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防变形摩擦焊机及焊接方法

阅读：1040发布：2020-10-20

IPRDB可以提供防变形摩擦焊机及焊接方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且防变形摩擦焊机及焊接方法。传统结构是上拉杠与床身组成刚性框架，通常床身的刚性大于拉杠，因此受力时变形量不同，使得固定夹具及焊接工件受到弯曲，影响焊接工件的同心度。一种防变形摩擦焊机，其组成包括:带有润滑系统的主机、液压站、计算机监视系统，所述的主机的主轴箱内装有主轴，所述的主轴箱连接的拉杆穿过后顶固定座连接加压主油缸，所述的加压主油缸在床身的床身直线短导轨上滑动，所述的主轴箱与床身之间装有直线长导轨。本发明用于工件摩擦焊接。，下面是防变形摩擦焊机及焊接方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种防变形摩擦焊机，其组成包括: 带有润滑系统的主机、液压站、计算机监视系统，其特征是:所述的主机的主轴箱内装有主轴，所述的主轴箱连接的拉杆穿过后顶固定座连接加压主油缸，所述的加压主油缸在床身的床身直线短导轨上滑动，所述的主轴箱与床身之间装有直线长导轨。

2.根据权利要求1所述的防变形摩擦焊机，其特征是:所述的主轴连接电机和旋转夹具，所述的床身的凸台顺次连接固定夹具、前中心支撑滚轮架和后中心支撑滚轮架，所述的固定夹具内装有弹簧圈，所述的电机连接的电机皮带轮通过皮带连接主轴箱皮带轮，所述的主轴箱皮带轮连接主轴箱摩擦离合制动器。

3.根据权利要求1或2所述的防变形摩擦焊机，其特征是: 所述的皮带轮为三角带轮，所述的转动夹具连接旋转工件，所述的固定夹具连接固定工件，利用焊机将所述的旋转工件和所述的固定工件焊接在一起；所述的润滑系统润滑所述的主机的各个部件，所述的固定夹具固定在所述的床身上。

4.一种防变形摩擦焊机的焊接方法，其特征是：摩擦焊接时其中一个旋转工件一边转动，同时向另一个固定工件轴向移动并施加压力，在焊接之前轻夹旋转工件和固定工件，并使主轴轴向移动至固定工件的焊接表面并全面接触，予顶到位，两个工件自动矫正位置，然后重夹，予顶力使旋转工件变形，重夹后旋转工件变形力使固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，焊接时由于焊接压力使固定夹具上部向床尾方向弯曲，与予顶方向相反，同理予顶时产生的固定工件的变形，重夹后固定工件变形力使后顶固定座上部向床尾方向弯曲，焊接时由于焊接压力固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，方向相反起到予应力梁的作用，将旋转工件和固定工件夹紧后利用摩擦生热原理形成摩擦焊接头。

说明书全文

防变形摩擦焊机及焊接方法

[0001] 技术领域：本发明涉及一种防变形摩擦焊机及焊接方法。

[0002] 背景技术：常规设计无论主轴箱移动还是固定夹具移动，一对工件摩擦焊接时，其中一个工件转动，另一个工件轴向移动并施加压力利用摩擦生热原理形成摩擦焊接头，或者工件摩擦焊接时，其中一个工件一边转动并且同时向另一个工件轴向移动并施加压力，另一个工件被固定夹具夹紧，无论主轴箱移动还是固定夹具移动，2种结构承受的摩擦力或顶锻力都由固定端及其连接螺钉传到床身，由于摩擦力或顶锻力与固定螺钉的支反力大小虽然相等却不是作用在一条直线上，因此还有很大的扭矩作用在固定夹具及床身上，固定夹具及床身将产生弯曲扭转变形，即使是微小的弹性变形，也足以破坏焊接的同轴度。

[0003] 传统结构是上拉杠与床身组成刚性框架，通常床身的刚性大于拉杠，因此受力时变形量不同，使得固定夹具及焊接工件受到弯曲，影响焊接工件的同心度。

[0004] 发明内容：本发明的目的是提供一种突破常规的防变形摩擦焊机结构设计，提高防变形摩擦焊机焊接工件同轴度控制精度的防变形摩擦焊机及焊接方法。

[0005] 上述的目的通过以下的技术方案实现：一种防变形摩擦焊机，其组成包括:带有润滑系统的主机、液压站、计算机监视系统，所述的主机的主轴箱内装有主轴，所述的主轴箱连接的拉杆穿过后顶固定座连接加压主油缸，所述的加压主油缸在床身的床身直线短导轨上滑动，所述的主轴箱与床身之间装有直线长导轨。

[0006] 所述的防变形摩擦焊机，所述的主轴连接电机和旋转夹具，所述的床身的凸台顺次连接固定夹具、前中心支撑滚轮架和后中心支撑滚轮架，所述的固定夹具内装有弹簧圈，所述的电机连接的电机皮带轮通过皮带连接主轴箱皮带轮，所述的主轴箱皮带轮连接主轴箱摩擦离合制动器。

[0007] 所述的防变形摩擦焊机，所述的皮带轮为三角带轮，所述的转动夹具连接旋转工件，所述的固定夹具连接固定工件，利用焊机将所述的旋转工件和所述的固定工件焊接在一起；所述的润滑系统润滑所述的主机的各个部件，所述的固定夹具固定在所述的床身上。

[0008] 一种防变形摩擦焊机的焊接方法，摩擦焊接时其中一个旋转工件一边转动，同时向另一个固定工件轴向移动并施加压力，在焊接之前轻夹旋转工件和固定工件，并使主轴轴向移动至固定工件的焊接表面并全面接触，予顶到位，两个工件自动矫正位置，然后重夹，予顶力使旋转工件变形，重夹后旋转工件变形力使固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，焊接时由于焊接压力使固定夹具上部向床尾方向弯曲，与予顶方向相反，同理予顶时产生的固定工件的变形，重夹后固定工件变形力使后顶固定座上部向床尾方向弯曲，焊接时由于焊接压力固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，方向相反起到予应力梁的作用，将旋转工件和固定工件夹紧后利用摩擦生热原理形成摩擦焊接头。

[0009] 有益效果：1.本发明的固定夹具除径向夹紧焊接工件外，还受到轴向工件顶锻力、后顶固定座支反力及弹性圈弹性力，因此作用在固定夹具的轴向力互相平衡、而不对床身产生扭矩，避免了固定夹具、床身产生的弹性变形而影响焊接精度。

[0010] 本发明的主轴箱、加压主油缸座、两个拉杠组成的整体刚性框架，与床身无关，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上；而且两个拉杠与旋转中心是对称分布，拉伸变形量相同，不会使固定夹具及焊接工件受到弯曲，因此提高了焊接工件的同心度。

[0011] 本发明主轴箱与加压主油缸、两个拉杠连接形成一个整体框架、主轴箱可以在加压主油缸的推动下在直线导轨上移动，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上，提高了设备的使用寿命。

[0012] 本发明固定夹具除径向夹紧焊接工件外，还受到轴向工件顶锻力、后顶固定座支反力及弹性圈弹性力，因此作用在固定夹具的轴向力互相平衡、而不对床身产生扭矩，避免了固定夹具、床身产生的弹性变形而影响焊接同轴度精度。

[0013] 本发明为了使焊接表面全面接触，在焊接之前轻夹两个工件，并使主轴工件轴向移动至固定工件的焊接表面并全面接触，予顶到位，两个工件自动矫正位置，然后重夹，予顶力使弹性元件变形，重夹后弹性元件变形力使固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，焊接时由于焊接压力使固定夹具上部向床尾方向弯曲，与予顶方向相反，同理予顶时产生的弹性元件的变形，重夹后弹性元件变形力使后顶固定座上部向床尾方向弯曲，焊接时由于焊接压力固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，方向相反起到予应力梁的作用，因此提高了焊接工件的同心度。

[0014] 本发明突破了常规摩擦焊的结构设计，提高了同轴度控制精度。

[0015] 通常的结构在630 KN防变形摩擦焊机上，在固定夹具上端用百分表测量，轴向后移0.2，后顶固定座轴向后移1.2，采用本发明的结构，在固定夹具上端用百分表测量，轴向后移0.04，后顶固定座轴向后移0.15，移动量小、精度高。

[0016] 本发明由于予顶产生的内应力变形与焊接力产生的变形方向相反，使得固定夹具上端及后顶固定座轴向位移减小，减小了固定夹具、后顶固定座以及工件弯曲变形造成的偏心。

[0017] 附图说明：附图1是本产品的结构示意图。

[0018] 附图2是附图1的左视图。

[0019] 附图3是附图1中中心支撑滚轮架的结构示意图。

[0020] 附图4是附图1中固定夹具的结构示意图。

[0021] 附图5是附图1中主轴箱的结构示意图。

[0022] 具体实施方式：实施例1：
一种防变形摩擦焊机，其组成包括:带有润滑系统的主机、液压站、计算机监视系统，所述的主机的主轴箱1内装有主轴2，所述的主轴箱连接的拉杆穿过后顶固定座6连接加压主油缸7，所述的加压主油缸在床身的床身直线短导轨8上滑动，所述的主轴箱与床身之间装有直线长导轨14。

[0023] 实施例2：所述的防变形摩擦焊机，所述的主轴连接电机3和旋转夹具4，所述的主轴箱连接拉杆
5，所述的床身具有凸台10，所述的凸台顺次连接固定夹具11、前中心支撑滚轮架12和后中心支撑滚轮架13，所述的固定夹具内装有弹簧圈9，所述的后顶固定座连接所述的加压主油缸，所述的电机连接电机皮带轮15，所述的电机皮带轮通过皮带连接主轴箱皮带轮16，所述的主轴箱皮带轮连接主轴箱摩擦离合制动器17。

[0024] 实施例3：上述的防变形摩擦焊机，所述的皮带轮为三角带轮，所述的转动夹具连接旋转工件，所述的固定夹具连接固定工件，利用焊机将所述的旋转工件和所述的固定工件焊接在一起；
所述的润滑系统润滑所述的主机的各个部件，所述的固定夹具固定在所述的床身上。

[0025] 实施例4：实施例1所述的防变形摩擦焊机，由所述的主轴箱、所述的加压主油缸座、所述的拉杆组成整体框架，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。

[0026] 实施例5：一种防变形摩擦焊机的焊接方法，摩擦焊接时其中一个旋转工件一边转动，同时向另一个固定工件轴向移动并施加压力，在焊接之前轻夹旋转工件和固定工件，并使主轴轴向移动至固定工件的焊接表面并全面接触，予顶到位，两个工件自动矫正位置，然后重夹，予顶力使旋转工件变形，重夹后旋转工件变形力使固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，焊接时由于焊接压力使固定夹具上部向床尾方向弯曲，与予顶方向相反，同理予顶时产生的固定工件的变形，重夹后固定工件变形力使后顶固定座上部向床尾方向弯曲，焊接时由于焊接压力固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，方向相反起到予应力梁的作用，将旋转工件和固定工件夹紧后利用摩擦生热原理形成摩擦焊接头。

[0027] 实施例6：上述实施例所述的防变形摩擦焊机，用于防变形摩擦焊机型号ZCC-40时，主轴箱与加压主油缸、两个拉杠连接形成一个整体框架、主轴箱可以在加压主油缸的推动下在直线导轨上移动，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。

[0028] 后顶固定座与床身连接，固定夹具与床身连接并固定在床身上。

[0029] 由于予顶产生的内应力变形与焊接力产生的变形方向相反，使得固定夹具上端及后顶固定座轴向位移减小，减小了工件弯曲变形造成的偏心。

[0030] 由主轴箱、加压主油缸座、两个拉杠组成的整体刚性框架，与床身无关，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。而且两个拉杠7与旋转中心是对称分布，拉伸变形量相同，不会使固定夹具及焊接工件受到弯曲，因此提高了焊接工件的同心度。

[0031] 为了使焊接表面全面接触，在焊接之前轻夹两个工件，并使主轴工件轴向移动至固定工件的焊接表面并全面接触，予顶到位，两个工件自动矫正位置，然后重夹，予顶力使弹性元件变形，重夹后弹性元件变形力使固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，焊接时由于焊接压力使固定夹具上部向床尾方向弯曲，与予顶方向相反，同理予顶时产生的弹性元件的变形，重夹后弹性元件变形力使后顶固定座上部向床尾方向弯曲，焊接时由于焊接压力固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，方向相反起到予应力梁的作用，因此提高了焊接工件的同心度。

[0032] 防变形摩擦焊机上两个被焊接工件的同轴度控制精度，距离焊缝20毫米处测量，同轴度标准规定为0.35，距离焊缝120毫米处测量规定为在0.6，采用本发明的结构，两个被焊接工件的同轴度控制精度在距离焊缝20毫米处测量为0.25，距离焊缝120毫米处测量为0.35。

[0033] 实施例6：上述实施例所述的防变形摩擦焊机，用于防变形摩擦焊机型号ZCC-63时，是主轴箱与加压主油缸、两个拉杠连接形成一个整体框架、主轴箱可以在加压主油缸的推动下在直线导轨上移动，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。

[0034] 后顶固定座与床身连接，固定夹具与床身连接并固定在床身上。

[0035] 由主轴箱、加压主油缸座、两个拉杠组成的整体刚性框架，与床身无关，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。而且两个拉杠7与旋转中心是对称分布，拉伸变形量相同，不会使固定夹具及焊接工件受到弯曲，因此提高了焊接工件的同心度。

[0036] 为了使焊接表面全面接触，在焊接之前轻夹两个工件，并使主轴工件轴向移动至固定工件的焊接表面并全面接触，予顶到位，两个工件自动矫正位置，然后重夹，予顶力使弹性元件变形，重夹后弹性元件变形力使固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，焊接时由于焊接压力使固定夹具上部向床尾方向弯曲，与予顶方向相反，同理予顶时产生的弹性元件的变形，重夹后弹性元件变形力使后顶固定座上部向床尾方向弯曲，焊接时由于焊接压力固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，方向相反起到予应力梁的作用，因此提高了焊接工件的同心度。

[0037] 防变形摩擦焊机上两个被焊接工件的同轴度控制精度，距离焊缝20毫米处测量，同轴度标准规定为0.6，距离焊缝120毫米处测量规定为在0.6，采用本发明的结构，两个被焊接工件的同轴度控制精度在距离焊缝20毫米处测量在0.36，距离焊缝120毫米处测量在0.45。

[0038] 实施例7：上述实施例所述的防变形摩擦焊机，用于防变形摩擦焊机型号ZCC-63时，是主轴箱与加压主油缸、两个拉杠连接形成一个整体框架、主轴箱可以在加压主油缸的推动下在直线导轨上移动，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。

[0039] 后顶固定座与床身连接，固定夹具与床身连接并固定在床身上。

[0040] 由主轴箱、加压主油缸座、两个拉杠组成的整体刚性框架，与床身无关，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。而且两个拉杠7与旋转中心是对称分布，拉伸变形量相同，不会使固定夹具及焊接工件受到弯曲，因此提高了焊接工件的同心度。

[0041] 为了使焊接表面全面接触，在焊接之前轻夹两个工件，并使主轴工件轴向移动至固定工件的焊接表面并全面接触，予顶到位，两个工件自动矫正位置，然后重夹，予顶力使弹性元件变形，重夹后弹性元件变形力使固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，焊接时由于焊接压力使固定夹具上部向床尾方向弯曲，与予顶方向相反，同理予顶时产生的弹性元件的变形，重夹后弹性元件变形力使后顶固定座上部向床尾方向弯曲，焊接时由于焊接压力固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，方向相反起到予应力梁的作用，因此提高了焊接工件的同心度。

[0042] 固定夹具、除径向夹紧焊接工件外，还受到轴向工件顶锻力、后顶固定座支反力及弹性圈弹性力，因此作用在固定夹具的轴向力互相平衡、而不对床身产生扭矩，避免了固定夹具、床身产生的弹性变形而影响焊接同轴度精度。

[0043] 防变形摩擦焊机上两个被焊接工件的同轴度控制精度，距离焊缝20毫米处测量，同轴度标准规定为0.6，距离焊缝120毫米处测量规定为在0.6，采用本发明的结构，两个被焊接工件的同轴度控制精度在距离焊缝20毫米处测量在0.34，距离焊缝120毫米处测量在0.42。

[0044] 实施例8：上述实施例所述的防变形摩擦焊机，用于防变形摩擦焊机型号ZCC-130时，是主轴箱与加压主油缸、两个拉杠连接形成一个整体框架、主轴箱可以在加压主油缸的推动下在直线导轨上移动，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。

[0045] 后顶固定座与床身连接，固定夹具与床身连接并固定在床身上。

[0046] 由主轴箱、加压主油缸座、两个拉杠组成的整体刚性框架，与床身无关，摩擦压力及顶锻力是整体框架的内部力，并不作用在床身上。而且两个拉杠7与旋转中心是对称分布，拉伸变形量相同，不会使固定夹具及焊接工件受到弯曲，因此提高了焊接工件的同心度。

[0047] 为了使焊接表面全面接触，在焊接之前轻夹两个工件，并使主轴工件轴向移动至固定工件的焊接表面并全面接触，予顶到位，两个工件自动矫正位置，然后重夹，予顶力使弹性元件变形，重夹后弹性元件变形力使固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，焊接时由于焊接压力使固定夹具上部向床尾方向弯曲，与予顶方向相反，同理予顶时产生的弹性元件的变形，重夹后弹性元件变形力使后顶固定座上部向床尾方向弯曲，焊接时由于焊接压力固定夹具上部向主轴箱方向弯曲，方向相反起到予应力梁的作用，因此提高了焊接工件的同心度。

[0048] 固定夹具、除径向夹紧焊接工件外，还受到轴向工件顶锻力、后顶固定座支反力及弹性圈弹性力，因此作用在固定夹具的轴向力互相平衡、而不对床身产生扭矩，避免了固定夹具、床身产生的弹性变形而影响焊接同轴度精度。

[0049] 防变形摩擦焊机上两个被焊接工件的同轴度控制精度，距离焊缝20毫米处测量，同轴度标准规定为0.6，距离焊缝120毫米处测量规定为在1.00，采用本发明的结构，两个被焊接工件的同轴度控制精度在距离焊缝20毫米处测量在0.46，距离焊缝120毫米处测量在0.58。

[0050] 实施例5、实施例6、实施例7、实施例8的比较结果如下表。

标题	发布/更新时间	阅读量
焊接机-专利编号CN1223187A	2020-05-12	699
焊接转台-专利编号CN108015478A	2020-05-11	207
焊接面罩-专利编号CN107874908A	2020-05-11	807
焊接设备及其焊接方法-专利编号CN103464942A	2020-05-13	441
焊接电流源-专利编号CN103475207A	2020-05-13	682
焊接设备及其焊接方法-专利编号CN103464942B	2020-05-13	725
明弧焊接-专利编号CN1672860A	2020-05-12	819
焊接方法-专利编号CN1139477C	2020-05-12	892
焊接方法-专利编号CN1320067A	2020-05-11	166
焊接系统-专利编号CN109226997A	2020-05-11	149

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