对搅拌摩擦焊技术发展进行了简要介绍，分析了搅拌摩擦焊中工艺影响因素，结合目前电主轴的发展趋势——动静压电主轴，在铝合金搅拌摩擦焊电主轴单元关键技术研究的基础上。确定电主轴的工艺参数，设计研发一种新型的立式搅拌摩擦焊动静压电主轴，具有自动调节负荷的功能。并对主轴的结构设计、油腔结构和运行状态进行详细的介绍，并利用SolidWorksSimulation对转子轴静态受力进行模态分析，经初步检测符合设计要求。较好地解决了搅拌摩擦焊主轴适用材料窄、滚动轴承寿命短、转轴承载负荷过大和主轴可靠性差等问题。

搅拌摩擦焊技术目前已成功跨出试验研究阶段,发展成为可以替代熔焊技术的工业化实用固相连接技术,广泛应用于高铁、航空航天及管道焊接加工中,展示出显著的技术优势和经济效益。设计一种采用伺服电动缸驱动的回抽式搅拌摩擦焊主轴结构,能够在匹配搅拌摩擦焊加工工艺的前提下,经过简单改造将设备转变成数控加工中心主轴,大幅扩展了设备的应用范围,转变灵活,节约了大量的设备采购成本。

为实现异种铝合金环形构件的高精度装配与连接,文中设计一种卧式串联型轴向移动转径向伸缩的搅拌摩擦焊接工装。结果表明,采用此工装成功实现铝铜系/铝镁系异种铝合金环形构件的高精度装配与高质量焊接,接头内部质量达到了I级接头要求,接头的抗拉强度高于245 MPa,延伸率高于16%,且所有接头均断裂在铝镁系铝合金母材一侧,说明该接头的整体性能要优于铝镁系铝合金母材性能,解决了铝铜系/铝镁系异种铝合金熔焊易出现焊接裂纹的工程难题。

采用一种解析计算与有限元相结合的方法，对所开发的3一PRS结构搅拌摩擦焊机床的焊接轨迹误差进行了分析。通过有限元方法获得各机械组成部件的刚度，再由解析方法根据各机械组成部件的空间位置及受力计算刀具点的综合位置误差。

搅拌摩擦焊接技术是一种新型固相焊接技术由于其独特的技术优势正被广泛应用于铝合金等轻质合金板的焊接中。分析了基于液压伺服技术的搅拌摩擦焊接系统推导出主轴液压伺服系统的数学模型在MATLAB软件的Simulink模块中搭建控制模型分别利用模糊PID和普通PID控制理论对控制模型进行仿真。通过分析仿真结果发现：模糊PID和普通PID控制方法虽然都能实现对主轴液压系统的伺服位置和力控制但模糊PID控制不论是在响应时间、控制精度还是抗干扰能力方面都优于普通PID控制并且通过实验验证了模糊PID控制的可行性。