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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116021143A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310059639.6(22)申请日2023.01.19(71)申请人东北大学地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路195号(72)发明人苏龙海刘照松骆宗安冯莹莹谢广明(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234专利代理师孙奇(51)Int.Cl.B23K20/12(2006.01)B23K20/24(2006.01)B23K20/26(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种铜或铝管型母线环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法(57)摘要本发明涉及一种铜或铝管型母线环缝搅拌摩擦焊接方法及装置,采用压力与位移协调控制摩擦搅拌的方法得到高质量焊缝。装置包括支撑、运动动力、搅拌头及辅助四大系统。支撑系统由垫块及压紧螺杆、齿套、齿圈、齿套开合机构和底座构成,可完成齿套齿圈开合、锁固、管材装夹等操作,能够保证在大载荷、大扭矩状态下进行稳定焊接;运动动力系统由回转、平移、主轴旋转、升降四大机构组成,可实现焊具旋转、回转、升降、倾角焊接及平移收弧,搅拌头升降可满足不同管径的焊接;搅拌头系统是由搅拌头及焊具座组成,可以满足不同管壁厚度、不同材质的焊接要求辅助系统是指导焊机构,由导焊板、导焊固定架、导焊横架及导焊支架组成,可实现收弧“匙孔”消除,获得完美焊缝。CN116021143ACN116021143A权利要求书1/3页1.一种铜或铝管型母线环缝搅拌摩擦焊接装置,其特征在于:包括支撑系统、运动动力系统、搅拌头系统和辅助系统;所述支撑系统由底座、齿圈、齿套、齿套开合机构及锁固装夹机构构成;所述底座(1)由结构钢焊接后加工制成,用于安装齿套、回转机构等,并提供足够的空间实现在Y‑Z面上的360°回转焊接;所述齿圈齿套由齿圈a(2)齿圈b(7)、下齿套(3)、上齿套(4)组成,左右对称布置,下齿套(3)安装在底座上,下齿套(3)上齿套(4)侧边焊接有轴套a(55)轴套b(56),并通过销轴(54)、轴套a(55)、b(56)铰接在一起;下齿套(3)上齿套(4)的开合便于工件的装夹拆卸;下齿套(3)上齿套(4)设有支撑辊回转导槽及压辊回转面,支撑回转部件运动;所述齿套开合机构左右对称布置各一套,由电动推杆(57)、套筒(47)、螺栓a(48)、翻转板(46)等组成;电动推杆通过套筒(47)、螺栓a(48)与翻转板铰接,翻转板(46)通过螺栓固定在上齿套(4)上,电动推杆(57)伸缩运动,通过翻转板(46)带动上齿套(4)开合;所述锁固装夹机构由齿套锁固螺栓b(58)、垫块(44)及压紧螺栓(5)组成;上下齿套合起,用螺栓b(58)锁固,形成完整的齿套齿圈;垫块(44)通过螺栓安装在下齿套(3)上,间隔120°,齿套锁固后压紧螺栓(5)压下,完成管件装夹;所述运动动力系统由台架回转机构、平移机构、主轴旋转机构和焊具升降机构组成;所述台架回转机构由台架(8)、支撑辊组(6)、压辊辊组(27)、回转驱动齿轮(29)、驱动轴(45)、传动大齿轮(50)、传动小齿轮(49)、圆锥齿轮减速机(51)、伺服电机a(28)构成;台架(8)两端安装支撑辊组(6)、压辊辊组(27),支撑辊(6)运行在齿套导槽内,压辊(27)运行在齿套外圆柱面,台架(8)沿齿套圆周回转;伺服电机a(28)与圆锥齿轮减速机(51)直连,通过传动小齿轮(49)、传动大齿轮(50)带动驱动轴(45)、回转驱动齿轮(29)旋转,通过齿套上齿圈反作用力,带动台架(8)做回转运动;所述平移机构由直线导轨(25)、滑块(24)、上支架(11)、上支架底板(26)、连接块(34)、升降机法兰(33)、升降机座(59)、升降机(32)、联轴器(31)、伺服电机减速机(30)构成;伺服电机减速机(30)安装在台架(8)侧面,通过联轴器(31)与升降机(32)链接,升降机(32)通过升降机座(59)安装在台架(8)上,升降杆通过升降机法兰(33)与安装在上支架底板(26)上的连接块(34)相连,上支架底板(26)采用螺栓、圆锥销安装在上支架(11)上,直线导轨(25)安装在台架(8)上,直线导轨滑块(24)安装在上支架上(11);上支架(11)及上支架底板(26)在升降机(32)的作用下沿直线导轨做平移运动;所述主轴旋转机构由主轴电机(40)、电机座(39)、小带轮(38)、大带轮(15)、齿形带(37)、滚珠花键套(18)及滚珠花键轴(16)、轴承(17)、主轴组件组成;所述主轴组件由主轴(20)、主轴外套(21)、圆锥孔双列滚子轴承(23)、双向推力球轴承(22)及深沟球轴承(19)组成,较一般机床能承载更大