一種應用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構制造技術

本發明專利技術公開了一種應用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構，其特征包括：n個攪拌頭本體、n個夾套、輔助安裝盤、主安裝盤、主動齒輪、n?1個從動齒輪、主動軸、n?1個從動軸、定位銷；多攪拌頭機構是通過外部電機驅動所述主動軸和主動齒輪轉動，并帶動所述n?1個從動齒輪轉動，從而形成所述n個攪拌頭本體的旋轉攪拌結構。本發明專利技術能避免傳統單個攪拌頭重復多次攪拌熱量積累降低生產效率，降低工件質量的問題，從而能提高生產效率和加工質量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于機械加工設備領域，具體涉及一種攪拌摩擦加工用多攪拌頭機構。
技術介紹
攪拌摩擦加工技術是從攪拌摩擦焊演變而來的一種加工方法，主要通過攪拌頭的高速旋轉和沿著加工方向的移動來實現。加工過程中，通過攪拌頭的強烈攪拌作用使被加工材料發生劇烈塑性變形、混合、破碎，實現微觀結構的致密化、均勻化和細化。因此，作為實現攪拌摩擦加工的關鍵組件，攪拌頭機構設計的優劣直接決定了攪拌摩擦加工的效率和效果。目前報道的大部分專利與文獻中是關于攪拌摩擦焊接用單攪拌頭機構的，它們更多關注于攪拌頭本身結構(包括軸肩和攪拌針)的設計和改進，例如：改進軸肩表面內凹槽形狀和分布、攪拌針形狀來改善材料的流動性、設計多軸肩或多攪拌針結構來提高焊縫質量等。如果將傳統的單攪拌頭機構應用到攪拌摩擦加工技術中，需要重復攪拌道次和反復更換攪拌旋轉方向來實現材料的表層或者整個塊體的加工制備。一方面，相鄰攪拌道次之間所需的冷卻時間間隔會導致生產效率大幅下降，尤其是針對制備較大尺寸規格的板材；另一方面，攪拌道次增加會對被加工材料母材的組織性能造成累積損傷，最終嚴重影響所制備材料的使用性能。
技術實現思路
本專利技術了解決目前傳統單攪拌頭的攪拌摩擦加工技術的不足，提出一種應用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構，以期能避免傳統單個攪拌頭重復多次攪拌熱量積累降低生產效率，降低工件質量的問題，從而提高生產效率和加工質量。本專利技術為達到上述專利技術目的，采用如下技術方案：本專利技術一種應用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構的特點包括：n個攪拌頭本體、n個夾套、輔助安裝盤、主安裝盤、主動齒輪、n-個從動齒輪、主動軸、n-個從動軸、定位銷；在所述主安裝盤和輔助安裝盤之間設置有主動軸和n-個從動軸；所述主動軸貫穿設置在所述主安裝盤的中心位置處，在所述主動軸上套裝有所述主動齒輪；所述n-個從動軸貫穿設置所述主動軸的四周，在所述n-個從動軸上分別套裝有所述n-個從動齒輪；所述主動齒輪與所述n-個從動齒輪相互嚙合；所述定位銷固定在所述主安裝盤和輔助安裝盤之間形成防錯位結構；在所述主動齒輪、n-個從動齒輪的末端，并處于所述輔助安裝盤的底部設置有所述n個夾套；所述n個夾套分別用于固定所述n個攪拌頭本體；所述多攪拌頭機構是通過外部電機驅動所述主動軸和主動齒輪轉動，并帶動所述n-個從動齒輪轉動，從而形成所述n個攪拌頭本體的旋轉攪拌結構。本專利技術所述的應用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構的特點也在于：在所述主動軸與所述主安裝盤的上表面之間固定環，以形成所述主動軸的穩定轉動結構。與已有技術相比，本專利技術有益效果體現在：1、本專利技術采用主動齒輪嚙合多個從動齒輪的齒輪傳動機構，通過安裝盤、夾套、定位銷等輔助機構的配合使用，實現了多攪拌頭的同時轉動，有效地解決了傳統的攪拌摩擦加工技術中，需要多次反復進行攪拌才能完成整塊材料加工的缺點；一次加工可實現傳統攪拌摩擦加工技術多次攪拌摩擦加工的效果，生產效率大大提高；并且不會出現傳統攪拌摩擦加工多次重復攪拌道次之間熱量積累、降低待加工工件質量、需要降溫至室溫才能開始下一道次攪拌的問題，實現了材料攪拌摩擦加工的大批量生產。2、本專利技術采用主動齒輪嚙合多個從動齒輪的齒輪嚙合結構來實現多個攪拌頭的同時轉動，能量利用率高，損耗小；3、本專利技術采用主安裝盤和輔助安裝盤的配合使用將整個機構安裝在攪拌摩擦焊機上，簡單方便，可根據不同型號的攪拌摩擦焊機設計不同的安裝盤，適用范圍更廣；4、本專利技術采用定位銷和固定環固定主安裝盤和輔助安裝盤，形成防錯位結構，保證了攪拌摩擦加工過程中整個多攪拌頭機構的穩定運行；5、本專利技術采用夾套安裝攪拌頭，便于安裝和拆卸，可以根據實際生產要求增減攪拌頭數量，適用范圍更廣；可以根據不同待加工材料更換攪拌頭形狀，得到最優的加工質量。6、本專利技術加工過程中，所有攪拌頭的中心線可以與加工方向在0°～90°之間變化，實現了0％～100％的搭接率；綜上所述，本專利技術具有極大地市場應用前景，可以有效地增加攪拌摩擦加工技術的應用范圍。附圖說明圖1為本專利技術多攪拌頭整體結構示意圖；圖2為本專利技術多攪拌頭系統爆炸視圖；圖3為本專利技術內部齒輪嚙合示意圖；圖4a為本專利技術多攪拌頭中心線和進給方向(加工方向)成90°布置；圖4b為本專利技術多攪拌頭中心線和進給方向(加工方向)成45°布置；圖5本專利技術為增加若干攪拌頭的布置示意圖；圖中標號：1為多攪拌頭；2為夾套；3為輔助安裝盤；4為主安裝盤；5主動齒輪；6為從動齒輪；7為主動軸；8為從動軸；9為定位銷；10為固定環；11為安裝盤固定槽；12為待加工板；13為整體結構示意圖。具體實施方式本實施例中，如圖1和圖2所示，一種應用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構，包括：n個攪拌頭本體1、n個夾套2、輔助安裝盤3、主安裝盤4、主動齒輪5、n-1個從動齒輪6、主動軸7、n-1個從動軸8、定位銷9。如圖3所示，主安裝盤4和輔助安裝盤3之間設置有主動軸7和n-1個從動軸8；主動軸7貫穿設置在主安裝盤4的中心位置處，在主動軸7上套裝有主動齒輪5；n-1個從動軸8貫穿設置在主動軸7的四周，在n-1個從動軸8上分別套裝有n-1個從動齒輪6；主動齒輪5與n-1個從動齒輪6相互嚙合；定位銷9固定在主安裝盤4和輔助安裝盤3之間形成防錯位結構；主動齒輪5、n-1個從動齒輪6的末端，并處于輔助安裝盤3的底部設置有n個夾套2；n個夾套2分別用于固定述n個攪拌頭本體1；該多攪拌頭機構通過外部電機驅動主動軸7和主動齒輪5轉動，并帶動n-1個從動齒輪6轉動，從而形成n個攪拌頭本體1的旋轉攪拌結構；具體實施中，主動軸7與主安裝盤4的上表面之間固定環10，以形成主動軸7的穩定轉動結構。如圖4a、圖4b和圖5所示，為本專利技術加工制造過程示意圖，整個制造過程由以下步驟組成：步驟(1)首先將多攪拌頭機構通過安裝槽安裝在攪拌摩擦焊機上，保持主安裝盤和副安裝盤固定不動；步驟(2)將主動軸和攪拌摩擦焊機的主軸通過配合聯結在一起，通過攪拌摩擦焊機的主軸轉動來帶動多攪拌頭機構主軸的轉動，從而通過齒輪傳動結構帶動整個多攪拌頭機構的轉動；步驟(3)確定好加工初始位置后，根據不同加工材質設置好整個機構的主軸轉動速度；攪拌摩擦焊機帶動整個機構以一定速度進入待加工工件后，同樣根據不同加工材料按照設置好的進給速度開始進行攪拌摩擦加工過程。步驟(4)完成一次加工后，攪拌摩擦焊機回退到初始位置，側向移動一定的距離，繼續下一次加工。步驟(5)如此往復步驟(3)和(4)，直至完成整個零件的制備。步驟(6)整個板材的加工根據安裝攪拌頭數量的不同，需要幾次加工即可完成。如上述步驟(3)中，攪拌機構的旋轉速度在500～800rpm之間，速度太小不能完成加工，速度太大一方面會浪費能源，另一方面可能會破壞多攪拌頭的機械傳動機構。如上述步驟(3)中，多攪拌頭機構進入待加工工件的速度為0.5mm/min，進給速度(加工速度)為30～75mm/min。如上述步驟(3)中，通過調整多攪拌頭機構上的安裝槽與攪拌摩擦焊機的角度，使多攪拌頭機構上的攪拌頭中心連線與進給方向(加工方向)在0～90°范圍內變化，如圖4a和圖4b所示。當角度為90°時，搭接率(即不同攪拌頭的加工范圍)為0％；當角度為0°時，搭接率為100％，即所有攪拌頭按照同一條直線行走。此時若在每個本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種應用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構，其特征包括：n個攪拌頭本體(1)、n個夾套(2)、輔助安裝盤(3)、主安裝盤(4)、主動齒輪(5)、n?1個從動齒輪(6)、主動軸(7)、n?1個從動軸(8)、定位銷(9)；在所述主安裝盤(4)和輔助安裝盤(3)之間設置有主動軸(7)和n?1個從動軸(8)；所述主動軸(7)貫穿設置在所述主安裝盤(4)的中心位置處，在所述主動軸(7)上套裝有所述主動齒輪(5)；所述n?1個從動軸(8)貫穿設置所述主動軸(7)的四周，在所述n?1個從動軸(8)上分別套裝有所述n?1個從動齒輪(6)；所述主動齒輪(5)與所述n?1個從動齒輪(6)相互嚙合；所述定位銷(9)固定在所述主安裝盤(4)和輔助安裝盤(3)之間形成防錯位結構；在所述主動齒輪(5)、n?1個從動齒輪(6)的末端，并處于所述輔助安裝盤(3)的底部設置有所述n個夾套(2)；所述n個夾套(2)分別用于固定所述n個攪拌頭本體(1)；所述多攪拌頭機構是通過外部電機驅動所述主動軸(7)和主動齒輪(5)轉動，并帶動所述n?1個從動齒輪(6)轉動，從而形成所述n個攪拌頭本體(1)的旋轉攪拌結構。

【技術特征摘要】
1.一種應用于攪拌摩擦加工的多攪拌頭機構，其特征包括：n個攪拌頭本體(1)、n個夾套(2)、輔助安裝盤(3)、主安裝盤(4)、主動齒輪(5)、n-1個從動齒輪(6)、主動軸(7)、n-1個從動軸(8)、定位銷(9)；在所述主安裝盤(4)和輔助安裝盤(3)之間設置有主動軸(7)和n-1個從動軸(8)；所述主動軸(7)貫穿設置在所述主安裝盤(4)的中心位置處，在所述主動軸(7)上套裝有所述主動齒輪(5)；所述n-1個從動軸(8)貫穿設置所述主動軸(7)的四周，在所述n-1個從動軸(8)上分別套裝有所述n-1個從動齒輪(6)；所述主動齒輪(5)與所述n-1個從動齒輪(6)相互嚙...

【專利技術屬性】
技術研發人員：華鵬，曹立超，周偉，吳玉程，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34