[发明专利]位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置以及摩擦焊接工艺

说明书

一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置以及摩擦焊接工艺，由主轴工件10、尾座工件9、主轴系统11、滑台行走机构8、床身13、轴向加载机构5、液压油源6、控制系统1、伺服控制器2、液压伺服阀3、压力传感器4、压力传感器7、位移传感器12构成，能够实现轴向摩擦焊接功能。本发明针对轴向摩擦焊接过程中对焊接力和位移的控制要求，基于伺服控制器2、液压伺服阀3、压力传感器4、压力传感器7、位移传感器12等，将力控制模式和位置控制模式应用于摩擦焊接准备过程和摩擦焊接过程中，极大提高了加载到焊接工件上的焊接力精度，以及焊接工件之间的相对位置精度，实现高精度焊接力和高精度位移控制的轴向摩擦焊接过程。

技术领域

本发明涉及一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置以及摩擦焊接工艺。

背景技术

轴向摩擦焊是固相焊接装置的一种，具有优质、高效、绿色、适用于异质材料焊接的装置优势，在航空航天、汽车、船舶、石油化工、工程机械等领域具有广泛的应用。轴向摩擦焊机作为一种重载设备，一般以液压驱动方式提供轴向焊接力，目前国内现有装置生产的轴向摩擦焊机主要采用以下三种方式向顶锻轴向加载机构供油：

(1)三级减压阀供油方式：液压系统油源向三级减压阀的进油口供油，通过三级减压阀为顶锻轴向加载机构提供三个级别的焊接压力，实现摩擦焊接过程。

(2)多路调压阀供油方式：液压油源向各路调压阀同时供油，各路调压阀根据焊接工艺过程要求，在控制系统的作用下分别向顶锻焊接油缸前进腔供油，为轴向摩擦焊接过程提供轴向焊接力。

(3)液压比例阀供油方式：与三级减压阀供油方式相比，液压比例阀和液压油源、顶锻焊接油缸、液压系统回油的连接方式是相同的，但在油压调整的方式及由此导致的焊接过程控制方式这两方面存在差别。液压比例阀通过焊机控制系统输出的电信号控制输出的油压大小，进而控制顶锻轴向加载机构输出的焊接力。

基于三级减压阀和多路调压阀供油方式生产的摩擦焊机，在焊接过程中调整油路压力或改变油缸动作时，阀芯的换向动作会使油路及顶锻油缸内的油压油油压产生波动，使作用在工件上的焊接力产生大的波动，导致在摩擦焊接过程中很难对顶锻焊接力进行精确控制；基于液压比例阀构成的顶锻焊接加载系统，由于液压比例阀针对液压油油压进行控制，对焊接过程中顶锻焊接油缸的位移控制通过外部位移传感器实现，很难对顶锻油缸的位移进行精确控制；由于焊机自身阻力等因素的作用，导致基于以上三种方式生产的轴向摩擦焊机，其施加到工件上的力很难精确控制。综上所述，上述方式构成的轴向摩擦焊接顶锻加载系统，很难实现对工件轴向受力和焊接变形量的精确控制。

发明内容：

本发明所要解决的装置问题是提供一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置，实现高精度焊接力和高精度位移控制的轴向摩擦焊接过程。本发明采用如下的装置方案：

一种位置控制模式及力控制模式交互作用的轴向摩擦焊接装置，由液压伺服控制器2、液压伺服阀3、轴向加载机构5、压力传感器4、压力传感器7、位移传感器12构成的位置-力控制模式的液压伺服焊接加载系统。