CN105420464A - 一种机车牵引齿圈用的压淬模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热处理模具技术领域，具体是一种机车牵引齿圈用的压淬模具，包括上模和下模，上模包括腹板压模和端面压模；下模包括涨芯、腹板支撑台及端面支撑台；腹板支撑台与腹板压模用于夹持机车牵引齿圈腹板，端面支撑台和端面压模用于夹持机车牵引齿圈端面；涨芯包括立柱、圆锥台、扩张器和扩张器支撑台，立柱和扩张器支撑台固定在机床工作台上，圆锥台套设在立柱上并能够沿立柱上下移动，扩张器绕圆锥台外周设置，其底部与扩张器支撑台接触并能够在扩张器支撑台上径向移动，扩张器的内斜面与圆锥台的外锥面贴合。本发明结构紧凑、设计巧妙，在渗碳淬火中，既能满足产品对硬度的要求又能有效控制齿圈因渗碳淬火而产生的变形，提高产品合格率。
Description
技术领域
本发明涉及热处理模具技术领域，具体是一种机车牵引齿圈用的压淬模具。
背景技术
为了获得较好的抗疲劳强度，目前常采用渗碳淬火作为铁路机车牵引齿圈的最终热处理工艺。实际加工中，圈类齿轮的渗碳淬火变形较大，常见的有椭圆、锥度、端面跳动等畸变类型，齿圈畸变导致后续加工没有余量，齿部有效硬化层深度不均匀，降低产品质量。造成圈类齿轮变形的原因较为复杂，主要有原材料、零件形状、机加工的加工量和加热和冷却工艺等，这些因素相互影响，使得控制齿圈畸变显得尤为困难。
现有技术中对圈类齿轮渗碳淬火畸变的控制方法较少，主要手段是加大渗碳淬火前齿轮加工余量，加工余量与原材料和形状都有密切关系，其控制难度大，不容易达到理想的余量，而过大的加工余量会造成齿部硬度和强度的下降，并且，由于齿根部位不进行磨削加工，齿部磨削量过大则会使齿根处形成磨削凸台，过小的加工余量则不能减小齿圈畸变，两者都容易造成产品报废。
造成齿圈形变的因素众多，而针对不同原料、形状、加工技术要求制定统一的处理方法来控制齿圈变形是不现实的，较可能的手段是提供一种渗碳淬火设备，改良淬火设备固定齿圈的结构，使齿圈各部位应力分布均衡，从而减少齿圈在后续加工中的形变。
鉴于现有技术存在的缺陷，亟需研发一种新的压淬设备，以实现通过渗碳淬火获得较好硬度的机车牵引齿圈的同时，有效控制机车牵引齿圈由于渗碳淬火而产生的端面和椭圆畸变。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种机车牵引齿圈用的压淬模具，该套模具能够有效控制牵引齿圈由于渗碳淬火而产生的端面和椭圆畸变，能够满足产品渗碳淬火后对硬度的要求，减小变形。
本发明一种机车牵引齿圈用的压淬模具，设置在压淬机床的工作台上，包括上模和下模，上模包括腹板压模和端面压模，端面压模绕腹板压模外周设置；下模包括涨芯、腹板支撑台及端面支撑台，腹板支撑台绕涨芯外周设置，端面支撑台绕腹板支撑台外周设置；腹板支撑台与腹板压模用于夹持机车牵引齿圈腹板，端面支撑台和端面压模用于夹持机车牵引齿圈端面；所述涨芯包括立柱、圆锥台、扩张器和扩张器支撑台，立柱和扩张器支撑台固定在机床工作台上，圆锥台套设在立柱上并能够沿立柱上下移动，扩张器绕圆锥台外周设置，其底部与扩张器支撑台接触并能够在扩张器支撑台上径向移动，扩张器的内斜面与所述圆锥台的外锥面贴合。
具体地，所述扩张器根据工件大小，由以圆心等分的多个相同的模块组成，所述扩张器支撑台上设置有供所述模块滑动的导轨；扩张器支撑台与模块之间还设置有回位弹簧，所述回位弹簧一端与模块的外侧面接触，另一端与扩张器支撑台固定。
进一步地，所述模块上与圆锥台相对的内侧面为倾斜面，与腹板支撑台相对的外侧面具有凹槽，所述回位弹簧的一端抵在所述凹槽内。
具体地，所述模块的底部呈倒T形，所述扩张器支撑台上的导轨为倒T形滑槽。
进一步地，所述立柱上套设有两段压缩弹簧，两段压缩弹簧之间设置有垫圈，其中一段压缩弹簧的一端抵在立柱下部的凸台上，另一端与垫圈下端面接触；另一段压缩弹簧的一端与圆锥台上部相抵，另一端与垫圈上端面接触。
具体地，所述腹板压模通过螺栓与压淬机床的上压板Ⅰ连接，所述端面压模通过螺栓与压淬机床的上压板Ⅱ连接。
进一步地，所述腹板压模与机车牵引齿圈相接触的端部设置有多个流油槽，所述流油槽由腹板压模与机车牵引齿圈相接触的端面向内凹陷形成，且均匀分布在所述腹板压模上；所述端面压模与机车牵引齿圈相接触的端部设置有多个流油槽，所述流油槽由端面压模与机车牵引齿圈相接触的端面向内凹陷形成，且均匀分布在所述端面压模上；所述腹板支撑台与机车牵引齿圈相接触的端部设置有多个流油槽，所述流油槽由腹板支撑台与机车牵引齿圈相接触的端面向内凹陷形成，且均匀分布在所述腹板支撑台上；所述端面支撑台与机车牵引齿圈相接触的端部设置有多个流油槽，所述流油槽由端面支撑台与机车牵引齿圈相接触的端面向内凹陷形成，且均匀分布在所述端面支撑台上。
优选地，根据机车牵引齿圈的大小，所述腹板压模、端面压模、腹板支撑台或端面支撑台上的流油槽的数量为16～48个。
优选地，所述扩张器在扩张器支撑台上径向移动的最大限位在机车牵引齿圈的内孔孔壁处。
优选地，所述圆锥台的外锥面与扩张器的内斜面均是精磨面。
优选地，所述下模还包括底盘，所述底盘通过螺栓固定在压淬机床的工作台上，所述扩张器支撑台固定在底盘上。
本发明具有以下有益效果：
(1)根据对机车牵引齿圈在渗碳淬火过程中易变形部位的深入研究，为减小变形，本发明设置了腹板压模、端面压模、腹板支撑台及端面支撑台，利用腹板压模和腹板支撑台夹持牵引齿圈腹板，端面压模和端面支撑台夹持牵引齿圈端面，并利用扩张器限制牵引齿圈内孔，对机车牵引齿圈进行分部位固定，使齿圈各部位应力分布均衡，在渗碳淬火冷却阶段，能够显著减少机车牵引齿圈端面跳动和椭圆变形。
(2)本发明中，腹板压模、端面压模、腹板支撑台和端面支撑台上与机车牵引齿圈相接触的端部各设置有多个流油槽，由于流油槽在腹板压模、端面压模、腹板支撑台和端面支撑台都是均匀分布的，因而在淬火介质通过流油槽时，淬火介质与机车牵引齿圈能够充分接触。此外，扩张器的每个模块上与机车牵引齿圈接触的外侧面均设置有凹槽，淬火介质可以通过凹槽与机车牵引齿圈内孔孔壁接触。流油槽和凹槽的设计使淬火介质与机车牵引齿圈能够充分均匀地接触，进而能够使齿圈硬化层深度趋于一致，减小后续磨齿工作量。
(3)本发明装置使用过程中，淬火压床对圆锥台施加压力，圆锥台沿涨芯立柱向下运动，圆锥台的外锥面挤压扩张器的内斜面，使得扩张器在扩张器支撑台上向外扩张；由于涨芯立柱上设置有两段弹簧来支撑圆锥台，能够保证在撤销对圆锥台施加的压力后，有足够的弹力使得圆锥台沿涨芯立柱向上移动，撤销圆锥台对扩张器的挤压力，而由于扩张器外侧端面设置有多个弹簧，使得扩张器能够在扩张器支撑台上向内收缩。两处弹簧部件的设置使得扩张器和圆锥台能够迅速回位，利于取出加工的齿圈。
总之，本发明的机车牵引齿圈用的压淬模具结构紧凑、设计巧妙，能够在采用渗碳淬火使产品达到硬度要求的同时，有效控制牵引齿圈由于渗碳淬火而产生的变形，提高产品合格率和后续机加工效率，降低生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明机车牵引齿圈用的压淬模具的结构示意图；
图2是端面压模的结构示意图；
图3是扩张器中任意一个模块的结构示意图。
图中：1-端面支撑台，2-机车牵引齿圈，3-腹板压模，4-端面压模，5-底盘，6-扩张器支撑台，7-回位弹簧，8-腹板支撑台，9-扩张器，10-圆锥台，11-立柱，12-压缩弹簧，13-上压板Ⅰ，14-上压板Ⅱ，15-下压柱，16-工作台，17-垫圈，18-模块，19-凹槽，20-流油槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明的机车牵引齿圈用的压淬模具设置在压淬机床的工作台16上，包括上模和下模。上模包括腹板压模3和端面压模4，端面压模4绕腹板压模3外周设置；下模包括涨芯、腹板支撑台8及端面支撑台1，腹板压模3通过螺栓与压淬机床的上压板Ⅰ13连接，端面压模4通过螺栓与压淬机床的上压板Ⅱ14连接，腹板支撑台8绕涨芯外周设置，端面支撑台1绕腹板支撑台8外周设置；腹板支撑台8与腹板压模3相互配合，用于夹持机车牵引齿圈腹板，端面支撑台1和端面压模4相互配合，用于夹持机车牵引齿圈端面。腹板压模3、端面压模4、腹板支撑台8及端面支撑台1上与机车牵引齿圈接触的端部均设置有流油槽10，流油槽10是由它们与牵引齿圈接触的端面向内凹陷形成的，其凹陷的具体形状不受局限，腹板压模3、端面压模4、腹板支撑台8及端面支撑台1上各自均匀分布有多个流油槽，流油槽的设置使它们与机车牵引齿圈接触的端面不是一个连续的圆环，进而，淬火介质进入流油槽20与机车牵引齿圈表面直接接触；进一步地，由于流油槽是均匀分布的，因而淬火介质通过流油槽与机车牵引齿圈表面的接触部位也是均匀的，这样能够保证牵引齿圈硬化层深度趋于均匀。当然，流油槽的数量可根据机车牵引齿圈的大小调整，较佳的，腹板压模3、端面压模4、腹板支撑台8和端面支撑台1上的流油槽的数量各为16～48个。
所述涨芯包括立柱11、圆锥台10、扩张器9和扩张器支撑台6，压淬机床的工作台16上固定有底盘5，底盘5上开设有与机床流油孔贯通的通孔，扩张器支撑台6通过螺栓固定在底盘5上，立柱11通过螺栓固定在机床工作台16上；圆锥台10套设在立柱11上，立柱11与圆锥台10之间设置有两段压缩弹簧12和一个垫圈17，所述压缩弹簧12和垫圈17套设在立柱11上，垫圈17将两段压缩弹簧12隔开，位于垫圈17下方的一段压缩弹簧的两端分别与立柱11下部的凸台和垫圈17的下端面相抵，位于垫圈17上方的一段压缩弹簧的两端分别与圆锥台10和垫圈17的上端面相抵。对圆锥台10施加压力，压缩弹簧12压缩，圆锥台10沿立柱11向下移动，撤销对圆锥台10施加的压力后，压缩弹簧12复位，进而带动圆锥台10沿立柱11向上移动。
扩张器9绕圆锥台10外周设置，其底部与扩张器支撑台6接触并能够在扩张器支撑台6上径向移动，扩张器9的内斜面与所述圆锥台10的外锥面贴合，所述圆锥台10的外锥面与扩张器9的内斜面均是精磨面。具体地，所述扩张器9由以圆心等分的多个相同的模块18组成，具体等分数量根据工件大小而定，较佳的为12-32个。每个模块18的底部呈倒T形，所述扩张器支撑台6上设有倒T形滑槽，模块18能在滑槽内滑动；模块18上与圆锥台10相对的内侧面为倾斜面，与腹板支撑台8相对的外侧面具有凹槽，每个模块18与扩张器支撑台6之间均设置有回位弹簧7，所述回位弹簧7一端与扩张器支撑台6固定，另一端抵在模块18外侧面的凹槽19内。圆锥台10下移，推动扩张器9克服回位弹簧7的作用力径向向外扩张，圆锥台10上移，回位弹簧7复位，推动扩张器9径向向内收缩。所述扩张器9在扩张器支撑台6上径向移动的最大限位在机车牵引齿圈的内孔壁处。
压淬开始前，将机车牵引齿圈2放置在下模的支撑台上，端面支撑台1与齿圈端部的下表面接触，腹板支撑台8与齿圈腹板的下表面接触，机床的下压柱15对圆锥台10施加压力，圆锥台10向下运动，压缩压缩弹簧12，圆锥台10的外锥面挤压扩张器9的内斜面，驱动扩张器9径向向外扩张，迫使扩张器9外侧的回位弹簧7压缩，直至扩张器9的外侧面与齿圈2的内孔孔壁接触；然后保持下压柱15压力不变，驱动压淬机床的上压板Ⅰ13和上压板Ⅱ14向下运动，腹板压模3与齿圈端部的上表面紧密接触，端面压模4与齿圈腹板的上表面紧密接触，保持压力不变。此时，机床底盘的流油孔流出淬火介质，对齿圈2淬火处理。待淬火结束后，控制机床的上压板Ⅰ13、上压板Ⅱ14和下压柱15向上移动，撤销对齿圈2施加的压力，圆锥台10在压缩弹簧12的作用下向上运动，扩张器9在回位弹簧7的作用下径向向内收缩，之后便可取出工件。
以上所揭露的仅为本发明的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (11)
1.一种机车牵引齿圈用的压淬模具，设置在压淬机床的工作台(16)上，包括上模和下模，其特征在于，
上模包括腹板压模(3)和端面压模(4)，端面压模(4)绕腹板压模(3)外周设置；下模包括涨芯、腹板支撑台(8)及端面支撑台(1)，腹板支撑台(8)绕涨芯外周设置，端面支撑台(1)绕腹板支撑台(8)外周设置；腹板支撑台(8)与腹板压模(3)用于夹持机车牵引齿圈腹板，端面支撑台(1)和端面压模(4)用于夹持机车牵引齿圈端面；
所述涨芯包括立柱(11)、圆锥台(10)、扩张器(9)和扩张器支撑台(6)，立柱(11)和扩张器支撑台(6)固定在机床工作台(16)上，圆锥台(10)套设在立柱(11)上并能够沿立柱上下移动，扩张器(9)绕圆锥台(10)外周设置，其底部与扩张器支撑台(6)接触并能够在扩张器支撑台(6)上径向移动，扩张器(9)的内斜面与所述圆锥台(10)的外锥面贴合。
2.根据权利要求1所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述扩张器由以圆心等分的多个相同的模块(18)组成，扩张器支撑台(6)上设置有供所述模块滑动的导轨；
扩张器支撑台(6)与模块(18)之间还设置有回位弹簧(7)，所述回位弹簧一端与模块的外侧面接触，另一端与扩张器支撑台(6)固定。
3.根据权利要求2所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述模块(18)上与圆锥台(10)相对的内侧面为倾斜面，与腹板支撑台(8)相对的外侧面具有凹槽(19)，所述回位弹簧(7)的一端抵在所述凹槽内。
4.根据权利要求2所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述模块(18)的底部呈倒T形，所述扩张器支撑台(6)上的导轨为倒T形滑槽。
5.根据权利要求1所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述立柱(11)上套设有两段压缩弹簧(12)，两段压缩弹簧之间设置有垫圈(17)，其中一段压缩弹簧的一端抵在立柱(11)下部的凸台上，另一端与垫圈(17)下端面接触；另一段压缩弹簧的一端与圆锥台(10)上部相抵，另一端与垫圈(17)上端面接触。
6.根据权利要求1所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述腹板压模(3)通过螺栓与压淬机床的上压板Ⅰ(13)连接，所述端面压模(4)通过螺栓与压淬机床的上压板Ⅱ(14)连接。
7.根据权利要求1、2或5所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述腹板压模(3)与机车牵引齿圈相接触的端部设置有多个流油槽，所述流油槽由腹板压模(3)与机车牵引齿圈相接触的端面向内凹陷形成，且均匀分布在所述腹板压模(3)上；
所述端面压模(4)与机车牵引齿圈相接触的端部设置有多个流油槽，所述流油槽由端面压模(4)与机车牵引齿圈相接触的端面向内凹陷形成，且均匀分布在所述端面压模(4)上；
所述腹板支撑台(8)与机车牵引齿圈相接触的端部设置有多个流油槽，所述流油槽由腹板支撑台(8)与机车牵引齿圈相接触的端面向内凹陷形成，且均匀分布在所述腹板支撑台(8)上；
所述端面支撑台(1)与机车牵引齿圈相接触的端部设置有多个流油槽，所述流油槽由端面支撑台(1)与机车牵引齿圈相接触的端面向内凹陷形成，且均匀分布在所述端面支撑台(1)上。
8.根据权利要求7所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述腹板压模(3)、端面压模(4)、腹板支撑台(8)和端面支撑台(1)上的流油槽的数量均为16～48个。
9.根据权利要求1-6中任意一项所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述扩张器(9)在扩张器支撑台(6)上径向移动的最大限位在机车牵引齿圈的内孔孔壁处。
10.根据权利要求9所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述圆锥台(10)的外锥面与扩张器(9)的内斜面均是精磨面。
11.根据权利要求9所述的机车牵引齿圈用的压淬模具，其特征在于，所述下模还包括底盘(5)，所述底盘(5)通过螺栓固定在压淬机床的工作台(16)上，所述扩张器支撑台(6)固定在底盘(5)上。
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