一种高效轮毂焊接设备的制作方法

本实用新型涉及焊接领域，尤其涉及一种用于汽车轮毂的焊接设备。

背景技术：

汽车轮毂作为汽车重要的承载及驱动部件，其轻量化设计制造对于汽车使用过程中减少能源消耗意义重大，这促进了铝合金等轻量化材料的大规模应用，同时轮毂制造产业规模巨大，努力提高质量、降低成本也成为这个行业的不懈追求。目前铝合金轮毂的制造成形工艺主要有整体铸造、整体锻造、锻造加旋压、分体焊接等；比较而言，整体铸造轮毂强度较差，余量多，然由于其工艺成熟度高，整体成本相对较低，主要覆盖中低端轮毂需求市场；锻造轮毂强度高，然其成本也是最高的，主要面向中高端市场；焊接轮毂其轮圈与轮盘往往是分体成形，之后再通过焊接实现连接，这样轮圈与轮盘的材质及成形工艺可选择性大，焊接轮毂可有效提高轮毂的性价比，然而要发挥焊接轮毂的比较优势，急需找到高效、稳定、可靠并适应大规模生产的焊接技术。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种新的高效轮毂焊接设备，实现轮毂的高质、高效焊接。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种高效轮毂焊接设备，包括旋转驱动器、主轴、直线驱动器、轮盘固定器和轮圈固定器；

旋转驱动器可以采用直流电机或者液压马达，直线驱动器可以采用油缸；

主轴的末端连接轮盘固定器，轮盘固定器用于安装轮盘；

轮圈固定器用于安装轮圈，轮圈固定器的位置与轮盘固定器的位置相对应，安装好的轮圈和轮盘的焊接面彼此相对；

旋转驱动器连接主轴并驱动主轴旋转；

直线驱动器连接主轴并驱动主轴相对轮圈固定器直线运动。

本实用新型的高效轮毂焊接设备是一种摩擦焊设备，主要应用于铝合金轮毂焊接；具体工作流程是利用旋转驱动器加速轮盘至设定的速度，然后将轮盘和轮圈的焊接面贴合并保压，同时断开或关闭旋转驱动器，轮盘利用惯性与轮圈产生摩擦，轮盘和轮圈的焊接面因摩擦升温后融合。

具体的，所述轮盘固定器包括卡盘和预顶机构，卡盘用于安装轮盘，预顶机构的顶杆顶住轮盘使轮盘贴合在卡盘表面。

进一步的，轮盘固定器还包括导向机构，预顶机构的顶杆插在导向机构的导向孔内。

进一步的，所述卡盘和轮盘之间设置有弹性过渡层，避免轮盘的表面被卡盘划伤。

具体的，所述轮圈固定器包括外圈夹紧机构和内圈支撑机构，轮圈套在内圈支撑机构上，外圈夹紧机构和内圈支撑机构共同夹住轮圈。

进一步的，外圈夹紧机构与轮圈之间设置有弹性过渡层，内圈支撑机构与轮圈之间设置有弹性过渡层，避免轮圈的表面被外圈夹紧机构和内圈支撑机构划伤。

进一步的，所述主轴上安装有惯性飞轮，惯性飞轮用于帮助轮盘存储能量，以便轮盘与轮圈接触时，焊接面上的摩擦能量输入能够达到设定的功率。

有益效果：本实用新型的高效轮毂焊接设备将惯性旋转摩擦焊应用于轮毂焊接；惯性旋转摩擦焊利用惯性储能提供能量实现焊接界面的加热直到最后接合，通过控制彼此相对旋转摩擦界面的摩擦顶锻压力实现能量输入的调节，可提供比其他焊接作用方式更大的瞬时焊接功率；对于铝合金轮毂的焊接时，整个摩擦焊接面能量输入功率可达100W/mm²。本实用新型的高效轮毂焊接设备能够快速实现同种材质间的或异种材质间的焊接，包括单环缝或双环缝的焊接，焊接过程可重复性高，焊接质量稳定可靠，适合大批量焊接生产，能够将有效控制产品缺陷率降低至百万分之3.4以下。

附图说明

图1是高效轮毂焊接设备的结构示意图。

图2是图1的A放大图。

图3是图2的B放大图。

其中：1、机架；2、电机；3、主轴；4、顶锻油缸；5、惯性飞轮；6、卡盘；7、预顶机构；701、顶杆；8、导向机构；9、外圈夹紧机构；10、内圈夹紧机构；11、轮盘；12、轮圈；13、弹性过渡层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

如图1至图3所示，本实施例的高效轮毂焊接设备，包括机架1、电机2、主轴3、顶锻油缸4、惯性飞轮5、卡盘6、预顶机构7、导向机构8、外圈夹紧机构9和内圈支撑机构10；

电机2、主轴3和顶锻油缸4均安装在机架1上，电机2驱动主轴3旋转，顶锻油缸4驱动主轴3向下运动；

主轴3的末端连接惯性飞轮5和卡盘6；

外圈夹紧机构9、内圈支撑机构10、预顶机构7和导向机构8位于卡盘6的正下方；预顶机构7的顶杆701插在导向机构8的导向孔内。

本实施例的高效轮毂焊接设备主要用于焊接铝合金轮盘11和轮圈12，具体焊接方法是：

(1)在轮圈12表面预先加工好定位面和定位孔，将轮圈12安装在卡盘6上；使用预顶机构7的顶杆从下方顶住轮盘11；

(2)在轮圈12内侧加工定位面，将轮圈12套在内圈支撑机构10上，外圈夹紧机构9和内圈支撑机构10共同夹住轮圈12，外圈夹紧机构9与轮圈12之间设置有弹性过渡层13，内圈支撑机构10与轮圈12之间设置有弹性过渡层13；

(3)启动顶锻油缸4将主轴3及轮盘11向下移动，轮盘11与轮圈12的焊接面接触；，在轮盘11上施加预顶锻压力，预顶锻压力小于焊接顶锻压力的1/2，预顶锻压力保压2～5秒，之后将主轴3及轮盘11回退，使轮盘11与轮圈12的焊接面间隔约5mm；

(4)启动电机2，将主轴3、惯性飞轮5和轮盘11加速至设定速度，然后停止电机2；

(5)启动顶锻油缸4将主轴3及轮盘11向下移动，轮盘11与轮圈12的焊接面接触；在轮盘11上施加顶锻压力，顶锻压力大小为50～80Mpa；轮盘11在惯性的作用下经过大约0.5～2秒的旋转后停止，在此期间保持顶锻压力；在轮盘11停止旋转后继续保持顶锻压力2～5秒；

(6)焊接完成，将轮盘11和轮圈12从设备内取出。

本实施例的高效轮毂焊接设备在焊接铝合金轮毂时，焊接缩短量约为2.5～3.5mm，缩短量可重复性偏差在0.15mm以内；整个焊接过程可重复性高，焊接质量稳定可靠。

虽然说明书中对本实用新型的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本实用新型的保护范围。在不脱离本实用新型宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本实用新型的保护范围内。