線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構的製作方法

2023-05-31 06:42:01

專利名稱：線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構，特別是線性摩擦焊機摩擦壓力脈動加載機構。
背景技術：
文獻「線性摩擦焊機振動模型及動力學分析《航空製造技術》王慶、杜隨更2002年第8期33～36頁」，分析了線性摩擦焊機振動端正弦往復運動的驅動力F和摩擦壓力P之間的關係。指出，當摩擦壓力P恆定時，振動端正弦往復運動的力驅動力F是克服運動部件慣性運動的力和摩擦力的合力，振動部件運動剛反向時，驅動力達最大值，等於最大慣性力和摩擦力之和。
參照圖4，線性摩擦焊機廣泛應用於焊接行業。公知的線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構，包括振動夾具2、振動油缸3和聯動裝置13，聯動裝置13裝有直線導軌，固定于振動夾具2與線性摩擦焊工具機身14之間，振動工件1在振動夾具2、振動油缸3驅動下上下往復運動，移動工件7在移動夾具8和推力油缸9驅動下水平運動。在伺服閥4的作用下液壓系統驅動振動油缸3活塞上下往復運動，提供振動工件1上下往復運動的驅動力。在三位四通換向閥10的作用下液壓系統驅動推力油9缸活塞水平往復運動。在摩擦過程中，該系統施加在水平方向的摩擦壓力P是恆定的。
上述線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構所需驅動力較大，不利於節約能源。

發明內容
為了克服現有技術線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構所需驅動力大的不足，本發明提供一種線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構，通過鉸鏈式聯動裝置，使摩擦壓力在加載過程產生脈動，在焊件相同的情況下，所需驅動力大大減小。
本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構，包括振動夾具2、振動油缸3和聯動裝置13，其特點是所述的聯動裝置，其中一個固連于振動油缸3和振動夾具2之間，在振動夾具2與線性摩擦焊工具機身14之間，固連有2～4個聯動裝置。
上述聯動裝置包括連杆臂20、芯軸21、軸承22和連杆座23，軸承22的外圈固定在連杆座23上，芯軸21穿過軸承22與連杆臂20固定，連杆臂20通過軸承22繞連杆座23的芯軸21轉動。
上述聯動裝置13與振動系統配合提供線性摩擦焊機脈動摩擦壓力。
本發明的有益效果是由於加裝了鉸鏈式聯動裝置，使得線性摩擦焊機摩擦壓力加載過程中產生脈動，在焊件相同的情況下，所需驅動力大大減小。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作詳細說明。


圖1是本發明線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構示意圖。
圖2是圖1中聯動裝置放大圖。
圖3是圖1中聯動裝置結構示意圖。
圖4是背景技術線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構示意圖。
1-振動工件，2-振動夾具，3-振動油缸，4-伺服閥，5-振動系統油泵，6-振動系統溢流閥，7-移動工件，8-移動夾具，9-推力油缸，10-三向四通換向閥，11-推力系統溢流閥，12-推力系統油泵，13-聯動裝置，14-床身，18-振動夾具本體，19-振動端楔型夾塊，20-連杆臂，21-芯軸，22-軸承，23-連杆座。
具體實施例方式
為了減小振動驅動力，本發明提出了一種摩擦壓力脈動加載機構，使摩擦壓力P在線性摩擦焊接過程中周期變化當振動工件運動到中位時，慣性力最小，此時摩擦壓力最大；當振動工件運動到兩個極限位置時，慣性力最大，此時摩擦壓力最小。摩擦壓力P與慣性力具有相同的變化頻率，但相位相差π/2。避免了最大慣性力和最大摩擦力的疊加，因此減小了振動所需的最大驅動力。由此，當所需振動頻率和振幅相同時，振動系統所需的功率降低；當系統驅動系統功率相同時，振動系統所能產生的最大振動幅值和頻率將得到提高。
參照圖1～3，在振動油缸3和振動夾具2之間固連一個聯動裝置13，在振動夾具2與線性摩擦焊工具機身14之間，固連有2個聯動裝置13。根據焊接件的大小，可以安裝2～4個聯動裝置13。振動夾具2與線性摩擦焊工具機身14之間的聯動裝置形成2～3個平行四邊型結構。
所述的聯動裝置包括連杆臂20、芯軸21、軸承22和連杆座23，芯軸21穿過軸承22，將連杆臂20與兩端的連杆座23連接，連杆臂20可以繞芯軸21轉動。當振動夾具2在振動油缸3活塞的帶動下上下往復運動時，振動夾具2在水平方向也會產生微小位移的變化。當振動工件1上下運動到中間位置時，其水平位置最靠右；當振動工件1上下運動到最高和最低位置時，其水平方向上最靠左。從而使振動工件1在水平方向上產生與振動油缸活塞同步的位移變化，由此帶動振動夾具2和振動工件1在水平方向上有一個和振動油缸3活塞同頻率的振動。為了避免振動夾具2水平方向微動時，振動油缸3活塞受到影響，在振動油缸3和振動夾具2之間固連有聯動裝置13。
由於水平推力油缸9液壓系統的遲滯效應，以及水平推力油缸9活塞和移動夾具8的機械慣性效應，當振動工件2水平方向左移時，振動工件1和移動工件7之間的摩擦壓力P減小；當振動工件1水平方向右移時，振動工件1和移動工件7之間的摩擦壓力P增大。這樣就使得摩擦壓力P與慣性力具有相同的變化頻率，但相位相差π/2。即當振動工件1上下運動到中間位置時，慣性力最小，摩擦壓力P最大；當振動工件1上下運動到最高和最低位置時，慣性力最大，而摩擦壓力P最小。這樣，避免了最大慣性力和最大摩擦壓力的相互疊加。使得振動所需的最大驅動力由最大慣性力和最大摩擦力的代數和變為正交矢量和，從而達到減小振動驅動力的目的。
如圖1所示，振動工件1由振動夾具2夾持，經過聯動裝置13與振動油缸3活塞相連，振動油缸1兩腔的壓力由伺服閥4控制。伺服閥4的動力由振動系統油泵5提供，閥前系統壓力由振動系統溢流閥6控制。振動夾具2和線性摩擦焊工具機身14之間通過一組聯動裝置13相連。移動工件7由移動夾具8夾持，與推力油缸9活塞相連。推力油缸9活塞的運動方向由三位四通換向閥10控制，推力系統壓力由推力系統溢流閥11控制，推力系統動力由推力系統油泵12提供。
如圖2所示，振動工件1由兩塊振動端楔型夾塊19夾持在振動夾具本體18上。振動夾具本體18和床身14之間通過兩組聯動裝置13相連。兩組聯動裝置13結構大小相同，保證振動夾具本體18運動過程中始終與床身14平行。振動夾具本體18和振動油缸3活塞通過一組聯動裝置13相連，避免振動夾具本體18水平方向微動對振動油缸3活塞的影響。
如圖3所示，聯動裝置13包括一個連杆臂20，兩個芯軸21，兩個連杆座23和四個軸承22。軸承22的外圈固定在連杆座23上，軸承22的內圈和連杆臂20固定在芯軸21上。連杆臂20通過軸承22繞連杆座23轉動。
線性摩擦焊接時，推力系統油泵12啟動，為推力系統提供動力。摩擦壓力平均值由推力系統溢流閥11調節。三位四通換向閥10左側電磁鐵得電，推力油缸9活塞推動移動工件7和移動夾具8向左側運動，使移動工件7壓緊在振動工件1上，提供摩擦壓力。
啟動振動系統油泵5，伺服閥4調節閥前壓力。由控制系統給伺服閥4一正弦變化的電流信號，驅動振動油缸3活塞上下往復運動。振動油缸3活塞通過聯動裝置13帶動振動工件1和振動夾具2一起上下往復運動。在振動夾具2上下往復運動過程中，聯動裝置13的連杆臂20繞各自的與床身14相連的連杆座23轉動，帶動振動夾具2平行繞動。使振動工件1不僅有上下運動，而且有左右脈動。振動工件1相對於移動工件7上下運動，在振動工件1和移動工件7接觸面上產生相對運動，生成摩擦熱，完成焊接過程。振動工件1相對於移動工件7左右脈動，可改變振動工件1和移動工件7接觸面上的摩擦壓力，減小振動系統的驅動力。
經檢測，在振動部件質量m＝20kg；振幅A＝2mm；振動角速度ω＝314s-1，恆定摩擦壓力Pf＝20kN，摩擦係數μ＝0.1時，背景技術線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構需要的最大振動驅動力Fmax＝5.9kN；本發明線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構需要的最大振動驅動力Fmax＝5.0kN，比背景技術線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構最大驅動力減小了18％。
權利要求
1.一種線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構，包括振動夾具(2)、振動油缸(3)和聯動裝置(13)，其特徵在於所述的聯動裝置，其中一個固連于振動油缸(3)和振動夾具(2)之間，在振動夾具(2)與線性摩擦焊工具機身(14)之間，固連有2～4個聯動裝置(13)。
2.根據權利要求1所述的線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構，其特徵在於所述的聯動裝置(13)包括連杆臂(20)、芯軸(21)、軸承(22)和連杆座(23)，軸承(22)的外圈固定在連杆座(23)上，芯軸(21)穿過軸承(22)與連杆臂(20)固定，連杆臂(20)通過軸承(22)繞連杆座(23)的芯軸(21)轉動。
3.根據權利要求1所述的線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構，其特徵在於所述的聯動裝置(13)與振動系統配合提供線性摩擦焊機脈動摩擦壓力。
全文摘要
本發明公開了一種線性摩擦焊機摩擦壓力加載機構，包括振動夾具(2)、振動油缸(3)和聯動裝置(13)，其特點是所述的聯動裝置，其中一個固連于振動油缸(3)和振動夾具(2)之間，在振動夾具(2)與線性摩擦焊工具機身(14)之間，固連有2～4個聯動裝置。所述的聯動裝置包括連杆臂(20)、芯軸(21)、軸承(22)和連杆座(23)，軸承(22)的外圈固定在連杆座(23)上，芯軸(21)穿過軸承(22)與連杆臂(20)固定，連杆臂(20)通過軸承(22)繞連杆座(23)的芯軸(21)轉動。由於加裝了鉸鏈式聯動裝置，使得線性摩擦焊機摩擦壓力加載過程中產生脈動，在焊件相同的情況下，所需驅動力大大減小。
文檔編號B29C65/06GK1994652SQ20061010534
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月29日 優先權日2006年12月29日
發明者張定華, 杜隨更, 陳強 申請人:西北工業大學