆周上均匀的安装有一圈压紧气缸(11)，卡爪(12)安装在气缸(11)的输出轴上。
6.如权利要求5所述的铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接工装，其特征在于:设有两个齿轮盘(9)，其外侧和第一传动齿轮(10)啮合，两个传动齿轮(10)之间的安装轴的中部安装有第二从动齿轮(13)，第二从动齿轮(13)和电机(15)输出轴上安装的主动齿轮(14)啮合。
专利摘要本实用新型在现有的搅拌摩擦焊环缝焊接工装的基础上，结合铝合金细长直筒的特点，提出一种铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接工装，包括内支撑结构和外支撑结构，内支撑结构包括安装在芯轴(2)上的第一內撑(4)、第二內撑(5)和第三內撑(6)，每个內撑均为圆盘式气动涨圈结构，其圆周上分布有相互间隔的第一涨圈(16)和第二涨圈(17)，每个第一涨圈(16)或第二涨圈(17)通过撑杆(18)和径向分布的第一气缸(19)或第二气缸(20)连接。解决铝合金细长直筒搅拌摩擦焊接的难点。
文档编号B23K20/12GK203003341SQ20122070033
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者严军富, 乔凤斌, 张华德 申请人:上海航天设备制造总厂