一种整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及焊接设备，具体地说是一种整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置。包括底座、立柱、滑鞍、滑枕及主轴结构，其中立柱滑动安装在底座上，所述立柱上沿竖直方向开设有矩形通孔I；所述滑鞍设置于立柱的矩形通孔I内、并与立柱滑动连接，所述滑鞍上沿长度方向设有矩形通孔II，所述滑枕插设于滑鞍的矩形通孔II内、并与滑鞍滑动连接，滑枕的一端转动连接有主轴结构，所述主轴结构与搅拌头连接；所述搅拌头通过立柱在底座上X方向运动，通过滑鞍在立柱的矩形通孔I内Y方向运动，通过滑枕在滑鞍的矩形通孔II内Z方向运动。本发明结构刚度高，通过在X、Y、Z三个方向的运动实现曲线焊缝的搅拌摩擦焊接。
【专利说明】一种整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接设备，具体地说是一种整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，适用于航空航天大型薄壁高强度铝合金件的焊接。
【背景技术】
[0002]针对航空航天大型部件的焊接，一般采用熔化焊，但这种焊接方法具有较大的弊端，如焊缝尺寸不符合要求，沿焊缝的母材部位产生沟槽或凹陷，焊缝中残有熔渣，焊穿等。
[0003]多年以来，搅拌摩擦焊技术经过大量的实验和应用研究，显示出很多独特的优点，其技术简单，焊接温度低于材料熔点，可以有效的避免上述熔化焊的缺点。但是在进行空间大型曲线焊缝的焊接时，若采用单立柱单悬臂的设备焊接焊缝，由于设备强度刚度不够，容易发生侧翻现象导致焊缝精度不够，如若采用框架式拼接立柱、拼接滑鞍时，由于拼接处存在接触，从而导致搅拌摩擦焊末端精度下降。所以，受到环境、操作条件等限制，需要一种结构紧凑，高刚度，高强度的搅拌摩擦焊设备去满足实际应用的需要。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本发明的目的在于提供一种整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置。该装置结构刚度高，通过在X、Y、Z三个方向的运动实现曲线焊缝的搅拌摩擦焊接。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0006]一种整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，包括底座、立柱、滑鞍、滑枕及主轴结构，其中立柱滑动安装在底座上，所述立柱上沿竖直方向开设有矩形通孔I;所述滑鞍设置于立柱的矩形通孔I内、并与立柱滑动连接，所述滑鞍上沿长度方向设有矩形通孔II，所述滑枕插设于滑鞍的矩形通孔II内、并与滑鞍滑动连接，滑枕的一端转动连接有主轴结构，所述主轴结构与搅拌头连接；所述搅拌头通过立柱在底座上X方向运动，通过滑鞍在立柱的矩形通孔I内Y方向运动，通过滑枕在滑鞍的矩形通孔II内Z方向运动。
[0007]所述底座上设有底座导轨，所述立柱通过底部设有的滑块与底座导轨滑动连接，实现立柱的X方向运动。所述底座导轨为三条，该三条底座导轨相互平行设置。
[0008]所述立柱上的矩形通孔I的相对侧面沿竖直方向对称设有内侧导轨，立柱的前端面、矩形通孔I的两侧沿竖直方向对称设有前侧导轨；所述滑鞍为T型，滑鞍的两端通过安装在滑鞍上的滑块与内侧导轨和前侧导轨滑动连接，实现滑鞍的Y方向运动。
[0009]所述滑枕的两侧面分别对称设有两根滑枕导轨，所述滑鞍的矩形通孔II的相对内侧面通过安装在滑鞍上的滑块与滑枕导轨滑动连接，实现滑枕的Z方向运动。
[0010]所述搅拌头转动安装在主轴结构的侧面。所述立柱为封闭式框架结构，整体加工成型。所述滑枕的长度比滑鞍的长度长。
[0011]本发明的优点与有益效果是:
[0012]1.本发明结构简单、紧凑，易于安装，可靠实用，通过直线导轨机构实现X、Y、Z三个方向的运动，实现曲线焊缝的搅拌摩擦焊接。[0013]2.本发明立柱为封闭式框架结构，整体加工成型，整体精度和刚度得到大幅度提闻。
[0014]3.本发明焊接质量好，有效避免传统熔化焊所带来的弊端。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的立体结构示意图；
[0016]图2为本发明等轴测视图；
[0017]图3为本发明主视图；
[0018]图4为图3的后视图；
[0019]图5为本发明滑块与导轨的连接示意图；
[0020]图6为图3的侧视图；
[0021]图7为图6的剖视图；
[0022]图8为本发明中滑鞍与滑块的立体示意图一；
[0023]图9为本发明中滑鞍与滑块的立体示意图二。
[0024]其中:1为底座,2为底座导轨,3为滑块,4为立柱,5为前侧导轨,6为内侧导轨,7为滑鞍，8为滑枕导轨，9为滑枕，10为主轴结构，11为搅拌头。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明作进一步详述。
[0026]如图1?9所示，本发明包括底座1、立柱4、滑鞍7、滑枕9及主轴结构10，其中底座I的上表面加工有三个相互平行的凸台，用以安装底座导轨2，将三个长度相同的底座导轨2分别安装在底座I上的三个凸台上。立柱4的底部开设有三条相互平行凹槽，并且安装有十二个结构相同的滑块3，平均每条凹槽都装有四个滑块3。将立柱4连带滑块3从底座导轨2的一侧滑进，即实现了立柱4相对底座I的滑动，从而完成立柱4与底座I的滑动连接。
[0027]立柱4为封闭式框架结构，整体加工成型，中间无连接环节。立柱4上沿高度方向开设有矩形通孔I，该矩形通孔I内侧相对的两个侧面上沿竖直方向对称安装两条长度相等，结构相同的内侧导轨6，立柱4的前端面、矩形通孔I的两侧沿竖直方向对称设有两条长度相等、结构相同的前侧导轨5。滑鞍7为T型，其中的一端较宽，较宽一端的两侧开沿竖直方向开设有凹槽，每个凹槽装有两个结构相同的滑块3。滑鞍7较窄的另一端两侧沿竖直方向开设有凹槽，每个凹槽装有两个结构相同的滑块3，将滑鞍7连带滑块3安装在立柱4的前侧导轨5和内侧导轨6之上，完成滑鞍7与立柱4的滑动连接，从而实现滑鞍7沿着立柱4的Y方向(即竖直方向)上的运动。
[0028]滑鞍7的中心部分沿长度方向设有矩形通孔11，通矩形通孔11的两个侧面分别装有4个结构相同的滑块3。滑枕9的两个侧面沿长度方向分别对称安装两条长度相等、结构相同的滑枕导轨8，滑枕9的长度要比滑鞍7长。将滑枕9连带滑枕导轨8安装在滑鞍7的矩形通孔II内的滑块3上，完成滑枕9与滑鞍7之间的滑动连接，即实现滑枕9相对于滑鞍7的伸出与回收运动，即实现滑枕9的Z方向运动。
[0029]滑枕9的半圆头一端侧面转动连接有主轴结构10，主轴结构10可以绕其本身轴线旋转。搅拌头11转动安装在主轴结构10的小圆柱头的端面，且可以绕其自身轴线旋转。
[0030]本发明工作原理是:
[0031]本发明工作时，底座I上的底座导轨2可以提供X方向上的运功，立柱4上的前侧导轨5以及内侧导轨6可以提供Y方向上的运动，滑枕9上的滑枕导轨8可以提供Z方向的运动，主轴结构10的旋转可以调整焊接的角度，搅拌头11绕其自身轴线旋转，在两焊接件的边
[0032]产生大量的摩擦热，从而在金属连接处产生金属塑性软化区，该塑性软化区域在搅拌头11的作用下，搅拌后的金属沿焊缝向后流动，形成塑性金属流，并在搅拌头11离开后的冷却过程中，受到挤压形成固相焊接接头，即实现焊缝的高质量焊接。
【权利要求】
1.一种整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，其特征在于:包括底座(1)、立柱(4)、滑鞍(7)、滑枕(9)及主轴结构(10)，其中立柱(4)滑动安装在底座(1)上，所述立柱(4)上沿竖直方向开设有矩形通孔I ;所述滑鞍(7)设置于立柱(4)的矩形通孔I内、并与立柱(4)滑动连接，所述滑鞍(7)上沿长度方向设有矩形通孔II，所述滑枕(9)插设于滑鞍(7)的矩形通孔II内、并与滑鞍(7)滑动连接，滑枕(9)的一端转动连接有主轴结构(10)，所述主轴结构(10)与搅拌头(11)连接；所述搅拌头(11)通过立柱⑷在底座⑴上X方向运动，通过滑鞍(7)在立柱(4)的矩形通孔I内Y方向运动，通过滑枕(9)在滑鞍(7)的矩形通孔II内Z方向运动。
2.按权利要求1所述的整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述底座(1)上设有底座导轨(2)，所述立柱(4)通过底部设有的滑块(3)与底座导轨(2)滑动连接，实现立柱⑷的X方向运动。
3.按权利要求2所述的整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述底座导轨(2)为三条，该三条底座导轨(2)相互平行设置。
4.按权利要求1所述的整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述立柱(4)上的矩形通孔I的相对侧面沿竖直方向对称设有内侧导轨(6)，立柱(4)的前端面、矩形通孔I的两侧沿竖直方向对称设有前侧导轨(5);所述滑鞍(7)为T型，滑鞍(7)的两端通过安装在滑鞍(7)上的滑块(3)与内侧导轨(6)和前侧导轨(5)滑动连接，实现滑鞍(7)的Y方向运动。
5.按权利要求1所述的整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述滑枕(9)的两侧面分别对称设有两根滑枕导轨(8)，所述滑鞍(7)的矩形通孔II的相对内侧面通过安装在滑鞍(7)上的滑块 (3)与滑枕导轨(8)滑动连接，实现滑枕(9)的Z方向运动。
6.按权利要求1所述的整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述搅拌头(11)转动安装在主轴结构(10)的侧面。
7.按权利要求1所述的整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述立柱(4)为封闭式框架结构，整体加工成型。
8.按权利要求1所述的整体框架式悬臂搅拌摩擦焊装置，其特征在于:所述滑枕(9)的长度比滑鞍(7)的长度长。
【文档编号】B23K20/12GK103878475SQ201210560217
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月20日 优先权日:2012年12月20日
【发明者】周维佳, 武加锋, 宛敏红, 田远征, 杨广新, 骆海涛, 王洪光, 王敏, 孙澍锋 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所