摩擦焊是一种新型的焊接技术,和传统焊接不同金属没有达到熔点,而是在热塑状态下实现固相连接。我国是世界上最早研究摩擦焊接的国家之一,在20世纪50年代就实现了铝-铜摩擦焊。因为摩擦焊焊接接头质量高、稳定性好、效率高、可异种材料焊接等特点,在航天、汽车制造、石油勘探等领域应用越来越广泛。普通摩擦焊机为单主轴形式,比较适合简单结构零件的焊接,且一次只能完成一道焊缝。对于有两道焊缝,又有相位要求的较复杂零件,尤其是要求装配焊接时,存在效率低,定位精度差等问题。本文针对上述问题,以微型汽车传动轴轴管叉焊接总成为加工对象,根据焊件的相位精度和长度精度要求,结合摩擦焊工艺特征,研究设计了一种双主轴相位摩擦焊机。该焊机可同时完成两道焊缝的焊接,实现了轴管叉焊接总成的装配焊接。根据传动轴轴管叉焊接总成的加工技术要求,研究控制相位和长度的关键技术,确定了双主轴相位摩擦焊机的总体方案。针对相位精度,重点设计了焊机的主轴箱、传动箱等机械部分,并对工作原理进行了详细的说明。在对焊机每个零部件计算、设计完成后,利用UG9.0三维建模,然后完成双主轴相位摩擦焊机整体装配。为保证焊件的长度精度和焊接过程顺利进行,采用双主轴同步移动和轴向位移控制方案。设计了焊机的液压系统和控制系统,并阐述液压系统的工作原理和控制系统的工作流程。本文对焊机的整体特性进行了有限元分析,包括基于Ansys Workbench软件的静力学分析、模态分析和多目标优化。通过分析得出,焊机主轴箱、传动箱、中间固定夹具、床身等关键零部件的强度和刚度满足工作要求,低阶频率小于主电机激振频率,不会发生共振且有较高的安全系数。主轴箱箱体和推力油缸底座在安全冗余的情况下结构进一步优化,在满足材料的同时,实现了轻量化。