發(fā)布時間：2020-06-05 14:09

【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。攪拌摩擦焊設(shè)備是類似于數(shù)控銑床的機(jī)械,但在價格上遠(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,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)各運動軸的要求,根據(jù)試驗得到的基本參數(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,和自主設(shè)計主軸組件,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)計部件的三維設(shè)計,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,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,運用ANSYS軟件對主要受力零部件進(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,對主軸進(jìn)行了模態(tài)分析,確定了主軸各階的頻率和振型,進(jìn)一步驗證主軸設(shè)計的正確性。由焊接過程可知主軸部位的運動為主要運動,其運動決定焊接的結(jié)果,故運用Adams對主軸部件進(jìn)行運動仿真,由運動分析的結(jié)果判斷主軸部件的可行性和機(jī)械系統(tǒng)的性能。
【圖文】：

本次試驗在Ｘ５２Ｋ立式銑床上完成，試驗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攪拌摩擦焊實驗圖逡逑２．２攪拌頭的設(shè)計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。本章的焊接對象為３ｍｍ厚６０６１鋁合金板，針對該材料，設(shè)計專用的攪逡逑－８－逡逑

本試驗為了方便攪拌頭與Ｘ５２Ｋ立式銑床的安裝，，設(shè)計了攪拌頭的同時，還設(shè)計了逡逑中間套，d拱柰飛喜亢橢屑涮紫嚶ξ恢梅直鸝諧嘰縵嗤腦殘甕ǹ住Ｊ笛槭�，用詡}義舷吐菽赴滄敖漣柰罰繽跡玻病Ｖ屑涮綴馱倉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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浚煌�，綕i柰返膩義銑嘰緇褂跋炱涫褂檬倜凸ひ瘴榷ㄐ浴９屎俠砣范ń漣柰返某嘰紓潛Ｖな匝槌曬τ敕皴義希梗義

本文編號：2698169