一種平行四邊形琴鍵壓緊機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及運載火箭鋁合金貯箱箱底攪拌摩擦焊接技術領域，具體涉及一種平行四邊形琴鍵壓緊機構。
【背景技術】
[0002]攪拌摩擦焊是一種固相焊接工藝方法，其焊接原理是利用一種非損耗的攪拌頭，旋轉插入待焊零件的待焊界面向前移動，通過攪拌頭對材料的攪拌、摩擦產(chǎn)生熱量，使待焊材料加熱至塑性狀態(tài)，在攪拌頭高速旋轉、擠壓帶動下，處于塑性狀態(tài)的焊縫金屬環(huán)繞攪拌頭向前向后移動，在熱-機械聯(lián)合作用下，材料擴散連接形成致密的金屬間固相連接。這種焊接方法消除了傳統(tǒng)熔焊工藝氣孔產(chǎn)生的根源一一熔化結晶，從而大大減少焊縫缺陷，顯著降低縱縫的殘余應力和焊接變形，因此攪拌摩擦焊接工藝已成為運載火箭貯箱箱底等領域焊接技術的發(fā)展趨勢。
[0003]目前，歐美等主要宇航公司已經(jīng)成功實現(xiàn)了運載火箭貯箱主要結構焊縫的全攪拌焊接。攪拌摩擦焊接工藝通過攪拌頭對材料的攪拌摩擦，使待焊材料加熱至塑性狀態(tài)從而實現(xiàn)板料的焊接，如圖1所示，焊接過程中兩個對接板料會承受很大的軸向力和周向力，一方面攪拌摩擦焊接工藝要求板料對接處焊接面距離不得大于0.4mm,否則焊縫會存在嚴重缺陷，根本達不到規(guī)定的要求，另一方面運載火箭鋁合金貯箱箱底攪拌摩擦焊接對焊縫又有一定的形位尺寸要求。因此，使用攪拌摩擦焊接工藝方法往往需要借助工藝裝備使需要焊接的板料牢牢固定住，并保持對接處焊接面距離在焊接過程中距離始終不得大于0.4mm。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種新型的平行四邊形琴鍵壓緊機構，其不僅解決了運載火箭貯箱箱底板料的定位、壓緊與固定難題，并且琴鍵壓頭壓緊分力能夠始終保證板料牢牢貼緊，使焊縫滿足技術要求。
[0005]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案:一種平行四邊形琴鍵壓緊機構，該壓緊機構包括對稱固定設置的兩個機架，在兩個機架上均對稱設置了平行四邊形支桿；每個平行四邊形支桿的底邊通過鉸鏈與機架相連，平行四邊形支桿的頂邊通過鉸鏈與壓臂二相連，每個平行四邊形支桿的底邊為機架底邊，平行四邊形支桿的頂邊為壓臂二，壓臂二相外延伸頂部連接焊接板料；在每個機架上部還設置連接了壓臂一，壓臂一一端與壓臂二端部相連接，壓臂一另一端連接氣缸的氣缸推桿；氣缸固定在機架一側；所述的焊接板料與待壓緊的型胎的內(nèi)面曲率半徑相同；
[0006]其中，壓臂一為壓頭機構，壓臂二為增力杠桿，平行四邊形支桿起控制合力方向作用；壓臂二傳遞給壓臂一的壓力為h，平行四邊形支桿對壓臂一支撐反力為F2，焊接板料對壓臂一支撐反力為F3，工作時壓臂一受力平衡，即
[0007]F1+F2+F3= 0
[0008]Fn F2、F3為矢量，其中向確定，根據(jù)矢量平衡中方向平衡理論，F(xiàn)3的力線方向肯定沿受力點成順時針旋轉，而焊接板料受到的壓緊力與F3為作用力和反作用力關系，大小相等，方向相反，因此，兩個壓臂一對焊接板料壓緊力分力使兩塊焊接板料焊縫對接面有相互靠近的趨勢，保證焊接過程的連續(xù)穩(wěn)定進行。
[0009]如上所述的一種平行四邊形琴鍵壓緊機構，其所述的平行四邊形支桿位置高于焊接板料。
[0010]如上所述的一種平行四邊形琴鍵壓緊機構，其所述的型胎為運載火箭鋁合金貯箱箱底用鋁合金板料。
[0011]本發(fā)明的效果在于:本發(fā)明所述的一種新型的平行四邊形琴鍵壓緊機構，用于運載火箭鋁合金貯箱箱底瓜瓣縱縫攪拌摩擦焊接過程中鋁合金板料的定位、壓緊與固定，其不僅解決了運載火箭貯箱箱底板料的定位、壓緊與固定難題，并且琴鍵壓頭壓緊分力能夠始終保證板料牢牢貼緊，使焊縫滿足技術要求。
【附圖說明】
[0012]圖1為攪拌摩擦焊接過程示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明所述的一種平行四邊形琴鍵壓緊結構示意圖；
[0014]圖中:1.氣缸；2.氣缸推桿；3.壓臂；4.機架；5.固定支座；6.型胎；7.焊接板料；8.攪拌頭；9.壓臂一 ；10.壓臂二 ；11.平行四邊形支桿。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的一種平行四邊形琴鍵壓緊機構作進一步描述。
[0016]本發(fā)明所述的一種平行四邊形琴鍵壓緊機構，用于Φ3350mm運載火箭鋁合金貯箱箱底瓜瓣縱縫攪拌摩擦焊接過程中鋁合金板料的定位、壓緊與固定。
[0017]如圖2所示，該壓緊機構包括對稱固定設置的兩個機架4，在兩個機架4上均對稱設置了平行四邊形支桿11 ;
[0018]每個平行四邊形支桿11的底邊通過鉸鏈與機架4相連，平行四邊形支桿11的頂邊通過鉸鏈與壓臂二 10相連，壓臂二 10相外延伸頂部連接焊接板料7 ;在每個機架4上部還設置連接了壓臂一 9，壓臂一 9 一端與壓臂二 10端部相連接，壓臂一 9另一端連接氣缸1的氣缸推桿2 ;氣缸1固定在機架4 一側。所述的焊接板料7與待壓緊的型胎6的內(nèi)面曲率半徑相同。所述的平行四邊形支桿11位置高于焊接板料7。
[0019]其中，壓臂一 9為壓頭機構，壓臂二 10為增力杠桿，平行四邊形支桿11起控制合力方向作用；以壓臂一 9為分析對象，壓臂二 10傳遞給壓臂一 9的壓力為匕，平行四邊形支桿11對壓臂一 9支撐反力為F2，焊接板料7對壓臂一 9支撐反力為F3，工作時壓臂一 9受力平衡，即
[0020]?!+?2+?3= 0
[0021]Fn F2、F3為矢量，其中FjPFj向確定，根據(jù)矢量平衡中方向平衡理論，F(xiàn)3的力線方向肯定沿受力點成順時針旋轉，而焊接板料受到的壓緊力與F3為作用力和反作用力關系，大小相等，方向相反，因此，兩個壓臂一 9對焊接板料7壓緊力分力使兩塊焊接板料7焊縫對接面有相互靠近的趨勢，保證焊接過程的連續(xù)穩(wěn)定進行，保證焊接過程的連續(xù)穩(wěn)定進行和箱底焊縫質(zhì)量符合技術要求。
[0022]本發(fā)明是一種將平行四邊形機構與增力機構相結合的琴鍵壓緊機構形式，如圖2所示，壓緊機構使壓頭壓緊分力始終向內(nèi)擠胎，并產(chǎn)生壓緊增力。壓頭機構(壓臂一 9)與增力杠桿(壓臂二 10)采用分體結構，增力杠桿起力作用，平行四邊形機構起控制合力方向作用。
【主權項】
1.一種平行四邊形琴鍵壓緊機構，其特征在于:該壓緊機構包括對稱固定設置的兩個機架(4)，在兩個機架(4)上均對稱設置了平行四邊形支桿(11); 每個平行四邊形支桿(11)的底邊通過鉸鏈與機架(4)相連，平行四邊形支桿(11)的頂邊通過鉸鏈與壓臂二(10)相連，壓臂二(10)相外延伸頂部連接焊接板料(7);在每個機架(4)上部還設置連接了壓臂一(9)，壓臂一(9) 一端與壓臂二(10)端部相連接，壓臂一(9)另一端連接氣缸⑴的氣缸推桿⑵；氣缸⑴固定在機架(4) 一側；所述的焊接板料(7)與待壓緊的型胎(6)的內(nèi)面曲率半徑相同； 其中，壓臂一(9)為壓頭機構，壓臂二(10)為增力杠桿，平行四邊形支桿(11)起控制合力方向作用；壓臂二(10)傳遞給壓臂一(9)的壓力為匕，平行四邊形支桿(11)對壓臂一(9)支撐反力為F2，焊接板料(7)對壓臂一(9)支撐反力為F3，工作時壓臂一(9)受力平衡，即Fi+F2+F3= 0 FpF2、F3為矢量，其中FJPF2*向確定，根據(jù)矢量平衡中方向平衡理論，F(xiàn)3的力線方向肯定沿受力點成順時針旋轉，而焊接板料受到的壓緊力與F3為作用力和反作用力關系，大小相等，方向相反，因此，兩個壓臂一(9)對焊接板料(7)壓緊力分力使兩塊焊接板料(7)焊縫對接面有相互靠近的趨勢，保證焊接過程的連續(xù)穩(wěn)定進行。2.根據(jù)權利要求1所述的一種平行四邊形琴鍵壓緊機構，其特征在于:所述的平行四邊形支桿(11)位置高于焊接板料(7)。3.根據(jù)權利要求1所述的一種平行四邊形琴鍵壓緊機構，其特征在于:所述的型胎(6)為運載火箭鋁合金貯箱箱底用鋁合金板料。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型的平行四邊形琴鍵壓緊機構，該壓緊機構包括對稱固定設置的兩個機架，在兩個機架上均對稱設置了平行四邊形支桿；每個平行四邊形支桿的底邊為機架底邊，平行四邊形支桿的頂邊為壓臂二，壓臂二相外延伸頂部連接焊接板料；在每個機架上部還設置連接了壓臂一，壓臂一一端與壓臂二端部相連接，壓臂一另一端連接氣缸的氣缸推桿；氣缸固定在機架一側；所述的焊接板料與待壓緊的型胎的內(nèi)面曲率半徑相同。本發(fā)明用于運載火箭鋁合金貯箱箱底瓜瓣縱縫攪拌摩擦焊接過程中鋁合金板料的定位、壓緊與固定，不僅解決了運載火箭貯箱箱底板料的定位、壓緊與固定難題，并且琴鍵壓頭壓緊分力能夠始終保證板料牢牢貼緊，使焊縫滿足要求。
【IPC分類】B23K20/26, B23K20/12
【公開號】CN105312763
【申請?zhí)枴緾N201510749975
【發(fā)明人】王志峰, 孔德躍, 劉海燕, 何凡鋒, 章勇, 郭寶財
【申請人】首都航天機械公司, 中國運載火箭技術研究院
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年11月5日