[发明专利]一种应用于机器人的搅拌摩擦焊结构及其工作方法

说明书

本发明公开了一种应用于机器人的搅拌摩擦焊结构及其工作方法，涉及到搅拌摩擦焊接设备的技术领域，包括轴肩套、轴肩、主轴连接板、运动轴连接块、搅拌针、延长杆、轴肩锁紧螺母，轴肩套的上表面设有主轴连接板，且轴肩套通过主轴连接板与机器人搅拌摩擦焊主轴连接，轴肩套的内部设有延长杆，延长杆的下表面中部设有安装孔，安装孔内设有搅拌针，搅拌针的下端向下突出于轴肩套，搅拌针下端为焊接端，轴肩套的下端内部设有轴肩，搅拌针下端贯穿轴肩，轴肩套的下端设有轴肩预紧孔位，轴肩预紧孔位与轴肩相正对，轴肩预紧孔位内设有锁紧螺母。具有降低机器人控制难度、降低成本、提高效率的特点。

技术领域

本发明涉及到搅拌摩擦焊接设备的技术领域，尤其涉及到一种应用于机器人的搅拌摩擦焊结构及其工作方法。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding)技术是1991年由英国焊接研究所(TWI)最早提出的一种固相连接技术，这项技术在短时间内就从发明走向了工业上的大规模普及应用，被业内誉为“继激光焊后又一次革命性的焊接技术”。目前这项技术在航空航天、铁道运输设备、船舶业、汽车制造业得到广泛应用，今后必将应用到更多领域。

机器人搅拌摩擦焊具有较高的柔性，可以实现复杂轨迹运动，使复杂结构件的焊接成为可能，故机器人搅拌摩擦焊技术与装备成为近年来搅拌摩擦焊装备的重要发展方向。机器人搅拌摩擦焊接技术可提升焊接自动化程度和生产效率，其技术优势和社会经济效益显著。使用机器人搅拌摩擦焊焊接时，由于机器人柔性化程度较高，焊接过程稳定且无需人为干涉，焊接质量可以得到显著提升，且有利于降低焊接生产成本，但机器人搅拌摩擦焊市面上多处于研发阶段，技术不够完善。

目前现有的机器人搅拌摩擦焊采用单轴肩搅拌摩擦焊工艺，由于机器人多自由度柔性化特点在以下方面存在问题：

一、工装夹具要求高，搅拌摩擦焊焊接实施条件之一就是工件待焊位置的刚性压持，单轴肩搅拌头无法提供工件压持力，就需要复杂工装辅助机构压持工件。

二、恒压力控制难度大，单轴肩搅拌摩擦焊实施时，由于工件无法达到绝对一致性就需要压力实时反馈控制，调整下压量，反馈不及时或反馈错误，会造成焊接缺陷损伤设备。

三、下压量控制敏感度高，单轴肩搅拌摩擦焊实施时因搅拌针和轴肩同时旋转，在恒压力控制的影响下，容易受材质、结构、状态影响，造成下压量不稳定形成焊接缺陷。

四、产生偏移量，由于单轴肩搅拌头的轴肩与搅拌针同时旋转，压入工件时造成失稳偏移，焊接轨迹不能按真实轨迹运动，造成焊接缺陷。

五、焊缝成形不佳，单轴肩搅拌摩擦焊焊接过程会产生飞边、不均匀鱼鳞纹，后期处理会增加工序。

六、焊接质量一般，单轴肩搅拌摩擦焊焊接过程搅拌针及轴肩压入待焊工件，造成焊缝的焊核区、热影响区、热机影响区较大，降低母材的机械性能较多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于机器人的搅拌摩擦焊结构及其工作方法，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：