[发明专利]一种集成式摩擦塞补焊主轴头装置

说明书

本发明公开了一种集成式摩擦塞补焊主轴头装置，包括转轴和油缸；所述油缸包括外壳体、后大盖和内壳体；所述外壳体和后大盖上分别设置有第一油口和第二油口；所述内壳体设置在外壳体内，在第一、二油口的进出油作用下沿外壳体轴向运动，并通过调节第一、二油口之间的压力差实现对焊接轴向载荷的控制；所述内壳体的后端连接有位于后大盖内的后盖，所述后盖和后大盖上分别设置有相互配合的导轨滑块和轴向行程限位槽；所述转轴设置在内壳体内，并通过轴承组与内壳体相配合；所述转轴的前端连接塞棒、后端连接液压马达。本发明具有高度集成化，以及尺寸小、重量轻、方便拆卸等特点，可安装于机械臂完成结构物缺陷在位修补和搅拌摩擦焊匙孔补焊等。

技术领域

本发明涉及焊接制造技术，特别涉及一种主要用于铝合金结构物焊接缺陷在位修复和搅拌摩擦焊匙孔修补的摩擦塞焊主轴头装置。

背景技术

摩擦塞补焊是一种固相连接技术，具有焊接温度低、残余应力和变形小等优点，有着广阔的应用前景，尤其是在航空航天、汽车、海洋工程等领域。摩擦塞焊的基本过程可描述为：塞棒(可消耗材料)受到驱动装置带动，在高速旋转的的同时进行轴向进给，并且在这一过程中塞棒受到一定轴向载荷。塞棒与塞孔在接触之后，由于摩擦产生大量焊接热输入，待焊工件变为热塑性状态，等到材料流动充分后塞棒停止转动，之后立即施加轴向力，使塞棒和工件完成冶金连接。

摩擦塞补焊可根据施加载荷方向的区别分为顶锻式摩擦塞焊和拉锻式摩擦塞焊。顶锻式摩擦塞补焊是技术发展较为成熟，是一种可靠性较高的固相补焊技术，但在对大型封闭结构(如火箭贮箱)进行补焊时需要在被焊工件背部提供刚性支撑机构，在实际生产中实现难度较大。拉锻式塞补焊塞棒-工件-背部支撑机构三者构成系统内力，焊接时无需背部支撑装置，且成本低、效率高，在诸如贮箱等的封闭焊接结构点状缺陷补焊和搅拌摩擦焊匙孔修补方面优势较突出。目前，国内的拉锻式摩擦塞补焊设备和相应焊接技术发展不完善，在焊接工艺过程及焊接加工效率与焊缝质量控制等方面仍具有一定的局限性。主轴头是摩擦塞补焊装备的核心部件，是实现焊接过程、稳定控制焊接质量的关键。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种集成式摩擦塞补焊主轴头装置，本发明主轴头装置可将焊接所需的主轴旋转功能与施加轴向压力过程集成一体，同时具有过程参数采集功能，与现有公开的搅拌摩擦焊设备中所使用的主轴头结构相比较，本发明提供的主轴头装置具高度集成化，尺寸小、重量轻和功能全等特点。

本发明所采用的技术方案是：一种集成式摩擦塞补焊主轴头装置，包括主轴头，所述主轴头包括转轴和油缸；

所述油缸包括同轴连接的外壳体和后大盖，以及设置在所述外壳体内的内壳体；所述外壳体和所述后大盖上分别设置有第一油口和第二油口；所述内壳体设置在所述外壳体内，在所述第一油口、第二油口的进出油作用下沿所述外壳体轴向运动，并通过调节所述第一油口与第二油口之间的压力差实现对焊接轴向载荷的控制；所述内壳体的后端连接有位于所述后大盖内的后盖，所述后盖和所述后大盖上分别设置有相互配合的导轨滑块和轴向行程限位槽；

所述转轴设置在所述内壳体内，并通过轴承组与所述内壳体相配合，所述轴承组的外圈与所述内壳体固定连接、内圈与所述转轴固定连接；所述转轴的前端通过转接头连接塞棒、后端通过联轴器连接液压马达。

进一步的，所述轴承组包括设置在所述转轴、内壳体前部、用于承受压力和拉力的四组角接触球轴承和设置在所述转轴、内壳体后部、用于辅助承载的两组角接触球轴承，位于前部的所述四组角接触球轴承与位于后部的所述两组角接触球轴承之间采用内隔垫定位；所述轴承组的前端设置有内密封环和外密封环、后端采用锁紧螺母固定。

进一步的，所述塞棒通过螺纹与所述转接头连接，所述转接头通过螺栓与所述内壳体的前端法兰连接；所述转接头的内孔底部设置有定位面、内螺纹后端周向设置有定位面，且背面设置有与所述转轴端部十字槽相配合的十字花结构。