CN105907934B - 带模具快换和牙口限位装置的淬火机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种淬火装置，特别是一种带模具快换和牙口限位装置的淬火机床，该淬火机床是在现有的模压淬火机床的基础上，增加了可限制工件牙口位置在淬火过程中变形的牙口限位装置，同时将上模具的更换改为由气缸带动的连杆机构进行锁住和打开的快换装置。本技术方案一方面可有效控制工件牙口和滚道在淬火过程中的变形，减少工件中牙口、滚道的变形，提高其同轴度，有效减少后期加工的磨削量，提高产品的加工效率和合格率，另一方面可提高模压淬火机床上模具的更换时间，本技术方案具有结构合理、使用效果好等优点，适合对现有的模压淬火机床的改造。

Description

带模具快换和牙口限位装置的淬火机床

所属技术领域

本发明涉及一种淬火装置，特别是一种带模具快换和牙口限位装置的淬火机床。

背景技术

对于大批量加工过程中需要进行淬火处理的套类零件来说，淬火热处理是决定产品质量、使用性能及寿命的关键工序之一，淬火热处理工序属于热加工，不可预见的因素很多，如铁路轴承的内外圈在加工制造过程中，工序前加工合格的产品，在淬火工序中，经过高温长时间加热，淬火时的急速冷却，不可避免的产生几何尺寸和形状的变化，当变形量过大时，就会产生大量的不合格品，返工率和废品率很高。

目前对于大批量套类零件的热处理一般模压淬火专用机床，在压床内被淬火零件的冷却过程中，采用适合的淬火模具能有效地阻止零件收缩，减小变形，保证工件的热处理质量和尺寸稳定。

目前国内在线使用的所有铁路轴承模压淬火压床，主要是控制外套工件在淬火过程中滚道的变形量，牙口是指铁路轴承外套两端壁较薄的圆环部分，牙口的变形一直没有一种合理的机构进行有效的控制，在淬火过程中工件快速冷却后开始收缩抱紧模具，由于牙口处厚度较薄，首先收缩到位，工件滚道及中部较厚不封，会继续向内收缩，在该部分的收缩过程中，会引起牙口不同程度的外胀变形，造成牙口部分的变形量无法控制。

由于传统的淬火后的加工工序即磨削加工是滚道和牙口是分工序加工，可以弥补牙口变形较大带来的不足，但由于需要两次装卡和加工，加工效率低。随着企业智能化制造的普及和自动化程度的提高，各铁路轴承生产厂家对外套工件采用滚道和牙口一次磨削加工的智能磨床，如果牙口的变形量过大，且和滚道的同心度不能高度匹配，就会给一次性磨削加工带来非常大的问题，会产生以下问题：1、牙口或滚道磨削不到位；2、由于牙口变形较大，在磨削过程中砂轮进刀量变化过大，使砂轮的使用寿命迅速降低或损坏；3、磨削量不均匀，废品率增大，严重影响企业的生产效率和经济效益，并存在一定的安全隐患。

并且在模压淬火压床的使用过程中，需要定期对模具进行尺寸调整、修配，同时由于淬火工件的改变，需对模具进行更换，如一台铁路轴承淬火压床是可满足多种规格型号的铁路轴承内外套工件模压淬火的专用机床，当一种轴承型号的内外套工件模具在使用一段时间后，需重新安装或者更换另一种轴承型号的内外套工件模具。

目前的模压淬火压床在更换模具时，特别是更换上模具时，由于上模具安装在淬火油罩内，更换空间小，更换需要将淬火油罩卸掉，造成更换时间长、工人劳动强度高，直接影响到企业的生产效率和操作工人的身心健康。

发明内容

本发明是针对上述外套工件模压淬火设备存在的问题，提供一种可有效控制外套类零件牙口变形和快换模具的一种带模具快换和牙口限位装置的淬火机床。

为实现本发明的目的，所采用的技术方案是：。

本发明的技术方案具有以下特点：

1、有效提高生产效率。本装置采用独特的结构设计，可满足设备现有空间结构的要求，且上、下牙口限形模具与上、下模具之间的高精度配合，保证了牙口模具和滚道模具的同轴度，减小了工件牙口、滚道的变形量，可有效减少后期加工的磨削量，提高产品的加工效率和合格率；

2、采用液压驱动系统，重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快，操纵控制方便，可实现牙口限形模具的大范围压力调节和模具跟换的速度，容易实现机器的自动化控制和远程控制；

3、牙口模具可调，变形控制好，在本发明中，可以通过改变牙口模具外锥体的行程来调整牙口模具的内径尺寸，使工件牙口尺寸控制在要求的范围之内；

4、配套性好、成本低，本发明提供的铁路轴承淬火压床外套工件牙口限形装置，是在原有的设备上进行配套加装，不用大范围的改动或增加其他机构，工作量小、成本低；

5、自动化程度高，本发明提供的外套工件牙口限形装置，其动作运行程序和整机的工作程序进行互锁和联动，在淬火过程中，可随着设备的自动运行对外套工件的牙口变形进行有效的控制，安全可靠；

6、模具快换装置结构简单、更换时间短。本技术方案是采用气缸驱动平面连杆机构，通过连杆机构带动插板水平左右移动，达到模具的固定与脱离；

7、模具快换装置采用气动驱动系统，动作迅速、方便、无冲击。利用淬火压床本身的气源和对现有模具的改造，就可方便实现模具的快换，使用的元件和工作介质成本低，便于现有机器设备的自动化改装，且对环境没有污染；

8、模具更换时间短、效率高。现有结构在更换模具时，需要先拆掉溢流管和淬火油罩，然后松掉连接模具和模具座的螺钉，由于空间狭小，该螺钉在拆装时都需要耗费很长时间，然后进行模具的跟换和安装，整个外套模具的更换过程需要90-100分钟。本发明提供的外套模具快换装置更换外套模具只需要4-6分钟，时间短、效率高；

9、操作简单、劳动强度低，本发明提供的外套模具快换装置，更换模具时，工人只需要按相应的几个按钮，便可实现外套模具的拆卸和安装，将极大地提高本压床的自动化程度，降低操作人员的劳动强度，同时提高整机工作效率。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明限位块的结构示意图；

附图3为本发明下限位块导向座的结构示意图；

附图4为本发明附图3的半剖俯视图；

附图5为本发明下限位块导向座的结构示意图；

附图6为本发明附图5的半剖俯视图；

附图7为本发明模具快换部分的结构示意图；

附图8为本发明上模具的安装结构示意图；

附图9为本发明上模具的结构示意图；

附图10为本发明插板与模具柄脱离时的结构示意图；

附图11为本发明插板与模具柄锁定后的结构示意。。

具体实施方式

在附图1至11中，1－主机座、 2－下模具油缸、3－下压环、4－连接杆、5－工作台、6－淬火油罩、7－环状的内锥体、7-1－“U形槽”、8－弹簧、9－螺杆、10－限位块、11—下限位块导向座、11-1－限位块导向孔、12—下模具、13－工件、14－上压环、15－上限位块导向座、16－上模具、17－上模具油缸、18－移动横梁、19－上模具座、20－模具柄、21－插板、22－导向座、23－连杆、24－铰链、25－连接板、26－模具快换气缸、27－气缸安装板、28－长槽、29－环形槽。

如图1所示，下模具油缸2安装在主机座1上，圆盘状的下压环3下端和下模具油缸中的活塞杆连接，下压环的上平面固定安装有连接杆4，连接杆穿过工作台5与环状的内锥体7下端面相连，环状的内锥体的内圆面为圆锥面；在下模具12的安装座上配装有环形的下限位块导向座11，在下限位块导向座的圆周上均布开有径向导向孔11-1，在每个导向孔内相配安装有限位块10，环状的内锥体套在下限位块导向座的外圆面上。

在淬火油罩6内的移动横梁上安装有上模具油缸17，环状的上压环14上平面与上模具油缸的活塞杆端部相连，上压环的下平面与环状的内锥体上端面相对应；环形的上限位块导向座15配装在上模具16底部，配装时要保证环形的上限位块导向座与上模具同心。在上限位块导向座的圆周上均布开有径向导向孔，在每个导向孔内相配安装有限位块10，环状的内锥体套在上限位块导向座的外圆面上。

如图2所示，限位块为柱状，其右端面为弧面，弧面与工件13的外圆面相配，右端面为斜面，其斜面的斜度与上述环状内锥体的内圆锥面的斜面相配。

如图5、6所示，环形的下限位块导向座11的圆周上均布开有径向导向孔11-1，在每个导向孔内相配安装有限位块，这样每个限位块可沿径向导向孔移动。

如图3、4所示，在环状的内锥体7上的大开口端面上沿其轴向开有“U”形槽7-1，“U”形槽的位置与上述下限位块导向座11和上限位块导向座15上的导向孔相对应，在限位块的斜面上开有沿其轴向的内螺纹，在内螺纹上安装有螺杆9，螺杆安装在上述环的状内锥体7上的“U”形槽内，安装在螺杆上的弹簧8位于环状内锥体的外圆面上。

如图7、8、9、10、11所示，模具快换气缸固定安装在移动横梁上，连杆23的两端通过铰链24分别与模具快换气缸中的活塞杆端部和插板21的一端相连，插板的另一端为“U”形槽。

上述淬火模具是由模具柄20、模具座19和模具16组合而成，模具座的上端固定在移动横梁上，模具柄的下端与模具固定相连，模具柄的上端插装在模具座内，在模具柄上部开有环形槽29，在模具座上与模具柄上的环形槽对应处开有对称的长槽28，上述插板中的“U”形槽插装在模具柄上的长槽内，并与模具柄上的环形槽相配。

为保证模具快换气缸上下移动时，插板能够保持水平左右移动，在上述动横梁上固定有导向座22，插板的一端插在导向座中的导向孔内。

为保证模具快换气缸固定的准确和牢固，在动横梁上安装有气缸安装板27，然后将模具快换气缸安装在气缸安装板上。

为了便于制造和安装，在模具快换气缸中的活塞杆端部固定安装有连接板25，在连接板上开有与连杆相配的槽，连杆安装在槽内并通过铰链与连接板相连。

牙口限位装置工作过程如下：

1、套类工件由上料机构运放至工作台的上模具内，工作台运行至上、下模具同轴的淬火位置后；

2、主油缸接到程序指令带动动横梁、淬火油罩、上模具等一起下降，使上模具插入红热的工件内孔的淬火位后；淬火位置是上、下淬火模具与被淬火工件的内圆面接触，并使上、下模具与被淬火工件的内圆同心，以减少工件淬火过程中的径向变形。

3、向淬火油罩内充淬火冷却液，当工件快速冷却后开始收缩抱紧模具，由于牙口处厚度较薄，首先收缩到位，此时下模具油缸和上模具油缸分别向上和向下移动，带动环状的内锥体分别向上和向下移动，通过其上的圆锥面推动限位块径向收缩，使限位块上的弧面工件中的牙口外径抱紧，限制了其在淬火中的变形，保证了牙口和滚道在淬火过程中变形的一致性和可控性；

4、淬火结束后，下模具油缸和上模具油缸分别带动环状的内锥体分别向下和上向移动，限位块在弹簧的弹力作用下沿上、下限位块导向座中的导向孔径向外移动，将工件松开，同时移动横梁向上，带动安装在移动横梁上的淬火油罩和上模具上升至上位，待下一循环淬火；

5、淬火完成后会出现以下四种情况：

1）如果工件和上、下模具彻底分开，设备正常自动运行；

2）如果工件和上、下模具都没有分开，设备主油缸系统具有延时报警功能；

3）如果工件和下模具没有分开，设备中的去聊机械手系统无料可取，机械手系统延时报警；

4）如果工件和上模具没有分开，探测气缸驱动活塞杆和探测头向左移动穿过淬火油罩上的孔进行探测，如果上模具没有工件，探测气缸淬火油罩上与上模具对应位置开有用于气缸中活塞杆穿过的孔移动到位后，磁控开关开关接通，说明工件位置正常，探测头回位。如果上模具与工件粘连，探测气缸到位开关不通，说明工件位置异常，工件探测头延时回位，系统发出工件异位报警信号，同时设备自动进行二次脱模，如果二次脱模仍未成功，系统再次发出声光报警信号并自动停机，提醒操作者人工处理该类事故。

模具更换的工作过程如下：

1、当需要更换模具时，按下油罩下降按钮，此时淬火油罩、动横梁及淬火模具组件下降，当淬火模具组件下部和移动工作台接触时下降停止；

2、按下模具松开按钮，此时模具快换气缸上升，带动连接板和连杆向上移动，通过导向座的导向，带动插板中的“U”形槽水平向后移动，退出模具柄中的环形槽，模具柄和模具与模具座分离，如图10所示；

3、按下油罩上升按钮，淬火油罩、动横梁及模具座上升到位，模具柄和模具与模具座脱离后在移动工作台上，按下移动工作台前进按钮，移动工作台及模具柄和模具移动至淬火油罩外；

4、移去拆下的模具柄和模具，放入待用或需更换的模具柄和模具，移动工作台及模具返回；

5、按下油罩下降按钮，此时淬火油罩、动横梁及模具座下降，使模具柄和模具与模具座适当接触，调整到合适位置后，继续下降到位；

6、按下模具连接按钮，此时模具快换气缸下降，带动连接板、连杆向下移动，并使插板通过导向座向前移动，使插板中的“U”形槽插入模具柄中的环形槽内，将模具柄与模具座锁住，如图11所示；

7、按下复位按钮，所有机构复位到原始待料状态，更换模具完成。

本发明提供的外套模具快换装置，操作工人只需按下几个按钮便可以完成模具的拆卸、安装和更换，省去了更换模具时需要拆装溢流管、淬火油罩和模具连接螺钉等一系列工序繁杂而且劳动强度高的人工操作过程、快捷、省时、高效、安全、可靠，其模具更换时间是现有技术的约十五分之一。

Claims (4)

1.一种带模具快换和牙口限位装置的淬火机床，包括主机座、工作台、安装在工作台上的下模具和安装在动横梁上的淬火油罩及安装在淬火油罩内的上模具，其特征在于在工作台（5）下方安装有下模具油缸（2），盘状的下压环（3）下平面与下模具油缸的活塞杆端部相连，下压环的上平面固定安装有连接杆（4），连接杆穿过工作台与环状的内锥体(7)下端面相连，环状的内锥体的内圆面为圆锥面；在下模具（12）的安装座上配装有环形的下限位块导向座(11)，在下限位块导向座的圆周上均布开有径向导向孔(11-1)，在每个导向孔内相配安装有限位块(10)，环状的内锥体套在下限位块导向座的外圆面上；

在淬火油罩（6）内的移动横梁上安装有上模具油缸（17），环状的上压环（14）上平面与上模具油缸的活塞杆端部相连，上压环的下平面与环状的内锥体上端面相对应；环形的上限位块导向座（15）配装在上模具（16）底部，在上限位块导向座的圆周上均布开有径向导向孔，在每个导向孔内相配安装有限位块(10)，环状的内锥体套在上限位块导向座的外圆面上；上述限位块(10)为柱状，其一端面为弧面，弧面与工件（13）外圆面相配，另一端面为斜面，其斜面的斜度与上述环状内锥体的内圆锥面的斜面相配；

上述上模具是由模具柄（20）、模具座（19）和模具（16）组合而成，模具座的上端固定在移动横梁（18）上，模具柄的下端与模具固定相连，模具柄的上端插装在模具座内，在模具柄上部开有环形槽（29），在模具座上与模具柄上的环形槽对应处开有对称的长槽（28）；在淬火油罩内的移动横梁上安装有模具快换气缸（26），连杆（23）的两端通过铰链（24）分别与模具快换气缸中的活塞杆端部和插板（21）的一端相连，插板的另一端为“U”形槽，“U”形槽插装在模具柄上的长槽内，并与模具柄上的环形槽相配。

2.根据权利要求1所述的带模具快换和牙口限位装置的淬火机床，其特征在于在上述移动横梁（18）上固定有导向座（22），插板（21）的一端插在导向座中的导向孔内。

3.根据权利要求2所述的带模具快换和牙口限位装置的淬火机床，其特征在于在上述模具快换气缸（26）中的活塞杆端部固定安装有连接板（25），在连接板上开有与连杆（23）相配的槽，连杆安装在槽内并通过铰链（24）与连接板相连。

4.根据权利要求3所述的带模具快换和牙口限位装置的淬火机床，其特征在于在上述环状的内锥体(7)上的大开口端面上沿其轴向开有“U”形槽（7-1），“U”形槽的位置与上述下限位块导向座(11)和上限位块导向座（15）上的导向孔相对应，在限位块(10)的斜面上开有沿其轴向的内螺纹，在内螺纹上安装有螺杆（9），螺杆安装在上述环的状内锥体(7)上的“U”形槽内，安装在螺杆上的弹簧（8）位于环状内锥体的外圆面上。