【摘要】：攪拌摩擦焊作為一種先進(jìn)的固相連接技術(shù),為有色金屬板材的焊接提供了一種優(yōu)于熔焊的連接工藝,在輕量化結(jié)構(gòu)的焊接中具有明顯優(yōu)勢(shì)。攪拌摩擦焊設(shè)備是類似于數(shù)控銑床的機(jī)械,但在價(jià)格上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于數(shù)控銑床。本研究在分析了薄板鋁合金攪拌摩擦焊過程中產(chǎn)生的機(jī)械載荷,基于批量生產(chǎn)的數(shù)控銑床結(jié)構(gòu),探索降低制造成本的輕型攪拌摩擦焊設(shè)備的方法,本研究有助于推進(jìn)攪拌摩擦焊技術(shù)在更寬領(lǐng)域的應(yīng)用。利用立式銑床設(shè)計(jì)和進(jìn)行3mm厚6061-T6鋁合金板的攪拌摩擦焊的工藝和機(jī)械載荷試驗(yàn),通過改變攪拌頭轉(zhuǎn)速、焊接速度、軸肩下壓量與主軸傾角,研究不同參數(shù)對(duì)焊縫表面成形情況、焊縫力學(xué)性能的影響,確定合適的焊接參數(shù)窗口。在該窗口下,測(cè)得攪拌頭在焊接過程中承受的軸向力和徑向力,通過理論計(jì)算得到攪拌頭所受扭矩,攪拌針承受的軸向力和摩擦扭矩,進(jìn)而確定輕型攪拌摩擦焊機(jī)的主軸所承受軸向力和徑向力及最大扭矩等基本參數(shù),為輕型攪拌摩擦焊機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)�？偨Y(jié)和分析目前攪拌摩擦焊機(jī)的結(jié)構(gòu)形式,及攪拌摩擦焊機(jī)各運(yùn)動(dòng)軸的要求,根據(jù)試驗(yàn)得到的基本參數(shù),確定適用于3mm厚以下的鋁合金板輕型攪拌摩擦焊機(jī)的總體方案。采用結(jié)構(gòu)和尺寸相近的數(shù)控銑床的床身、立柱和工作臺(tái),和自主設(shè)計(jì)主軸組件,主軸箱、連接架等部件相結(jié)合,有效降低主機(jī)的制造成本和周期。依據(jù)主軸所承受軸向力和徑向力及最大扭矩等基本參數(shù)完成自主設(shè)計(jì)部件的三維設(shè)計(jì),并完成整機(jī)裝配。該機(jī)通過調(diào)整主軸箱位置的可手動(dòng)調(diào)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸A軸,主軸可調(diào)節(jié)±5 °的傾角;通過添加數(shù)控旋轉(zhuǎn)臺(tái),還可焊接平面圓形或曲線焊縫。基于焊接過程,分析輕型攪拌摩擦焊機(jī)的受力情況,確定受力的主要零部件及受力部位,運(yùn)用ANSYS軟件對(duì)主要受力零部件進(jìn)行有限元分析,由應(yīng)力和位移圖等分析結(jié)果判斷其可靠性;同時(shí),對(duì)主軸進(jìn)行了模態(tài)分析,確定了主軸各階的頻率和振型,進(jìn)一步驗(yàn)證主軸設(shè)計(jì)的正確性。由焊接過程可知主軸部位的運(yùn)動(dòng)為主要運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)決定焊接的結(jié)果,故運(yùn)用Adams對(duì)主軸部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真,由運(yùn)動(dòng)分析的結(jié)果判斷主軸部件的可行性和機(jī)械系統(tǒng)的性能。
【圖文】：

本次試驗(yàn)在Ｘ５２Ｋ立式銑床上完成，試驗(yàn)中所用到的夾具為壓板，被焊件上表面用逡逑條形壓板固定、下表面墊有１０ｍｍ厚剛性墊板。該設(shè)備和夾具形式簡(jiǎn)單、操作方便、便逡逑于裝夾。如圖２－１所示。逡逑ｍｍｍ逡逑ｗ邋＾邋．．逡逑圖２－１攪拌摩擦焊實(shí)驗(yàn)圖逡逑２．２攪拌頭的設(shè)計(jì)逡逑攪拌頭為攪拌摩擦焊的核心，它直接決定了焊縫的成形與組織演變，從而決定了焊逡逑縫性能的好壞。本章的焊接對(duì)象為３ｍｍ厚６０６１鋁合金板，針對(duì)該材料，設(shè)計(jì)專用的攪逡逑－８－逡逑

本試驗(yàn)為了方便攪拌頭與Ｘ５２Ｋ立式銑床的安裝，，設(shè)計(jì)了攪拌頭的同時(shí)，還設(shè)計(jì)了逡逑中間套，d拱柰飛喜亢橢屑涮紫嚶ξ恢梅直鸝諧嘰縵嗤腦殘甕ǹ�。实验时，用詡}(cāng)義舷吐菽赴滄敖漣柰罰繽跡玻�。中间叹Y馱倉(cāng)牧暇矗蹈幀ｅ義希懾危插危沖義襄危五五五危В緬濉澹肥義希哄危懾澹藻義希懾義希保屑涮祝玻漣柰罰常倉(cāng)義賢跡玻步漣柰紛芭浼蟯煎義希玻玻辰漣柰返某嘰玨義轄漣柰犯韃糠殖嘰縭種匾�，他盟N齠撕附詠油返某尚魏橢柿�；同时，綕i柰返膩義銑嘰緇褂跋炱涫褂檬倜凸ひ瘴榷ㄐ�。故簜b砣范ń漣柰返某嘰紓潛Ｖな匝槌曬τ敕皴義希梗義

本文編號(hào)：2698169