一种摩擦焊机的制作方法

1.本发明涉及摩擦焊接技术领域，特别是涉及一种摩擦焊机。


背景技术：

2.转子组件作为航空发动机一个重要组成部件，是向气体传输机械能以完成发动机热力循环中气体介质压缩，从而提高气体压力的机械装置。航空发动机转子组件传统连接为机械螺栓连接和电子束焊接两种方式，但机械连接造成压气机轮盘厚度较大，质量较高，增加了发动机整体重量，不利于航空发动机推重比的提高和性能的提升，而电子束焊接方法热输入较高，焊接变形较大，焊后残余应力较高，异种材料焊接难度大，难以完全满足航空发动机压气机盘的设计的制造要求，严重制约了航空发动机整体性能的提升，采用摩擦焊接可满足工件的焊接要求，现有技术中的摩擦焊接装置自完成生产制造起，尾座轴心和夹具轴心位置便无法进行调整，因此对于有特殊焊接要求的工件往往会出现轴心精度偏差的问题，且现有的摩擦焊机约束工件在焊接过程中容易因扭矩作用而发生偏移，导致工件不满足焊接要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种摩擦焊机，以解决上述现有技术存在的问题，能够对尾座工件轴心位置进行调节。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.本发明提供一种摩擦焊机，包括床身、主轴系统、动力系统、移动滑台机构、以及顶锻油缸；所述主轴系统固定设置于所述床身上，所述主轴系统用于安装主轴工件；所述动力系统固定设置于所述床身上，所述动力系统与所述主轴系统的主轴传动连接；所述移动滑台机构与所述床身滑动连接，所述移动滑台机构包括尾座集成体，所述尾座集成体用于安装尾座工件，所述移动滑台机构上固定设置有轴心调节装置，所述轴心调节装置能够驱动所述尾座集成体运动，并能够对所述尾座集成体位置进行锁紧；所述顶锻油缸固定设置在所述床身上，所述顶锻油缸的输出端与所述移动滑台机构固定连接，所述顶锻油缸能够驱动所述移动滑台机构靠近或远离所述主轴系统。
6.优选的，还包括旋转隔离机构，所述旋转隔离机构包括导向盘和多个第一调整机构，所述导向盘用于活动设置于所述尾座集成体上，所述导向盘上开设有一通孔，通孔内壁上沿通孔周向均匀设置有多个滚轮，所述主轴系统包括旋转定位体，所述旋转定位体用于安装主轴工件，各所述滚轮的部分侧壁能够同时与所述旋转定位体外壁接触，各所述第一调整机构均用于固定设置于所述尾座集成体上，多个所述第一调整机构围绕所述导向盘分布，通过各所述第一调整机构相配合能够对所述导向盘径向位置进行调节以使所述导向盘与尾座工件同轴，并能够对所述导向盘位置进行锁紧。
7.优选的，各所述第一调整机构均包括第一驱动装置和第一调整楔块，所述第一驱动装置与所述第一调整楔块传动连接，所述尾座集成体上对应所述第一调整楔块设置有多
个第一固定楔块，通过所述第一驱动装置驱动所述第一调整楔块运动，所述第一调整楔块运动能够带动所述第一固定楔块运动，从而使所述导向盘径向位置发生改变，通过各所述第一调整楔块和所述第一固定楔块相配合能够对所述导向盘位置进行锁紧。
8.优选的，所述动力系统包括风冷系统和驱动系统，所述风冷系统能够对所述驱动系统进行冷却，所述驱动系统与所述主轴通过联轴器传动连接。
9.优选的，所述主轴系统还包括主轴箱、轴承座、平衡液压缸、推力盘、推力轴承、浮动轴承、备紧用推力轴承以及所述主轴，所述主轴部分位于所述主轴箱内部并与所述主轴箱转动连接，所述主轴具有第一轴肩，所述主轴箱内部设有第一限位部，所述推力轴承套设于所述主轴上并位于所述第一轴肩与所述第一限位部之间，所述平衡液压缸与所述推力盘均固定设置于所述主轴箱内部且均不与所述主轴接触，所述推力盘抵接于所述平衡液压缸的活塞杆上，所述推力盘远离所述平衡液压缸的一侧具有第二限位部，所述主轴具有第二轴肩，所述浮动轴承套设于所述主轴上并位于所述第一轴肩与所述第一限位部之间，所述主轴箱远离所述移动滑台机构的一侧与所述轴承座固定连接，所述主轴远离所述移动滑台机构的一端能够从所述轴承座中伸出，所述主轴远离所述移动滑台机构的一端螺纹连接有一螺母，所述螺母的侧壁形成第三限位部，所述轴承座具有第四限位部，所述备紧用推力轴承套设于所述主轴上并位于所述第三限位部和所述第四限位部之间。
10.优选的，所述轴心调节装置包括多个拉紧机构以及多个第二调整机构，所述移动滑台机构还包括移动滑台，所述拉紧机构用于设置在所述移动滑台远离所述尾座集成体的一侧，各所述拉紧机构能够驱动所述尾座集成体向靠近所述移动滑台的方向运动以限制所述尾座集成体移动，所述尾座集成体向远离所述移动滑台的方向运动能够使所述尾座集成体处于位置可调节状态；各所述第二调整机构均用于固定设置在所述移动滑台上，多个所述第二调整机构围绕所述尾座集成体分布，所述尾座集成体处于位置可调节状态时，通过多个所述第二调整机构能够对所述尾座集成体的径向位置进行调节并对其径向位置进行锁紧。
11.优选的，各所述第二调整机构均包括第二驱动装置和第二调整楔块，所述第二驱动装置与所述第二调整楔块传动连接，所述尾座集成体上对应设置多个第二固定楔块，所述第二驱动装置能够驱动所述第二调整楔块运动，一个所述第二调整楔块运动能够带动一个所述第二固定楔块运动，从而使得所述尾座集成体位置发生改变，通过各所述第二调整楔块和各所述第二固定楔块相配合能够对所述尾座集成体径向位置进行锁紧。
12.优选的，所述拉紧机构包括拉紧油缸和拉紧杆，所述拉紧杆能够依次穿过所述移动滑台和所述尾座集成体，所述拉紧杆远离所述尾座集成体的一端与所述拉紧油缸传动连接，所述拉紧杆另一端具有限位端头，所述拉紧油缸能够驱动所述拉紧杆向远离所述尾座集成体的方向运动，并通过所述限位端头和所述移动滑台相配合以限制所述尾座集成体的轴向移动。
13.优选的，所述顶锻油缸包括第一油缸、第二油缸以及锁紧机构，所述第一油缸的活塞杆用于与所述移动滑台固定连接；所述移动滑台上固定设置有移动滑台连接座，所述第二油缸的活塞杆至少部分能够位于所述移动滑台连接座内部并与所述移动滑台连接座滑动连接，所述第一油缸的活塞杆与所述第二油缸的活塞杆运动方向平行；所述锁紧机构能够将所述移动滑台连接座锁紧于所述第二油缸的活塞杆上。
14.优选的，所述锁紧机构包括多个连接件，所述移动滑台连接座远离所述移动滑台的一端沿所述移动滑台连接座周向均匀开设有多个通孔，所述第二油缸的活塞杆上对应开设有多个凹槽，通过一个连接件穿过一个通孔并伸入至与通孔对应设置的一个所述凹槽中能够实现将所述移动滑台座锁紧于所述第二油缸的活塞杆上。
15.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
16.本发明提供的摩擦焊机，通过在移动滑台机构上设置有轴心调节装置，轴心调节装置能够对用于安装尾座工件的尾座集成体的位置进行调节，从而使尾座工件轴心位置发生改变。因此，本发明提供的摩擦焊机能够对尾座工件轴心位置进行调节。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明提供的摩擦焊机的整体结构示意图；
19.图2为本发明提供的移动滑台机构的结构示意图；
20.图3为本发明提供的移动滑台机构的剖视图；
21.图4为本发明提供的顶锻油缸的结构示意图；
22.图中：100-摩擦焊机；1-床身；2-主轴系统；3-动力系统；4-移动滑台机构；5-顶锻油缸；51-第一油缸；52-第二油缸；53-锁紧机构；54-移动滑台连接座；6-旋转隔离机构；61-导向盘；62-第一调整机构；63-滚轮；7-轴心调节装置；71-拉紧机构；72-第二调整机构；721-第二驱动装置；722-第二调整楔块；723-第二固定楔块。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明的目的是提供一种摩擦焊机，以解决现有技术存在的问题，能够对尾座工件轴心位置进行调节。
25.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
26.本发明提供一种摩擦焊机100，如图1所示，包括床身1、主轴系统2、动力系统3、移动滑台机构4、以及顶锻油缸5；主轴系统2固定设置于床身1上，主轴系统2用于安装主轴工件；动力系统3固定设置于床身1上，动力系统3与主轴系统2的主轴传动连接；移动滑台机构4与床身1滑动连接，移动滑台机构4包括尾座集成体，尾座集成体用于安装尾座工件，移动滑台机构4上固定设置有轴心调节装置7，轴心调节装置7能够驱动尾座集成体运动，并能够对尾座集成体位置进行锁紧；顶锻油缸5固定设置在床身1上，顶锻油缸5的输出端与移动滑台机构4固定连接，顶锻油缸5能够驱动移动滑台机构4靠近或远离主轴系统2。
27.通过在移动滑台机构4上设置有轴心调节装置7，轴心调节装置7能够对用于安装尾座工件的尾座集成体的位置进行调节，使尾座工件轴心位置发生改变，从而对尾座工件轴心位置进行调节。
28.本发明提供的摩擦焊机100，还包括旋转隔离机构6，旋转隔离机构6包括导向盘61和多个第一调整机构62，导向盘61用于活动设置于尾座集成体上，导向盘61上开设有一通孔，通孔内壁上沿通孔周向均匀设置有多个滚轮63，主轴系统2包括旋转定位体，旋转定位体用于安装主轴工件，各滚轮63的部分侧壁能够同时与旋转定位体外壁接触，各第一调整机构62均用于固定设置于尾座集成体上，多个第一调整机构62围绕导向盘61分布，通过各第一调整机构62相配合能够对导向盘61径向位置进行调节以使导向盘61与尾座工件同轴，并能够对导向盘61位置进行锁紧。
29.通过各第一调整机构62能够对尾座集成体上的导向盘61位置进行调整，主轴上用于安装主轴工件的旋转定位体能够部分伸入至导向盘61内部并与滚轮63接触，同时能够通过第一调整机构62对导向盘61位置进行锁紧，导向盘61起到限位作用，在焊接过程能够避免工件发生偏移，防止焊接过程中因焊接力和扭矩的作用引起的工件错位、轴线偏斜，确保工件焊后具有良好的径跳精度。
30.旋转定位体安装于主轴上，通过安装于旋转定位体内的主轴弹性夹头能够夹紧主轴工件，焊接时旋转定位体和主轴工件也随主轴同步转动，尾座集成体能够用于夹紧尾座工件，尾座集成体上设置有多个压盘，导向盘61能够通过压盘安装于尾座集成体上，压盘能够限制导向盘61的轴向移动，进行摩擦焊接工作时，首先调整主轴工件与尾座工件同轴，通过第一调整机构62调整导向盘61使导向盘61与旋转定位体同轴，焊接过程中导向盘61套在旋转定位体上，旋转定位体带动滚轮63一起转动，各滚轮63均具有旋转轴，可独立旋转，保证主轴工件和尾座工件始终同轴，同时能够避免其他部件之间发生相对摩擦运动，从而起到导向与旋转隔离的作用。
31.各第一调整机构62均包括第一驱动装置和第一调整楔块，第一驱动装置与第一调整楔块传动连接，尾座集成体上对应第一调整楔块设置有多个第一固定楔块，通过第一驱动装置驱动第一调整楔块运动，第一调整楔块运动能够带动第一固定楔块运动，从而使导向盘61径向位置发生改变，通过各第一调整楔块和第一固定楔块相配合能够对导向盘61位置进行锁紧。
32.各第一调整楔块的滑移面和与其对应设置的一个第一固定楔块的滑移面相贴合，各第一调整楔块的滑移面均与自身运动方向成角度，第一驱动装置能够驱动第一调整楔块运动，从而使导向盘61位置发生改变。
33.动力系统3包括风冷系统和驱动系统，风冷系统能够对驱动系统进行冷却，驱动系统与主轴通过联轴器传动连接，驱动系统能够驱动主轴转动并为主轴提供一轴向力。
34.主轴系统2还包括主轴箱、轴承座、平衡液压缸、推力盘、推力轴承、浮动轴承、备紧用推力轴承以及主轴，主轴部分位于主轴箱内部并与主轴箱转动连接，主轴具有第一轴肩，主轴箱内部设有第一限位部，推力轴承套设于主轴上并位于第一轴肩与第一限位部之间，平衡液压缸与推力盘均固定设置于主轴箱内部且均不与主轴接触，保证主轴旋转时不发生干涉，推力盘抵接于平衡液压缸的活塞杆上，推力盘远离平衡液压缸的一侧具有第二限位部，主轴具有第二轴肩，浮动轴承套设于主轴上并位于第一轴肩与第一限位部之间，主轴箱
远离移动滑台机构4的一侧与轴承座螺栓连接，主轴远离移动滑台机构4的一端能够从轴承座中伸出，主轴远离移动滑台机构4的一端螺纹连接有一螺母，螺母的侧壁形成第三限位部，轴承座具有第四限位部，备紧用推力轴承套设于主轴上并位于第三限位部和第四限位部之间，备紧用推力轴承外圈与轴承座之间过渡配合安装，内圈与主轴过渡配合安装，其中推力轴承与浮动轴承的小端一侧靠近移动滑台机构4，备紧用推力轴承的大端一侧靠近移动滑台机构4，推力轴承、浮动轴承和备紧用推力轴承均优选为推力调心滚子轴承。
35.主轴达到预定转速时，停止供电，主轴系统2靠近移动滑台机构4的一端设置有惯性轮，在惯性轮的作用下，主轴仍处在高速旋转状态，尾座集成体上夹持的尾座工件在顶锻油缸5的驱动下靠近主轴上被夹持的主轴工件，在顶端油缸的作用下，完成工件对接，在两个工件之间的摩擦阻力作用下，主轴逐渐停止转动，从两个工件接触到主轴停止转动完成焊接过程中，一直有轴向的重载力作用于主轴的轴线方向，轴向力由推力轴承与浮动轴承共同承载，为了轴向力较为均衡的协调分配到推力轴承与浮动轴承上，防止任一轴承受力过大烧损，推力轴承与浮动轴承安装于主轴箱中部，其中推力轴承采用固定安装，浮动轴承采用浮动安装，固定安装的推力轴承将承载的轴向力直接作用于主轴箱，浮动安装的浮动轴承安装于推力盘上，通过平衡液压缸将承载的轴向力间接作用在主轴箱体上，平衡液压缸的作用是平衡推力轴承与浮动轴承承载的轴向力，具体原理为，平衡液压缸的加压腔与轴向力加压油缸的加压腔相通，且平衡液压缸加压腔的面积为轴向力加压油缸加载腔面积的一半，这样平衡液压缸将提供轴向力一半的轴向承载力，即浮动轴承在平衡液压缸的作用下承载了一半轴向力，那么另一半轴向力将由推力轴承承载，通过采用重载推力调心滚子轴承和平衡液压缸均衡受力的技术，解决大承载力主轴系统2承载问题，提高轴承寿命。
36.平衡液压缸加压腔与主轴轴向加压液压油缸加压腔相通，平衡液压缸加压腔活塞面积为主轴轴向加压液压油缸加压腔面积的一半，平衡液压缸只有进油腔，没有回油腔。
37.轴心调节装置7包括多个拉紧机构71以及多个第二调整机构72，移动滑台机构4还包括移动滑台，拉紧机构71用于设置在移动滑台远离尾座集成体的一侧，各拉紧机构71能够驱动尾座集成体向靠近移动滑台的方向运动以限制尾座集成体移动，尾座集成体向远离移动滑台的方向运动能够使尾座集成体处于位置可调节状态；各第二调整机构72均用于固定设置在移动滑台上，多个第二调整机构72围绕尾座集成体分布，尾座集成体处于位置可调节状态时，通过多个第二调整机构72能够对尾座集成体的径向位置进行调节并对其径向位置进行锁紧。
38.各第二调整机构72均包括第二驱动装置721和第二调整楔块722，第二驱动装置721与第二调整楔块722传动连接，尾座集成体上对应设置多个第二固定楔块723，第二驱动装置721能够驱动第二调整楔块722运动，一个第二调整楔块722运动能够带动一个第二固定楔块723运动，从而使得尾座集成体位置发生改变，通过各第二调整楔块722和各第二固定楔块723相配合能够对尾座集成体径向位置进行锁紧。
39.各第二调整楔块722的滑移面和与其对应设置的一个第二固定楔块723的滑移面相贴合，各第二调整楔块722的滑移面均与自身运动方向成角度，第二驱动装置721能够驱动第二调整楔块722运动，从而使尾座集成体位置发生改变，第二调整机构72优选为四个，分别设置在尾座集成体的左下方、右下方、左上方以及右上方，通过调整左下方和/或右下方的第二调整机构72，能够使尾座集成体在径向上沿各个方向进行移动，第二驱动装置721
能够与控制系统电连接，通过控制系统设定的参数控制第二驱动装置721进给量，从而能够实现对尾座集成体的位置进行精准调节，调节精度高，并能够保证工件的焊后精度，位于尾座集成体左上方和右上方的第二调整机构72用于与位于尾座集成体左下方和右下方的第二调整机构72相配合以夹紧尾座集成体，位于尾座集成体左上方和右上方的第二调整机构72的第二驱动装置721可选用油缸。
40.拉紧机构71包括拉紧油缸和拉紧杆，拉紧杆能够依次穿过移动滑台和尾座集成体，拉紧杆远离尾座集成体的一端与拉紧油缸传动连接，拉紧杆另一端具有限位端头，拉紧油缸能够驱动拉紧杆向远离尾座集成体的方向运动，并通过限位端头和移动滑台相配合以限制尾座集成体的轴向移动，拉紧油缸的活塞杆上固定设置有拉紧楔块，拉紧杆上开设有通孔，拉紧楔块能够伸至通孔中，通孔远离尾座集成体一侧的内壁能够与拉紧楔块的滑移面相贴合，通过拉紧油缸驱动拉紧楔块随活塞杆运动能够使拉紧楔块作用于拉紧杆，能够使拉紧杆向远离尾座集成体的方向运动。
41.顶锻油缸5包括第一油缸51、第二油缸52以及锁紧机构53，第一油缸51的活塞杆用于与移动滑台固定连接；移动滑台上固定设置有移动滑台连接座54，第二油缸52的活塞杆至少部分能够位于移动滑台连接座54内部并与移动滑台连接座54滑动连接，第一油缸51的活塞杆与第二油缸52的活塞杆运动方向平行；锁紧机构53能够将移动滑台连接座54锁紧于第二油缸52的活塞杆上。
42.顶锻过程通过两个油缸完成，第一油缸51仅用于推动移动滑台空载前进或后退，第一油缸51可选用一长行程供油少的油缸，待第一油缸51的活塞杆前进至主轴工件与尾座工件相距一定距离，通过锁紧机构53将移动滑台连接座54锁紧于第二油缸52的活塞杆上，第二油缸52通过锁紧于第二油缸52的活塞杆上的移动滑台连接座54推动移动滑台前进完成顶锻，第二油缸52可选用短行程大供油量的油缸，相较于现有技术中既需推动移动滑台空载前进也需完成顶锻的大油量长行程油缸极大地降低了制造和使用费用。
43.锁紧机构53包括多个连接件，移动滑台连接座54远离移动滑台的一端沿移动滑台连接座54周向均匀开设有多个通孔，第二油缸52的活塞杆上对应开设有多个凹槽，通过一个连接件穿过一个通孔并伸入至与通孔对应设置的一个凹槽中能够实现将移动滑台座锁紧于第二油缸52的活塞杆上。
44.锁紧机构53包括多个连接件，移动滑台连接座54远离移动滑台的一端沿移动滑台连接座54周向均匀开设有多个通孔，第二油缸52的活塞杆上对应开设有多个凹槽，通过一个连接件穿过一个通孔并伸入至与通孔对应设置的一个凹槽中能够实现将移动滑台连接座54锁紧于第二油缸52的活塞杆上，连接件优选为固定销，待顶锻完成后，取下连接件，并将第一油缸51和第二油缸52复位。
45.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。