一種連續(xù)驅動摩擦焊機用高穩(wěn)定性夾持裝置的設計

楊明鄂

摘? 要：該文設計了一種連續(xù)驅動摩擦焊機高穩(wěn)定性夾持裝置，用于解決金屬棒材無法有效夾緊棒材前端導致后續(xù)摩擦焊接不穩(wěn)、接口定位不準的問題。該設計夾緊塊只產(chǎn)生橫向移動，夾持棒材時不會產(chǎn)生移位現(xiàn)象，夾持定位更加穩(wěn)定可靠;夾緊塊高于夾緊架和“U”型框，使夾緊槽夾持住棒材上的位置更加靈活;“U”型夾緊架與夾緊塊、“U”型框之間分別采用了內(nèi)限位凸條和外限位凸條進行限位，夾緊塊底面設置了底軸與導向槽配合，側邊設置了限位軸與凸臺配合，夾持力更加穩(wěn)定力。

關鍵詞： 連續(xù)驅動摩擦焊機;高穩(wěn)定性;夾持裝置

中圖分類號： TG75? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

連續(xù)驅動摩擦焊具有效率高、焊接質量穩(wěn)定、變形小、環(huán)境友好等優(yōu)點。其過程是將各種金屬棒材相互摩擦，依靠高速摩擦產(chǎn)生的熱量，導致接觸面及附近材料達到熱塑性狀態(tài)，頂鍛保壓待其冷卻后完成焊接。鑒于棒材尺寸各不相同，因此夾具的適用范圍很重要，一般采用三爪轉盤夾具或者四爪轉盤夾具夾持一根棒材，另一個采用輔助固定夾具夾持。目前的夾具裝置雖然能實現(xiàn)對不同大小棒材的夾持，但是由于內(nèi)夾具夾緊時會向前移動，難以實現(xiàn)精確定位夾緊;同時內(nèi)夾具尾端被夾具套擋住，當棒材較長時，無法有效夾緊棒材前端，只能夾持住棒材尾端，導致后續(xù)焊接不穩(wěn)，接口定位不準。

為了解決以上問題，設計一種連續(xù)驅動摩擦焊機用高穩(wěn)定性夾持裝置，要求既能實現(xiàn)對不同大小棒材在進行摩擦焊時夾緊，同時可實現(xiàn)棒材不同位置的定位夾緊，且夾持過程中不產(chǎn)生前后推力，保證棒材的夾持穩(wěn)定性。

1 夾具總體設計方案

主要技術指標如下：待夾持棒材焊件直徑為60 mm～120 mm，長度為60 mm～500 mm。針對上述技術指標及現(xiàn)有夾具存在的不足，設計了本專用夾具。圖1為安裝后的機構示意圖，包括機座、旋轉夾具、十字滑臺和輔助夾具。旋轉夾具與電機連接，固定在在機座上;輔助夾具位于旋轉夾具對面，安裝在十字滑臺上，十字滑臺也設置在機座上。工作時，首先根據(jù)棒材長度和直徑的不同，用輔助夾具調整夾緊棒材，并通過十字滑臺將輔助夾具調整合適位置，螺絲擰緊后固定在機座上;然后十字滑臺通過帶有絲杠的直流力矩電動機做軸向進給運動，旋轉夾具置帶動另一根棒材旋轉，當2根棒材接觸時，焊接就開始了。

2 輔助夾具結構

圖2、圖3、圖4分別是輔助夾具的端面示意圖、結構俯視圖和側視圖。輔助夾具的主體結構為夾具座5，包括底板51及“U”型框53。“U”型框內(nèi)設置有“U”型夾緊架7，夾緊架尾端連接螺桿9，螺桿穿過“U”型框后與手輪10連接，通過旋轉手輪實現(xiàn)夾緊架左右2個方向移動。

“U”型夾緊架與夾緊塊11、“U”型框之間之間分別采用了內(nèi)限位凸條8和外限位凸條72，有利于提高夾緊架與夾緊塊之間，“U”型框和夾緊架之間的配合穩(wěn)定性。夾緊塊高度高于夾緊架和“U”型框，避免焊接棒材端面被夾緊塊擋住，特別是當棒材尺寸較長時，導致后續(xù)的摩擦焊接不穩(wěn)，接口定位不準。

底軸16卡入底板上的導向槽12內(nèi)，提高夾緊塊下端的定位穩(wěn)定性，底槽52用于為底軸的固定留出空間。夾緊塊內(nèi)側面上端設置有“V”型夾緊槽111，槽內(nèi)為齒形面，提高徑向摩擦力。“U”型框兩側端面的凸臺54和夾緊塊外側面上端的限位軸14，防止夾緊塊產(chǎn)生左右和上下方向的移動;其端頭設置有壓縮彈簧15，當夾緊架左移時，壓縮彈簧彈力釋放，2個夾緊塊反向移動;右移時，壓縮彈簧被拉伸，同向移動。

3 具體使用方式

先調節(jié)好十字滑臺的位置，使輔助夾具的中心對準旋轉夾具。十字滑臺是指由2組直線滑臺按照X軸方向和Y軸方向組合而成的滑臺，通常也稱為坐標軸滑臺、XY軸滑臺。旋轉手輪，使夾緊架向內(nèi)靠近收縮，夾緊架對夾緊塊背面的擠壓力降低，在壓縮彈簧的作用下，夾緊塊主動向兩側移開，將棒材放入夾緊塊之間的夾緊槽內(nèi)，然后反向旋轉手輪，使夾緊架朝前移動，夾緊架兩內(nèi)側面的斜面對夾緊塊的背面產(chǎn)生擠壓，使夾緊塊向中間移動，將棒材夾緊住。旋轉夾具連接電機，將需要擦焊的一根棒材固定在旋轉夾具上，另一根固定在輔助夾具上，啟動電機帶動旋轉夾具進行旋轉，同時控制十字滑臺移動，使2根棒材端面相互接觸發(fā)生摩擦，進而生熱達到熱塑性狀態(tài)，頂鍛保壓待其冷卻后，便能實現(xiàn)金屬棒材的焊接。

4 結語

為了檢驗該新型夾具總體結構設計尺寸的合理性，運用UG 進行三維實體建模和虛擬裝配，對不合理的尺寸和結構進行改良優(yōu)化。此設計已授權國家實用新型專利，專利號為：ZL201820544283.X。該夾具夾緊塊不產(chǎn)生豎向移動，夾持定位更加穩(wěn)定可靠;夾緊塊高于“U”型夾緊架和“U”型框，可以夾持住棒材上的任意位置，提高使用靈活性;“U”型夾緊架與夾緊塊、“U”型框之間分別采用了內(nèi)限位凸條和外限位凸條進行限位，夾緊塊底面設置了底軸與導向槽配合，側邊設置了限位軸與凸臺配合，夾持力更加穩(wěn)定;夾緊槽內(nèi)的齒形面的齒條方向沿夾緊槽的槽口方向分布，可以提高摩擦焊過程中棒材的抗扭矩力。

參考文獻

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