本发明涉及一种双速双轴肩内部补料式搅拌摩擦焊装置，该装置包括双速双轴肩机构和补料系统，双速双轴肩机构包括搅拌针、上轴肩、串轴承和下轴肩，该机构为上下双轴肩以解决装夹复杂和工装成本高的问题，同时分别控制上、下轴肩及搅拌针的工作转速以提高焊接质量，并利用两转速的分别控制实现空间曲面结构的焊接，补料系统主要包含补料、旋转密封接头、补料输送管和加热输送装置，在双轴肩搅拌摩擦焊过程中，通过补料系统将焊接需要的补料送达到焊接区域，采用一边焊接一边补充补料，避免焊接过程中空洞、隧道、趾跟、裂纹等缺陷的出现，以此来提高搅拌摩擦焊的焊接质量和焊接强度。