CN115404321B - 一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,属于渗碳热处理压淬工艺技术领域,包括压头、扩张器、限位环、扩张器芯模、中心柱及外压环;压头的底端与扩张器芯模的顶端相接触,扩张器芯模的外锥面与扩张器的内锥面匹配,扩张器可沿径向收缩,扩张器的底端外部设置有限位环,扩张器涨开时的最大直径受到限位环的限制;扩张器芯模内部中空,扩张器芯模的下段套设在中心柱的上段外部,中心柱的底端固定在机床上;解决现有的扩张式压淬模具的组成部件多,组装的误差较大,对正效果不理想,以及挤压部件和扩张部件在卸压后出现不收缩现象和模具安装不方便的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于渗碳热处理压淬工艺技术领域,具体涉及一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具。
背景技术
渗碳热处理是一种常用的齿轮表面强化方式,其主要原理是通过向齿轮表层渗入一定含量的碳原子,从而获得表层与心部化学成分的差异化,并在后续快速冷却的淬火阶段获得不同组织,最终获得齿轮表面具有高强度、高耐磨性的同时,心部具有较高韧性的整体性能。
然而,齿轮在进行高温渗碳及后续的淬火过程中,由于存在热应力与组织应力,渗碳热处理后零件均会发生一定的畸变,即常说的热处理变形。对于结构对称、有效厚度适中的零件,一般可以通过调整过程工序的工艺参数进行控制;然而对于某些结构不规则,且有效壁厚较薄的零件,则需要对淬火过程进行限形,以防止过度的畸变。
压淬是渗碳热处理中最常用的一种限形淬火工艺,该工艺是通过压淬模具向零件的易变形部位施加一定的反向作用力,进而减缓零件异常变形的趋势。压淬工艺的主要影响因素有压淬模具的设计、压淬工艺参数(压力、脉冲、工艺时间)、淬火油流量、加热温度等等,但最主要的因素则是压淬模具的设计。
针对零件结构、产品要求、淬火机床的不同,压淬模具设计思路也不相同。通常来说,根据芯轴的不同,压淬模具可以分为固定式和扩张式。对于固定式压淬模具,芯轴主要起导向作用;而对于扩张式,芯轴除导向作用以外,也会对花键或内齿进行校圆,并约束小径尺寸的作用,因此,后者的应用也更广泛一些。
但现有的扩张式压淬模具的组成部件多,组装的误差较大,对正效果不理想,导致模具的加工过程不稳定,加工效率较低,以及挤压部件和扩张部件在卸压后出现不收缩现象和安装不方便的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,以解决现有的扩张式压淬模具的组成部件多,组装的误差较大,对正效果不理想,以及挤压部件和扩张部件在卸压后出现不收缩现象和模具安装不方便的技术问题。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,包括压头、扩张器、限位环、扩张器芯模、中心柱及外压环;
压头的底端与扩张器芯模的顶端相接触,扩张器芯模的外锥面与扩张器的内锥面匹配,扩张器可沿径向收缩,扩张器的底端外部设置有限位环,扩张器涨开时的最大直径受到限位环的限制;扩张器芯模内部中空,扩张器芯模的下段套设在中心柱的上段外部,中心柱的底端嵌入到机床上;
限位环与待加工齿圈的下端面相接触,外压环与待加工齿圈的上端面相接触;
扩张器芯模上沿周向均匀开设有若干第一轴向孔,中心柱的顶部沿周向均匀开设有第二轴向孔,第一轴向孔与第二轴向孔共同用于安装第一导向件,第一导向件外套设有压缩弹簧。
优选地,扩张器由若干个沿圆周方向均匀分布的扩张块拼接构成,扩张块上开设有第三径向孔,限位环上沿圆周方向开设有若干第四径向孔,第三径向孔与第四径向孔共同用于安装第二导向件,第二导向件的外部套设有扩张器弹簧。
优选地,当扩张器芯模向上运动时,扩张器收缩,扩张器芯模向下运动时,扩张器扩张。
优选地,压头为空心柱体,压头沿周向均匀开设有若干第二径向孔,压头的顶端与机床的液压装置连接。
优选地,外压环上开设有若干轴向安装孔,外压环的底端开设有两圈齿槽。
优选地,扩张器芯模的上段外部为柱面,扩张器芯模的下段外部为锥面,扩张器芯模沿周向均匀开设有若干第一径向孔。
优选地,扩张器的顶部开设有若干第一吊装孔。
优选地,扩张器的上段内部为锥面,扩张器的外部形状与待加工齿圈的外部形状一致。
优选地,限位环与机床的下端面相连接,限位环的顶端开设有一圈齿槽。
优选地,限位环套设在中心柱的外部;限位环上开设有若干第二吊装孔。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明公开了一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,扩张器的底端外部设置有限位环,扩张器涨开时的最大直径直接受到限位环的限制,同时,限位环支撑待加工齿圈的下端面,限位环同时起到限位和支撑的作用,减少了模具组成部件,同时有效降低了部件组装的误差;中心柱嵌入到机床上,扩张器芯模套设在中心柱上,沿着中心柱移动,运动行程稳定,对正效果好,不会出现偏载导致扩张器涨缩不均匀的情况,且其余部件在中心柱的基础上进行放置组合即可完成安装,安装方便高效;扩张器芯模和中心柱上之间安装第一导向件和压缩弹簧,压缩弹簧在扩张器芯模和扩张器泄压后,对扩张器芯模产生向上的作用力,有效避免了扩张器芯模与扩张器在卸压后出现不收缩现象的问题。
进一步地,压头为空心柱体,压头沿周向均匀开设有若干第二径向孔,一方面作为淬火油的溢流孔,一方面起到便于安装的效果,压头的顶端与机床的液压装置连接,用于传递压力。
进一步地,外压环的底端开设有两圈齿槽,两圈齿槽的高度差与待加工齿圈上端面台阶的高度差保持一致,使得待加工齿圈的受力均匀,同时,齿槽保证淬火油流动的均匀性。
进一步地,扩张器芯模沿周向均匀开设有若干第一径向孔,达到溢油减重的效果。
进一步地,扩张器的顶部开设有若干第一吊装孔,方便对部件进行转运。
进一步地,扩张器的外部形状与待加工齿圈的外部形状一致,更有助于待加工齿圈的变形。
进一步地,限位环的顶端开设有一圈齿槽,保证淬火油流动的均匀性。
附图说明
图1为本发明的压淬模具总装图;
图2为待加工齿圈结构俯视图;
图3为待加工齿圈结构主视图;
图4为本发明的扩张器芯模结构示意图;
图5为本发明的压头结构示意图;
图6为本发明的中心柱结构示意图;
图7为本发明的扩张器结构示意图;
图8为本发明的外压环结构示意图;
图9为本发明的限位环结构示意图;
其中:1-待加工齿圈;2-压头;3-扩张器;4-限位环;5-扩张器芯模;6-压缩弹簧;7-扩张器弹簧;8-中心柱;9-固定螺栓;10-定位螺栓;11-外压环;12-第一轴向孔;13-第一径向孔;14-第二径向孔;15-第二轴向孔;16-第三径向孔;17-第一吊装孔;18-轴向安装孔;19-第四径向孔;第二吊装孔20。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参见图1,本发明公开了一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,包括压头2、扩张器3、限位环4、扩张器芯模5、中心柱8及外压环11;压头2的顶端与机床中心的液压装置连接,压头2的底端将机床的液压力传递至扩张器芯模5,控制扩张器芯模5的上下移动;扩张器芯模5的外锥面与扩张器3的内锥面匹配,扩张器芯模5与扩张器3配合运动,当扩张器芯模5向上运动时,扩张器3收缩,扩张器芯模5向下运动时,扩张器3扩张;中心柱8作为扩张器芯模5的导向柱,扩张器芯模5可沿中心柱8上下移动;扩张器3的底端外部设置有限位环4,扩张器3涨开时,涨开的最大直径受到限位环4的限制,同时,限位环4支撑待加工齿圈1的下端面,与外压环11配合,限制待加工齿圈1的翘曲、扭曲变形。
压缩弹簧6分布放置于中心柱8的第二轴向孔15,当压头2的压力消失后,压缩弹簧6支撑扩张器芯模5沿固定螺栓9向上运动,使模具恢复至初始状态。
扩张器弹簧7分布放置于扩张块的第三径向孔16内,主要作用是扩张器3的径向压力消失后,支撑扩张器3沿定位螺栓10径向收缩运动,使模具恢复至初始状态。
固定螺栓9连接扩张器芯模5与中心柱8,为压缩弹簧6起到导向作用,固定螺栓9有效螺纹长度与中心柱8对应的有效螺纹长度一致。
定位螺栓10连接扩张器3与限位环4,并为扩张器弹簧7起到导向作用,定位螺栓10有效螺纹长度与第三径向孔16的有效螺纹长度一致。
模具自由状态时,扩张器3由于处于收缩状态,其外径小于待加工齿圈1的小径,便于零件的顺利定位;模具工作时,压头2与外压环11分别将压淬机床的液压力传递至待加工齿圈1的小径及上端面,以保证待加工齿圈1的小径的圆度及端面的平面度;待加工齿圈1的小径为齿顶圆的直径。
参见图2和图3,待加工齿圈1的上端面为台阶状。
参见图4,扩张器芯模5的下段为空心倒圆台,上段为柱体,扩张器芯模5的上段沿周向均匀开设有若干第一轴向孔12,扩张器芯模5的上段沿周向均匀开设有若干第一径向孔13,第一径向孔13一方面作为淬火油的溢流孔,一方面起到减重的效果。
参见图5,压头2为空心柱体,沿周向均匀开设有若干第二径向孔14,第二径向孔14一方面作为淬火油的溢流孔,一方面起到便于安装的效果。
参见图6,中心柱8为空心台阶柱体,中心柱8的上段沿周向均匀开设有若干第二轴向孔15;第二轴向孔15与第一轴向孔12共同用于安装固定螺栓9,固定螺栓9外套设有压缩弹簧6;固定螺栓9组成的内切圆的直径大于压头2的直径,避免压头2的下端面与固定螺栓9相干涉;第二轴向孔15为螺纹孔,固定螺栓9有效螺纹长度与第二轴向孔15对应的有效螺纹长度一致。
参见图7,扩张器3由若干个扩张块拼组而成,扩张器3的上段内部为锥面,扩张器3的下段内部为柱面;扩张器3的外部基于待加工齿圈1的外部形状进行仿形设计,提高待加工齿圈1斜面的淬火均匀性;扩张块侧面开设有第三径向孔16,第三径向孔16为螺纹孔,便于扩张块的安装与导向运动;扩张块的顶部开设有第一吊装孔17,用于吊装。
参见图8,外压环11内部中空,外压环11的顶部沿周向均匀开设有若干轴向安装孔18,外压环11的四周开设有若干径向通孔,径向通孔一方面作为淬火油的溢流孔,一方面起到减重的效果;外压环11的底端开设有两圈均匀的齿槽,两圈齿槽的高度差与待加工齿圈1上端面台阶的高度差保持一致;齿槽保证淬火油流动的均匀性;外压环11与机床外圈的液压装置通过轴向安装18孔进行连接,将机床的液压力传递至待加工齿圈1的上端面,与限位环4共同限制待加工齿圈1的翘曲、扭曲变形。
参见图9,限位环4支撑待加工齿圈1的下端面,与外压环11配合,限制工件1的翘曲、扭曲变形;扩张器3涨开时,涨开的最大直径受到限位环4的限制,限位环4防止扩张器3涨开直径过大、涨开不均匀的情况;限位环4沿周向均匀开设有与第三径向孔16对应的第四径向孔19,第三径向孔16与第四径向孔19共同用于安装定位螺栓10,便于扩张块的定位、安装及导向性扩张;限位环4的顶端开设有一圈齿槽,齿槽保证淬火油流动的均匀性;限位环4与机床的下端面相连接,对扩张器3起支撑作用;限位环4上沿周向均匀开设有若干第二吊装孔20。
该压淬模具的装配过程如下:
(1)准备安装平台,并将中心柱8放置在安装平台中央位置;
(2)将限位环4第四径向孔19与中心柱8按总装图配合放置,并保证限位环4可自由旋转;
(3)取出一个扩张块,并在扩张块的第三径向孔16中放入扩张器弹簧7,将放入扩张器弹簧7的扩张块与限位环4的第四径向孔19定向放置,并使用定位螺栓10相连接,待定位螺栓10拧不动即可;依次安装其它扩张块,直至全部安装完成,安装完成后检测由扩张块组成的扩张器3沿径向运动是否存在异常,若无异常,进行下一步操作。
(4)在中心柱8上端面的第三轴向台阶孔15依次放上压缩弹簧6;
(5)将扩张器芯模5与中心柱8按照装配图配合安装;
(6)依次使用固定螺栓9将中心柱8与扩张器芯模5进行连接,待固定螺栓9拧不动即可;安装完成后,按压、释放扩张器芯模5,检测其向下运动及回复的功能是否存在异常,若无异常,进行下一步操作。
(7)用吊环将安装好的部分模具转移至压淬机床,并将其安装至压淬机床下端,并保证可自由旋转即可;
(8)按总装图放置待加工齿圈1;
(9)将外压环11放置在待加工齿圈1的上端面,并使用螺栓与机床上端转接环连接;
(10)手动将压头2拧到机床中心对应的螺栓处;
(11)将整个模具送入机床,并将机床转接环与机床连接;
(12)退出模具,并取掉待加工齿圈1,完成整个模具的装配过程。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,包括压头(2)、扩张器(3)、限位环(4)、扩张器芯模(5)、中心柱(8)及外压环(11);
压头(2)的底端与扩张器芯模(5)的顶端相接触,扩张器芯模(5)的外锥面与扩张器(3)的内锥面匹配,扩张器(3)可沿径向收缩,扩张器(3)的底端外部设置有限位环(4),扩张器(3)涨开时的最大直径受到限位环(4)的限制;扩张器芯模(5)内部中空,扩张器芯模(5)的下段套设在中心柱(8)的上段外部,中心柱(8)的底端嵌入到机床上;
限位环(4)与待加工齿圈(1)的下端面相接触,外压环(11)与待加工齿圈(1)的上端面相接触;
扩张器芯模(5)上沿周向均匀开设有若干第一轴向孔(12),中心柱(8)的顶部沿周向均匀开设有第二轴向孔(15),第一轴向孔(12)与第二轴向孔(15)共同用于安装第一导向件,第一导向件外套设有压缩弹簧(6)。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,扩张器(3)由若干个沿圆周方向均匀分布的扩张块拼接构成,扩张块上开设有第三径向孔(16),限位环(4)上沿圆周方向开设有若干第四径向孔(19),第三径向孔(16)与第四径向孔(19)共同用于安装第二导向件,第二导向件的外部套设有扩张器弹簧(7)。
3.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,当扩张器芯模(5)向上运动时,扩张器(3)收缩,扩张器芯模(5)向下运动时,扩张器(3)扩张。
4.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,压头(2)为空心柱体,压头(2)沿周向均匀开设有若干第二径向孔(14),压头(2)的顶端与机床的液压装置连接。
5.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,外压环(11)上开设有若干轴向安装孔(18),外压环(11)的底端开设有两圈齿槽。
6.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,扩张器芯模(5)的上段外部为柱面,扩张器芯模(5)的下段外部为锥面,扩张器芯模(5)沿周向均匀开设有若干第一径向孔(13)。
7.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,扩张器(3)的顶部开设有若干第一吊装孔(17)。
8.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,扩张器(3)的上段内部为锥面,扩张器(3)的外部形状与待加工齿圈(1)的外部形状一致。
9.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,限位环(4)与机床的下端面相连接,限位环(4)的顶端开设有一圈齿槽。
10.根据权利要求1所述的一种薄壁齿圈零件的扩张式压淬模具,其特征在于,限位环(4)套设在中心柱(8)的外部;限位环(4)上开设有若干第二吊装孔(20)。
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