CN108048643A - 在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备 - Google Patents

Abstract

在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，包括机座，机座的工作台面上设有工件定位夹紧装置和仿形热处理装置，机座的底部内设有同步传动装置，工件定位夹紧装置和仿形热处理装置通过同步传动装置实现同步同向旋转，机座上靠近于工件定位夹紧装置处设有自动送料装置；工件定位夹紧装置用于定位夹紧竖直状的待加热曲轴，仿形热处理装置能同时对待加热曲轴上的多个主轴颈及圆角处进行热处理。本发明将曲轴在设备中呈竖直状放置，采用多个轴径及圆角处同时加热方式一次完成热处理，热处理效率高、热处理部位受热均匀、热处理效果好、变形小，能适应多品种曲轴的在线热处理，并免去了热处理过程中需要有回火热校直工艺的步骤。

Description

在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备

技术领域

本发明涉及汽车轴类零件热处理领域，尤其是一种在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备。

背景技术

曲轴是汽车发动机的重要组成部件，它的生产质量，特别是曲轴轴径及圆角处的应力集中、疲劳裂纹或断裂对发动机的使用寿命及综合性能影响极大。曲轴轴径及圆角热处理有在线生产热处理和线下热处理，在线生产热处理，曲轴在设备中呈水平放置，中间无辅助支撑，采用局部加热的方式热处理，热处理过程中需要有回火热校直工艺，并且热传递和曲轴自重均会增加曲轴变形；线下热处理，同时对多根曲轴集中热处理，不能与曲轴生产线配套使用，热处理时采取堆叠、平铺或悬挂的方式，曲轴静止不动，存在着加热不均匀、变形大、热处理费用高、设备昂贵、生产节拍慢的诸多缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，该装备热处理效率高，热处理部位受热均匀，热处理效果好，变形小，能适应多品种曲轴的在线热处理。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，包括机座，其特征在于：机座的工作台面上设有工件定位夹紧装置和仿形热处理装置，机座的底部内设有同步传动装置，工件定位夹紧装置和仿形热处理装置通过同步传动装置实现同步同向旋转，机座上靠近于工件定位夹紧装置处设有自动送料装置；工件定位夹紧装置用于定位夹紧竖直状的待加热曲轴，仿形热处理装置能同时对待加热曲轴上的多个主轴颈及圆角处进行热处理。

对上述技术方案进一步地限定，所述工件定位夹紧装置由第一气动三爪卡盘、第一定位板及第一活动顶尖组成，第一气动三爪卡盘通过第一连接轴能在机座的工作台面上作水平旋转，第一定位板固定在第一气动三爪卡盘的中心腔内，第一活动顶尖固定在机座的上端处，第一气动三爪卡盘与第一活动顶尖呈同轴线设置。此结构实现工件快速装夹的目的，提高了生产效率，且结构简单、生产成本低、便于维护。

对上述技术方案进一步地限定，所述仿形热处理装置由第二气动三爪卡盘、第二定位板、第二活动顶尖、仿形曲轴及热处理装置组成，第二气动三爪卡盘通过第二连接轴能在机座的工作台面上作水平旋转，第二定位板固定在第二气动三爪卡盘的中心腔内，第二活动顶尖固定在机座的上端处，第二气动三爪卡盘、第二定位板、第二活动顶尖三者配合能定位夹紧竖直状的仿形曲轴，多个热处理装置分别与仿形曲轴的每个主轴颈可拆卸式连接。此结构根据工件的尺寸选择相适应的仿形曲轴,且热处理装置能进行拆卸，实现了通用性的目的；第二气动三爪卡盘与第二活动顶尖配合实现仿形曲轴快速装夹的目的，提高了生产效率；仿形曲轴能同时驱动若干个感应加热器运动，实现对曲轴一次完成热处理的目的。

对上述技术方案进一步地限定，所述热处理装置由轴颈连接杆、伸缩气缸、连接杆、U型圈、喷嘴、钢丝软水管、感应加热器及非接触式温度传感器，轴颈连接杆的尾端能与仿形曲轴的轴颈连接，伸缩气缸的尾端与轴颈连接杆的头端连接，连接杆的尾端与伸缩气缸的工作端铰接，U型圈的底部与连接杆的头端连接，伸缩气缸能驱动U型圈作水平移动，喷嘴固定在U型圈的腔底上，钢丝软水管能与喷嘴连接，两个感应加热器分别固定在U型圈两臂体的内侧面上，两个感应加热器能对工件曲轴上的曲轴上的主轴颈及圆角处进行热处理，两个非接触式温度传感器分别固定在U型圈两臂体的外侧面上、且非接触式温度传感器的工作端位于感应加热器的孔中。此结构的优点：由伸缩气缸带动感应加热器运动到与仿形曲轴轴径相对应的曲轴轴径处，实现快速调节的目的；U型圈上的感应加热器能对曲轴轴径及圆角处进行同时加热，提高了生产效率；由非接触式温度传感器检测曲轴热处理的温度，当热处理温度达到设定值时，喷嘴喷水，对曲轴轴径及圆角进行冷却，实现自动冷却的目的。

对上述技术方案进一步地限定，所述U型圈的结构为：包括骨架，骨架的两端面上均设有隔热水套，两个隔热水套的外表面上均设有耐高温层，耐高温层由三层组成：从外至内，第一层由反射型隔热层和无机绝缘层组成、第二层为有机绝缘层、第三层是有机绝缘层和辐射型隔热层。此结构的优点：耐高温层的作用是阻断热量传递、防止热量流失。

对上述技术方案进一步地限定，所述同步传动装置由传动轴、驱动电机、蜗轮副、锥齿轮副构成，传动轴通过轴承在机座的底部内呈水平状设置，驱动电机固定在机座上，驱动电机的输出端通过蜗轮副与传动轴的中部连接，传动轴的两端分别通过锥齿轮副与第一连接轴和第二连接轴的下端连接。此结构的优点：蜗轮副和锥齿轮副具有传动精度高、能自锁的优点，从而简化了结构、降低了生产成本。

对上述技术方案进一步地限定，所述自动送料装置主要由下底座、左右运动导轨、左右运动滑块、左右运动油缸、竖直导轨、竖直滑块、举升油缸、前后运动导轨、前后运动滑块、前后运动油缸、连接板、旋转电机、托架、夹爪及夹紧气缸，左右运动导轨连接在下底座上，左右运动滑块能在左右运动导轨上滑动，左右运动滑块的运动由左右运动油缸控制，竖直导轨垂直固定在左右运动滑块的顶面上，竖直滑块能在竖直导轨上滑动，竖直滑块的运动由举升油缸控制，呈水平状的前后运动导轨与竖直滑块连接，前后运动滑块能在前后运动导轨上滑动，前后运动滑块的运动由前后运动油缸控制，连接板与前后运动滑块相连，旋转电机的输出端通过轴套固定在连接板上，托板的上端与旋转电机的输出端固定连接，旋转电机能驱动托板作旋转运动，托架上端与托板固定连接，托架的底面上设有水平滑槽，水平滑槽内设有两个T型滑块，夹爪的左右柄部分别与两个T型滑块铰接，夹紧气缸固定在托架内，夹紧气缸的工作端从托架内穿出后与夹爪铰接，夹爪的夹紧动作由夹紧缸控制。此结构构成的机械手臂能够接受指令，精确地定位到三维（或二维）空间上的某一点进行作业，实现快速自动送料的目的。

有益效果：本发明将曲轴在设备中呈竖直状放置，采用多个轴径及圆角处同时加热方式一次完成热处理，热处理效率高、热处理部位受热均匀、热处理效果好、变形小，能适应多品种曲轴的在线热处理，并免去了热处理过程中需要有回火热校直工艺的步骤。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明中工件定位夹紧装置、仿形热处理装置及同步传动装置的结构示意图。

图5是本发明中热处理装置的主视图。

图6是本发明中热处理装置的俯视图。

图7是图6中沿B-B逆时针旋转90⁰的剖视图。

图8是本发明中自动送料装置的主视图。

图9是本发明中自动送料装置的俯视图。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，包括机座1，机座的工作台面上设有工件定位夹紧装置2和仿形热处理装置3，机座的底部内设有同步传动装置4，工件定位夹紧装置和仿形热处理装置通过同步传动装置实现同步同向旋转，机座上靠近于工件定位夹紧装置处设有自动送料装置5；工件定位夹紧装置用于定位夹紧竖直状的待加热曲轴，仿形热处理装置能同时对待加热曲轴上的多个主轴颈及圆角处进行热处理；

如图4所示，所述工件定位夹紧装置2由第一气动三爪卡盘201、第一定位板202及第一活动顶尖203组成，第一气动三爪卡盘通过第一连接轴204能在机座的工作台面上作水平旋转，即第一连接轴的中部轴颈通过轴承或轴套固定在机座的工作台面上、第一连接轴的上端处设有用于支撑第一气动三爪卡盘的推力球轴承、第一气动三爪卡盘通过平键与第一连接轴的上端相连接、第一连接轴的下端位于机座的底部内，第一定位板固定在第一气动三爪卡盘的中心腔内，第一定位板不与卡爪发生干涉，第一活动顶尖固定在机座的上端处，第一气动三爪卡盘与第一活动顶尖呈同轴线设置；待热处理的曲轴主要由第一定位板、第一活动顶尖和第一气动三爪卡盘定位，共限制待加热曲轴五个自由度，待热处理的曲轴由第一气动三爪卡盘夹紧；

如图4所示，所述仿形热处理装置3由第二气动三爪卡盘301、第二定位板302、第二活动顶尖303、仿形曲轴304及热处理装置305组成，第二气动三爪卡盘通过第二连接轴306能在机座的工作台面上作水平旋转，第二连接轴的连接结构与第一连接轴相同,第二定位板固定在第二气动三爪卡盘的中心腔内，第二活动顶尖固定在机座的上端处，第二气动三爪卡盘、第二定位板、第二活动顶尖三者配合能定位夹紧竖直状的仿形曲轴，多个热处理装置分别与仿形曲轴的每个主轴颈可拆卸式连接；仿形曲轴主要由第二定位板、第二活动顶尖和第二气动三爪卡盘定位，共限制仿形曲轴五个自由度，仿形曲轴由第二气动三爪卡盘夹紧；

如图5和图6所示，所述热处理装置305由轴颈连接杆3051、伸缩气缸3052、连接杆3053、U型圈3054、喷嘴3055、钢丝软水管3056、感应加热器3057及非接触式温度传感器3058，轴颈连接杆的尾端能与仿形曲轴的轴颈连接，伸缩气缸的尾端与轴颈连接杆的头端连接，连接杆的尾端与伸缩气缸的工作端铰接，U型圈的底部与连接杆的头端连接，伸缩气缸能驱动U型圈作水平移动，喷嘴固定在U型圈的腔底上，钢丝软水管能与喷嘴连接，即钢丝软水管的出水端插入至连接杆和喷嘴的孔中并与喷嘴螺纹连接，两个感应加热器分别固定在U型圈两臂体的内侧面上，两个感应加热器能对工件曲轴上的曲轴上的主轴颈及圆角处进行热处理，两个非接触式温度传感器分别固定在U型圈两臂体的外侧面上、且非接触式温度传感器的工作端位于感应加热器的孔中；热处理前，由伸缩气缸带动感应加热器运动到与仿形曲轴轴颈相对应的曲轴轴颈处，热处理过程中，仿形曲轴和待加热曲轴由同步传动装置控制，实现同步同向旋转；通过仿形曲轴同时驱动若干个感应加热器运动，实现对待加热曲轴上的多个轴颈及圆角处同时进行热处理；由非接触式温度传感器检测曲轴热处理的温度，当热处理温度达到设定值时，喷嘴喷水，对曲轴轴颈及圆角进行冷却；

如图7所示，所述U型圈3054的结构为：包括U型骨架30541，骨架的两端面上均设有U型的隔热水套30542，两个隔热水套的外表面上均设有耐高温层，耐高温层由三层组成：从外至内，第一层由无机绝缘层30543和反射型隔热层30544组成、第二层为有机绝缘层30545、第三层是有机绝缘层30546和辐射型隔热层30547；耐高温层的作用是阻断热量传递、防止热量流失；

所述第一层中的反射型隔热层为聚酰亚胺多层隔热材料MLI，是将有机高分子聚酰亚胺层与金属层结合起来，起到了抵御辐射的作用；第一层中的无机绝缘层为无机硅酸盐；第二层中的有机绝缘层为环氧树脂EP；第三层中的有机绝缘层为4-乙烯基苯酚，第三层中的辐射型隔热层为二氧化硅气凝胶；

如图4所示，所述同步传动装置4由传动轴401、驱动电机402、蜗轮副403、锥齿轮副404构成，传动轴通过轴承在机座的底部内呈水平状设置，驱动电机固定在机座上，驱动电机的输出端通过蜗轮副与传动轴的中部连接，传动轴的两端分别通过锥齿轮副与第一连接轴和第二连接轴的下端连接；同步传动装置工作时，传动轴由驱动电机带动，运动和动力传递的路线为：驱动电机→蜗轮副→传动轴→锥齿轮副→同时驱动第一连接轴和第二连接轴，第一连接轴和第二连接轴同步转动，向外输出同步转速；

如图8、图9和图3所示，所述自动送料装置5主要由下底座501、左右运动导轨502、左右运动滑块503、左右运动油缸504、竖直导轨505、竖直滑块506、举升油缸507、前后运动导轨508、前后运动滑块509、前后运动油缸510、连接板511、旋转电机512、托架513、夹爪514及夹紧气缸515，左右运动导轨连接在下底座上，左右运动滑块能在左右运动导轨上滑动，左右运动滑块的运动由左右运动油缸控制，即左右运动油缸一端铰接在下底座上、其另一端与左右运动滑块铰接，竖直导轨垂直固定在左右运动滑块的顶面上，竖直滑块能在竖直导轨上滑动，竖直滑块的运动由举升油缸控制，即举升油缸的下端与竖直导轨铰接、其上端与竖直滑块铰接，呈水平状的前后运动导轨与竖直滑块连接，前后运动滑块能在前后运动导轨上滑动，前后运动滑块的运动由前后运动油缸控制，即前后运动油缸的一端与前后运动导轨铰接、其另一端与前后运动滑块铰接，连接板通过双头螺柱与前后运动滑块相连，旋转电机的输出端通过轴套固定在连接板上，托板的上端与旋转电机的输出端固定连接，旋转电机能驱动托板作旋转运动，托架上端与托板固定连接，托架的底面上设有水平滑槽，水平滑槽内设有两个T型滑块516，夹爪的左右柄部分别与两个T型滑块铰接，夹紧气缸固定在托架内，夹紧气缸的工作端从托架内穿出后与夹爪铰接，夹爪的夹紧动作由夹紧缸控制；自动送料装置在工作时，夹爪通过左右运动油缸带动左右运动滑块在左右运动导轨上滑动实现曲轴的左右运动，通过举升油缸带动竖直滑块在竖直导轨上滑动实现曲轴的上下运动，通过前后运动油缸带动前后运动滑块在前后运动导轨上滑动实现曲轴的前后运动，通过旋转电机实现曲轴的旋转运动，通过夹紧缸实现曲轴的夹紧。

本发明中所述轴颈连接杆由杆身和杆盖相连接组成的孔与仿形曲轴的轴颈相配合；所述仿形曲轴与待加热曲轴的结构及尺寸相同；所述圆角热处理是指轴颈与曲柄臂相连接处。

本发明工作原理：先选择与待加热工件相匹配的仿形曲轴，在仿形曲轴上的每个轴颈处安装热处理装置，再将仿形曲轴在第二气动三爪卡盘和第二活动顶尖上进行轴向夹紧；自动送料装置将待加热工件送至第一气动三爪卡盘和第一活动顶尖上进行轴向夹紧，待加热工件与仿形曲轴的高度相同、且两者的轴线平行；启动同步传动装置，第一气动三爪卡盘和第二气动三爪卡盘同步同向转动；启动热处理装置，待加热工件上的轴颈及圆角处在U型圈内转动，使热处理部位受热均匀；耐高温层对曲轴轴径及圆角处进行隔热。.

本说明书中未作详细说明之处，为本领域公知的技术。

Claims (7)

1.在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，包括机座，其特征在于：机座的工作台面上设有工件定位夹紧装置和仿形热处理装置，机座的底部内设有同步传动装置，工件定位夹紧装置和仿形热处理装置通过同步传动装置实现同步同向旋转，机座上靠近于工件定位夹紧装置处设有自动送料装置；工件定位夹紧装置用于定位夹紧竖直状的待加热曲轴，仿形热处理装置能同时对待加热曲轴上的多个主轴颈及圆角处进行热处理。

2.根据权利要求1所述在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，其特征在于：所述工件定位夹紧装置由第一气动三爪卡盘、第一定位板及第一活动顶尖组成，第一气动三爪卡盘通过第一连接轴能在机座的工作台面上作水平旋转，第一定位板固定在第一气动三爪卡盘的中心腔内，第一活动顶尖固定在机座的上端处，第一气动三爪卡盘与第一活动顶尖呈同轴线设置。

3.根据权利要求1或2所述在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，其特征在于：所述仿形热处理装置由第二气动三爪卡盘、第二定位板、第二活动顶尖、仿形曲轴及热处理装置组成，第二气动三爪卡盘通过第二连接轴能在机座的工作台面上作水平旋转，第二定位板固定在第二气动三爪卡盘的中心腔内，第二活动顶尖固定在机座的上端处，第二气动三爪卡盘、第二定位板、第二活动顶尖三者配合能定位夹紧竖直状的仿形曲轴，多个热处理装置分别与仿形曲轴的每个主轴颈可拆卸式连接。

4.根据权利要求3所述在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，其特征在于：所述热处理装置由轴颈连接杆、伸缩气缸、连接杆、U型圈、喷嘴、钢丝软水管、感应加热器及非接触式温度传感器，轴颈连接杆的尾端能与仿形曲轴的轴颈连接，伸缩气缸的尾端与轴颈连接杆的头端连接，连接杆的尾端与伸缩气缸的工作端铰接，U型圈的底部与连接杆的头端连接，伸缩气缸能驱动U型圈作水平移动，喷嘴固定在U型圈的腔底上，钢丝软水管能与喷嘴连接，两个感应加热器分别固定在U型圈两臂体的内侧面上，两个感应加热器能对工件曲轴上的曲轴上的主轴颈及圆角处进行热处理，两个非接触式温度传感器分别固定在U型圈两臂体的外侧面上、且非接触式温度传感器的工作端位于感应加热器的孔中。

5.根据权利要求4所述在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，其特征在于：所述U型圈的结构为：包括骨架，骨架的两端面上均设有隔热水套，两个隔热水套的外表面上均设有耐高温层，耐高温层由三层组成：从外至内，第一层由反射型隔热层和无机绝缘层组成、第二层为有机绝缘层、第三层是有机绝缘层和辐射型隔热层。

6.根据权利要求3所述在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，其特征在于：所述同步传动装置由传动轴、驱动电机、蜗轮副、锥齿轮副构成，传动轴通过轴承在机座的底部内呈水平状设置，驱动电机固定在机座上，驱动电机的输出端通过蜗轮副与传动轴的中部连接，传动轴的两端分别通过锥齿轮副与第一连接轴和第二连接轴的下端连接。

7.根据权利要求1或2或6所述在线多工位并行竖置曲轴轴颈及圆角热处理装备，其特征在于：所述自动送料装置主要由下底座、左右运动导轨、左右运动滑块、左右运动油缸、竖直导轨、竖直滑块、举升油缸、前后运动导轨、前后运动滑块、前后运动油缸、连接板、旋转电机、托架、夹爪及夹紧气缸，左右运动导轨连接在下底座上，左右运动滑块能在左右运动导轨上滑动，左右运动滑块的运动由左右运动油缸控制，竖直导轨垂直固定在左右运动滑块的顶面上，竖直滑块能在竖直导轨上滑动，竖直滑块的运动由举升油缸控制，呈水平状的前后运动导轨与竖直滑块连接，前后运动滑块能在前后运动导轨上滑动，前后运动滑块的运动由前后运动油缸控制，，连接板与前后运动滑块相连，旋转电机的输出端通过轴套固定在连接板上，托板的上端与旋转电机的输出端固定连接，旋转电机能驱动托板作旋转运动，托架上端与托板固定连接，托架的底面上设有水平滑槽，水平滑槽内设有两个T型滑块，夹爪的左右柄部分别与两个T型滑块铰接，夹紧气缸固定在托架内，夹紧气缸的工作端从托架内穿出后与夹爪铰接，夹爪的夹紧动作由夹紧缸控制。