楊明鄂

摘? 要：該文設(shè)計(jì)了一種連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)高穩(wěn)定性?shī)A持裝置，用于解決金屬棒材無(wú)法有效夾緊棒材前端導(dǎo)致后續(xù)摩擦焊接不穩(wěn)、接口定位不準(zhǔn)的問(wèn)題。該設(shè)計(jì)夾緊塊只產(chǎn)生橫向移動(dòng)，夾持棒材時(shí)不會(huì)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(jìn)行限位，夾緊塊底面設(shè)置了底軸與導(dǎo)向槽配合，側(cè)邊設(shè)置了限位軸與凸臺(tái)配合，夾持力更加穩(wěn)定力。

關(guān)鍵詞： 連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī);高穩(wěn)定性;夾持裝置

中圖分類號(hào)： TG75? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊具有效率高、焊接質(zhì)量穩(wěn)定、變形小、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。其過(guò)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(dǎo)致接觸面及附近材料達(dá)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(zhuǎn)盤夾具或者四爪轉(zhuǎn)盤夾具夾持一根棒材，另一個(gè)采用輔助固定夾具夾持。目前的夾具裝置雖然能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同大小棒材的夾持，但是由于內(nèi)夾具夾緊時(shí)會(huì)向前移動(dòng)，難以實(shí)現(xiàn)精確定位夾緊;同時(shí)內(nèi)夾具尾端被夾具套擋住，當(dāng)棒材較長(zhǎng)時(shí)，無(wú)法有效夾緊棒材前端，只能夾持住棒材尾端，導(dǎo)致后續(xù)焊接不穩(wěn)，接口定位不準(zhǔn)。

為了解決以上問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種連續(xù)驅(qū)動(dòng)摩擦焊機(jī)用高穩(wěn)定性?shī)A持裝置，要求既能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同大小棒材在進(jìn)行摩擦焊時(shí)夾緊，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)棒材不同位置的定位夾緊，且?jiàn)A持過(guò)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(shè)計(jì)方案

主要技術(shù)指標(biāo)如下：待夾持棒材焊件直徑為60 mm～120 mm，長(zhǎng)度為60 mm～500 mm。針對(duì)上述技術(shù)指標(biāo)及現(xiàn)有夾具存在的不足，設(shè)計(jì)了本專用夾具。圖1為安裝后的機(jī)構(gòu)示意圖，包括機(jī)座、旋轉(zhuǎn)夾具、十字滑臺(tái)和輔助夾具。旋轉(zhuǎn)夾具與電機(jī)連接，固定在在機(jī)座上;輔助夾具位于旋轉(zhuǎn)夾具對(duì)面，安裝在十字滑臺(tái)上，十字滑臺(tái)也設(shè)置在機(jī)座上。工作時(shí)，首先根據(jù)棒材長(zhǎng)度和直徑的不同，用輔助夾具調(diào)整夾緊棒材，并通過(guò)十字滑臺(tái)將輔助夾具調(diào)整合適位置，螺絲擰緊后固定在機(jī)座上;然后十字滑臺(tái)通過(guò)帶有絲杠的直流力矩電動(dòng)機(jī)做軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)夾具置帶動(dòng)另一根棒材旋轉(zhuǎn)，當(dāng)2根棒材接觸時(shí)，焊接就開(kāi)始了。

2 輔助夾具結(jié)構(gòu)

圖2、圖3、圖4分別是輔助夾具的端面示意圖、結(jié)構(gòu)俯視圖和側(cè)視圖。輔助夾具的主體結(jié)構(gòu)為夾具座5，包括底板51及“U”型框53?！癠”型框內(nèi)設(shè)置有“U”型夾緊架7，夾緊架尾端連接螺桿9，螺桿穿過(guò)“U”型框后與手輪10連接，通過(guò)旋轉(zhuǎn)手輪實(shí)現(xiàn)夾緊架左右2個(gè)方向移動(dòng)。

“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(dāng)棒材尺寸較長(zhǎng)時(shí)，導(dǎo)致后續(xù)的摩擦焊接不穩(wěn)，接口定位不準(zhǔn)。

底軸16卡入底板上的導(dǎo)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(cè)面上端設(shè)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(cè)端面的凸臺(tái)54和夾緊塊外側(cè)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(dòng);其端頭設(shè)置有壓縮彈簧15，當(dāng)夾緊架左移時(shí)，壓縮彈簧彈力釋放，2個(gè)夾緊塊反向移動(dòng);右移時(shí)，壓縮彈簧被拉伸，同向移動(dòng)。

3 具體使用方式

先調(diào)節(jié)好十字滑臺(tái)的位置，使輔助夾具的中心對(duì)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)夾具。十字滑臺(tái)是指由2組直線滑臺(tái)按照X軸方向和Y軸方向組合而成的滑臺(tái)，通常也稱為坐標(biāo)軸滑臺(tái)、XY軸滑臺(tái)。旋轉(zhuǎn)手輪，使夾緊架向內(nèi)靠近收縮，夾緊架對(duì)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(dòng)向兩側(cè)移開(kāi)，將棒材放入夾緊塊之間的夾緊槽內(nèi)，然后反向旋轉(zhuǎn)手輪，使夾緊架朝前移動(dòng)，夾緊架兩內(nèi)側(cè)面的斜面對(duì)夾緊塊的背面產(chǎn)生擠壓，使夾緊塊向中間移動(dòng)，將棒材夾緊住。旋轉(zhuǎn)夾具連接電機(jī)，將需要擦焊的一根棒材固定在旋轉(zhuǎn)夾具上，另一根固定在輔助夾具上，啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)夾具進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)控制十字滑臺(tái)移動(dòng)，使2根棒材端面相互接觸發(fā)生摩擦，進(jìn)而生熱達(dá)到熱塑性狀態(tài)，頂鍛保壓待其冷卻后，便能實(shí)現(xiàn)金屬棒材的焊接。

4 結(jié)語(yǔ)

為了檢驗(yàn)該新型夾具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸的合理性，運(yùn)用UG 進(jìn)行三維實(shí)體建模和虛擬裝配，對(duì)不合理的尺寸和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良優(yōu)化。此設(shè)計(jì)已授權(quán)國(guó)家實(shí)用新型專利，專利號(hào)為：ZL201820544283.X。該夾具夾緊塊不產(chǎn)生豎向移動(dòng)，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?shī)A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(jìn)行限位，夾緊塊底面設(shè)置了底軸與導(dǎo)向槽配合，側(cè)邊設(shè)置了限位軸與凸臺(tái)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(guò)程中棒材的抗扭矩力。

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