CN113278773A - 一种用于高频热处理工艺的夹持装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于高频热处理工艺的夹持装置，包括沿竖直方向设置的下定位组件和上定位组件，待处理零件长度方向的下端放置于下定位组件上，所述上定位组件能够沿竖直方向调整固定位置夹持零件的上端，感应线圈能够沿竖直方向运动穿过零件的两端。本发明的优点在于：通过下定位组件支撑零件，上定位组件与零件上端配合使其保持竖直即可，因此不会导致零件承受太大的压力，防止其发生起拱变形，而零件在圆周方向没有受到扭转力或压力的作用，降低零件的扭转变形量；感应线圈能够穿过整个零件，从而对零件进行整体淬火，确保整个零件均能够被热处理。

Description

一种用于高频热处理工艺的夹持装置和方法
技术领域
本发明涉及热处理技术领域，尤其涉及一种用于高频热处理工艺的夹持装置和方法。
背景技术
随着汽车制造厂的轻量化目标越来越高，质量轻、强度高的零部件成为汽车行业发展的趋势。高频热处理工艺是利用高频感应线圈把零件加热到约900℃，然后用淬火液将零件冷却的淬火方式，达到消除成型过程中产生的应力集中，提高零件的整体强度，以及零件抗疲劳性能要求。目前高频热处理的大多都是一端定位，或者直接将零件放在陶瓷等耐高温材料制成的工装上，零件在热处理过程中，急剧的升温、冷却，以及零件本身残余应力等复杂的综合作用下极易产生变形。以汽车扭力梁为例，普通热处理后扭力梁的变形方式主要有长度方向的拱形6-8mm，长度方向的扭转3-4°，变形难以控制；而且零件两端被固定后，感应线圈不能通过零件端部，无法完成整体淬火，两端会存在部分未热处理区域；且零件不能精确定位，无法实现自动化。
公开号为CN104651582A的发明专利申请公开了一种高强度管状横梁整体淬火的夹具，其通过对横梁的两端和中间的多个位置进行支撑，防止淬火过程中发生弯折和变形，但是该夹具是在热处理完成后夹持横梁放入水中进行淬火，在热处理时依然无法固定横梁，未能解决在加热过程中存在的感应线圈无法通过零件端部的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够夹持固定零件两端并允许感应线圈通过零件端部进行热处理的夹持装置。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种用于高频热处理工艺的夹持装置，包括沿竖直方向设置的下定位组件和上定位组件，待处理零件长度方向的下端放置于下定位组件上，所述上定位组件能够沿竖直方向调整固定位置夹持零件的上端，感应线圈能够沿竖直方向运动穿过零件的两端。
本发明通过下定位组件支撑零件，上定位组件与零件上端配合使其保持竖直即可，因此不会导致零件承受太大的压力，防止其发生起拱变形，而零件在圆周方向没有受到扭转力或压力的作用，降低零件的扭转变形量；感应线圈能够穿过整个零件，从而对零件进行整体淬火，确保整个零件均能够被热处理。
优选的，所述下定位组件包括底座，所述底座上通过支撑杆连接有与零件下端面适应性配合的下定位块，感应线圈能够穿过下定位块。
优选的，所述支撑杆的下端插入底座上表面，并通过相对底座下表面沉降设置的螺栓固定，所述支撑杆的上端插入下定位块的下表面，并通过相对下定位块上表面沉降的螺栓固定，底座和下定位块均与支撑杆沿周向固定配合。
优选的，所述支撑杆插入底座和下定位块的部分的轴向截面均为异形面。
优选的，所述上定位组件包括气缸，所述气缸的输出端朝向下定位组件，气缸的输出端连接有导向杆，所述导向杆连接有与零件的上端面适应性配合的上定位块，感应线圈能够穿过上定位块。
优选的，所述上定位块与气缸之间还固定设置有固定板，所述导向杆与固定杆沿轴向滑动配合、沿周向固定配合。
优选的，所述导向杆的端部插入上定位块中，上定位块与导向杆沿周向固定配合。
优选的，所述零件为空心管件或两端分别内凹，所述下定位块和上定位块分别向零件一侧突出与零件的端面卡合。
优选的，所述下定位块和上定位块朝向零件的一面分别形成导向段、定位段和固定段，所述固定段分别与支撑杆或导向杆连接，所述定位段与固定段之间形成过渡台阶，零件的端面与过渡台阶抵接，定位段与零件端面的内侧过盈配合，导向段与定位段朝向零件的一端连接并向内拔模过渡，拔模角度为0.3°～1°。
本发明还提供了使用所述的夹持装置进行高频热处理的方法，包括
S1：将夹持装置设置于热处理设备内，打开热处理设备的防护门，通过机械手抓取零件，使零件呈竖直状；
S2：将零件下端放置于下定位组件上，使零件保持竖直状态，使上定位组件沿竖直方向运动夹持零件上端，机械手退出热处理设备，关闭防护门；
S3：开启感应线圈，令感应线圈从下定位组件向上移动到上定位组件，将零件加热到设定温度，喷头随感应线圈移动对零件喷淬火液，零件冷却过程中，感应线圈回到初始位置；
S4：冷却完成后打开防护门，通过机械手抓取零件，控制上定位组件与零件上端面分离，机械手取出零件，淬火完成。
本发明提供的一种用于高频热处理工艺的夹持装置和方法的优点在于：通过下定位组件支撑零件，上定位组件与零件上端配合使其保持竖直即可，因此不会导致零件承受太大的压力，防止其发生起拱变形，而零件在圆周方向没有受到扭转力或压力的作用，降低零件的扭转变形量；感应线圈能够穿过整个零件，从而对零件进行整体淬火，确保整个零件和各部分均能够被热处理。支撑杆和导向杆分别与下定位块和上定位块周向固定配合，以防止上、下定位块在使用中发生周向的转动，降低零件的扭转量；确保零件能够与上、下定位块进行精准的配合，从而方便实现零件的自动化取放，提高工作效率和稳定性，降低人为取放产品可能存在的风险和异常；件的端部先通过导向段对位置进行微调，然后插入定位段进行固定，使用方便，降低对零件放置位置精度的要求。
附图说明
图1为本发明的实施例提供的用于高频热处理工艺的夹持装置的示意图；
图2为本发明的实施例提供的用于高频热处理工艺的夹持装置的下定位组件示意图；
图3为本发明的实施例提供的用于高频热处理工艺的夹持装置的下定位块示意图；
图4为本发明的实施例提供的用于高频热处理工艺的夹持装置的支撑杆的截面图；
图5为本发明的实施例提供的用于高频热处理工艺的夹持装置的上定位组件示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
如图1所示，本实施例提供了一种用于高频热处理工艺的夹持装置，包括沿竖直方向设置的下定位组件1和上定位组件2，待处理零件3长度方向的下端放置于下定位组件1上，所述上定位组件2能够沿竖直方向调整固定位置夹持零件3的上端，感应线圈4能够沿竖直方向运动穿过零件3的两端。
本实施例通过下定位组件1支撑零件3，上定位组件2与零件3上端配合使其保持竖直即可，因此不会导致零件3承受太大的压力，防止其发生起拱变形，而零件3在圆周方向没有受到扭转力或压力的作用，降低零件3的扭转变形量；感应线圈4能够穿过整个零件3，从而对零件3进行整体淬火，确保整个零件3均能够被热处理。
结合图2，所述下定位组件1包括底座11，所述底座11上通过支撑杆12连接有与零件3下断面适应性配合的下定位块13，感应线圈4能够穿过下定位块13，从而可以在底座11固定后，将感应线圈4置于下定位块13和底座11之间，在进行热处理时，令感应线圈4穿过下定位块13后扫过整个零件3，所述底座11可以通过焊接、螺接等方式固定在一水平面上，以使下定位块13能够与竖直放置的零件3配合。
所述支撑杆12的下端插入底座11上表面并通过相对底座11下表面沉降设置的螺栓固定，结合图3，所述支撑杆12的上端插入下定位块13的下表面，并通过相对下定位块13上表面沉降的螺栓固定，从而由支撑杆12支撑下定位块13，且固定支撑杆12的螺栓不会影响下定位块13与零件3端面的配合，所述底座11和下定位块13均与支撑杆12沿周向固定配合，从而防止支撑杆12和下定位块13在使用中发生周向的转动，降低零件3在淬火过程中的扭转量。
所述支撑杆12插入底座11和下定位块13的部分的轴向截面均设置为异形面，以确保底座11、支撑杆12和下定位块13的组装方式是唯一的，零件3只需要按照设定好的程序放在下定位块3上，就必然能够正常的与下定位块13进行端面的配合，从而实现零件3与下定位块13的精准定位，方便实现零件3的自动化取放，提高工作效率和稳定性，降低人为取放产品可能存在的风险和异常。参考图4，本实施例中将支撑杆12整体设置为D型柱体，且支撑杆12两端的中间分别设置有与螺栓连接的螺栓孔。
参考图5，所述上定位组件2包括气缸21，所述气缸21的输出端朝向下定位组件1，气缸21的输出端连接有导向杆22，所述导向杆22连接有与零件2的上端面适应性配合的上定位块23，感应线圈4能够穿过上定位块23，从而在上定位块23对零件3的上端进行固定后，方便感应线圈4对零件3的上端进行热处理。进一步的，所述上定位块23与气缸21之间还固定设置有固定板24，所述导向杆22沿轴向穿过固定板24，并与固定板24沿周向固定配合，从而通过固定板24对导向杆22的周向转动进行限位，确保上定位块23在被气缸21驱动过程中，上定位块23不会沿周向改变角度，确保上定位块23与零件3的上端能够完成配合。
所述导向杆22与支撑杆12同样设计为D型柱体结构，同样插入上定位块23内并使用螺栓固定连接。
所述下定位块13和上定位块23分别根据零件3的端面结构进行设计，本实施例中，零件3为空心管件或两端内凹的结构，如汽车扭力梁，因此所述下定位块13和上定位块23分别向零件2一侧突出与零件3的端面进行卡合固定。
参考图3，所述上定位块23的结构与下定位块13的结构相同，朝向零件3的一面分别形成导向段14、定位段15和固定段16，所述固定段16分别与支撑杆12或导向杆22固定连接，所述定位段15与固定段16之间形成过渡台阶17，零件3的端面与过渡台阶17抵接，定位段15与零件3端面的内侧过盈配合，导向段14与定位段15朝向零件3的一端连接并向内拔模过渡，其中拔模角度为0.3°～1°，本实施例中优选设置为0.5°零件3的端部先通过导向段14对位置进行微调，然后插入定位段15进行固定，使用方便，降低对零件放置位置精度的要求。
基于本实施例提供的夹持装置，有效的实现了对零件3的夹持，并时感应线圈4能够覆盖零件3长度区域，实现整体热处理，而且气缸21夹紧后零件3完全固定，防止了零件3淬火过程中的拱形变化和扭转变化，经过试验，使用该夹持装置热处理的零件3的共性变形量为1-2mm，扭转变形角度小于1°，显著优于现有技术。
本实施例还提供了通过所述夹持装置进行高频热处理的方法，包括
S1：将夹持装置设置于热处理设备内，打开热处理设备的防护门，通过机械手抓取零件3，使零件呈竖直状；其中通过机械手抓取零件3为常规技术手段，根据零件3的被抓取位置的结构设计机械手的抓取结构和行走路径即可，本实施例中，机械手抓取零件3的中间位置，本实施例中热处理设备选择型号为HARDLINE VM 1500的EFD立式淬火机床。
S2：将零件下端放置于下定位组件1上，使零件保持竖直状态，使上定位组件2沿竖直方向运动夹持零件3上端，机械手退出热处理设备，关闭防护门；
S3：开启感应线圈4，令感应线圈4以预设的速度从下定位组件1向上移动到上定位组件2，将零件3加热到设定温度，本实施例设置为900℃，喷头随感应线圈移动对零件喷淬火液，感应线圈超过零件3上端后停止加热，零件3在热处理设备中冷却，在零件3的冷却过程中，感应线圈4回到初始位置；
S4：冷却完成后打开防护门，通过机械手抓取零件3，控制上定位组件2与零件3上端面分离，机械手取出零件3，淬火完成。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：包括沿竖直方向设置的下定位组件和上定位组件，待处理零件长度方向的下端放置于下定位组件上，所述上定位组件能够沿竖直方向调整固定位置夹持零件的上端，感应线圈能够沿竖直方向运动穿过零件的两端。
2.根据权利要求1所述的一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：所述下定位组件包括底座，所述底座上通过支撑杆连接有与零件下端面适应性配合的下定位块，感应线圈能够穿过下定位块。
3.根据权利要求2所述的一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：所述支撑杆的下端插入底座上表面，并通过相对底座下表面沉降设置的螺栓固定，所述支撑杆的上端插入下定位块的下表面，并通过相对下定位块上表面沉降的螺栓固定，底座和下定位块均与支撑杆沿周向固定配合。
4.根据权利要求3所述的一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：所述支撑杆插入底座和下定位块的部分的轴向截面均为异形面。
5.根据权利要求2所述的一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：所述上定位组件包括气缸，所述气缸的输出端朝向下定位组件，气缸的输出端连接有导向杆，所述导向杆连接有与零件的上端面适应性配合的上定位块，感应线圈能够穿过上定位块。
6.根据权利要求5所述的一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：所述上定位块与气缸之间还固定设置有固定板，所述导向杆与固定杆沿轴向滑动配合、沿周向固定配合。
7.根据权利要求6所述的一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：所述导向杆的端部插入上定位块中，上定位块与导向杆沿周向固定配合。
8.根据权利要求5所述的一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：所述零件为空心管件或两端分别内凹，所述下定位块和上定位块分别向零件一侧突出与零件的端面卡合。
9.根据权利要求8所述的一种用于高频热处理工艺的夹持装置，其特征在于：所述下定位块和上定位块朝向零件的一面分别形成导向段、定位段和固定段，所述固定段分别与支撑杆或导向杆连接，所述定位段与固定段之间形成过渡台阶，零件的端面与过渡台阶抵接，定位段与零件端面的内侧过盈配合，导向段与定位段朝向零件的一端连接并向内拔模过渡，拔模角度为0.3°～1°。
10.使用权利要求1-9任一项所述的夹持装置进行高频热处理的方法，其特征在于：包括
S1：将夹持装置设置于热处理设备内，打开热处理设备的防护门，通过机械手抓取零件，使零件呈竖直状；
S2：将零件下端放置于下定位组件上，使零件保持竖直状态，使上定位组件沿竖直方向运动夹持零件上端，机械手退出热处理设备，关闭防护门；
S3：开启感应线圈，令感应线圈从下定位组件向上移动到上定位组件，将零件加热到设定温度，喷头随感应线圈移动对零件喷淬火液，零件冷却过程中，感应线圈回到初始位置；
S4：冷却完成后打开防护门，通过机械手抓取零件，控制上定位组件与零件上端面分离，机械手取出零件，淬火完成。
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