专利名称：轮毂搅拌摩擦焊焊接装置及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮毂制造设备领域，具体涉及一种用于将轮毂各部件焊接为一体的搅拌摩擦焊焊接装置，还涉及搅拌摩擦焊焊接装置的控制系统。
背景技术：
轮毂是车辆用于连接轮胎与轴的部件，复合式轮毂是一种制造成本接近于整体铸造轮毂的制造成本，而性能可以达到整体锻造轮毂性能的一种轮毂。复合式轮毂的轮辋与轮辐分开制造，然后对轮辋和轮辐进行复合拼接，再对轮辋和轮辐的复合拼接处进行焊接，形成轮毂。搅拌摩擦焊是一种可以根除焊接所固有的气孔、凝固裂纹等缺陷，降低焊接形变量的焊接技术，对于铝合金材料制造的汽车轮毂来说，是理想的焊接技术。目前并没有专门用于轮毂焊接的搅拌摩擦焊焊接装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种轮毂搅拌摩擦焊焊接装置及其控制系统，可以解决目前没有专门用于轮毂焊接的搅拌摩擦焊焊接装置的问题。本发明通过以下技术方案实现:
轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，包括滑台、固定夹具、移动夹具、底座、搅拌头和主控装置，所述固定夹具和移动夹具分别连接于底座的两端部，所述固定夹具的旋转夹板和移动夹具的从动夹板相向设置，所述滑台位于底座一侧，搅拌头连接于滑台的工作台，所述搅拌头和工作台均朝向底座所在方向；所述滑台、固定夹具、移动夹具、底座和搅拌头分别与主控装置电连接。本发明的进一步改进方案是，固定夹具还包括固定导向座、旋转动力装置，所述旋转动力装置的转轴穿过固定导向座后与旋转夹板同心连接，所述旋转夹板朝向移动夹具一面的旋转中心设有定心轴，所述固定导向座的下端和旋转动力装置的机身分别固定连接于底座的上表面。本发明的进一步改进方案是，旋转动力装置为伺服电机。本发明的进一步改进方案是，移动夹具还包括滑动导向座、导轨、滑行驱动装置和固定架，所述滑行驱动装置固定连接于固定架，所述滑行驱动装置的驱动杆穿过固定架后与滑动导向座的一端固定连接，从动夹板通过轴承活动连接于滑动导向座的另一端，所述滑动导向座的下端滑动连接于导轨，所述导轨和固定架分别连接于底座的上表面。本发明的进一步改进方案是，滑行驱动装置为液压油缸或气缸。本发明的进一步改进方案是，滑台为三轴直线式滑台，包括立柱，所述立柱朝向底座的一侧设有Z轴导轨，工作台滑动连接于Z轴导轨；所述立柱下端滑动连接于十字滑台，所述十字滑台由相互垂直的X轴导轨和Y轴导轨构成。本发明的进一步改进方案是，工作台与Z轴导轨之间以及立柱与X轴导轨、Y轴导轨之间分别通过伺服电机驱动。
本发明的进一步改进方案是，主控装置为PLC可编程控制器。上述轮毂搅拌摩擦焊焊接装置的控制系统，还包括压力传感器、位置传感器，所述压力传感器的测量端连接于滑行驱动装置的活塞缸，所述位置传感器的测量端连接于滑台的X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨，所述压力传感器和位置传感器的输出端分别连接与主控装置的输入端，所述主控装置的输出端分别与控制滑台的伺服电机编码器、旋转动力装置的编码器以及滑行驱动装置的电源端连接。本发明的优点在于:
专门用于对复合式轮毂的轮辋和轮辐进行搅拌摩擦焊焊接，可以降低轮毂的形变量，提高轮毂连接处的强度，整体提升了轮毂的质量，同时降低轮毂制造的能耗，减少了轮毂的制造成本。
图1为本发明的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置结构示意图。图2为图1的A方向视图。图3为轮毂搅拌摩擦焊焊接装置控制系统结构示意图。
具体实施例方式如图1所示的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，包括滑台1、固定夹具2、移动夹具3、底座4和搅拌头5，所述固定夹具2和移动夹具3分别连接于底座4的两端部，所述固定夹具2的旋转夹板21和移动夹具3的从动夹板31相向设置，所述滑台I位于底座4 一侧，搅拌头5连接于滑台I的工作台12，搅拌头5和工作台12均朝向底座4所在方向。如图1所示，固定夹具2还包括固定导向座22、旋转动力装置23,所述旋转动力装置23的转轴24穿过固定导向座22后与旋转夹板21同心连接，所述旋转夹板21朝向移动夹具3 —面的旋转中心设有定心轴25，所述固定导向座22的下端和旋转动力装置23的机身分别固定连接于底座4的上表面。其中旋转动力装置23为伺服电机。如图2所示，移动夹具3还包括滑动导向座32、导轨33、滑行驱动装置34和固定架35，所述滑行驱动装置34固定连接于固定架35，所述滑行驱动装置34的驱动杆36穿过固定架35后与滑动导向座32的一端固定连接，从动夹板31通过轴承37活动连接于滑动导向座32的另一端，所述滑动导向座32的下端滑动连接于导轨33，所述导轨33和固定架35分别连接于底座4的上表面；其中滑行驱动装置34为液压油缸或气缸。如图1所示，滑台I为三轴直线式滑台，包括立柱11，所述立柱11朝向底座4的一侧设有Z轴导轨13，工作台12滑动连接于Z轴导轨13 ;所述立柱11下端滑动连接于十字滑台，所述十字滑台由相互垂直的X轴导轨14和Y轴导轨15构成；工作台12与Z轴导轨13之间以及立柱11与X轴导轨14、Y轴导轨15之间分别通过伺服电机传动。如图3所示的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置的控制系统，还包括压力传感器、位置传感器，所述压力传感器的测量端连接于滑行驱动装置34的活塞缸，所述位置传感器的测量端连接于滑台的X轴导轨14、Y轴导轨15和Z轴导轨13，所述压力传感器和位置传感器的输出端分别连接与PLC可编程控制器的输入端，所述PLC可编程控制器的输出端分别与控制滑台I的伺服电机编码器、旋转动力装置23的编码器以及滑行驱动装置34的电源端连接。操作人员将复合拼接后的轮毂通过定心轴定位在旋转夹板21上，启动移动夹具3的液压油缸，带动从动夹板31对轮毂施加轴向压力，以保证轮毂在进行焊接时不会发生位移。手动调整滑台1，使搅拌头5接触轮辋和轮辐的复合拼接处，PLC可编程控制器记录作为位置传感器的霍尔元件所反馈的坐标值，然后启动装置，执行以下步骤:检测搅拌头5是否位于原点，如果检测结果为否，则搅拌头5返回原点，如果检测结果为是，则检测移动夹具3的液压油缸压力是否达到要求，如果检测为否，则发出报警，如果检测结果为是，则作为旋转动力装置23的伺服电机启动,带动旋转夹板21旋转,进而带动轮毂开始旋转；同时搅拌头5启动旋转，滑台I的伺服电机带动搅拌头5迅速向轮毂方向移动，直到距离轮毂外壁2毫米，再低速接触轮毂；轮毂旋转角度在(Γ60°之间时，轮毂旋转的线速度为60毫米/分钟，轮毂旋转角度在6(Γ300°之间时，轮毂旋转的线速度为300毫米/分钟，轮毂旋转角度在30(Γ360°之间时，轮毂旋转的线速度为60毫米/分钟；阶段性的控制速度，在不影响焊接效果的同时提高轮毂焊接的速度，减少轮毂制造的周期，减少装置的能耗，降低轮毂的制造成本。当轮毂旋转360°时，滑台I带动搅拌头5复位，作为旋转动力装置23的伺服电机停止，移动夹具3的液压油缸复位，操作人员取下完成焊接的轮毂。相同尺寸的轮毂进行重复焊接，只需将复合拼接后的轮毂定位固 定，启动装置即可，不需重复设定坐标值。
权利要求
1.轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:包括滑台(I)、固定夹具(2)、移动夹具(3)、底座(4)、搅拌头(5)和主控装置，所述固定夹具(2)和移动夹具(3)分别连接于底座(4)的两端部，所述固定夹具(2)的旋转夹板(21)和移动夹具(3)的从动夹板(31)相向设置，所述滑台(I)位于底座(4) 一侧，搅拌头(5)连接于滑台(I)的工作台(12)，所述搅拌头(5)和工作台(12)均朝向底座(4)所在方向；所述滑台(I)、固定夹具(2)、移动夹具(3)、底座(4)和搅拌头(5 )分别与主控装置电连接。
2.如权利要求1所述的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述固定夹具(2)还包括固定导向座(22)、旋转动力装置(23)，所述旋转动力装置(23)的转轴(24)穿过固定导向座(22 )后与旋转夹板(21)同心连接，所述旋转夹板(21)朝向移动夹具(3 ) —面的旋转中心设有定心轴(25)，所述固定导向座(22)的下端和旋转动力装置(23)的机身分别固定连接于底座(4)的上表面。
3.如权利要求2所述的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述旋转动力装置(23)为伺服电机。
4.如权利要求1所述的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述移动夹具(3)还包括滑动导向座(32)、导轨(33)、滑行驱动装置(34)和固定架(35)，所述滑行驱动装置(34)固定连接于固定架(35)，所述滑行驱动装置(34)的驱动杆(36)穿过固定架(35)后与滑动导向座(32 )的一端固定连接，从动夹板(31)通过轴承(37 )活动连接于滑动导向座(32 )的另一端，所述滑动导向座(32)的下端滑动连接于导轨(33)，所述导轨(33)和固定架(35)分别连接于底座(4)的上表面。
5.如权利要求4所述的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述滑行驱动装置(34)为液压油缸或气缸。
6.如权利要求1所述的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述滑台(I)为三轴直线式滑台，包括立柱(11 )，所述立柱(11)朝向底座(4 )的一侧设有Z轴导轨(13 )，工作台(12 )滑动连接于Z轴导轨(13 );所述立柱(11)下端滑动连接于十字滑台，所述十字滑台由相互垂直的X轴导轨(14)和Y轴导轨(15)构成。
7.如权利要求6所述的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述工作台(12)与Z轴导轨(13)之间以及立柱(11)与X轴导轨(14)、Y轴导轨(15)之间分别通过伺服电机驱动。
8.如权利要求1所述的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，其特征在于:所述主控装置为PLC可编程控制器。
9.如权f8任一项所述的轮毂搅拌摩擦焊焊接装置的控制系统，其特征在于:还包括压力传感器、位置传感器，所述压力传感器的测量端连接于滑行驱动装置(34)的活塞缸，所述位置传感器的测量端连接于滑台的X轴导轨(14)、Y轴导轨(15)和Z轴导轨(13)，所述压力传感器和位置传感器的输出端分别连接与主控装置的输入端，所述主控装置的输出端分别与控制滑台(I)的伺服电机编码器、旋转动力装置(23)的编码器以及滑行驱动装置(34)的电源端连接。
全文摘要
本发明公开了一种轮毂搅拌摩擦焊焊接装置，包括滑台、固定夹具、移动夹具、底座、搅拌头和PLC可编程控制器，所述固定夹具和移动夹具分别连接于底座的两端部，所述固定夹具的旋转夹板和移动夹具的从动夹板相向设置，所述滑台位于底座一侧，搅拌头连接于滑台的工作台，所述搅拌头和工作台均正对底座；所述滑台、固定夹具、移动夹具、底座和搅拌头分别与PLC可编程控制器电连接。本发明还公开了轮毂搅拌摩擦焊焊接装置的控制系统。本发明专门用于对复合式轮毂的轮辋和轮辐进行搅拌摩擦焊焊接，可以降低轮毂的形变量，提高轮毂连接处的强度，整体提升了轮毂的质量，同时降低轮毂制造的能耗，减少了轮毂的制造成本。
文档编号B23K20/12GK103157902SQ20131010711
公开日2013年6月19日 申请日期2013年3月29日 优先权日2013年3月29日
发明者刘湘平 申请人:江苏新创雄铝制品有限公司