[发明专利]一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置

说明书

一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，包括：谐振传动夹具：所述谐振传动夹具上端设有固定体，下端设有焊头夹具。夹持变幅杆：所述夹持变幅杆一端设有振动输出端面，另一端设有振动输入端面，所述振动输出端面和所述振动输入端面同所述夹持变幅杆轴线垂直。焊头：所述焊头上端设有定位面和定位槽，下端设有焊点，侧面设有两个相互平行的振动耦合面，所述振动耦合面同所述焊头轴线平行，所述定位槽垂直贯穿所述两个振动耦合面。以及配重块；夹持螺栓，超声波换能器。所述夹持变幅杆和所述夹持螺栓同焊头夹具相配合固定夹持所述焊头，所述夹持螺栓同所述焊头的所述定位槽相配合限定所述焊头的位置；所述谐振传动夹具通过所述固定体装夹在所述配重块上，所述焊头通过焊头夹具固定夹持在所述谐振传动夹具下端，所述超声波换能器连接在所述夹持变幅杆的所述振动输入端面；所述谐振传动夹具轴线同所述焊头轴线同轴，所述夹持变幅杆轴线同所述谐振传动夹具轴线垂直。

技术领域

本发明涉及超声波焊接领域，特别是涉及一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置。

背景技术

在焊接领域，超声波金属焊接是介于冷压焊和摩擦焊之间的一种工艺。焊接时，焊接压力通过焊头焊点垂直作用在焊接表面上，同时叠加着高频振动的剪切力，当剪切力超过材料弹性极限时，工件接触表面部分区域开始发生滑移，这个剪切力在焊接过程中以每秒钟几万次的频率不断地改变方向，破碎并清除工件表面的污物，纯净金属表面开始呈多点状接触，随着高频振动的延续，纯净金属接触面积不断扩大，直到扩展为整个焊接区，与此同时在接触面上发生原子扩散，金属再结晶生成细晶粒组织结构并且呈现金属冷变形的特性。

常规技术超声波金属焊接装置是由超声波塑料焊接装置改进过来的，区别主要在于超声波超声波塑料焊接装置焊头焊点分布在焊头的端面，焊接压力施加方向同焊头轴线平行，而改进过来的超声波金属焊接装置焊头焊点分布在焊头的侧面，焊接压力施加方向同焊头轴线垂直。如图1所示，这种由超声波塑料焊接装置改进过来的超声波金属焊接装置，焊接压力作用中心轴线会偏离焊头焊点位置，焊接工件时，焊头焊点位置产生焊接反作用，焊接反作用力会因这种偏离而产生焊接反作用力矩，焊接反作用力矩会导致超声波金属焊接装置的焊头等结构部件发生扰度变形，这种扰度变形会直接导致焊接精度和焊接效率降低，变形严重的还会导致焊接工件受损，所以常规技术超声波金属焊接装置焊接精度和焊接效率有局限性。

常规技术超声波金属焊接装置为了减小焊接反作用力矩对焊接的影响，整体结构设计的都比较复杂笨重，造价较高，还有很多弊端，如：焊接工位空间狭小，一些工件会因无法避空而不能焊接；体积庞大，自动化配套困难；焊头的拆卸更换过程繁琐，而且焊头更换以后，焊头焊点位置还会发生改变，需要重新校调等。

另外超声波金属焊接装置的焊头是易耗品，为了保证焊头的使用寿命，焊头的材料需要采用较贵重的超硬和超耐磨金属材料，常规技术超声波金属焊接装置的焊头同超声波塑料焊接装置的焊头一样，都是工作在纵振模态，振动方向同焊头轴线一致，由于纵振模态振动波长比横振模态振动波长要长，纵振模态焊头外形尺寸也相应较长，同时为了减小焊接反作用力力矩，导致的扰度变形，纵振模态焊头做的也较粗壮，总之纵振模态焊头比较废料，此外，纵振模态焊头焊点都分布在焊头侧面，焊点加工工艺较复杂。所以常规技术超声波金属焊接装置的焊头体积较大，耗料较多，制作工艺复杂，成本高昂。

发明内容

为了解决常规技术超声波金属焊接装置的弊端，本发明脱离现有技术结构，提出了一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

发明的技术问题可以通过以下技术方案解决：

一种具有谐振传动夹具机构的超声波金属焊接装置，包括：谐振传动夹具：所述谐振传动夹具上端设有固定体，下端设有焊头夹具。

夹持变幅杆：所述夹持变幅杆一端设有振动输出端面，另一端设有振动输入端面，所述振动输出端面和所述振动输入端面同所述夹持变幅杆轴线垂直。