10mm搅拌头.dwg
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20mm搅拌头.dwg
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30206轴承透盖.dwg
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6205轴承闷盖.dwg
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6205轴承透盖.dwg
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8-9搅拌摩擦焊焊接工装设计论文.doc
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传动丝杠.dwg
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电机座.dwg
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工件夹具.dwg
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工件压板.dwg
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工作台前右盖板.dwg
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工作台前左盖板.dwg
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工作台上面板.dwg
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工作台下面板.dwg
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工作台箱体.dwg
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机盖.dwg
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机架.dwg
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机体后上盖板.dwg
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机体后下盖板.dwg
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机体前盖板.dwg
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机头.dwg
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搅拌头夹具.dwg
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搅拌系统大V带轮.dwg
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搅拌系统小V带轮.dwg
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搅拌轴.dwg
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上盖板.dwg
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丝杠传动连杆.dwg
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丝杠螺母.dwg
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伺服系统齿轮轴.dwg
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伺服系统大V带轮.dwg
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伺服系统大齿轮.dwg
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伺服系统小V带轮.dwg
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行程控制连杆.dwg
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液压缸推杆连接器.dwg
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带速由下式确定由式得带速在范围内，符合要求。
．确定中心距，带基准长度。
初选中心距。
设计时对中心距有定的要求，即大于，根据得，初选为，符合取值范围。
计算初定的带长。
。
由式得基准带长。
由表选用，.表普通型带基准长度系列及长度系数实际中心距。
实际中心距由下式确定由式得考虑安装和张紧带的需要，留出作为中心距距调整量。
．核算小轮上包角。
由式得．确定带根数。
图普通型带值表传动比系数传动比表弯曲影响系数普通带型号.根据和由图得，查表得.，查表得.，由式得表包角系数小轮包角查表得.，由式得选用型带根。
．确定带的预拉力。
预拉力是保证带传动正常工作和重要条件。
预拉力不足，极限摩擦力减小，传动能力下降预拉力过大，又会使带的寿命降低，轴和轴承的压力增大。
表普通带的规格型号每米带长质量.查表得型带的质量为单根普通带合适的预拉力由下式确定由式得．计算带传动作用在轴上的力。
为设计安装带轮的轴和轴承，必须确定带传动作用在带轮轴上的力。
由式得．带轮结构设计。
大带轮设计。
大带轮结构按照表进行设计。
用的紧定螺钉与电机输出轴作轴向固定，的键作周向固定。
查表得，键.，.。
取。
表带轮的结构和尽寸型台湾的所有搅拌摩擦焊业务主要从事搅拌摩擦焊技术的研究工程应用开发设备的制造和销售以及全权负责中国搅拌摩擦焊中心的“二级许可权”的发放和管理。
中国搅拌摩擦焊中心和专业化北京赛福斯特技术有限公司的成立，标志着搅拌摩擦焊技术的开发和工程应用研究工作在中国市场的正式开始，是新世纪中国焊接技术发展史上块瞩目的里程碑。
国内些院校和研究所也开始了这方面的研究工作，有理由相信，搅拌摩擦焊技术在中国也有着应用前景。
．本论文的目的和意义通过对相关资料文献的查找，获得相关资料，了解搅拌摩擦焊焊接原理及相关工艺，了解搅拌摩擦焊的应用范围，了解搅拌摩擦焊在焊接中的优势，了解搅拌摩擦焊的研究现状和在工业中的应用，以及搅拌摩擦焊的发展前景。
参照搅拌摩擦焊工装设计相关资料，设计台能焊接焊缝厚度为，焊缝长度为的搅拌摩擦焊实验用焊机。
在写设计说明书的过程中，要求对关键部位的设计写得比较详细具体，并校核该实验用焊机的各主要部分。
第二章搅拌摩擦焊焊机设计本章讲述搅拌摩擦焊焊机各重要部分的设计计算过程，包括总体设计规划搅拌摩擦系统设计伺服系统设计电气控制设计。
此搅拌摩擦焊焊机，搅拌摩擦头转速约，焊接速度，最大加工焊缝厚度，焊缝长度，总功率约千瓦，适合于普通厚度的铝及其合金的搅拌摩擦焊工艺实验研究。
．总体设计规划此焊机为单件生产，机体和机体中构件多采用钢焊接结构，以降低产品成本。
根据般要求，为方便使用者的操作，此焊机的工作台平面约离地面高，焊机总高度约，总长度约，工作台面长度约，宽度约，工作台上下移动约，具体尺寸见零件图。
机头高度约为，搅拌轴中心距机体约。
工作台箱体总长约，高度约，并将伺服系统的电机以及减速机构放在工作台箱体里，使得此焊机有更好的外观。
由于带传递动力时有过载保护，所以，电机的输出均先通过带传递，再传递到工作机上。
液压系统推动工作台作垂直移动，液压缸放置于机箱箱体内，正前方开个观察窗口，便于检测和维修。
机体的后下方放置焊机的电气控制部分。
上部分安装搅拌摩擦系统的动力电机，电机放在电机座上，然后再将电机座固定在机体上，调整电机座在机体上的位置就可以调整带轮中心距。
机体后面开上下两个观察窗口，分别为上方的搅拌系统电机和下面的电气控制部分进行检测和维修时使用。
焊机的操作面板，在工作台箱体正面的左方，操作起来也很方便。
左下方和右方为观察窗口，打开观察窗口的面板，便可以对里面的减速机构进行检测和维修。
．搅拌摩擦系统设计搅拌头及夹具设计搅拌头是搅拌摩擦焊技术的关键，由特殊形状的搅拌焊针和轴肩组成，轴肩直径大于搅拌焊针直径。
搅拌焊针用具有良好耐高温力学和物理特性的抗摩损材料制造，并进行表面处理。
对于不同厚度的板所用的搅拌摩擦头不同，方便搅拌头的更换，夹持部分采用螺纹联接，夹持部分为，长度为，焊针直径，焊针做成特殊的螺旋状，加大了焊针与工件的接触面积，同时也有利于被焊金属的搅动，如图所示。
轴肩半径为焊针直径的三倍，肩部直径为，轴肩采用如图所示的图案，有利于轴肩与塑化材料紧密地结合在起，这样也提高了轴肩与焊件表面的接触面积，同时通过分析焊缝尾端小孔，可以分析焊头轨迹材料的流动情况。
不过这种方法需要数控电动装置。
利用两种新技术得出并不是所有被焊头影响的材料被真正的搅拌。
许多材料的运动只是简单的扩展。
材料从焊头的上层部位被激活，被激活的材料沿着焊头的边沿向下运动，填充空隙。
其它的材料只是沿着回撤面向上扩展，沿着焊头周围升到焊缝上部。
搅拌摩擦焊力学性能研究进展关于焊接接头力学性能的问题，直是研究热点。
包括接头强度塑性抗腐蚀性动态应力下的疲劳强度及协调最优问题。
等人研究了接头腐蚀疲劳裂纹生长情况。
不同腐蚀介质，接头的抗腐蚀性不同。
得出的主要结论有由于高的裂纹闭合水平，的疲劳裂纹生长速率非常低，而应力强度因子比母材的要高出许多在空气中，熔核的疲劳裂纹生长速率比母材的稍微的高些在高和中间区域，熔核及区域的疲劳裂纹生长速率是．溶液的两倍高由于过程使晶界变得敏感，当在．溶液中时，焊缝有晶间裂纹。
等人研究了和合金的接头的腐蚀性能，试验结果证明接头与母材具有相同的腐蚀行为。
搅拌摩擦焊设备迄今，已研制成功多类搅拌摩擦焊设备，在宇航领域，美国制造技术系统公司开发了台液压驱动搅拌摩擦焊设备，其中台安装在大学。
此设备装有可调节自适应搅拌头和多轴搅拌摩擦焊控制系统，能够实现非平面和变截面厚度结构件高强铝合金材料的搅拌摩擦焊开发研究。
该设备的搅拌头能自动倾斜，使用可调节搅拌头对焊缝施加的焊接压力，如使用普通形状的搅拌头则可对焊缝施加的顶锻压力。
焊接材料厚度可以达到，搅拌头的旋转速度在的条件下可输出•的扭矩。
英国的公司也在年为英国空中客车公司生产了台型搅拌摩擦焊设备。
这台龙门式搅拌摩擦焊设备整体尺寸为．，配有三轴数控装置，主轴电机功率为，最大向下焊接顶锻压力为，焊接平台由新型伺服电机和滚珠丝杠驱动，焊接速度可达到，主要用来生产大型民用飞机的铝合金机翼和机身，其中包括新型的大型客机。
最近，公司又制造了台龙门式搅拌摩擦焊设备，其中台安装在用于研究高电阻镍铜合金的焊接。
该设备的焊接范围为，主要用来完成搅拌摩擦焊研究项目和其他秘密研究项目，该设备是迄今世界上最大的搅拌摩擦焊实验设备，如图所示。
图搅拌摩擦焊设备在我国，北京航空制造工程研究所在年取得了的搅拌摩擦焊专利技术许可，并合作成立了中国搅拌摩擦焊中心，生产和销售商业化的搅拌摩擦焊设备。
中国搅拌摩擦焊中心设计制造了国内第台搅拌摩擦焊设备，该设备主要用来完成直径等于或大于．的火箭简体的搅拌摩擦焊，如图所示。
图龙门式搅拌摩擦焊机．搅拌摩擦焊接铜镁锌铅等合金材料，对于钢合金钦合金和铝基复合材料的搅拌摩擦焊开发研究也很成功。
对于不同状态的合金钢，搅拌摩擦焊也能实现焊接，如锻压板材和挤压形材的焊接，锻压板材和铸铝的焊接等。
接头性能搅拌摩擦焊接头主要包括四个微结构区域焊核区热机影响区热影响区和母材。
中间区域为晶粒非常细小的焊核区域，其中椭圆形的“洋葱”环状组织结构是焊接接头良好的标志在焊核区的外围存在个热机影响区，此部分晶粒组织发生了明显的塑性变形和部分重结晶。
对于不可热处理强化的铝合金，采用搅拌摩擦焊可以得到没有空洞和裂纹的优良焊接接头，接头的拉伸强度般大于或优于母材，并且断裂般出现在热影响区和远离焊缝接头的母材上对于可热处理强化的铝合金，搅拌摩擦焊接头的力学性能优于弧焊接头。
另外，通过控制搅拌摩擦焊过程中焊缝区域的热输入，特别是控制搅拌摩擦焊接头中硬度和强度最低的热影响区的回火和过时效影响，可以有效地提高焊接接头的力学性能指标。
与熔焊方法相比较，铝合金材料的搅拌摩擦焊接头的疲劳性能具有明显的优势，这是因为搅拌摩擦焊得到的是精细的再结晶组织。
另外，由于焊接过程材料没有熔化，焊缝组织中不会有熔焊工艺经常出现的凝固偏折裂纹气孔和夹杂等缺陷。
．搅拌摩擦焊的技术优势搅拌摩擦焊除了具有普通摩擦焊技术的优点外，还可以进行多种接头形式和不同焊接位置的连接。
如图所示。
图几种搅拌摩擦焊的接头形式采用搅拌摩擦焊技术不仅能焊接几乎所有熔焊能够焊接的金属，而且能焊接许多熔化焊接性能差的金属，例如铝合金钛合金铜合金等。
就铝合金而言，铝合金在高温熔化时易吸附氢导致凝固后产生气孔，容易产生热裂纹和变形，因此焊接缺陷率高，并且随着铝合金中合金元素含量的增加，这些焊接缺陷率会大大增加。
若是采用搅拌摩擦焊，则因为焊接过程中无金属熔化而克服了上述缺点，因此搅拌摩擦焊可以使不适宜于熔焊的金属得到可靠的连接。
此外，搅拌摩擦焊不仅能用于同质合金间的连接，而且还适用于异质合金间的连接。
图搅拌摩擦焊焊缝分区示意图采用搅拌摩擦焊取代传统的熔焊，还能改善焊缝组织和大大提高焊接接头的力学性能，并且排除了熔焊缺陷产生的可能性。
搅拌摩擦焊焊缝组织分区示意如图所示，焊缝组织可分为四个区域区为母材区，简称区为热影响区，简称，该区域的材料因受热循环的影响，微观组织和力学性能均发生了变化，但没有发生塑性变形区为热变形影响区，简称，该区域材料已经产生了剧烈的塑性变形。
就铝合金而言，再结晶区域和之间通常有明显的界限，但在其它没有热致相变的材料中，如在纯钛钛合金奥氏体不锈钢和铜中，似乎整体已再结晶化，产生了无应变再结晶，这可能使得的边界难以精确划分区为焊核，简称，焊核是最接近轴肩的区域，组织结构通常有较大的变化。
在焊接接头的热影响区中，除了腐蚀反应比母材快些外，其金相组织与母材没有多大区别在焊接接头的热变形影响区，焊接过程引起长晶粒的弯曲和轻微的重结晶焊核由纤细的经动态再结晶的等轴晶构成，其晶粒尺寸比母材的晶粒尺寸小得多。
铝合金的搅拌摩擦焊实验表明，焊缝最薄弱的环节不在焊核区，而是在热影响区。
经过固溶处理和人工时效处理的系列系列铝合金的搅拌摩擦焊焊缝，经过时效处理后，其强度接近于基体材料的强度。
．搅拌摩擦焊的搅拌，摩擦，磨擦，焊接工，装设，毕业设计，全套，图纸搅拌摩擦焊技术是年代发展起来的自发明到工业应用时间跨度最短和发展最快的项新型固相连接新技术，公认为是最有前途和最适合航空材料以及结构件制造的工艺方法之。
由于搅拌摩擦焊焊缝组织均匀接头力学性能优异，生产过程中安全无飞溅无烟尘烟气无辐射，污染小成本低等技术优势，因而在许多工业领域获得了广泛应用。
在航天工业中，搅拌摩擦焊工艺在飞行器铝合金结构制造中的推广应用，在国外已显示出强劲的技术创新活力，给传统制造工艺带来了革命性的改造。
随着人们对搅拌摩擦焊技术认识的提高，预计在不远的将来，铝合金镁合金锌合金钛合金等轻金属材料的连接将主要由搅拌摩擦焊来完成，尤其在运载火箭高速铝合金列车铝合金高速快艇全铝合金汽车等项目中搅拌摩擦焊技术将会占主导地位。
本文设计出的搅拌摩擦焊焊机，总功率约千瓦，适合于普通厚度的铝及其合金的工艺试验试件的焊接，搅拌摩擦头转速约，焊接速度，最大加工焊缝厚度，焊缝长度。
文中介绍了搅拌摩擦焊焊接技术的基本原理和特点，概要地介绍了搅拌摩擦焊的技术优势研究现状工业应用和发展前景。
针对工艺试验试件搅拌摩擦焊机，主要设计计算和校核了设备各主要部分，均能够满足试验用焊机的要求。
该设备结构紧凑，简单，操作方便，与市场价格相比，成本很低。
关键词搅拌摩擦焊固相焊接铝合金焊接应用前景焊机设计绪论搅拌摩擦焊是由英国焊接研究所，简称于年提出的种固态
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