[發明專利]大型曲面五軸攪拌摩擦焊接壓力測量裝置的標定方法

有效

• 申請號: 201710980346.6
• 申請日: 2017-10-19
• 公開（公告）號: CN107813045B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 畢慶貞;王宇晗
• 申請（專利權）人: 上海拓璞數控科技股份有限公司;上海交通大學
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發明提供了一種大型曲面五軸攪拌摩擦焊接恒壓力測量裝置及標定方法，包括測量裝置和焊接主軸；所述測量裝置集成于所述焊接主軸上，所述測量裝置包括滑塊、導軌以及多個壓力傳感器，所述壓力傳感器沿焊接主軸的周向均勻安裝在主軸軸芯上，所述壓力傳感器的壓頭壓在焊接主軸的主軸外殼上；所述滑塊安裝在所述主軸外殼上；所述導軌安裝在所述主軸軸芯上。本發明通過集成于所述主軸上的壓力測量裝置實現對焊接下壓力的實時調整；本發明提高了大型曲面五軸攪拌摩擦焊焊接壓力的測量與控制精度。

技術領域

本發明涉及焊接工程領域，具體的，涉及一種大型橢球面工件的五軸攪拌摩擦焊焊接壓力測量裝置以及標定方法。

背景技術

攪拌摩擦焊(Friction Stir Welding簡稱FSW)是英國焊接研究所(TWI)于1991年10月提出的發明專利。攪拌摩擦焊工藝最初主要用于解決鋁合金等低熔點材料的焊接，關于攪拌摩擦焊工藝的特點和應用等，TWI進行了較多的研究。

攪拌摩擦焊接技術為一種固相焊接技術，熱輸入量低，高效、節能、可靠性高等優點，被廣泛應用在航空航天領域，但是針對大型曲面工件的拼焊時，會出現拼接錯隙、工件表面不平整等問題導致攪拌頭壓入工件過深或者過淺，直接影響焊縫的焊接質量，因此要在焊接過程中需要對攪拌針實時進行控制調整，使其始終保持合適的壓入量，從而保證焊接質量。

本發明設計了一套集成于主軸的大型曲面五軸攪拌摩擦焊焊接壓力測量裝置，并提出了針對該套測量裝置的標定方法，能準確測量五軸攪拌摩擦焊接過程中攪拌頭的焊接下壓力，并通過調整攪拌針壓入量來控制焊接下壓力。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種大型曲面五軸攪拌摩擦焊接壓力測量裝置及標定方法。

根據本發明提供的一種大型曲面五軸攪拌摩擦焊接恒壓力測量裝置，包括測量裝置和焊接主軸；所述測量裝置集成于所述焊接主軸上，所述測量裝置包括滑塊、導軌以及多個壓力傳感器，所述壓力傳感器沿焊接主軸的周向均勻安裝在主軸軸芯上，所述壓力傳感器的壓頭壓在焊接主軸的主軸外殼上；所述滑塊安裝在所述主軸外殼上；所述導軌安裝在所述主軸軸芯上。

優選地，所述主軸軸芯和所述主軸外殼之間設置有預緊螺釘，所述預緊螺釘用于調節壓力傳感器上的預緊力。

優選地，焊接主軸焊接時，焊接壓力通過主軸軸芯傳遞到壓力傳感器再傳遞到主軸外殼上。

優選地，焊接主軸焊接時，所述多個壓力傳感器輸出的合值為焊接壓力數值。

根據本發明提供的一種基于大型曲面五軸攪拌摩擦焊接恒壓力測量裝置的標定方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：設計有專用的標定工裝，在標定工裝上開有不同角度的標定傳感器安裝槽，標定時將標定傳感器安裝在安裝槽內，用焊接主軸垂直于標定傳感器；

步驟2：使用傳統力循環標定方法，對不同角度下的測量系統進行標定，得到實際壓力y與測量系統輸出x和主軸傾角θ之間的關系；

步驟3:借助MATLAB軟件擬合得到函數y＝f(x，θ)，從而對測量系統進行調整，提高測量精度。

優選地，所述標定工裝為八分之一個球體，在球體表面沿經線方向均勻開有若干個標定傳感器安裝槽。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

1、本發明通過集成于所述主軸上的壓力測量裝置實現對焊接下壓力的實時調整；

2、本發明提高了大型曲面五軸攪拌摩擦焊焊接壓力的測量與控制精度。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：