CN108032039B - 一种用于关闭器的扇形齿轮轴及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于关闭器的扇形齿轮轴及其加工工艺，其两端分别连接活塞和转臂，且三者之间处于联动状态；包括第一台阶、第一工艺槽、齿轮段、第二工艺槽、第二台阶和连接档，所述第一台阶、所述第一工艺槽、所述齿轮段、所述第二工艺槽、所述第二台阶和所述连接档顺次固定连接，所述齿轮段上具有扇形齿面；本发明中的扇形齿轮轴的加工工艺依次采用软化处理、抛丸、磷化处理和一次性冷挤压成型，无需像传统工艺一样对齿进行滚或铣深加工，不仅节省了原材料和深加工成本，还增强了扇形齿轮轴的抗拉强度。

Description

一种用于关闭器的扇形齿轮轴及其加工工艺

技术领域

本发明涉及门窗关闭器技术领域，更具体的说是涉及一种用于关闭器的扇形齿轮轴及其加工工艺。

背景技术

扇形齿轮轴安装在门窗关闭器壳体内腔中心轴位置处，其分别与转臂和传动活塞连接，且三者之间处于联动状态。当人将安装关闭器的门或窗推开时，扇形齿轮轴根据所需左转或右转传动活塞，使关闭器内弹簧压缩进行运动，以达到不分左右的功能。

传统的齿轮轴加工工艺为先车后铣齿，一方面其加工工艺较为复杂，且无法加工出扇形齿，另一方面其所需原材料较多，且加工出的齿轮轴抗拉强度较弱。

因此，如何提供一种能够节省加工成本，且增强抗拉强度的扇形齿轮轴及其加工工艺是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于关闭器的扇形齿轮轴及其加工工艺，采用本发明的加工工艺，不仅能够一次性加工出扇形齿，且能够节省50％的原材料，并节省了加工成本，同时增强了抗拉强度。

为解决上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于关闭器的扇形齿轮轴，其两端分别连接活塞和转臂，且三者之间处于联动状态；其特征在于，包括第一台阶、第一工艺槽、齿轮段、第二工艺槽、第二台阶和连接档，所述第一台阶、所述第一工艺槽、所述齿轮段、所述第二工艺槽、所述第二台阶和所述连接档顺次固定连接，所述齿轮段上具有扇形齿面。

优选的，在上述一种用于关闭器的扇形齿轮轴中，所述第一台阶的侧端面开设有定位孔，所述连接挡的侧端面开设有安装孔，所述定位孔和所述安装孔均为盲孔，且其轴线均与所述第一台阶的轴线重合。

优选的，在上述一种用于关闭器的扇形齿轮轴中，所述连接挡为六角头连接挡，所述连接挡与所述转臂适配连接。

优选的，在上述一种用于关闭器的扇形齿轮轴中，所述扇形齿面包括4-6个凸齿，所述凸齿的压力角≤20°。

优选的，在上述一种用于关闭器的扇形齿轮轴中，所述活塞包括齿槽，所述扇形齿面与所述齿槽适配。

优选的，在上述一种用于关闭器的扇形齿轮轴中，所述扇形齿轮轴的材质为20CrMo。

本发明还提供一种用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺，包括以下步骤：

a)选料：采用合金结构钢圆棒材为原材料；

b)下料：将步骤a)中的圆棒材切割成所需长度；

c)软化处理：将圆棒材先加热到870-920℃，保温36-48小时，再以25℃/h-35℃/h的速度冷却至600-650℃，并保温3-4小时，最后以小于25℃/h的速度冷却至室温；

d)抛丸：以2-2.5米/分钟的速度对圆棒材进行抛丸清理，使表面无可见氧化层和污垢；

e)磷化：将抛丸后的圆棒材放入磷化液中进行磷化处理，磷化液温度控制在90-115℃，时间控制在30-40分钟；

f)上脱模剂：将磷化后圆棒材浸入盛有高份子脱模剂的液缸内进行高分子处理，处理温度控制在90-120℃，时间为30-40分钟，出缸后风吹自然干燥；

g)冷挤压成型：采用多工位液压机和专用冷挤压模具对高分子处理后的圆棒材进行冷挤压一次成型；

h)车加工：采用数控机床对冷挤压成型后的圆棒材的两头进行车加工，即得到扇形齿轮轴；

i)热处理：将步骤h)得到的扇形齿轮轴放入真空炉内，在温度830-850℃的条件下用碳氮共渗方法进行处理，使表面硬度达到48°-52°；

j)精磨：利用磨床对热处理后的扇形齿轮轴的外径和连接档进行打磨；

k)尺寸检测：对扇形齿轮轴的各项尺寸进行测量，并剔除不符合要求的扇形齿轮轴。

优选的，一种用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺中，步骤a)中的原材料的材质为20CrMo。

优选的，一种用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺中，在步骤g)中，磷化处理过程中应定时上下左右抖动料框，使圆棒材表面干净，反应均匀。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过对圆棒材先后采用软化处理、抛丸、磷化处理和冷挤压成成型的加工工艺，能够一次性加工出扇形齿，能够节省50％的原材料，并且无需对齿进行滚或铣深加工，节省了深加工成本，并增强了抗拉强度，实现了节能省耗的目的；通过车加工、热处理和精磨使加工出的扇形齿轮轴表面光滑且抗拉强度大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构示意图；

图2附图为本发明的主视图；

图3附图为本发明的右视图；

图4附图为本发明的剖视图；

图5附图为本发明的加工工艺流程图。

图中：

1为第一台阶，11为定位孔，2为第一工艺槽，3为齿轮段，4为第二工艺槽，5为第二台阶，6为连接档，61为安装孔，7为扇形齿面。

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做出创造性劳动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。

实施例一

如图1-图5所示，本发明实施例公开了一种用于关闭器的扇形齿轮轴，其两端分别连接关闭器中的活塞和转臂，且三者之间处于联动状态，包括第一台阶1、第一工艺槽2、齿轮段3、第二工艺槽4、第二台阶5和连接档6，第一台阶1、第一工艺槽2、齿轮段3、第二工艺槽4、第二台阶5和连接档6顺次固定连接，齿轮段3上具有扇形齿面7。

如图4所示，第一台阶1的侧端面开设有定位孔11，连接挡6的侧端面开设有安装孔61，定位孔11和安装孔61均为盲孔，且其轴线均与第一台阶1的轴线重合。门窗关闭器在工作时通过定位孔11对扇形齿轮轴加以定位，使其不会发生偏移，进而保证各部件之间的密切配合，通过安装孔61使扇形齿轮轴与转臂固定牢靠，进一步保证工作过程的流畅性。

连接挡6为六角头连接挡，连接挡6与转臂适配连接。扇形齿面7包括5个凸齿，凸齿的压力角≤20°。活塞包括齿槽，扇形齿面7与齿槽适配。扇形齿轮轴的材质为20CrMo。

上述用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺为：

a)选料：以20CrMo合金结构钢圆棒材为原材料；

b)下料：将步骤a)中的圆棒材切割成50mm长度；

c)软化处理：将圆棒材先加热到870℃，保温36小时，再以25℃/h的速度冷却至600℃，并保温3小时，最后以小于25℃/h的速度冷却至室温；

d)抛丸：以2米/分钟的速度对圆棒材进行抛丸清理，使表面无可见油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化层、铁锈和油漆涂层等附着物；

e)磷化：将抛丸后的圆棒材放入磷化液中进行磷化处理，磷化液温度控制在90℃，时间控制在30分钟，磷化处理过程中应定时上下左右抖动料框，使圆棒材表面干净，反应均匀；

f)上脱模剂：将磷化后圆棒材放入盛有高份子脱模剂的液缸内进行高分子处理，处理温度控制在90℃，时间为30分钟，出缸后风吹自然干燥；

g)冷挤压成型：采用多工位液压机和专用冷挤压模具对高分子处理后的圆棒材进行冷挤压成型；

h)车加工：采用数控机床对冷挤压成型后的圆棒材的两头进行车加工，即得到扇形齿轮轴；

i)热处理：将步骤h)得到的扇形齿轮轴放入真空炉内，在温度830℃的条件下用碳氮共渗方法进行处理，使表面硬度达到48°；

j)精磨：利用磨床对热处理后的扇形齿轮轴的外径和连接档进行打磨；

k)尺寸检测：对扇形齿轮轴的各项尺寸进行测量，并剔除不符合要求的扇形齿轮轴。

实施例二

用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺为：

a)选料：以20CrMo合金结构钢圆棒材为原材料；

b)下料：将步骤a)中的圆棒材切割成50mm长度；

c)软化处理：将圆棒材先加热到900℃，保温42小时，再以30℃/h的速度冷却至620℃，并保温3.5小时，最后以小于25℃/h的速度冷却至室温；

d)抛丸：以2米/分钟的速度对圆棒材进行抛丸清理，使表面无可见油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化层、铁锈和油漆涂层等附着物；

e)磷化：将抛丸后的圆棒材放入磷化液中进行磷化处理，磷化液温度控制在100℃，时间控制在35分钟，磷化处理过程中应定时上下左右抖动料框，使圆棒材表面干净，反应均匀；

f)上脱模剂：将磷化后圆棒材放入盛有高份子脱模剂的液缸内进行高分子处理，处理温度控制在105℃，时间为30分钟，出缸后风吹自然干燥；

g)冷挤压成型：采用多工位液压机和专用冷挤压模具对高分子处理后的圆棒材进行冷挤压成型；

h)车加工：采用数控机床对冷挤压成型后的圆棒材的两头进行车加工，即得到扇形齿轮轴；

i)热处理：将步骤h)得到的扇形齿轮轴放入真空炉内，在温度840℃的条件下用碳氮共渗方法进行处理，使表面硬度达到50°；

j)精磨：利用磨床对热处理后的扇形齿轮轴的外径和连接档进行打磨；

k)尺寸检测：对扇形齿轮轴的各项尺寸进行测量，并剔除不符合要求的扇形齿轮轴。

实施例三

用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺为：

a)选料：以20CrMo合金结构钢圆棒材为原材料；

b)下料：将步骤a)中的圆棒材切割成50mm长度；

c)软化处理：将圆棒材先加热到920℃，保温48小时，再以35℃/h的速度冷却至650℃，并保温4小时，最后以小于25℃/h的速度冷却至室温；

d)抛丸：以2.5米/分钟的速度对圆棒材进行抛丸清理，使表面无可见油脂和污垢，并且没有附着不牢的氧化层、铁锈和油漆涂层等附着物；

e)磷化：将抛丸后的圆棒材放入磷化液中进行磷化处理，磷化液温度控制在115℃，时间控制在40分钟，磷化处理过程中应定时上下左右抖动料框，使圆棒材表面干净，反应均匀；

f)上脱模剂：将磷化后圆棒材放入盛有高份子脱模剂的液缸内进行高分子处理，处理温度控制在120℃，时间为30分钟，出缸后风吹自然干燥；

g)冷挤压成型：采用多工位液压机和专用冷挤压模具对高分子处理后的圆棒材进行冷挤压成型；

h)车加工：采用数控机床对冷挤压成型后的圆棒材的两头进行车加工，即得到扇形齿轮轴；

i)热处理：将步骤h)得到的扇形齿轮轴放入真空炉内，在温度850℃的条件下用碳氮共渗方法进行处理，使表面硬度达到52°；

j)精磨：利用磨床对热处理后的扇形齿轮轴的外径和连接档进行打磨；

k)尺寸检测：对扇形齿轮轴的各项尺寸进行测量，并剔除不符合要求的扇形齿轮轴。

采用本发明实施例一-实施例三中的加工工艺加工出的扇形齿轮轴抗拉强度稳定，硬度大、不易损坏，且使用寿命长；加工工艺步骤严谨，能够一次性加工出扇形齿，能够节约原材料，无需对齿进行滚或铣深加工，节省了深加工成本，并增强了抗拉强度，实现了节能省耗的目的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺，该扇形齿轮轴包括第一台阶、第一工艺槽、齿轮段、第二工艺槽、第二台阶和连接档，所述第一台阶、所述第一工艺槽、所述齿轮段、所述第二工艺槽、所述第二台阶和所述连接档顺次固定连接，所述齿轮段上具有扇形齿面，其特征在于，包括以下步骤：

a)选料：采用合金结构钢圆棒材为原材料；

b)下料：将步骤a)中的圆棒材切割成所需长度；

c)软化处理：将圆棒材先加热到870-920℃，保温36-48小时，再以25℃/h-35℃/h的速度冷却至600-650℃，并保温3-4小时，最后以小于25℃/h的速度冷却至室温；

d)抛丸：以2-2.5米/分钟的速度对圆棒材进行抛丸清理，使表面无可见氧化层和污垢；

e)磷化：将抛丸后的圆棒材放入磷化液中进行磷化处理，磷化液温度控制在90-115℃，时间控制在30-40分钟；

f)上脱模剂：将磷化后圆棒材放入盛有高分子脱模剂的液缸内进行高分子处理，处理温度控制在90-120℃，时间为30分钟，出缸后风吹自然干燥；

g)冷挤压成型：采用多工位液压机和专用冷挤压模具对高分子处理后的圆棒材进行冷挤压一次成型；

h)车加工：采用数控机床对冷挤压成型后的圆棒材的两头进行车加工，即得到扇形齿轮轴；

i)热处理：将步骤h)得到的扇形齿轮轴放入真空炉内，在温度830-850℃的条件下用碳氮共渗方法进行处理，使表面硬度达到48°-52°；

j)精磨：利用磨床对热处理后的扇形齿轮轴的外径和连接档进行打磨；

k)尺寸检测：对扇形齿轮轴的各项尺寸进行测量，并剔除不符合要求的扇形齿轮轴。

2.根据权利要求 1所述的一种用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺，其特征在于，步骤a)中的原材料的材质为20CrMo。

3.根据权利要求 1所述的一种用于关闭器的扇形齿轮轴的加工工艺，其特征在于，在步骤e)中，磷化处理过程中应定时上下左右抖动料框，使圆棒材表面干净，反应均匀。

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