專利名稱：攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型與焊接夾具有關(guān)，具體屬于一種用于攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，尤其適用于多邊形焊縫、封閉曲線焊縫或不規(guī)則形狀等。
背景技術(shù)：
英國焊接研究所(TWI)于1991年發(fā)明了攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding,簡稱FSW)，這是一種創(chuàng)新的固相連接技術(shù)，該技術(shù)衍生于傳統(tǒng)摩擦焊，比較適用于長直焊縫的焊接。與傳統(tǒng)的熔焊方法相比，攪拌摩擦焊接具有焊縫晶粒細(xì)小、無煙塵、無飛濺、無氣孔、無需焊料、焊接時不需要保護(hù)氣體、焊后工件應(yīng)力小和變形小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于鋁合金的焊接。攪拌摩擦焊是一種純機(jī)械化的連續(xù)的固相連接方法，如圖1所示，在焊接過程中，一個柱形帶特殊軸肩和針凸(即攪拌頭)的焊頭旋轉(zhuǎn)，攪拌頭緩慢插入被焊工件的待焊接處，攪拌頭和被焊材料之間的摩擦剪切阻力產(chǎn)生了摩擦熱，使材料軟化發(fā)生塑性變形，當(dāng)焊頭受到驅(qū)動沿著待焊界面向前移動時，熱塑化的材料由攪拌頭的前部向后部轉(zhuǎn)移，并且在焊頭軸肩的鍛造作用下，實(shí)現(xiàn)工件之間的固相連接。在進(jìn)行攪拌摩擦焊的過程中，工件需要用壓板壓緊，當(dāng)工件的焊縫是一個多邊形或封閉曲線或不規(guī)則形狀時，以矩形焊縫為例，一中空的方形工件位于另一方形工件的外偵牝該中空的方形工件稱為外工件，另一方形工件稱為內(nèi)工件，壓板需要從外工件四周伸出并跨過焊縫壓在位于內(nèi)工件上。這樣在焊接時，焊頭行走的是一個封閉的方形軌跡，壓板在焊頭移動過程中會擋住焊頭的運(yùn)行，因此需要一個能自動控制的夾具。目前，壓板的打開和關(guān)閉主要通過壓板氣缸來控制，而壓板氣缸則通過光電傳感器來實(shí)現(xiàn)控制，在攪拌焊接時，焊頭會產(chǎn)生條狀的被擠出材料，這些被擠出材料會對光電傳感器造成干擾，進(jìn)而引起壓板氣缸的誤動作。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，可以消除引起壓板氣缸誤動作的可能性，提高運(yùn)行可靠性，降低成本。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，包括夾具底座、控制單元、觸發(fā)元件、限位開關(guān)和多個壓板，每個壓板與一個壓板氣缸連接，每個壓板氣缸與至少一個限位開關(guān)相對應(yīng)并由對應(yīng)的限位開關(guān)控制，所述限位開關(guān)和壓板氣缸均與控制單元相連；所述觸發(fā)元件與限位開關(guān)相配合并安裝在攪拌摩擦焊的焊頭上。進(jìn)一步的，所述限位開關(guān)與觸發(fā)元件相配合的是一彈性鋼絲，該彈性鋼絲跨在焊縫上，其兩端分別位于焊縫的兩側(cè)，且一端固定在限位開關(guān)上，另一端為自由端。所述觸發(fā)元件為推動彈性鋼絲彎曲的推桿，其與焊頭的主軸同軸。其中，所述控制單元為PLC。[0009]進(jìn)一步的，與每個壓板氣缸對應(yīng)的限位開關(guān)在焊頭的運(yùn)行軌跡上位于該壓板氣缸所控制的壓板的前方。其中，所述限位開關(guān)為一個，或者并列的兩個或兩個以上。本實(shí)用新型由于采用了機(jī)械接觸式的限位開關(guān)和觸發(fā)元件來控制壓板氣缸，消除了引起壓板氣缸誤動作的可能性，在焊頭的移動過程中，壓板在焊頭運(yùn)行到自身位置前在壓板氣缸的帶動下自動打開，并在焊頭經(jīng)過自身位置后復(fù)位壓住工件，整個夾具實(shí)現(xiàn)自動控制且運(yùn)行可靠，成本降低。

圖1是攪拌摩擦焊的原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型中夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型中觸發(fā)元件與限位開關(guān)的配合示意圖。其中附圖標(biāo)記說明如下:I限位開關(guān) 2壓板3壓板氣缸 4夾具底座5焊頭6觸發(fā)元件7彈性鋼絲
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本實(shí)用新型提供的攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，如圖2所示，包括夾具底座4、控制單元(在本實(shí)施例中采用PLC)、觸發(fā)元件6、限位開關(guān)I和六個壓板2，每個壓板2與一個壓板氣缸3連接，每個壓板氣缸3與至少一個限位開關(guān)I相對應(yīng)并由對應(yīng)的限位開關(guān)I控制。與每個壓板氣缸3對應(yīng)的限位開關(guān)I在焊頭5的運(yùn)行軌跡上位于該壓板氣缸3所控制的壓板2的前方。在本實(shí)施例中，為了提高觸發(fā)元件6與限位開關(guān)I的接觸可靠性，保證夾具自動控制的準(zhǔn)確性，每個壓板2前并列安裝有兩個限位開關(guān)I。所述限位開關(guān)I和壓板氣缸3均與控制單元相連。在本實(shí)施例中，如圖3所示，限位開關(guān)I與觸發(fā)元件6相配合的是一彈性鋼絲7，該彈性鋼絲7跨在焊縫上，其兩端分別位于焊縫的兩側(cè)，且一端固定在限位開關(guān)I上，另一端為自由端。所述觸發(fā)元件6為推動彈性鋼絲7彎曲的推桿，其安裝在攪拌摩擦焊的焊頭5上并與焊頭5的主軸同軸。需要焊接的內(nèi)、外工件在夾具底座4上定位，壓板氣缸3控制壓板2壓緊內(nèi)工件；在控制單元的控制下，焊頭5帶動觸發(fā)元件6以焊縫的一處為起點(diǎn)開始運(yùn)行，在運(yùn)行軌跡上觸發(fā)元件6推動某限位開關(guān)I的彈性鋼絲7并使該彈性鋼絲7彎曲，該限位開關(guān)I發(fā)送信號給控制單元，所述控制單元向與該限位開關(guān)I對應(yīng)的壓板氣缸3發(fā)出打開指令，所述壓板氣缸3帶動與其連接的壓板2轉(zhuǎn)動使焊頭 5經(jīng)過，觸發(fā)元件6經(jīng)過該限位開關(guān)I，該限位開關(guān)I上的彈性鋼絲7恢復(fù)原狀，所述限位開關(guān)I發(fā)送信號給控制單元，所述控制單元向與該限位開關(guān)I對應(yīng)的壓板氣缸3發(fā)出復(fù)位指令，所述壓板氣缸3帶動與其連接的壓板2復(fù)位重新壓住內(nèi)工件；焊頭5沿焊縫繼續(xù)向前運(yùn)行，觸發(fā)元件6逐一推開剩余限位開關(guān)I的彈性鋼絲7，與限位開關(guān)I對應(yīng)的壓板氣缸3帶動壓板2逐一轉(zhuǎn)動使焊頭5經(jīng)過，直到焊頭5回到所述的焊縫起點(diǎn)，控制單元驅(qū)動所有壓板氣缸3帶動壓板2轉(zhuǎn)動打開結(jié)束焊接過程。所述壓板氣缸3收到打開指令在設(shè)定的第一延時后帶動壓板2轉(zhuǎn)動，收到復(fù)位指令在設(shè)定的第二延時后帶動壓板2復(fù)位，所述第一延時和第二延時由控制單元設(shè)定。本實(shí)用新型由于采用了機(jī)械接觸式的限位開關(guān)和觸發(fā)元件來控制壓板氣缸，消除了引起壓板氣缸誤動作的可能性，在焊頭的移動過程中，壓板在焊頭運(yùn)行到自身位置前在壓板氣缸的帶動下自動打開，并在焊頭經(jīng)過自身位置后復(fù)位壓住工件，整個夾具實(shí)現(xiàn)自動控制且運(yùn)行可靠，成本降低。以上通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，該實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，其并非對本實(shí)用新型進(jìn)行限制。在不脫離本實(shí)用新型原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對壓板的數(shù)量和分布位置、限位開關(guān)的數(shù)量和位置等做出的等效置換和改進(jìn)，均應(yīng)視為在本實(shí)用新型所保護(hù)的技術(shù)范疇內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，其特征在于，包括夾具底座(4)、控制單元、觸發(fā)元件(6)、限位開關(guān)(I)和多個壓板(2)，每個壓板(2)與一個壓板氣缸(3)連接，每個壓板氣缸(3)與至少一個限位開關(guān)(I)相對應(yīng)并由對應(yīng)的限位開關(guān)(I)控制，所述限位開關(guān)(I)和壓板氣缸(3 )均與控制單元相連；所述觸發(fā)元件(6 )與限位開關(guān)(I)相配合并安裝在攪拌摩擦焊的焊頭(5)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，其特征在于，所述限位開關(guān)(I)與觸發(fā)元件(6)相配合的是一彈性鋼絲(7)，該彈性鋼絲(7)跨在焊縫上，其兩端分別位于焊縫的兩側(cè)，且一端固定在限位開關(guān)(I)上，另一端為自由端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，其特征在于，所述觸發(fā)元件(6)為推動彈性鋼絲(7)彎曲的推桿，其與焊頭(5)的主軸同軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，其特征在于，所述控制單元為PLC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，其特征在于，與每個壓板氣缸(3)對應(yīng)的限位開關(guān)(I)在焊頭(5)的運(yùn)行軌跡上位于該壓板氣缸(3)所控制的壓板(2)的前方。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，其特征在于，所述限位開關(guān)為一個，或者并列的兩個或兩個以上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種攪拌摩擦焊的機(jī)械觸發(fā)控制模式夾具，包括夾具底座、控制單元、觸發(fā)元件、限位開關(guān)和多個壓板，每個壓板與一個壓板氣缸連接，每個壓板氣缸與至少一個限位開關(guān)相對應(yīng)并由對應(yīng)的限位開關(guān)控制，所述限位開關(guān)和壓板氣缸均與控制單元相連；所述觸發(fā)元件與限位開關(guān)相配合并安裝在攪拌摩擦焊的焊頭上。本實(shí)用新型由于采用了機(jī)械接觸式的限位開關(guān)和觸發(fā)元件來控制壓板氣缸，消除了引起壓板氣缸誤動作的可能性，在焊頭的移動過程中，壓板在焊頭運(yùn)行到自身位置前在壓板氣缸的帶動下自動打開，并在焊頭經(jīng)過自身位置后復(fù)位壓住工件，整個夾具實(shí)現(xiàn)自動控制且運(yùn)行可靠，成本降低。
文檔編號B23K20/12GK203018906SQ20122072124
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者王學(xué)全, 鞏錦富, 黃宇冬, 張舜 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司