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龙图腾网获悉天津大学申请的专利位移-力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115971636B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211637486.0，技术领域涉及：B23K20/12；该发明授权位移-力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制方法是由崔雷;李蒙;管卫;黄一鸣;王东坡设计研发完成，并于2022-12-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本位移-力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了位移‑力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制方法，包括搅拌摩擦焊焊机，激光位移传感器，三向力传感器，数据采集装置、计算机和控制器，所述激光位移传感器用于实时测量搅拌头轴肩与工件表面之间的相对距离，所述三向力传感器用于实时测量焊接过程中垂直于焊接方向的侧向剪切力Fy。本发明依据侧向剪切力Fy、焊接参数与焊接缺陷之间的相互关系，当三向力传感器监测到侧向剪切力Fy超出无焊接缺陷的安全范围时，实时调整焊接参数；同时，本发明利用位移传感器对轴肩压入量进行控制，使其始终处于设定阈值内，实现减少焊接缺陷，提高焊接质量的目的。

本发明授权位移-力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制方法在权利要求书中公布了：1.位移-力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制方法，其特征在于：采用位移-力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制装置，所述的位移-力协同控制的搅拌摩擦焊成形质量控制装置包括搅拌摩擦焊焊机，所述的搅拌摩擦焊焊机包括进给系统，固定在进给系统上下直线运动输出端上的主轴电机，搅拌头通过刀柄与主轴电机的主轴相连接，主轴嵌套在主轴套筒内，在进给系统的X轴直线运动输出端上安装有工作台，激光位移传感器通过支架固定在搅拌摩擦焊焊机的主轴套筒上，在所述的工作台顶面上固定有四个三向力传感器，在四个三向力传感器上固定有沿水平方向设置的垫板，三向力传感器通过数据采集装置与计算机的信号输入端相连接，所述的计算机的信号输出端通过数据线与控制器的信号输入端相连，所述的控制器的信号输出端与进给系统的电机驱动器和主轴电机驱动器相连，所述控制器为可编程逻辑控制器； 包括以下步骤： 步骤一、建立工艺数据库，具体过程如下： 第一步，将实验工件固定在垫板上，所述实验工件与实际生产中焊接工件的材料和板厚一致，采用不同的焊接参数对实验工件进行焊接，采用每组焊接参数对实验工件重复焊接至少3次，实验过程中通过三向力传感器实时测量焊接过程中搅拌头与实验工件间的相互作用力，然后将相互作用力数据传输至计算机，所述的相互作用力数据包括垂直于实验工件表面的轴向压力Fz、与焊接方向平行的前进阻力Fx和垂直于焊接方向的侧向剪切力Fy，所述的焊接参数包括焊接速度和搅拌头转速； 第二步，对与每一组相互作用力数据相对应的焊接接头的焊接质量进行检测，然后以每组焊接参数中焊接速度与搅拌头转速的比λ为X轴，以侧向剪切力Fy为Y轴，建立λ与侧向剪切力Fy的关系图，同时根据焊接接头质量检测情况，确定出无焊接缺陷情况下侧向剪切力Fy的安全范围； 第三步，将试验所得侧向剪切力Fy和λ的关系以及无焊接缺陷情况下侧向剪切力Fy的安全范围结果导入到计算机中； 步骤二、准备焊接，具体过程如下： 第一步，将待焊接工件固定在垫板上； 第二步，依照焊接需求，在计算机上设定轴肩压入量Δh的目标值和轴肩压入量偏差范围，在控制器中设定计算公式h=d–Δh，其中d为激光位移传感器发射点至搅拌头轴肩的距离，h为激光位移传感器发射点至待焊接工件表面的实时距离，当轴肩压入量Δh为目标值时，h为激光位移传感器发射点至待焊接工件表面的设定距离； 第三步，在计算机上设定焊接路径以及焊接参数； 步骤三、焊接开始时，计算机向控制器输出焊接路径以及焊接参数信号，所述的控制器根据读取的焊接路径以及焊接参数信号向搅拌摩擦焊焊机的主轴电机和进给系统输出控制信号，以控制主轴电机带动搅拌头按给定的搅拌头转速旋转，并控制进给系统中Z轴进给机构的电机带动搅拌头下压；在此过程中，激光位移传感器将测得的激光发射点至焊接工件表面的实时距离输出给控制器，控制器将实时距离与设定距离进行比较，当实时距离达到设定距离时，控制器向Z轴进给机构的电机驱动器发出停转信号，搅拌头下压阶段结束，搅拌头开始沿设定焊接路径开始焊接； 步骤四、焊接过程中，激光位移传感器实时监测激光位移传感器发射点至焊接工件表面的实时距离，并将实时距离的测量值输出给控制器；当控制器根据公式h=d–Δh计算出轴肩压入量Δh变化并超出设定的轴肩压入量偏差范围时，控制器向进给系统中控制Z轴进给机构的电机驱动器输出控制信号，改变搅拌头的Z向位置，使轴肩压入量调整为轴肩压入量的设定值；同时三向力传感器实时检测搅拌头与焊接工件之间的相互作用力，并将该相互作用力数据通过数据采集装置实时发送至计算机中；计算机将三向力传感器监测到的实时侧向剪切力信号与计算机中存储的无焊接缺陷情况下侧向剪切力Fy的安全范围实时比对，如果实时侧向剪切力信号处于无缺陷范围之内，则搅拌摩擦焊焊机以当前参数继续焊接；否则，当实时侧向剪切力信号超出无缺陷范围时，计算机向控制器输出升高搅拌头转速或降低焊接速度调控指令，所述的控制器将接收的调控指令输出给搅拌摩擦焊焊机的驱动器执行，通过改变搅拌摩擦焊焊机的主轴电机的转速实现对搅拌头转速升高调整或改变进给系统中与控制焊接方向对应的X轴或者Y轴进给机构的电机的转速调整焊接速度，并以调整过后的参数继续执行焊接。

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