CN114214488B - 一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制动蹄感应热处理设备及其热处理方法，包括姿态调节单元、工件夹持单元、若干电源单元与若干感应加热单元；姿态调节单元相对于地面固定设置；工件夹持单元与姿态调节单元间隔设置且间距保持不变，工件夹持单元用于夹持待热处理的制动蹄；各电源单元设置在姿态调节单元远离地面的端部，姿态调节单元可调节电源单元的位置；感应加热单元固定设置在电源单元靠近工件夹持单元的端面上，感应加热单元与电源单元电性连接；电源单元向感应加热单元输出激励电流，使得感应加热单元的输出端单独或者同步的对制动蹄的支点部位与支撑销孔的弧形表面热处理。
Description
技术领域
本发明涉及感应热处理淬火设备技术领域，尤其涉及一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法。
背景技术
感应热处理是通过感应加热的方式对工件表面进行热处理的方式，不需要变频器，直接取用50Hz工频交流电。将工频交流电整流成高压直流电，再将高压直流电转换为单相中频交流电，供给负载线圈，负载线圈处产生交变磁场，待热处理工件表面受电磁感应产生涡流，工件表层具有很大的电流，该电能转变成热能并超过工件金属材料的临界温度以后，通过冷却手段可实现表面淬火、局部退火或者回火。
现有感应淬火设备在对制动蹄的弧形支点部位以及弧形的支撑销孔进行感应热处理时，采用环形加热线圈，其环绕整个制动蹄的轮廓，加热区域比较大且对弧形支点部位以及弧形的支撑销孔内表面的淬火效果不理想，而且容易导致制动蹄的形变过大，影响了淬火的品质。综上所述，开发一种淬火部位精准、淬火效果可靠制动蹄感应热处理设备，是很有必要的。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种可精准调节淬火部位实现指定位置的局部淬火、淬火效果稳定可靠的制动蹄感应热处理设备及其作业方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一方面，本发明提供了一种制动蹄感应热处理设备，包括姿态调节单元(1)、工件夹持单元(2)、若干电源单元(3)与若干感应加热单元(4)；
姿态调节单元(1)，相对于地面固定设置；
工件夹持单元(2)，与姿态调节单元(1)间隔设置且间距保持不变，工件夹持单元(2)用于夹持待热处理的制动蹄；
各电源单元(3)，设置在姿态调节单元(1)远离地面的端部，姿态调节单元(1)可调节电源单元(3)的当前位置；
感应加热单元(4)，其一端固定设置在电源单元(3)靠近工件夹持单元(2)的端面上，感应加热单元(4)另一端朝向工件夹持单元(2)所在方向延伸；感应加热单元(4)与电源单元(3)电性连接；
其中，姿态调节单元(1)调整电源单元(3)以及感应加热单元(4)相对于工件夹持单元(2)的位置，电源单元(3)向感应加热单元(4)输出激励电流，使得感应加热单元(4)的输出端单独或者同步的对制动蹄的支点部位与支撑销孔的弧形表面热处理。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述姿态调节单元(1)包括中空的第一固定座(11)、第一调节机构(12)、两第二调节机构(13)与两第三调节机构(14)；第一固定座(11)固定设置在地面上，第一固定座(11)远离地面的一端设置有第一活动端；第一调节机构(12)设置在第一固定座(11)上，并驱动第一活动端沿着铅垂方向靠近或者远离第一固定座(11)；第一活动端远离地面的端面上设置有两第二调节机构(13)，两第二调节机构(13)分别设置在第一活动端水平延伸方向的两端，两第二调节机构(13)相对且间隔设置，第二调节机构(13)具有第二活动端，两第二调节机构(13)的第二活动端可相向、同向或者反向运行；第二活动端上分别设置有一第三调节机构(14)，第三调节机构(14)与第二活动端远离地面的端面固定连接，第三调节机构(14)具有第三活动端，第三活动端沿着第二活动端的水平宽度方向延伸，第三活动端的水平运动方向与第二活动的水平运动方向相交设置；各第三活动端远离地面的端面上固定设置有电源单元(3)。
优选的，所述电源单元(3)包括箱体(31)、整流组件(32)、逆变组件(33)与控制组件(34)；箱体(31)固定设置在第三活动端远离地面的端面上；整流组件(32)的输入端与工频交流电源电性连接，整流组件(32)的输出端与逆变组件(33)的输入端电性连接，逆变组件(33)的驱动端与控制组件(34)的输出端电性连接，逆变组件(33)的输出端穿过箱体(31)向外伸出；逆变组件(33)的输出端还与各感应加热单元(4)电性连接；整流组件(32)将工频交流电源整流为直流电并输出至逆变组件(33)中，逆变组件(33)将输入的直流电逆变为交流电并输出至各感应加热单元(4)。
进一步优选的，所述整流组件(32)包括整流桥BG、电阻R1、电感L1、电容C1和C2；工频交流电源与整流桥BG的三个输入端，整流桥BG的第一输出端与电阻R1的一端电性连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端和电感L1的一端电性连接，电感L1的另一端与电容C2的一端和逆变组件(33)电性连接；整流桥BG的第二输出端与电容C1的另一端、电容C2的另一端和逆变组件(33)电性连接；
逆变组件(33)包括第一可控硅Q1、第二可控硅Q2、第三可控硅Q3、第四可控硅Q4和变压器T；第一可控硅Q1的集电极和第二可控硅Q2的集电极均与电感L1的另一端电性连接；第一可控硅Q1的发射极、第三可控硅Q3的集电极与变压器T原边的一端电性连接，第二可控硅Q2的发射极、第四可控硅Q4的集电极与变压器T原边的另一端电性连接；第三可控硅Q3的发射极和第四可控硅Q4的发射极均与整流桥BG的第二输出端电性连接；各可控硅的门极均与控制组件(34)电性连接；变压器T的副边与感应加热单元(4)电性连接；
控制组件(34)包括PWM波形发生器和可控硅驱动器，PWM波形发生器的输出端与可控硅驱动器的输入端电性连接，可控硅驱动器的输出端与各可控硅的门极一一对应电性连接。
进一步优选的，所述各感应加热单元(4)均包括两支撑组件(41)、两第一延伸组件(42)、两第二延伸组件(43)、两电极组件(44)和冷却水源；两支撑组件(41)的水平延伸方向的一端均与箱体(31)固定连接，两支撑组件(41)水平延伸方向的另一端朝着工件夹持单元(2)所在方向延伸，两支撑组件(41)间隔设置，各支撑组件(41)内设置有贯通的第一腔体(100)；两支撑组件(41)远离箱体(31)的端部固定设置有一个第一延伸组件(42)，第一延伸组件(42)朝着工件夹持单元(2)所在方向水平延伸，两第一延伸组件(42)间隔设置，第一延伸组件(42)内均设置有贯通的第二腔体(200)；第一延伸组件(42)远离箱体(31)的一端设置有一第二延伸组件(43)，第二延伸组件(43)的一端分别与第一延伸组件(42)固定连接，第二延伸组件(43)的另一端朝着工件夹持单元(2)所在方向水平延伸，两第二延伸组件(43)间隔设置，第二延伸组件(43)设置有贯通的第三腔体(300)；第二延伸组件(43)远离箱体(31)的一端设置有两电极组件(44)，两电极组件(44)沿着第二延伸组件(43)远离箱体(31)的端面的竖直延伸方向的侧表面间隔设置；各电极组件(44)内设置有贯通的第四腔体(400)，电极组件(44)靠近工件夹持单元(2)的一端设置有贯通的第一通孔(500)，第一通孔(500)与第四腔体(400)连通；电极组件(44)的第四腔体(400)还分别与两第二延伸组件(43)内的第三腔体(300)相互连通，第二延伸组件(43)的第三腔体(300)与第一延伸组件(42)的第二腔体(200)连通，第一延伸组件(42)的第二腔体(200)与支撑组件(41)的第一腔体(100)连通；两支撑组件(41)的第一腔体(100)还与冷却水源连通；冷却水源向各感应加热单元(4)泵送不导电的去离子水并形成单向流通循环；两支撑组件(41)、两第一延伸组件(42)、两第二延伸组件(43)和两电极组件(44)均由导电材料制成。
更进一步优选的，所述电极组件(44)包括第一延伸段(441)、第二延伸段(442)、仿形连接段(443)与两电极(444)；第一延伸段(441)或者第二延伸段(442)的一端与一第二延伸组件(43)远离箱体(31)的端部固定连接，第一延伸段(441)的另一端或者第二延伸段(442)的另一端朝着远离箱体(31)的方向水平延伸并分别与仿形连接段(443)固定连接，第一延伸段(441)与第二延伸段(442)相互平行且间隔设置；第一延伸段(441)、第二延伸段(442)与仿形连接段(443)内部均中空设置且相互连通构成第四腔体(400)；第一延伸段(441)、第二延伸段(442)相邻的表面与仿形连接段(443)的表面合围形成竖直贯通的第一通孔(500)；两电极(444)嵌设在该第一通孔(500)远离箱体(31)处并分别与第一延伸段(441)、第二延伸段(442)或者仿形连接段(443)的表面相抵持，两电极(444)相对于第一通孔(500)的轴向延伸方向相对且间隔设置；电极组件(44)靠近工件夹持单元(2)的一端作为感应加热单元(4)的输出端。
更进一步优选的，还包括急冷组件(45)，急冷组件(45)包括主管道(451)、若干支管(452)和淬火液源，主管道(451)与感应加热单元(4)的第一延伸组件(42)或者第二延伸组件(43)外表面固定连接；主管道(451)上间隔设置有若干支管(452)，各支管(452)均与主管道(451)相互连通；各支管(452)沿着远离箱体(31)的方向水平延伸，且各支管(452)与感应加热单元(4)的电极组件(44)交错设置；各支管(452)远离箱体(31)的端部设置有若干喷孔，喷孔环绕支管(452)远离箱体(31)一端的表面设置，且喷孔的中心轴与第一通孔(500)的轴向延伸方向呈倾角设置；各支管(452)远离箱体(31)的端部还与电极(444)的表面相抵持；主管道(451)与淬火液源连通，淬火液源向主管道(451)及各支管(452)送入淬火液，并喷淋在工件夹持单元(2)夹持的制动蹄表面。
进一步优选的，所述工件夹持单元(2)包括底板(21)、仿形贴合部(22)、若干定位块(23)和压紧组件(24)；底板(21)相对于第一固定座(11)的间距不变；底板(21)远离地面的端面上设置有仿形贴合部(22)与若干定位块(23)，仿形贴合部(22)的一端与若干定位块(23)的一端与底板(21)固定连接，仿形贴合部(22)与若干定位块(23)的另一端沿着远离地面的方向竖直朝上延伸，仿形贴合部(22)竖直延伸方向侧表面上间隔设置有若干凸块；制动蹄放置在工件夹持单元(2)上，制动蹄靠近地面的端面与各定位块(23)远离地面的端面相抵持，制动蹄远离第一固定座(11)的端面与仿形贴合部(22)上的凸块相抵持；压紧组件(24)与底板(21)铰连接设置，压紧组件(24)的活动部伸出并抵持在制动蹄靠近第一固定座(11)的端面。
再进一步优选的，还包括若干接近开关(25)，各接近开关(25)分别设置在仿形贴合部(22)与底板(21)上，各接近开关(25)检测制动蹄或者压紧组件(24)的当前位置；各接近开关(25)还均与控制组件(34)电性连接。
另一方面，本发明还提供了一种制动蹄感应热处理设备的作业方法，包括如下步骤：
S1：配置上述的制动蹄感应热处理设备；
S2：在工件夹持单元(2)上放置并夹持待热处理的制动蹄；
S3：手动调节姿态调节单元(1)，调节各电源单元(3)与感应加热单元(4)的当前位置，并使感应加热单元(4)的输出端伸出的极限位置与待热处理的制动蹄的支点部位的表面或者支撑销孔的弧形表面的间隙为1—1.2mm；
S4：启动电源单元(3)，使电源单元(3)的输出功率为130±30kW；感应加热单元(4)的输出端伸出，并由感应加热单元(4)的输出端单独或者同步的对制动蹄的支点部位与支撑销孔的弧形表面热处理；热处理完毕后，取下制动蹄；
S5：重复步骤S2—S4，直到完成制动蹄的热处理。
本发明提供的一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明的方案通过姿态调节单元调节各电源单元与相应的感应加热单元的初始位置，更好的适应不同类型的制动蹄的结构，可单独或者同时加热待热处理部位，且同时加热时的同步性较佳；本方案的感应器结构专为弧形的开孔面设计，感应加热范围小且准确，不容易发生大的形变，热处理效果稳定可靠；
(2)采高度方向同时调节，并具有水平方向的两个自由度，使得电源单元与相应的感应加热单元的相对工件夹持单元的位置调节更加便捷；
(3)感应加热单元既有向电极的功率传输通路，又有去离子水降温循环的内部通道，能稳定感应加热单元的温度，使其稳定可靠的工作；
(4)工件夹持单元能够可靠夹持待热处理的制动蹄，并具有位置检测功能，起到防呆和自检作用。
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他的附图。
图1为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的设备立体图；
图2为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的设备右视图；
图3为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的设备移除工件夹持单元与感应加热单元的半剖前视图；
图4为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的电源单元的一种电气结构框图；
图5为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的感应加热单元的立体图；
图6为图5移除急冷组件后的前视图；
图7为图6的A—A向剖面旋转视图；
图8为图6的B—B向剖面旋转视图；
图9为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的支撑组件的部分断面前视图；
图10为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的第一延伸组件、第二延伸组件与电极组件的爆炸状态半剖俯视图；
图11为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的电极组件的两电极的立体图；
图12为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的急冷组件的立体图；
图13为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的工件夹持单元的立体图；
图14为本发明一种制动蹄感应热处理设备及其作业方法的制动蹄的立体图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
如图1—图3并结合图13和14所示，一方面，本发明提供了一种制动蹄感应热处理设备，包括姿态调节单元1、工件夹持单元2、若干电源单元3与若干感应加热单元4；
姿态调节单元1相对于地面固定设置；姿态调节单元1用于安装和固定各电源单元3与各感应加热单元4；
工件夹持单元2与姿态调节单元1间隔设置且间距保持不变，工件夹持单元2用于夹持待热处理的制动蹄；
各电源单元3设置在姿态调节单元1远离地面的端部，姿态调节单元1可调节电源单元3的当前位置；
感应加热单元4其一端固定设置在电源单元3靠近工件夹持单元2的端面上，感应加热单元4另一端朝向工件夹持单元2所在方向延伸；感应加热单元4与电源单元3电性连接；
其中，姿态调节单元1调整电源单元3以及感应加热单元4相对于工件夹持单元2的位置，电源单元3向感应加热单元4输出激励电流，使得感应加热单元4的输出端单独或者同步的对制动蹄的支点部位与支撑销孔的弧形表面热处理。本发明使用时，先装夹好待热处理的制动蹄，由姿态调节单元1调整感应加热单元4到合适的位置，开启电源单元3，由感应加热单元4产生交变磁场，使得制动蹄的支点部位或者支撑销孔的弧形表面因集肤效应，由外之内进行一定深度的淬火，随后进行快速冷却，实现局部热处理功能。
如图1—3所示，姿态调节单元可以在三个自由度方向进行调节。姿态调节单元1包括中空的第一固定座11、第一调节机构12、两第二调节机构13与两第三调节机构14；第一固定座11固定设置在地面上，第一固定座11远离地面的一端设置有第一活动端；第一调节机构12设置在第一固定座11上，并驱动第一活动端沿着铅垂方向靠近或者远离第一固定座11；第一活动端远离地面的端面上设置有两第二调节机构13，两第二调节机构13分别设置在第一活动端水平延伸方向的两端，两第二调节机构13相对且间隔设置，第二调节机构13具有第二活动端，两第二调节机构13的第二活动端可相向、同向或者反向运行；第二活动端上分别设置有一第三调节机构14，第三调节机构14与第二活动端远离地面的端面固定连接，第三调节机构14具有第三活动端，第三活动端沿着第二活动端的水平宽度方向延伸，第三活动端的水平运动方向与第二活动的水平运动方向相交设置；各第三活动端远离地面的端面上固定设置有电源单元3。如将竖直方向定义为Z轴，第一活动端的长度延伸方向定义为X轴，则第二调节机构13的伸缩方向为Y轴方向。竖直方向的高度调节是由第一调节机构12实现的，本方案中第一调节机构12采用的涡轮蜗杆机构，由电机驱动同步带轮带动涡轮旋转，从而使蜗杆和第一活动端相对于第一固定座11上下移动。两第二调节机构13可在X轴方向调节相互之间的间距。两第三调节机构14用于调节电源单元3与感应加热单元4的当前位置及相应的极限伸出距离，从而能够单独调整感应加热单元4与制动蹄的间距。
进一步如图3所示，如果需要同时对支点部位或者支撑销孔的弧形表面进行热处理，需要使得两感应加热单元4沿着Y轴运动同步，可以进一步在一个第三活动端靠近地面的端面上分别设置同步连接杆15，另一个第三活动端的相应位置设置同步限位槽16，两个第三活动端调整到合适位置后再将同步连接杆15插入同步限位槽16内，只需一个第三调节机构14动作，即可同步驱动两感应加热单元4伸出或者缩回，运动到与制动蹄合适的间距处。
如图4所示，电源单元3包括箱体31、整流组件32、逆变组件33与控制组件34；箱体31固定设置在第三活动端远离地面的端面上；整流组件32的输入端与工频交流电源电性连接，整流组件32的输出端与逆变组件33的输入端电性连接，逆变组件33的驱动端与控制组件34的输出端电性连接，逆变组件33的输出端穿过箱体31向外伸出；逆变组件33的输出端还与各感应加热单元4电性连接；整流组件32将工频交流电源整流为直流电并输出至逆变组件33中，逆变组件33将输入的直流电逆变为交流电并输出至各感应加热单元4。本方案中，整流后的直流电电压为450±100V，直流电流为270±70A；加热功率为130±30kW。
具体的，如图4所示，整流组件32包括整流桥BG、电阻R1、电感L1、电容C1和C2；工频交流电源与整流桥BG的三个输入端，整流桥BG的第一输出端与电阻R1的一端电性连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端和电感L1的一端电性连接，电感L1的另一端与电容C2的一端和逆变组件33电性连接；整流桥BG的第二输出端与电容C1的另一端、电容C2的另一端和逆变组件33电性连接；整流桥BG为不可控三相整流桥，由六个二极管D1、D2、……D6按图连接而成，电感L1与电容C1和C2构成π形滤波器，使得输出直流电更加稳定。
逆变组件33包括第一可控硅Q1、第二可控硅Q2、第三可控硅Q3、第四可控硅Q4和变压器T；第一可控硅Q1的集电极和第二可控硅Q2的集电极均与电感L1的另一端电性连接；第一可控硅Q1的发射极、第三可控硅Q3的集电极与变压器T原边的一端电性连接，第二可控硅Q2的发射极、第四可控硅Q4的集电极与变压器T原边的另一端电性连接；第三可控硅Q3的发射极和第四可控硅Q4的发射极均与整流桥BG的第二输出端电性连接；各可控硅的门极均与控制组件34电性连接；变压器T的副边与感应加热单元4电性连接；本方案中可控硅Q1、Q2、Q3和Q4可采用IGBT器件，感应加热单元4作为逆变组件33的负载。
控制组件34包括PWM波形发生器和可控硅驱动器，PWM波形发生器的输出端与可控硅驱动器的输入端电性连接，可控硅驱动器的输出端与各可控硅的门极一一对应电性连接。PWM波形发生器可采用PWM波形发生电路，或者能够输出PWM的专用芯片，如MCU；可控硅驱动器能够提供可靠开启或者关断对应可控硅Q1、Q2、Q3和Q4的门极控制信号，实现各可控硅的交替导通。
如图5—图10所示，各感应加热单元4均包括两支撑组件41、两第一延伸组件42、两第二延伸组件43、两电极组件44和冷却水源；两支撑组件41的水平延伸方向的一端均与箱体31固定连接，两支撑组件41水平延伸方向的另一端朝着工件夹持单元2所在方向延伸，两支撑组件41间隔设置，各支撑组件41内设置有贯通的第一腔体100；两支撑组件41远离箱体31的端部固定设置有一个第一延伸组件42，第一延伸组件42朝着工件夹持单元2所在方向水平延伸，两第一延伸组件42间隔设置，第一延伸组件42内均设置有贯通的第二腔体200；第一延伸组件42远离箱体31的一端设置有一第二延伸组件43，第二延伸组件43的一端分别与第一延伸组件42固定连接，第二延伸组件43的另一端朝着工件夹持单元2所在方向水平延伸，两第二延伸组件43间隔设置，第二延伸组件43设置有贯通的第三腔体300；第二延伸组件43远离箱体31的一端设置有两电极组件44，两电极组件44沿着第二延伸组件43远离箱体31的端面的竖直延伸方向的侧表面间隔设置；各电极组件44内设置有贯通的第四腔体400，电极组件44靠近工件夹持单元2的一端设置有贯通的第一通孔500，第一通孔500与第四腔体400连通；电极组件44的第四腔体400还分别与两第二延伸组件43内的第三腔体300相互连通，第二延伸组件43的第三腔体300与第一延伸组件42的第二腔体200连通，第一延伸组件42的第二腔体200与支撑组件41的第一腔体100连通；两支撑组件41的第一腔体100还与冷却水源连通；冷却水源向各感应加热单元4泵送不导电的去离子水并形成单向流通循环；两支撑组件41、两第一延伸组件42、两第二延伸组件43和两电极组件44均由导电材料制成。
两支撑组件41、两第一延伸组件42或两第二延伸组件43间隔设置是为了防止短接。在电极组件44处连通，使该处产生交变磁场。由于感应加热单元4整体是负载，发热量很大，因此需要引入可靠的降温手段。去离子水不含自由离子，不导电而且比热容高，故采用去离子水作为冷却介质，图中省略了冷却水源。支撑组件41为板状，其外表面具有一中空的通路并形成贯通的第一腔体100。第一延伸组件42与第二延伸组件43顺次连接，内部的第二腔体200与第三腔体300也依次连通；电极组件44一方面连接第二延伸组件43，形成完整的交变电流输出通道，另一方面内部的第四腔体400与第三腔体300连通，使得去离子水能够单向循环。电极组件44上的第一通孔500用于嵌设电极，使电极紧贴第四腔体400处的电极组件44表面，为电极散热。
如图10结合图11所示，电极组件44包括第一延伸段441、第二延伸段442、仿形连接段443与两电极444；第一延伸段441或者第二延伸段442的一端与一第二延伸组件43远离箱体31的端部固定连接，第一延伸段441的另一端或者第二延伸段442的另一端朝着远离箱体31的方向水平延伸并分别与仿形连接段443固定连接，第一延伸段441与第二延伸段442相互平行且间隔设置；第一延伸段441、第二延伸段442与仿形连接段443内部均中空设置且相互连通构成第四腔体400；第一延伸段441、第二延伸段442相邻的表面与仿形连接段443的表面合围形成竖直贯通的第一通孔500；两电极444嵌设在该第一通孔500远离箱体31处并分别与第一延伸段441、第二延伸段442或者仿形连接段443的表面相抵持，两电极444相对于第一通孔500的轴向延伸方向相对且间隔设置；电极组件44靠近工件夹持单元2的一端作为感应加热单元4的输出端。第一通孔500具有圆角矩形的一端用于嵌设两电极444，两电极444外表面上可进一步设置向外水平延伸的弧形的贴合部，贴合部的直径大于第一通孔500的直径。
如图12所示，为了对加热后的制动蹄进行冷却，感应加热单元4还包括急冷组件45，急冷组件45包括主管道451、若干支管452和淬火液源，主管道451与感应加热单元4的第一延伸组件42或者第二延伸组件43外表面固定连接；主管道451上间隔设置有若干支管452，各支管452均与主管道451相互连通；各支管452沿着远离箱体31的方向水平延伸，且各支管452与感应加热单元4的电极组件44交错设置；各支管452远离箱体31的端部设置有若干喷孔，喷孔环绕支管452远离箱体31一端的表面设置，且喷孔的中心轴与第一通孔500的轴向延伸方向呈倾角设置；各支管452远离箱体31的端部还与电极444的表面相抵持；主管道451与淬火液源连通，淬火液源向主管道451及各支管452送入淬火液，并喷淋在工件夹持单元2夹持的制动蹄表面。淬火液可采用水、无机淬火液或者添加了表面活性剂的PAG淬火液，可根据需要进行选择。需要注意的是，急冷组件45与电极444绝缘。多个喷孔能覆盖较大的制动蹄表面积，能够快速降温。本方案中的主管道451设置在第一延伸组件42或者第二延伸组件43上，这样在调整感应加热单元4与制动蹄的间距时也方便一并调整支管452与制动蹄的间距。淬火液的压力为0.7±0.3MPa，淬火液流量为25±15L/min；淬火液温度为2℃—40℃。开启设备热处理前前或者结束热处理结束后，需要继续使去离子水或者淬火液循环10min，以便排出腔体或者管内的气体。图12中各呈喷射状圆柱即为淬火液从各支管452的喷孔喷淋状态的示意图。
如图13结合图14所示，工件夹持单元2包括底板21、仿形贴合部22、若干定位块23和压紧组件24；底板21相对于第一固定座11的间距不变；底板21远离地面的端面上设置有仿形贴合部22与若干定位块23，仿形贴合部22的一端与若干定位块23的一端与底板21固定连接，仿形贴合部22与若干定位块23的另一端沿着远离地面的方向竖直朝上延伸，仿形贴合部22竖直延伸方向侧表面上间隔设置有若干凸块；制动蹄放置在工件夹持单元2上，制动蹄靠近地面的端面与各定位块23远离地面的端面相抵持，制动蹄远离第一固定座11的端面与仿形贴合部22上的凸块相抵持；压紧组件24与底板21铰连接设置，压紧组件24的活动部伸出并抵持在制动蹄靠近第一固定座11的端面。
工件夹持单元2还包括若干接近开关25，各接近开关25分别设置在仿形贴合部21与底板21上，各接近开关25检测制动蹄或者压紧组件24的当前位置；各接近开关25还均与控制组件34电性连接。通过检测接近开关25的当前状态，可以判定制动蹄是否压紧到位或者压紧组件24是否动作，从而避免在未可靠夹持的状态进行热处理。
另外，本发明还提供了一种制动蹄感应热处理设备的作业方法，包括如下步骤：
S1：配置上述的制动蹄感应热处理设备；
S2：在工件夹持单元2上放置并夹持待热处理的制动蹄；
S3：手动调节姿态调节单元1，调节各电源单元3与感应加热单元4的当前位置，并使感应加热单元4的输出端伸出的极限位置与待热处理的制动蹄的支点部位的表面或者支撑销孔的弧形表面的间隙为1—1.2mm；该距离也是仿形连接段443远离箱体31的外表面与制动蹄的最小距离；
S4：启动电源单元3，使电源单元3的输出功率为130±30kW；感应加热单元4的输出端伸出，并由感应加热单元4的输出端单独或者同步的对制动蹄的支点部位与支撑销孔的弧形表面热处理；热处理完毕后，取下制动蹄；
S5：重复步骤S2—S4，直到完成制动蹄的热处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种制动蹄感应热处理设备，其特征在于：包括姿态调节单元(1)、工件夹持单元(2)、若干电源单元(3)与若干感应加热单元(4)；
姿态调节单元(1)，相对于地面固定设置；
工件夹持单元(2)，与姿态调节单元(1)间隔设置且间距保持不变，工件夹持单元(2)用于夹持待热处理的制动蹄；
各电源单元(3)，设置在姿态调节单元(1)远离地面的端部，姿态调节单元(1)可调节电源单元(3)的当前位置；
感应加热单元(4)，其一端固定设置在电源单元(3)靠近工件夹持单元(2)的端面上，感应加热单元(4)另一端朝向工件夹持单元(2)所在方向延伸；感应加热单元(4)与电源单元(3)电性连接；
其中，姿态调节单元(1)调整电源单元(3)以及感应加热单元(4)相对于工件夹持单元(2)的位置，电源单元(3)向感应加热单元(4)输出激励电流，使得感应加热单元(4)的输出端单独或者同步的对制动蹄的支点部位与支撑销孔的弧形表面热处理；
所述姿态调节单元(1)包括中空的第一固定座(11)、第一调节机构(12)、两第二调节机构(13)与两第三调节机构(14)；第一固定座(11)固定设置在地面上，第一固定座(11)远离地面的一端设置有第一活动端；第一调节机构(12)设置在第一固定座(11)上，并驱动第一活动端沿着铅垂方向靠近或者远离第一固定座(11)；第一活动端远离地面的端面上设置有两第二调节机构(13)，两第二调节机构(13)分别设置在第一活动端水平延伸方向的两端，两第二调节机构(13)相对且间隔设置，第二调节机构(13)具有第二活动端，两第二调节机构(13)的第二活动端可相向、同向或者反向运行；第二活动端上分别设置有一第三调节机构(14)，第三调节机构(14)与第二活动端远离地面的端面固定连接，第三调节机构(14)具有第三活动端，第三活动端沿着第二活动端的水平宽度方向延伸，第三活动端的水平运动方向与第二活动的水平运动方向相交设置；各第三活动端远离地面的端面上固定设置有电源单元(3)；
所述电源单元(3)包括箱体(31)、整流组件(32)、逆变组件(33)与控制组件(34)；箱体(31)固定设置在第三活动端远离地面的端面上；整流组件(32)的输入端与工频交流电源电性连接，整流组件(32)的输出端与逆变组件(33)的输入端电性连接，逆变组件(33)的驱动端与控制组件(34)的输出端电性连接，逆变组件(33)的输出端穿过箱体(31)向外伸出；逆变组件(33)的输出端还与各感应加热单元(4)电性连接；整流组件(32)将工频交流电源整流为直流电并输出至逆变组件(33)中，逆变组件(33)将输入的直流电逆变为交流电并输出至各感应加热单元(4)；
所述各感应加热单元(4)均包括两支撑组件(41)、两第一延伸组件(42)、两第二延伸组件(43)、两电极组件(44)和冷却水源；两支撑组件(41)的水平延伸方向的一端均与箱体(31)固定连接，两支撑组件(41)水平延伸方向的另一端朝着工件夹持单元(2)所在方向延伸，两支撑组件(41)间隔设置，各支撑组件(41)内设置有贯通的第一腔体(100)；两支撑组件(41)远离箱体(31)的端部固定设置有一个第一延伸组件(42)，第一延伸组件(42)朝着工件夹持单元(2)所在方向水平延伸，两第一延伸组件(42)间隔设置，第一延伸组件(42)内均设置有贯通的第二腔体(200)；第一延伸组件(42)远离箱体(31)的一端设置有一第二延伸组件(43)，第二延伸组件(43)的一端分别与第一延伸组件(42)固定连接，第二延伸组件(43)的另一端朝着工件夹持单元(2)所在方向水平延伸，两第二延伸组件(43)间隔设置，第二延伸组件(43)设置有贯通的第三腔体(300)；第二延伸组件(43)远离箱体(31)的一端设置有两电极组件(44)，两电极组件(44)沿着第二延伸组件(43)远离箱体(31)的端面的竖直延伸方向的侧表面间隔设置；各电极组件(44)内设置有贯通的第四腔体(400)，电极组件(44)靠近工件夹持单元(2)的一端设置有贯通的第一通孔(500)，第一通孔(500)与第四腔体(400)连通；电极组件(44)的第四腔体(400)还分别与两第二延伸组件(43)内的第三腔体(300)相互连通，第二延伸组件(43)的第三腔体(300)与第一延伸组件(42)的第二腔体(200)连通，第一延伸组件(42)的第二腔体(200)与支撑组件(41)的第一腔体(100)连通；两支撑组件(41)的第一腔体(100)还与冷却水源连通；冷却水源向各感应加热单元(4)泵送不导电的去离子水并形成单向流通循环；两支撑组件(41)、两第一延伸组件(42)、两第二延伸组件(43)和两电极组件(44)均由导电材料制成；
所述电极组件(44)包括第一延伸段(441)、第二延伸段(442)、仿形连接段(443)与两电极(444)；第一延伸段(441)或者第二延伸段(442)的一端与一第二延伸组件(43)远离箱体(31)的端部固定连接，第一延伸段(441)的另一端或者第二延伸段(442)的另一端朝着远离箱体(31)的方向水平延伸并分别与仿形连接段(443)固定连接，第一延伸段(441)与第二延伸段(442)相互平行且间隔设置；第一延伸段(441)、第二延伸段(442)与仿形连接段(443)内部均中空设置且相互连通构成第四腔体(400)；第一延伸段(441)、第二延伸段(442)相邻的表面与仿形连接段(443)的表面合围形成竖直贯通的第一通孔(500)；两电极(444)嵌设在该第一通孔(500)远离箱体(31)处并分别与第一延伸段(441)、第二延伸段(442)或者仿形连接段(443)的表面相抵持，两电极(444)相对于第一通孔(500)的轴向延伸方向相对且间隔设置；电极组件(44)靠近工件夹持单元(2)的一端作为感应加热单元(4)的输出端。
2.根据权利要求1所述的一种制动蹄感应热处理设备，其特征在于：所述整流组件(32)包括整流桥BG、电阻R1、电感L1、电容C1和C2；工频交流电源与整流桥BG的三个输入端，整流桥BG的第一输出端与电阻R1的一端电性连接，电阻R1的另一端与电容C1的一端和电感L1的一端电性连接，电感L1的另一端与电容C2的一端和逆变组件(33)电性连接；整流桥BG的第二输出端与电容C1的另一端、电容C2的另一端和逆变组件(33)电性连接；
逆变组件(33)包括第一可控硅Q1、第二可控硅Q2、第三可控硅Q3、第四可控硅Q4和变压器T；第一可控硅Q1的集电极和第二可控硅Q2的集电极均与电感L1的另一端电性连接；第一可控硅Q1的发射极、第三可控硅Q3的集电极与变压器T原边的一端电性连接，第二可控硅Q2的发射极、第四可控硅Q4的集电极与变压器T原边的另一端电性连接；第三可控硅Q3的发射极和第四可控硅Q4的发射极均与整流桥BG的第二输出端电性连接；各可控硅的门极均与控制组件(34)电性连接；变压器T的副边与感应加热单元(4)电性连接；
控制组件(34)包括PWM波形发生器和可控硅驱动器，PWM波形发生器的输出端与可控硅驱动器的输入端电性连接，可控硅驱动器的输出端与各可控硅的门极一一对应电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种制动蹄感应热处理设备，其特征在于：还包括急冷组件(45)，急冷组件(45)包括主管道(451)、若干支管(452)和淬火液源，主管道(451)与感应加热单元(4)的第一延伸组件(42)或者第二延伸组件(43)外表面固定连接；主管道(451)上间隔设置有若干支管(452)，各支管(452)均与主管道(451)相互连通；各支管(452)沿着远离箱体(31)的方向水平延伸，且各支管(452)与感应加热单元(4)的电极组件(44)交错设置；各支管(452)远离箱体(31)的端部设置有若干喷孔，喷孔环绕支管(452)远离箱体(31)一端的表面设置，且喷孔的中心轴与第一通孔(500)的轴向延伸方向呈倾角设置；各支管(452)远离箱体(31)的端部还与电极(444)的表面相抵持；主管道(451)与淬火液源连通，淬火液源向主管道(451)及各支管(452)送入淬火液，并喷淋在工件夹持单元(2)夹持的制动蹄表面。
4.根据权利要求1所述的一种制动蹄感应热处理设备，其特征在于：所述工件夹持单元(2)包括底板(21)、仿形贴合部(22)、若干定位块(23)和压紧组件(24)；底板(21)相对于第一固定座(11)的间距不变；底板(21)远离地面的端面上设置有仿形贴合部(22)与若干定位块(23)，仿形贴合部(22)的一端与若干定位块(23)的一端与底板(21)固定连接，仿形贴合部(22)与若干定位块(23)的另一端沿着远离地面的方向竖直朝上延伸，仿形贴合部(22)竖直延伸方向侧表面上间隔设置有若干凸块；制动蹄放置在工件夹持单元(2)上，制动蹄靠近地面的端面与各定位块(23)远离地面的端面相抵持，制动蹄远离第一固定座(11)的端面与仿形贴合部(22)上的凸块相抵持；压紧组件(24)与底板(21)铰连接设置，压紧组件(24)的活动部伸出并抵持在制动蹄靠近第一固定座(11)的端面。
5.根据权利要求4所述的一种制动蹄感应热处理设备，其特征在于：还包括若干接近开关(25)，各接近开关(25)分别设置在仿形贴合部(22)与底板(21)上，各接近开关(25)检测制动蹄或者压紧组件(24)的当前位置；各接近开关(25)还均与控制组件(34)电性连接。
6.一种制动蹄感应热处理设备的作业方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：配置如权利要求1—5任一项所述的制动蹄感应热处理设备；
S2：在工件夹持单元(2)上放置并夹持待热处理的制动蹄；
S3：手动调节姿态调节单元(1)，调节各电源单元(3)与感应加热单元(4)的当前位置，并使感应加热单元(4)的输出端伸出的极限位置与待热处理的制动蹄的支点部位的表面或者支撑销孔的弧形表面的间隙为1—1.2mm；
S4：启动电源单元(3)，使电源单元(3)的输出功率为130±30kW；感应加热单元(4)的输出端伸出，并由感应加热单元(4)的输出端单独或者同步的对制动蹄的支点部位与支撑销孔的弧形表面热处理；热处理完毕后，取下制动蹄；
S5：重复步骤S2—S4，直到完成制动蹄的热处理。
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