摩擦焊接的自动化作业系统的制作方法

本发明属于机械技术领域，涉及一种摩擦焊接的自动化作业系统。

背景技术：

在动力电池技术领域，极柱是动力电池中连通电池内外的部件，极柱具有尺寸小,批量大,表面光洁度要求高的特点,并且生产效率低,加工成本高,产品型号多,因此针对极柱的数控加工特点、难点。

目前，市场上极柱加工都是人工上下料，这导致产品成本高，加工效率低，并在流转过程中加大报废概率。

极少数的自动化只是实现半自动化，并且自动上下料装置针对性强，产品型号多，导致自动化成本也高。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种自动化程度高且作业效率也比较高的摩擦焊接的自动化作业系统。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种摩擦焊接的自动化作业系统，其特征在于，包括摩擦焊接装置、极柱加工装置一、极柱加工装置二和机械手四，上述极柱加工装置一用于切削加工工件a，上述极柱加工装置二用于切削加工工件b，上述机械手四能将加工后的工件a和工件b装夹在摩擦焊接装置的对应夹具处。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述极柱加工装置一设置在车床上，所述车床上具有用于夹持极柱的卡盘和用于安装刀具的刀架，本装置还包括振动料斗、出料通道和机械手一，上述振动料斗固连在车床顶部处且振动料斗位于卡盘上部，上述出料通道倾斜设置且出料通道上端与振动料斗相连通，上述机械手一连接在车床上，机械手一能将出料通道下端处输出的极柱装夹在卡盘处，机械手四能将加工成型后的极柱由卡盘处取出。

本加工装置创造性的将批量的极柱毛坯放置在振动料斗内。

振动料斗振动过程中其内的极柱毛坯有序的进入出料通道内，由于出料通道倾斜设置，因此，位于出料通道内的极柱毛坯能顺畅的由出料通道下端处稳定输出。

机械手一靠近于出料通道下端处，因此，机械手一能稳定的将出料通道下端输出的极柱毛坯夹持，并且将夹持的极柱毛坯稳定的装入车床的卡盘处。

一旦卡盘将极柱毛坯夹持后，刀架进给，通过刀架上的刀具对极柱毛坯进行切削加工。

极柱毛坯加工成型后通过机械手四将成型后的极柱由卡盘处取出。

可以看出，上述机械手一与机械手配合动作后，最终将振动料斗内的极柱毛坯逐个的切削加工成型。

也就是说，机械手一把将出料通道下端处输出的极柱装夹在卡盘处,数控车床开始加工,加工成型后机械手四把两个数控车床的工件装夹在摩擦焊的两端卡盘里,摩擦焊开始焊接,焊接动作完成后,工件自动掉落下方的输送带上。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述车床顶部具有呈平面状的安装部，上述振动料斗固连在安装部处。

这样的结构能将振动料斗稳定的安装在车床顶部处。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述出料通道包括呈长条状的导向条，上述导向条的两边沿处沿其长度方向具有凸出的挡沿，上述挡沿与导向条之间形成内凹的出料通道。

这样的结构能使极柱毛坯稳定的位于出料通道内。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述导向条上端固连在振动料斗的出料口处。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述机械手一位于出料通道的下端处。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述出料通道内具有能每次输出一个极柱的出料装置。

通过出料装置能有序的控制出料通道下端处极柱毛坯的出料量。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述出料装置包括挡片一、挡片二、气缸一和气缸二，上述气缸一和气缸二均固连在出料通道外侧，上述挡片一固连在气缸一的活塞杆上，上述挡片二固连在气缸二的活塞杆上，上述挡片一靠近于出料通道下端，上述挡片二远离出料通道下端，初始状态时挡片一嵌于出料通道内，挡片二脱离出料通道，当需要出料时气缸一和气缸二一起动作并使挡片二嵌于出料通道，挡片一脱离出料通道。

极柱毛坯的尺寸与挡片一和挡片二之间的间距相同。这样的结构能使挡片一与挡片二之间始终具有一个极柱毛坯。

挡片一与挡片二交替移动，就能使出料通道每次输出一个极柱毛坯。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述出料通道下端与车床之间还具有加固结构。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述加固结构包括呈杆状的加强杆，上述加强杆的两端分别固连在出料通道侧部和车床上。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述车床侧部还具有一输送带，上述机械手四能将加工成型后的极柱放置在输送带处。

通过输送带能将加工成型后的极柱有序输送。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述摩擦焊接装置包括机架，还包括驱动件一、驱动件二、夹具一和夹具二，上述机架上部具有导轨，上述夹具二连接在导轨上且夹具二与驱动件一相连接，上述夹具二固连在机架上且夹具二与夹具一正对，上述驱动件二能带动夹具一转动。

本装置中驱动件二带动夹具一持续转动。驱动件一带动夹具一平移，平移后的夹具一能靠近夹具二，最终使夹具一和夹具二上的工件稳定接触。

工件接触后，由于夹具一持续转动，因此，两个工件之间能进行稳定的摩擦焊接。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述夹具二连接在一滑块上，上述驱动件一能推动滑块平移，上述驱动件二固连在滑块上。

滑块与导轨能稳定连接在一起，而且滑块还提供了足够的安装位置供驱动件二安装。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述滑块下部连接在导轨上，上述驱动件一为电机，电机的转轴上固连有丝杆，上述滑块与丝杆螺纹连接。

电机带动丝杆转动过程中，由于滑块与丝杆螺纹连接，因此，最终能带动滑块沿导轨稳定平移。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述驱动件二为电机，电机的转轴与夹具二固连。

通过驱动件二能带动夹具二稳定转动。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述夹具一和夹具二均为三爪卡盘。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述夹具一和夹具二均为液压夹具。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述机架上部固连有定位板，上述驱动件一固连接在定位板上。

在上述的摩擦焊接的自动化作业系统中，所述定位板包括呈平板状的板体一和板体二，上述板体一水平设置且与机架相固连，上述板体二垂直固连在板体一中部处，上述驱动件一固连在板体二侧部。

板体一与机架之间接触面积大，板体二能稳定连接驱动件二。最终能使驱动件二稳定连接在机架上。

摩擦焊接工艺包括以下步骤：

a、工件装夹：将工件a和工件b分别夹持在夹具一和夹具二上；

b、进给焊接：夹具一转动过程中相对于夹具二平移，旋转的工件a与工件b逐步靠拢，工件a与工件b接触后进行摩擦焊接作业。

夹具一夹持工件a，夹具二夹持工件b。转动的夹具一向夹具二靠拢后，旋转的工件a与工件b接触后完成摩擦焊接作业。

在上述的摩擦焊接工艺中，所述步骤a中夹具一通过伺服电机带动其平移且夹具一与夹具二正对。

伺服电机运动平稳能有效提高摩擦焊接作业的稳定性。

在上述的摩擦焊接工艺中，所述步骤b中先使工件a与工件b进行摩擦加热，摩擦加热后再进行顶锻焊接。

当工件a与工件b接触后此阶段为摩擦加热阶段，工件a与工件b摩擦设定时间并达到预定温度后。驱动件一再带动夹具一进给，此时进入顶锻焊接阶段。

所述步骤b中摩擦加热包括四个阶段：初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车。

初始摩擦为工件a与工件b刚接触的阶段，不稳定摩擦为工件a与工件b进行初始摩擦后一段时间的阶段，稳定摩擦为工件a和工件b都达到预定温度的摩擦阶段，停车为工件a与工件b完成摩擦加热后的阶段。

所述步骤b中顶锻焊接包括两个阶段：纯顶锻和顶锻维持。

纯顶锻为驱动件一带动工件a向工件b进给时的阶段，顶锻维持为工件a与工件b连接并冷却成型过程中的阶段。

本发明创造中工件a为铜材料，工件b为铝材料。铜的熔点是1083℃，铝的熔点是660℃，熔点差距大，因此对焊接长度、压力、温度的控制精度的要求比较高，液压系统控制的焊接机难以保持稳定性，已难以满足行业要求。本发明创造使用伺服电机配合丝杆可以精准控制，使焊接过程中预热、加热、顶煅、保压四个阶段的压缩长度、压缩速度、压缩时间保持稳定，这样能保持每个产品的焊接强度都能达到要求。

与现有技术相比，本本摩擦焊接的自动化作业系统将工件a放入极柱加工装置一处，将工件b放入极柱加工装置二处即可自动的完成摩擦焊接作业，其自动化程度比较高。

同时，由于上述自动化作业过程中不间断，因此，其作业效率还比较高。

附图说明

图1是本摩擦焊接的自动化作业系统的立体结构示意图。

图2是极柱加工装置一的立体结构示意图。

图3是极柱加工装置一中出料通道处的局部剖视结构示意图。

图4是摩擦焊接装置的结构示意图。

图中，a1、车床；a2、卡盘；a3、刀架；a4、振动料斗；a5、出料通道；a6、机械手一；a8、挡片一；a9、挡片二；a10、气缸一；a11、气缸二；b1、机架；b2、驱动件一；b3、驱动件二；b4、夹具一；b5、夹具二；b6、导轨；b7、滑块；b8、定位板；b8a、板体一；b8b、板体二。

具体实施方式

如图1所示，本摩擦焊接的自动化作业系统包括摩擦焊接装置、极柱加工装置一、极柱加工装置二和机械手四，上述极柱加工装置一用于切削加工工件a，上述极柱加工装置二用于切削加工工件b，上述机械手四能将加工后的工件a和工件b装夹在摩擦焊接装置的对应夹具处。

如图2和图3所示，本极柱自动化加工装置设置在车床a1上，所述车床a1上具有用于夹持极柱的卡盘a2和用于安装刀具的刀架a3，包括振动料斗a4、出料通道a5和机械手一a6，上述振动料斗a4固连在车床a1顶部处且振动料斗a4位于卡盘a2上部，上述出料通道a5倾斜设置且出料通道a5上端与振动料斗a4相连通，上述机械手一a6连接在车床a1上，机械手一a6能将出料通道a5下端处输出的极柱装夹在卡盘a2处，机械手四能将加工成型后的极柱由卡盘a2处取出。

所述车床a1顶部具有呈平面状的安装部，上述振动料斗a4固连在安装部处。

所述出料通道a5包括呈长条状的导向条，上述导向条的两边沿处沿其长度方向具有凸出的挡沿，上述挡沿与导向条之间形成内凹的出料通道a5。

所述导向条上端固连在振动料斗a4的出料口处。

所述机械手一a6位于出料通道a5的下端处。

所述出料通道a5内具有能每次输出一个极柱的出料装置。

所述出料装置包括挡片一a8、挡片二a9、气缸一a10和气缸二a11，上述气缸一a10和气缸二a11均固连在出料通道a5外侧，上述挡片一a8固连在气缸一a10的活塞杆上，上述挡片二a9固连在气缸二a11的活塞杆上，上述挡片一a8靠近于出料通道a5下端，上述挡片二a9远离出料通道a5下端，初始状态时挡片一a8嵌于出料通道内，挡片二a9脱离出料通道，当需要出料时气缸一a10和气缸二a11一起动作并使挡片二a9嵌于出料通道a5，挡片一a8脱离出料通道a5。

所述出料通道a5下端与车床a1之间还具有加固结构。

所述加固结构包括呈杆状的加强杆，上述加强杆的两端分别固连在出料通道侧部和车床上。

所述车床侧部还具有一输送带，上述机械手四能将加工成型后的极柱放置在输送带处。

本加工装置创造性的将批量的极柱毛坯放置在振动料斗内。

振动料斗振动过程中其内的极柱毛坯有序的进入出料通道内，由于出料通道倾斜设置，因此，位于出料通道内的极柱毛坯能顺畅的由出料通道下端处稳定输出。

机械手一靠近于出料通道下端处，因此，机械手一能稳定的将出料通道下端输出的极柱毛坯夹持，并且将夹持的极柱毛坯稳定的装入车床的卡盘处。

一旦卡盘将极柱毛坯夹持后，刀架进给，通过刀架上的刀具对极柱毛坯进行切削加工。

极柱毛坯加工成型后通过机械手四将成型后的极柱由卡盘处取出。

可以看出，上述机械手一与机械手配合动作后，最终将振动料斗内的极柱毛坯逐个的切削加工成型。

极柱加工装置二与极柱加工装置一的结构和原理均相同，因此，在实施例中不再赘述极柱加工装置二的具体结构和原理。

如图4所示，本摩擦焊接装置包括机架b1，还包括驱动件一b2、驱动件二b3、夹具一b4和夹具二b5，上述机架b1上部具有导轨b6，上述夹具二b5连接在导轨b6上且夹具二b5与驱动件一b2相连接，上述夹具二b5固连在机架1上且夹具二b5与夹具一b4正对，上述驱动件二b3能带动夹具一b4转动。

所述夹具二b5连接在一滑块b7上，上述驱动件一b2能推动滑块b7平移，上述驱动件二b3固连在滑块b7上。

所述滑块7下部连接在导轨b6上，上述驱动件一b2为电机，电机的转轴上固连有丝杆，上述滑块b7与丝杆螺纹连接。

所述驱动件二b3为电机，电机的转轴与夹具二b5固连。

所述夹具一b4和夹具二b5均为三爪卡盘。根据实际情况，所述夹具一b4和夹具二b5均为液压夹具也是可行的。

所述机架b1上部固连有定位板b8，上述驱动件一b2固连接在定位板b8上。

所述定位板b8包括呈平板状的板体一b8a和板体二b8b，上述板体一b8a水平设置且与机架b1相固连，上述板体二b8b垂直固连在板体一b8a中部处，上述驱动件一b2固连在板体二b8b侧部。

本摩擦焊接工艺包括以下步骤：

a、工件装夹：将工件a和工件b分别夹持在夹具一4和夹具二5上；

b、进给焊接：夹具一4转动过程中相对于夹具二平5移，旋转的工件a与工件b逐步靠拢，工件a与工件b接触后进行摩擦焊接作业。

所述步骤a中夹具一通过伺服电机带动其平移且夹具一与夹具二正对。

所述步骤b中先使工件a与工件b进行摩擦加热，摩擦加热后再进行顶锻焊接。

所述步骤b中摩擦加热包括四个阶段：初始摩擦、不稳定摩擦、稳定摩擦和停车。

所述步骤b中顶锻焊接包括两个阶段：纯顶锻和顶锻维持。

本装置中驱动件二带动夹具一持续转动。驱动件一带动夹具一平移，平移后的夹具一能靠近夹具二，最终使夹具一和夹具二上的工件稳定接触。

工件接触后，由于夹具一持续转动，因此，两个工件之间能进行稳定的摩擦焊接。