CN105420463A - 一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺及定位夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重型汽车簧端鞍座(采用材料：ZG40Cr、ZG310-570等中碳结构钢)等异型零件内腔圆弧底面及侧面的中频连续加热淬火工艺、定位工装及加装导磁体的仿形感应器，包括步骤如下：第一步，将专用定位工装安装固定在淬火机床上；第二步，将簧端鞍座装夹在定位工装上；第三步，将仿形感应器装在淬火变压器上；第四步，调整簧端鞍座内腔圆弧面和两个侧面与感应器之间的间隙；第五步，调整定位工装的旋转速度；第六步，启动中频加热设备和淬火机床对重型汽车簧端鞍座的内腔圆弧底面及侧面进行连续加热并喷射冷却淬火。本发明能够缩短生产周期，消除整体淬火所带来的变形大、非硬化部位硬度偏高、韧性差、易于发生淬火裂纹等问题，达到簧端鞍座的设计要求（既耐磨、韧性又好）；并能提高零件使用寿命，降低能源消耗和生产成本。

Description

一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺及定位夹具

技术领域

本发明属于汽车零件的热加工方法，尤其涉及一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺及定位夹具。适用于小批量、多品种重型汽车簧端鞍座内腔圆弧底面及两侧面的表面淬火。

背景技术

簧端鞍座在车辆上是一种关键零件。如CN203005007U公开的“一种重型载重车后平衡悬架中、后车桥横向限位装置”，主要包括车架，安装在所述车架上的弹簧钢板与中、后车桥，与所述中、后车桥配合安装的簧端鞍座，以及与所述簧端鞍座匹配设置的滚轮机构；在所述车架上，簧端鞍座靠近弹簧钢板两端设置。簧端鞍座既要支撑车辆承载的载荷，还有随车辆的运动传递板簧的减震冲击功能。为保了证车辆的正常运行，簧端鞍座应具备强度高、韧性好、耐磨损的特性，在设计中通常采用中碳钢或中碳合金结构钢（ZG310-570、ZG40Cr等）精铸件经正火、机加工后进行局部表面淬火处理，要求框体内腔圆弧底面及两侧面硬化层深度3～5mm,表面硬度为HRC≥50。簧端鞍座的加工工艺流程一般采用：铸造、清砂、正火处理、机加（定位孔、螺纹孔、安装面）、局部表面淬火、回火、检验。

目前簧端鞍座热处理加工方法主要有：①火焰加热淬火工艺；②中频同时加热喷射冷却淬火工艺；③中频同时加热浸液冷却淬火工艺；④整体加热淬火工艺；⑤中频连续加热喷射冷却淬火工艺。方法①存在加热不均匀，且不安全的缺点。方法②、③具有加工效率高，产品质量稳定，适合于大批量生产等优点，但需要中频设备具有高的输出功率，对感应器的设计、制造要求高。方法④虽然加工工艺简单，但存在变形大、非硬化部位硬度偏高、韧性差、易于发生淬火裂纹，且能源消耗大、生产周期长的问题。

而中频连续加热喷射冷却淬火工艺具有如下优点：（1）可利用现有输出功率较低的设备；（2）感应器设计、制造相对容易；（3）一种感应器可处理多个零件，工装费用低。但是，对于重型汽车簧端鞍座种类异型构件的内腔采用中频连续加热喷射冷却淬火处理，还必须开发适用于簧端鞍座的定位夹具和制定相应的热处理工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺，能够缩短生产周期、提高生产效率，并能够减少设备和工装投入，降低了生产成本；此外，还能降低能耗，减少废气、废液排放，有利于环境保护。适用于重型汽车簧端鞍座等异型构件内腔的表面热处理。

本发明的另一目的是提供一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火的定位夹具，其能够适用于重型汽车簧端鞍座内腔表面热处理，满足连续加热喷射冷却淬火的要求。

本发明所述的一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火的定位夹具，包括支座，该支座由底板和两块平行连接在底板两边的立板构成，其特征是：

一转轴的中部与一旋转臂的一端配合，所述转轴的两端分别与所述两块立板的上端部配合连接；

一油缸的一端与所述支座的底板铰接、另一端与所述旋转臂另一端的下面铰接；在油缸的作用下，旋转臂能够绕转轴正反旋转；

一连接架通过多颗螺栓连接在所述旋转臂的另一端上。

进一步，所述连接架包括第一立板、与第一立板平行的第二立板、设在第一立板和第二立板之间的两块相互平行的横板，所述第一立板与所述旋转臂的另一端连接；在所述第二立板的中心部位设有定位轴，在靠近所述第二立板上边的中部设有限位块，在所述第二立板的左上角部设有竖立槽，在所述第二立板的左第二立板的左下角部、右上角部和右下角部分别设有螺孔。

本发明所述的一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺，对重型汽车簧端鞍座框体内腔的圆弧底面和两侧面进行表面热处理，使用的中频加热设备的电源输出功率80～90KW，频率为3200～4000HZ，包括步骤如下：

第一步，将定位夹具安装固定在淬火机床上；

第二步，将重型汽车簧端鞍座装夹在定位夹具上，并将重型汽车簧端鞍座下面的定位孔装在定位夹具的连接架上的定位轴上，重型汽车簧端鞍座下面的槽对准连接架上的限位块，插入压杆及插销即可；

第三步，将感应器的一端装在中频加热设备上、另一端与重型汽车簧端鞍座框体内腔对应；

第四步，调整重型汽车簧端鞍座内腔圆弧底面和两个侧面与感应器的另一端之间的间隙，间隙控制在2～3mm的范围，以实现对内腔圆弧面、第一侧面和第二侧面的均匀加热；

第五步，调整定位夹具的旋转速度，转速控制在0.15－0.17ｒ/分的范围，保证重型汽车整簧端鞍座的内腔圆弧底面和两侧面的加热温度和电流透入深度，以确保淬火后获得较高的表面硬度及淬硬层深度；

第六步，启动中频加热设备和淬火机床对重型汽车簧端鞍座的内腔圆弧底面及两侧面进行连续加热并喷射冷却液淬火，加热温度为870℃～890℃,（定位夹具的旋转速度即为加热时间），冷却液为重量浓度0.2～0.4%的聚乙烯醇水溶液，通过连续加热并及时喷射冷却，即完成对簧端鞍座的框体内腔圆弧底面及两侧面的表面淬火，并否利用余热回火；热处理后的表面硬度为HRC45-50，淬火硬化层深度为3-5mm。

进一步，所述感应器包括连接板、一端与连接板连接的汇流条、与汇流条一端连接的冷却液接、与汇流条另一端连接的仿形感应圈。

进一步，在所述仿形感应圈上加装有导磁体，以提高加热效率。

本发明的有益效果：由于要求的设备的输出功率低（80-90KW），可利用现有闲置设备，减少了设备投入；降低了能耗，缩短了生产周期、提高了生产效率，由于感应器有较强的通用性而降低了工装费用，进而降低了生产成本，降低能耗，减少废气、废液排放，有利于环境保护。特别适合小批量多品种重型汽车簧端鞍座等异型件框体内腔表面淬火。

附图说明

图1是重型汽车簧端鞍座的示意图；

图2是图1的左视图；

图3是重型汽车簧端鞍座的轴测图。

图4是定位夹具的示意图；

图5是定位夹具的轴测图；

图6是定位夹具的连接架的示意图；

图7是连接架的轴测图。

图8是感应器的结构示意图。

图9是重型汽车簧端鞍座与仿形感应器和定位夹具的使用状态示意图。

图中：1－重型汽车簧端鞍座，11－定位孔，12－圆弧底面，13－第一内侧面，14－第二内侧面，15－安装孔；

2－定位夹具，21－支座，22－油缸，23－旋转臂，24－转轴，25－连接架，26－螺栓；

3－感应器，31－连接板，32－汇流条，33－冷却液接头，34－仿形感应圈，35－导磁体；

4－压杆－插销；

51－第一立板，52－第二立板，53－横板，54－定位轴，55－限位块，56－竖立槽，57－螺孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参见图1、图2和图3所示的重型汽车簧端鞍座1，整体为框体结构，为保了证车辆的正常运行，簧端鞍座应具备强度高、韧性好、耐磨损的特性，通常采用ZG40Cr或ZG310-570等中碳结构钢制作。重型汽车簧端鞍座的下面中心部位设有定位孔11，四个角部分别设有安装孔15，框体内腔的圆弧底面12、第一内侧面13和第一内侧面14需要做表面热处理，以提高硬度，增强耐磨性。对于重型汽车簧端鞍座种类异型构件的内腔采用中频连续加热喷射冷却淬火处理最为适宜，本发明提供以下定位夹具和中频淬火工艺。

参见图4、图5、图6、图7、图8和图9，本发明所述的一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火的定位夹具2，包括支座21，该支座由底板和两块平行连接在底板两边的立板构成，其特征是：

一转轴24的中部与一旋转臂23的一端配合，所述转轴的两端分别与所述两块立板的上端部配合连接；

一油缸22的一端与所述支座的底板铰接、另一端与所述旋转臂23另一端的下面铰接；在油缸的作用下，旋转臂能够绕转轴正反旋转；所述油缸既是定位夹具的动力来源，也是定位夹具的调速、转动机构，通过控制油缸的进、出油量，即可控制活塞杆的伸缩速度，达到变速的目的，从而实现一个淬火周期的动力供给、变速和旋转。由于采用液压传动，具有无级变速的功能，适用于变速范围大，速度要求稳定的场合，且具有价格优势。

一连接架25通过多颗螺栓26连接在所述旋转臂23的另一端上。

所述连接架25包括第一立板51、与第一立板平行的第二立板52、设在第一立板和第二立板之间的两块相互平行的横板53，所述第一立板51与所述旋转臂23的另一端连接；在所述第二立板52的中心部位设有定位轴54，在靠近所述第二立板上边的中部设有限位块55，在所述第二立板的左上角部设有竖立槽56，在所述第二立板的左第二立板的左下角部、右上角部和右下角部分别设有螺孔57。

所述重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺，对重型汽车簧端鞍座1框体内腔的圆弧底面和两侧面进行表面热处理，使用的中频加热设备的电源输出功率80～90KW，频率为3200～4000HZ，包括步骤如下：

第一步，将定位夹具2安装固定在淬火机床上；参见图8和图9。

第二步，将重型汽车簧端鞍座1装夹在定位夹具2上，并将重型汽车簧端鞍座1下面的定位孔11装在定位夹具2的连接架25上的定位轴54上，重型汽车簧端鞍座1下面的槽对准连接架25上的限位块55，插入压杆及插销即可；

第三步，将感应器3的一端装在中频加热设备上、另一端与重型汽车簧端鞍座1框体内腔对应；

第四步，调整重型汽车簧端鞍座内腔圆弧底面12、第一侧面13和第二侧面14与感应器3的另一端之间的间隙，间隙控制在2～3mm的范围，以实现对内腔圆弧面和两个侧面的均匀加热；

第五步，调整定位夹具的旋转速度，转速控制在0.15－0.17ｒ/分的范围，保证重型汽车整簧端鞍座的内腔圆弧底面和两侧面的加热温度和电流透入深度，以确保淬火后获得较高的表面硬度及淬硬层深度；

第六步，启动中频加热设备和淬火机床对重型汽车簧端鞍座的内腔圆弧底面及两侧面进行连续加热并喷射冷却液淬火，加热温度为870～890℃,（定位夹具的旋转速度即为加热时间），冷却液为重量浓度0.2～0.4%的聚乙烯醇水溶液，通过连续加热并及时喷射冷却，即完成对簧端鞍座的框体内腔圆弧底面及两侧面的表面淬火，并利用余热回火；热处理后的表面硬度为HRC45-50，淬火硬化层深度为3-5mm。

所述感应器3包括连接板31、一端与连接板连接的汇流条32、与汇流条一端连接的冷却液接33、与汇流条另一端连接的仿形感应圈34。

在所述仿形感应圈34上加装有导磁体35，以提高加热效率。

所述定位夹具工作时，由油缸2的伸缩动作，带动旋转臂3围绕转轴4转动，从而带动连接在旋转臂3上的连接架25上的重型汽车簧端鞍座1转动，实现簧端鞍座表面淬火需要的转动方向、速度和运动轨迹。

所述定位夹具的连接架25，具有定位、限位及连接构件（重型汽车簧端鞍座）的功能，是定位夹具与重型汽车簧端鞍座连接的桥梁。通过调整连接架第一立板和第二立板之间的外轮廓尺寸“H”、定位轴54直径和限位块55的厚度，能够满足不同规格的重型汽车簧端鞍座框体内腔的不同圆弧半径“R”的圆弧底面12的淬火需要。使定位工夹具有良好的通用性。在工作时，将重型汽车簧端鞍座下面的定位孔装在定位轴上，重型汽车簧端鞍座下面的槽对准连接架上的限位块，插入压杆及插销即可实现快速装夹。

采用上述工艺、定位夹具及感应器，以实现对重型汽车簧端鞍座内腔圆弧底面及两侧面的连续均匀加热喷射冷却淬火，使重型汽车簧端鞍座框体内表面具有较理想的硬化层深度和较高的表面硬度，而其余部位仍保持良好的强韧性。经中频淬火处理后，重型汽车簧端鞍座内腔表面淬火硬化层深度为3-5mm、表面硬度为HRC50-55。

本发明的实施例公布的为较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述的实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火的定位夹具，包括支座（21），该支座由底板和两块平行连接在底板两边的立板构成，其特征是：

一转轴（24）的中部与一旋转臂（23）的一端配合，所述转轴的两端分别与所述两块立板的上端部配合连接；

一油缸（22）的一端与所述支座的底板铰接、另一端与所述旋转臂（23）另一端的下面铰接；在油缸的作用下，旋转臂能够绕转轴正反旋转；

一连接架（25）通过多颗螺栓（26）连接在所述旋转臂（23）的另一端上。

2.根据权利要求1所述的重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火的定位夹具，其特征是：所述连接架（25）包括第一立板（51）、与第一立板平行的第二立板（52）、设在第一立板和第二立板之间的两块相互平行的横板（53），所述第一立板（51）与所述旋转臂（23）的另一端连接；在所述第二立板（52）的中心部位设有定位轴（54），在靠近所述第二立板上边的中部设有限位块（55），在所述第二立板的左上角部设有竖立槽（56），在所述第二立板的左第二立板的左下角部、右上角部和右下角部分别设有螺孔（57）。

3.一种重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺，对重型汽车簧端鞍座框体内腔的圆弧底面和两侧面进行表面热处理，使用的中频加热设备的电源输出功率80～90KW，频率为3200～4000HZ，包括步骤如下：

第一步，将定位夹具（2）安装固定在淬火机床上；

第二步，将重型汽车簧端鞍座（1）装夹在定位夹具上，并将重型汽车簧端鞍座（1）下面的定位孔（11）装在定位夹具（2）的连接架（25）上的定位轴（54）上，重型汽车簧端鞍座下面的槽对准连接架（25）上的限位块（55），插入压杆及插销即可；

第三步，将感应器（3）的一端装在中频加热设备上、另一端与重型汽车簧端鞍座（1）框体内腔对应；

第四步，调整重型汽车簧端鞍座内腔圆弧底面（12）、第一侧面（13）和第二侧面（14）与感应器（3）的另一端之间的间隙，间隙控制在2mm～3mm的范围，以实现对内腔圆弧面和两个侧面的均匀加热；

第五步，调整定位夹具的旋转速度，转速控制在0.15－0.17ｒ/分的范围，保证重型汽车整簧端鞍座的内腔圆弧底面和两侧面的加热温度和电流透入深度，以确保淬火后获得较高的表面硬度及淬硬层深度；

第六步，启动中频加热设备和淬火机床对重型汽车簧端鞍座的内腔圆弧底面及两侧面进行连续加热并喷射冷却液淬火，加热温度为870℃～890℃,（定位夹具的旋转速度即为加热时间），冷却液为重量浓度0.2～0.4%的聚乙烯醇水溶液或水，通过连续加热并及时喷射冷却，即完成对簧端鞍座的框体内腔圆弧底面及两侧面的表面淬火，并利用余热回火；热处理后的表面硬度为HRC45-50，淬火硬化层深度为3-5mm。

4.根据权利要求3所述的重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺，其特征是：所述感应器（3）包括连接板（31）、一端与连接板连接的汇流条（32）、与汇流条一端连接的冷却液接（33）、与汇流条另一端连接的仿形感应圈（34）。

5.根据权利要求4所述的重型汽车簧端鞍座内腔中频淬火工艺，其特征是：在所述仿形感应圈（34）上加装有导磁体（35）。