一种二维变深度焊接装置及焊接方法与流程

本发明涉及搅拌摩擦焊相关，具体是一种二维变深度焊接装置及焊接方法。

背景技术：

1、对平面焊缝搅拌摩擦焊时，搅拌头轴线与被焊零件表面法线方向之间有一个角度α，一般在1~5°范围内。该倾角使搅拌头针以一定倾角扎入到被焊零件内部并在焊接过程中对被焊零件进行搅拌，同时搅拌头轴肩与被焊零件表面形成局部接触，并通过接触部位给被焊零件施加挤压力，保证可靠连接。

2、二维焊接时需要搅拌头轴线和被焊零件之间始终保持一定的焊接倾角，因此为实现二维焊接则需要额外增加一个运动轴，通过运动轴控制使得搅拌头轴线与被焊零件之间的倾角无论朝着二维焊缝的哪个方向上运动时都保持一致，以上既是二维焊接技术，二维焊接技术是早已成熟的技术，目前在市场上已有非常广泛的应用。

3、回抽（也被叫做无尾孔技术或无匙孔技术）是指在焊接完成，搅拌头要离开被焊产品时，搅拌头针从零件内部按照一定的速度拔出，而搅拌头轴肩始终贴合零件表面，当搅拌头针由零件内部彻底拔出时，搅拌头针和搅拌头轴肩一同远离产品，通过回抽焊接技术，被焊零件的表面不会留下焊接尾孔；值得注意的是“一维”回抽焊接技术也是成熟的焊接技术，目前在市场上的应用同样广泛。

4、但目前市面上大多产品都是二维焊缝，产品在焊接完成后如果具有尾孔，那么需要单独增加一个补尾孔的工序，这样成本高、效率低，因此限制了搅拌摩擦焊技术的推广应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种二维变深度焊接装置及焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种二维变深度焊接装置，包括承接座及安装架，还包括：

4、转动安装在所述承接座上的伸缩轴及通过万向联轴器连接的第二连接轴，所述第二连接轴远离所述万向联轴器的一端固定有搅拌针；

5、主轴，所述主轴上形成有贯穿槽，贯穿槽的端部安装有搅拌轴肩，所述搅拌针贯穿所述贯穿槽及搅拌轴肩且能够沿所述主轴的轴向滑动；

6、倾角调节件，安装在所述主轴的外侧，用于调节所述搅拌针的倾斜角度；

7、升降机构，安装在所述倾角调节件上且连接所述第二连接轴，用于驱动所述第二连接轴沿其轴向移动；

8、旋转驱动件，安装在所述安装架上，且与固定在所述承接座及倾角调节件上的支撑转轴连接，用于驱动所述承接座、主轴、倾角调节件及升降机构整体围绕支撑转轴转动，且可调节所述支撑转轴与所述安装架之间的距离。

9、如上所述的二维变深度焊接装置：所述伸缩轴包括转动安装在所述承接座上且与安装在所述承接座上的第一电机的输出轴固定的驱动轴及连接所述万向联轴器的第一连接轴，所述驱动轴朝向所述第一连接轴的一端插入所述第一连接轴上形成的柱形槽内，且仅可沿所述第一连接轴的轴向滑动。

10、如上所述的二维变深度焊接装置：所述倾角调节件包括套装于所述主轴外侧的且与所述主轴转动连接的调节套筒，以及套设在所述调节套筒外侧的外壳体，所述调节套筒与所述外壳体的内侧形成有间隙；

11、所述外壳体上形成有对称设置的挂耳，固定在所述调节套筒上的调节轴转动安装在所述挂耳上且与安装在所述外壳体上的调节单元连接。

12、如上所述的二维变深度焊接装置：所述调节单元包括：

13、与所述调节套筒上调节轴固定的蜗轮及转动安装在所述外壳体上的蜗杆，所述蜗杆与所述蜗轮传动配合；

14、还包括安装在所述外壳体上的伺服电机，所述伺服电机的输出轴与所述蜗杆的一端固定连接。

15、如上所述的二维变深度焊接装置：所述调节单元包括：

16、与所述调节套筒上调节轴固定的齿轮及滑动安装在所述外壳体上的齿条板，所述齿轮与所述齿条板啮合；

17、还包括安装在所述外壳体上的电动伸缩件，所述电动伸缩件的活动端连接所述齿条板。

18、如上所述的二维变深度焊接装置：所述旋转驱动件包括：

19、安装在所述安装架上的第三电机，所述第三电机的输出轴通过可调节传动件与所述支撑转轴转动连接；

20、固定安装在所述安装架上且与所述安装架长度方向垂直的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的活动端与所述支撑转轴转动连接。

21、如上所述的二维变深度焊接装置：所述可调节传动件包括：

22、传动轴，所述传动轴分别通过与之转动连接的支撑连杆与所述第三电机的输出轴及所述支撑转轴转动连接；

23、两个齿形带，其中一个齿形带转动连接所述支撑转轴及所述传动轴，另一个所述齿形带转动连接所述传动轴及所述第三电机的输出轴。

24、如上所述的二维变深度焊接装置：所述升降机构包括：

25、固定在所述调节套筒上的固定座，所述固定座上形成有内嵌腔，所述内嵌腔的内侧转动安装有螺纹杆，所述螺纹杆上螺纹连接有螺纹套筒；

26、滑动贯穿所述固定座且与所述第二连接轴转动连接的升降套筒，所述升降套筒与所述螺纹套筒固定连接；

27、还包括安装在所述固定座上的第二电机，所述第二电机的输出轴与所述螺纹杆的一端固定连接。

28、如上所述的二维变深度焊接装置：所述承接座上还设置有保护装置，所述保护装置包括一端与所述承接座固定的旋转拖链，所述旋转拖链的另一端安装有环形件，所述环形件通过连接杆与所述调节套筒固定；

29、还包括固定在所述承接座上的内称套管，所述内称套管位于所述旋转拖链及所述驱动轴之间。

30、一种二维变深度焊接装置方法，采用所述的二维变深度焊接装置，包括以下步骤：

31、s1、采用升降装置带动安装架及安装在安装架上的整体向下移动，使得搅拌轴肩抵放于焊接处，同时使得搅拌针插入焊接孔内；

32、s2、通过调节单元调节调节套筒的角度，以带动搅拌针发生倾斜，以调节搅拌针与产品之间的倾角；

33、s3、通过设置的横移机构带动安装架整体横向移动，当焊接深度发生改变时，通过控制升降机构调节搅拌针的伸出长度；当需要进行二维焊接时，通过设置的第三电机带动承接座及外壳体转动一定角度，从而带动搅拌针整体偏摆，同时通过设置的电动伸缩杆改变搅拌针与安装架之间的距离，再配合横移机构实现二维焊接，直至焊接完成。

34、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计新颖，通过伸缩轴产生扭矩，为搅拌针的转动提供驱动力，从而实现搅拌焊接，通过设置的倾角调节件，以调节主轴及搅拌针与产品之间的倾角，通过设置的升降机构用于控制搅拌针的伸出长度，从而实现不同焊接深度需求，设置的旋转驱动件用于驱动搅拌针改变搅拌路径，从而实现二维焊接需求。

技术特征：

1.一种二维变深度焊接装置，包括承接座（1）及安装架（8），其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的一种二维变深度焊接装置，其特征在于，所述伸缩轴包括转动安装在所述承接座（1）上且与安装在所述承接座（1）上的第一电机（2）的输出轴固定的驱动轴（14）及连接所述万向联轴器（16）的第一连接轴（15），所述驱动轴（14）朝向所述第一连接轴（15）的一端插入所述第一连接轴（15）上形成的柱形槽内，且仅可沿所述第一连接轴（15）的轴向滑动。

3.根据权利要求2所述的一种二维变深度焊接装置，其特征在于，所述倾角调节件包括套装于所述主轴（10）外侧的且与所述主轴（10）转动连接的调节套筒（9），以及套设在所述调节套筒（9）外侧的外壳体（3），所述调节套筒（9）与所述外壳体（3）的内侧形成有间隙；

4.根据权利要求3所述的一种二维变深度焊接装置，其特征在于，所述调节单元包括：

5.根据权利要求3所述的一种二维变深度焊接装置，其特征在于，所述调节单元包括：

6.根据权利要求3所述的一种二维变深度焊接装置，其特征在于，所述旋转驱动件包括：

7.根据权利要求6所述的一种二维变深度焊接装置，其特征在于，所述可调节传动件（22）包括：

8.根据权利要求7所述的一种二维变深度焊接装置，其特征在于，所述升降机构（6）包括：

9.根据权利要求8所述的一种二维变深度焊接装置，其特征在于，所述承接座（1）上还设置有保护装置（5），所述保护装置（5）包括一端与所述承接座（1）固定的旋转拖链（501），所述旋转拖链（501）的另一端安装有环形件（502），所述环形件（502）通过连接杆（504）与所述调节套筒（9）固定；

10.一种二维变深度焊接方法，采用如权利要求9所述的二维变深度焊接装置，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及搅拌摩擦焊相关技术领域，具体是一种二维变深度焊接装置及焊接方法，包括承接座及安装架，还包括：转动安装在承接座上的伸缩轴及通过万向联轴器连接的第二连接轴，第二连接轴远离万向联轴器的一端固定有搅拌针；主轴，主轴上形成有贯穿槽，贯穿槽的端部安装有搅拌轴肩，搅拌针贯穿槽及搅拌轴肩且能够沿主轴的轴向滑动；倾角调节件，安装在主轴的外侧；升降机构，安装在倾角调节件上且连接第二连接轴，用于驱动第二连接轴沿其轴向移动；旋转驱动件，安装在安装架上，且与固定在承接座及倾角调节件上的支撑转轴连接，用于驱动承接座、主轴、倾角调节件及升降机构整体围绕支撑转轴转动，且可调节支撑转轴与安装架之间的距离。

技术研发人员：高丽娟,王卫兵,赵发丽,赵存有,房立平
受保护的技术使用者：北京索德瀚智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15