CN117344118B - 一种齿圈淬火用装夹定型装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿圈淬火用装夹定型装置及其使用方法，包括中心盘以及位于中心盘前方的驱动盘，所述中心盘的外圈周向均布有多个伸缩齿，所述伸缩齿与齿圈的内齿相对，所述驱动盘的外圈通过连杆与伸缩齿连接，中心盘后端固接有缸体，驱动盘后端固接有穿过缸体的移动轴，移动轴上固接有与缸体适配的活塞，活塞将缸体分隔成截面相等的前腔体和后腔体，还包括驱动移动轴前后移动的驱动机构，所述移动轴带动驱动盘向后移动时带动伸缩齿向外伸出，前腔体和后腔体之间连接有连通管和缓冲管，所述连通管上装有开关阀，缓冲管上装有可使前腔体内油液向后腔体方向流动设定量的缓冲机构，本发明可以实现齿圈的装夹，防止齿圈在淬冷过程中的变形以及断裂。

Description

一种齿圈淬火用装夹定型装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及齿圈加工技术领域，具体是指一种齿圈淬火用装夹定型装置及其使用方法。

背景技术

齿圈是行星齿轮中常用的零件，特点是直径大，壁厚小，因此在淬火的淬冷过程中，齿圈急速冷却，极易导致齿圈变形，为了防止变形，一般在淬冷前在齿圈中心插入芯轴，以此来避免齿圈发生形变。例如公告号为CN109487069B的发明公开了一种内齿圈控制热处理变形的热处理方法，公告号为CN110791642A的发明公开了一种内齿圈热处理装置及工艺，均采用插入芯轴的形式来防止齿圈的变形。

但是目前插入的芯轴直径为恒定的，而齿圈（尤其是大型齿圈）的外径很大，淬冷后直径缩小量很大，如果芯轴在淬冷前与芯轴贴合，则非常容易造成冷却过程中因芯轴的作用使齿圈直径无法缩小到正常值，从而导致在收缩过程中齿圈断裂。如果芯轴尺寸过小，则有可能导致收缩过程中没有限制导致轻微的变形。

并且加热后的齿圈抓夹比较困难，夹具只能夹取齿圈的一边，齿圈高温软化状态下容易被夹取变形。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种齿圈淬火用装夹定型装置及其使用方法。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种齿圈淬火用装夹定型装置，包括中心盘以及位于中心盘前方的驱动盘，所述中心盘的外圈周向均布有多个沿径向滑接的伸缩齿，所述伸缩齿与齿圈的内齿相对，所述驱动盘的外圈通过连杆与伸缩齿连接，中心盘后端固接有缸体，驱动盘后端固接有穿过缸体的移动轴，所述移动轴上固接有与缸体适配的活塞，活塞将缸体分隔成截面相等的前腔体和后腔体，还包括驱动移动轴前后移动的驱动机构，所述移动轴带动驱动盘向后移动时带动伸缩齿向外伸出，前腔体和后腔体之间连接有连通管和缓冲管，所述连通管上装有开关阀，缓冲管上装有可使前腔体内油液向后腔体方向流动设定量的缓冲机构。

作为优化，所述连杆的一端与驱动盘铰接，另一端与伸缩齿铰接。

作为优化，所述中心盘的外圈固接有若干个位于相邻伸缩齿之间的定位凸块。

作为优化，所述中心盘包括与缸体固接的中心内盘以及法兰连接在中心内盘外圈的中心外盘，所述驱动盘包括与移动轴固接的驱动内盘以及法兰连接在驱动内盘外圈的驱动外盘，所述伸缩齿径向滑接在中心外盘外圈，所述连杆与驱动外盘连接。

作为优化，所述缓冲机构包括固接在缸体侧面的缓冲缸、前后穿过缓冲缸的缓冲杆以及驱动缓冲杆向前移动的缓冲弹簧，缓冲缸的前后两端分别通过缓冲管连通前腔体和后腔体，缓冲杆上固接有与缓冲缸适配的缓冲活塞，缸体侧面固接有限位板，所述限位板上装有位于缓冲杆后方的限位螺钉。

作为优化，还包括吸盘板，所述吸盘板上固接有吸附缸体后端面的外圈电磁吸盘，所述驱动机构包括推动移动轴向前移动的复位弹簧以及固接在吸盘板上且吸附移动轴向后移动的中心电磁吸盘。

作为优化，所述开关阀包括固接在缸体侧面的阀体、前后滑接在阀体内的阀芯以及推动阀芯向后移动的阀芯弹簧，所述阀体上开有与连通管对接的径向孔，阀芯上开有与径向孔适配的阀孔，所述外圈电磁吸盘吸附缸体后吸盘板前压阀芯使阀孔与径向孔导通。

一种齿圈淬火用装夹定型装置的使用方法，包括如下步骤：

a、吸盘板安装在转运装置上，通过外圈电磁吸盘吸附缸体从而通过转运装置带动整个装夹定型装置移动，使中心盘插入加热后的齿圈内圈，并使伸缩齿与齿圈的内齿相对；

b、中心电磁吸盘吸附移动轴向后移动，通过驱动盘向后移动，带动伸缩齿向外伸出顶住齿圈的内齿，实现对齿圈的抓取；

c、转运装置带动装夹定型装置和齿圈移动，将加热后的齿圈放入淬冷液中，外圈电磁吸盘和中心电磁吸盘断电使吸盘板与缸体分离，转运装置和吸盘板可以继续下一个抓取操作；

d、吸盘板与缸体分离后阀芯向后移动使开关阀关闭，齿圈冷却收缩带动驱动盘和活塞向前移动，由于开关阀已关闭，因此通过缓冲机构使前腔体内油液向后腔体方向流动设定量，从而防止齿圈冷却收缩时断裂；

所述步骤d中，活塞向前移动时，前腔体的油液通过缓冲管进入缓冲机构的缓冲活塞前方并带动缓冲活塞向后移动，缓冲活塞后方的油液进入后腔体，直至缓冲杆移动到限位螺钉时到达设定量停止，通过调节限位螺钉可以调节设定量；

e、淬冷结束后，转运装置带动吸盘板移动至缸体上方，外圈电磁吸盘吸附缸体，吸盘板前压阀芯使开关阀导通，中心电磁吸盘吸附移动轴，实现对齿圈的抓取，转运装置移动至需要放置齿圈的位置，中心电磁吸盘断电，复位弹簧带动移动轴向前移动，伸缩齿收缩实现齿圈的释放。

本发明的有益效果为：本发明的一种齿圈淬火用装夹定型装置及其使用方法，可以实现齿圈内圈的涨紧，从而实现齿圈的装夹，同时在淬冷的过程中，通过伸缩齿顶在齿圈的内齿上，防止齿圈在淬冷过程中的变形，并且伸缩齿构成的定位圆可以收缩设定值，从而防止齿圈在冷却过程中的断裂。

附图说明

图1为本发明剖面示意图；

图2为本发明另一状态的剖面示意图；

图3为本发明图1的左视图；

图4为本发明开关阀的剖面示意图；

图5为本发明缓冲机构的剖面示意图；

图中所示：

1、缸体，2、移动轴，3、活塞，4、中心盘，41、中心内盘，42、中心外盘，5、驱动盘，51、驱动内盘，52、驱动外盘，6、开关阀，61、阀体，62、阀芯，63、阀孔，64、阀芯弹簧，7、缓冲机构，71、缓冲缸，72、缓冲杆，73、缓冲活塞，74、缓冲弹簧，75、限位板，76、限位螺钉，8、伸缩齿，9、连杆，10、定位凸块，11、吸附钢板，12、吸盘板，13、外圈电磁吸盘，14、中心电磁吸盘，15、连通管，16、缓冲管，17、复位弹簧。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1~5所示，本发明的一种齿圈淬火用装夹定型装置，包括中心盘4以及位于中心盘4前方的驱动盘5，驱动盘5和中心盘4均为圆盘且同心设置，中心盘4的外径小于齿圈的内径，驱动盘5的外径小于中心盘的外径。

所述中心盘4的外圈周向均布有多个沿径向滑接的伸缩齿8，所述伸缩齿8与齿圈的内齿相对，伸缩齿8的数量等于需要加工的齿圈的齿数，具体来说，中心盘4的外圈开有径向延伸的伸缩齿槽，所述伸缩齿8插入伸缩齿槽中，从而实现其径向滑动。

所述中心盘4的外圈固接有若干个位于相邻伸缩齿8之间的定位凸块10。在将中心盘4插入齿圈内部时，只要将定位凸块10插入齿圈的相邻内齿之间，就可以保证伸缩齿8与齿圈的内齿相对。

所述驱动盘5的外圈通过连杆9与伸缩齿8连接，所述连杆9的一端与驱动盘5铰接，另一端与伸缩齿8铰接，两端的铰接轴均垂直于中心盘的轴线，从而使驱动盘5前后移动时可以带动伸缩齿8径向伸缩，所述移动轴2带动驱动盘5向后移动时带动伸缩齿8向外伸出。

本实施例中伸缩齿8内端的前端固接有凸块，凸块通过穿过孔伸出至中心盘4的前方，所述连杆9与凸块铰接。

由于各个齿圈的内径以及齿数不同，为了适应不同的齿圈，所述中心盘4包括与缸体1固接的中心内盘41以及法兰连接在中心内盘41外圈的中心外盘42，所述驱动盘5包括与移动轴2固接的驱动内盘51以及法兰连接在驱动内盘51外圈的驱动外盘52，所述伸缩齿8径向滑接在中心外盘42外圈，所述连杆9与驱动外盘52连接，因此可以将中心外盘42、驱动外盘52连带二者之间的连杆9一同拆下，根据对应齿圈进行更换。

中心盘4后端固接有缸体1，缸体1为密闭的空心圆柱结构且与中心盘4同轴设置，驱动盘5后端固接有穿过缸体1的移动轴2，移动轴2的后端穿过缸体1，移动轴2穿过缸体1和中心盘4的位置装有密封圈。

所述移动轴2上固接有与缸体1适配的活塞3，活塞将缸体1分隔成截面相等的前腔体和后腔体，前腔体和后腔体的截面相等，也就是说如果通过管路连接前腔体和后腔体，可以实现活塞3的自由前后移动。

前腔体和后腔体之间连接有连通管15，所述连通管15上装有开关阀6，因此当开关阀6打开时，活塞3可自由前后移动，开关阀6关闭时，活塞3无法前后移动。

前腔体和后腔体之间连接有缓冲管16，缓冲管16上装有可使前腔体内油液向后腔体方向流动设定量的缓冲机构7。该设定量是为了使开关阀6关闭后，活塞3可以向后一定的距离，也就是使伸缩齿8围成的外圆可以同步收缩一定的尺寸，从而防止齿圈断裂。

如图5所示，所述缓冲机构7包括固接在缸体1侧面的缓冲缸71、前后穿过缓冲缸71的缓冲杆72以及驱动缓冲杆72向前移动的缓冲弹簧74，缓冲缸71为前后延伸的圆柱形空心缸体，缓冲杆72穿过缓冲缸71且穿过处装有密封圈，缓冲缸71的前后两端分别通过缓冲管16连通前腔体和后腔体，缓冲杆72上固接有与缓冲缸71适配的缓冲活塞73，缓冲活塞73前后方向的腔体截面相等。

前腔体内油液向后腔体方向流动时，前腔体内油液进入缓冲活塞73前方，缓冲活塞73后方油液进入后腔体，同时压缩缓冲弹簧74，缓冲弹簧74给予一个弹力，使齿圈收缩时，所有伸缩齿8对齿圈的内齿有一个向外的支撑力，且多有伸缩齿保持圆形状态，从而保证了齿圈收缩过程中始终为圆形状态。

缸体1侧面固接有限位板75，所述限位板75上装有位于缓冲杆72后方的限位螺钉76。限位螺钉76的端部与缓冲杆72后端的距离就是缓冲活塞73允许移动的距离，直至缓冲杆72移动到限位螺钉76时到达设定量停止，通过调节限位螺钉76可以调节设定量。

使用时，通过转运装置带动整个装夹定型装置移动，实现齿圈的装夹定型以及淬冷等操作，转运装置一般可以采用机械手，移动吊装架等结构实现，这里不做限定，但是由于齿圈在淬冷液中还要保持一定的时间，转运装置一直与装夹定型装置连接会影响转运装置的使用效率，因此还包括吸盘板12，吸盘板12固定在转运装置上，所述吸盘板12上固接有吸附缸体1后端面的外圈电磁吸盘13，外圈电磁吸盘13周向设置有多个，提高吸附力，缸体1后端固接有吸附钢板11，便于外圈电磁吸盘13的吸附。因此当齿圈放置到淬冷液后，通过外圈电磁吸盘13断电实现吸盘板12与装夹定型装置其余部件的分离，其余部件与齿圈留在淬冷液中，吸盘板12可以去连接其余的装夹定型装置进行二次工作。

还包括驱动移动轴2前后移动的驱动机构， 所述驱动机构包括推动移动轴2向前移动的复位弹簧17以及固接在吸盘板12上且吸附移动轴2向后移动的中心电磁吸盘14。复位弹簧17安装在后腔体内，一端顶在活塞3后端面，另一端顶在杆体后端。中心电磁吸盘14固接在吸盘板12的中心位置，当吸盘板12与吸附钢板11贴合后，移动轴2后端与中心电磁吸盘14留有一定的间隙，通过中心电磁吸盘14的磁力吸附移动轴2向后移动。中心电磁吸盘14断电后，通过复位弹簧17实现移动轴2的向前复位。

如图4所示，所述开关阀6包括固接在缸体1侧面的阀体61、前后滑接在阀体61内的阀芯62以及推动阀芯62向后移动的阀芯弹簧64，所述阀体61上开有与连通管15对接的径向孔，阀芯62上开有与径向孔适配的阀孔63，所述外圈电磁吸盘13吸附缸体1后吸盘板12前压阀芯62使阀孔63与径向孔导通，也就是说当吸盘板12与主体结构连接时，开关阀6打开，可以实现移动轴2的前后移动，实现抓夹操作。

当吸盘板12与主体结构分离时，也就是齿圈进入淬冷液之后，阀芯62在阀芯弹簧64的作用下向后移动，使阀孔63与径向孔错位，开关阀6关闭，实现齿圈的定型。

因此上述的结构使开关阀6不需要电控结构，当开关阀6跟随装夹定型装置位于淬冷液过程中，不需要外界电源等动力，实现了吸盘板12和其余主体结构的完全分离。吸盘板12安装在转运装置上，因此可以实现电磁吸盘的通电。

一种齿圈淬火用装夹定型装置的使用方法，包括如下步骤：

a、吸盘板12安装在转运装置上，通过外圈电磁吸盘13吸附缸体1从而通过转运装置带动整个装夹定型装置移动，使中心盘4插入加热后的齿圈内圈，并使伸缩齿8与齿圈的内齿相对；

b、中心电磁吸盘14吸附移动轴2向后移动，通过驱动盘5向后移动，带动伸缩齿8向外伸出顶住齿圈的内齿，实现对齿圈的抓取；

c、转运装置带动装夹定型装置和齿圈移动，将加热后的齿圈放入淬冷液中，外圈电磁吸盘13和中心电磁吸盘14断电使吸盘板12与缸体1分离，转运装置和吸盘板12可以继续下一个抓取操作；

d、吸盘板12与缸体1分离后阀芯62向后移动使开关阀6关闭，齿圈冷却收缩带动驱动盘5和活塞3向前移动，由于开关阀6已关闭，因此通过缓冲机构7使前腔体内油液向后腔体方向流动设定量，从而防止齿圈冷却收缩时断裂；

所述步骤d中，活塞3向前移动时，前腔体的油液通过缓冲管16进入缓冲机构7的缓冲活塞73前方并带动缓冲活塞73向后移动，缓冲活塞73后方的油液进入后腔体，直至缓冲杆72移动到限位螺钉76时到达设定量停止，通过调节限位螺钉76可以调节设定量。

e、淬冷结束后，转运装置带动吸盘板12移动至缸体1上方，外圈电磁吸盘13吸附缸体1，吸盘板12前压阀芯62使开关阀6导通，中心电磁吸盘14吸附移动轴2，实现对齿圈的抓取，转运装置移动至需要放置齿圈的位置，中心电磁吸盘14断电，复位弹簧17带动移动轴2向前移动，伸缩齿8收缩实现齿圈的释放。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (8)

1.一种齿圈淬火用装夹定型装置，其特征在于：包括中心盘（4）以及位于中心盘（4）前方的驱动盘（5），所述中心盘（4）的外圈周向均布有多个沿径向滑接的伸缩齿（8），所述伸缩齿（8）与齿圈的内齿相对，所述驱动盘（5）的外圈通过连杆（9）与伸缩齿（8）连接，中心盘（4）后端固接有缸体（1），驱动盘（5）后端固接有穿过缸体（1）的移动轴（2），所述移动轴（2）上固接有与缸体（1）适配的活塞（3），活塞将缸体（1）分隔成截面相等的前腔体和后腔体，还包括驱动移动轴（2）前后移动的驱动机构，所述移动轴（2）带动驱动盘（5）向后移动时带动伸缩齿（8）向外伸出，前腔体和后腔体之间连接有连通管（15）和缓冲管（16），所述连通管（15）上装有开关阀（6），缓冲管（16）上装有可使前腔体内油液向后腔体方向流动设定量的缓冲机构（7）；

所述缓冲机构（7）包括固接在缸体（1）侧面的缓冲缸（71）、前后穿过缓冲缸（71）的缓冲杆（72）以及驱动缓冲杆（72）向前移动的缓冲弹簧（74），缓冲缸（71）的前后两端分别通过缓冲管（16）连通前腔体和后腔体，缓冲杆（72）上固接有与缓冲缸（71）适配的缓冲活塞（73），缸体（1）侧面固接有限位板（75），所述限位板（75）上装有位于缓冲杆（72）后方的限位螺钉（76）。

2.根据权利要求1所述的一种齿圈淬火用装夹定型装置，其特征在于：所述连杆（9）的一端与驱动盘（5）铰接，另一端与伸缩齿（8）铰接。

3.根据权利要求1所述的一种齿圈淬火用装夹定型装置，其特征在于：所述中心盘（4）的外圈固接有若干个位于相邻伸缩齿（8）之间的定位凸块（10）。

4.根据权利要求1所述的一种齿圈淬火用装夹定型装置，其特征在于：所述中心盘（4）包括与缸体（1）固接的中心内盘（41）以及法兰连接在中心内盘（41）外圈的中心外盘（42），所述驱动盘（5）包括与移动轴（2）固接的驱动内盘（51）以及法兰连接在驱动内盘（51）外圈的驱动外盘（52），所述伸缩齿（8）径向滑接在中心外盘（42）外圈，所述连杆（9）与驱动外盘（52）连接。

5.根据权利要求1所述的一种齿圈淬火用装夹定型装置，其特征在于：还包括吸盘板（12），所述吸盘板（12）上固接有吸附缸体（1）后端面的外圈电磁吸盘（13），所述驱动机构包括推动移动轴（2）向前移动的复位弹簧（17）以及固接在吸盘板（12）上且吸附移动轴（2）向后移动的中心电磁吸盘（14）。

6.根据权利要求5所述的一种齿圈淬火用装夹定型装置，其特征在于：所述开关阀（6）包括固接在缸体（1）侧面的阀体（61）、前后滑接在阀体（61）内的阀芯（62）以及推动阀芯（62）向后移动的阀芯弹簧（64），所述阀体（61）上开有与连通管（15）对接的径向孔，阀芯（62）上开有与径向孔适配的阀孔（63），所述外圈电磁吸盘（13）吸附缸体（1）后吸盘板（12）前压阀芯（62）使阀孔（63）与径向孔导通。

7.一种权利要求6所述齿圈淬火用装夹定型装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、吸盘板（12）安装在转运装置上，通过外圈电磁吸盘（13）吸附缸体（1）从而通过转运装置带动整个装夹定型装置移动，使中心盘（4）插入加热后的齿圈内圈，并使伸缩齿（8）与齿圈的内齿相对；

b、中心电磁吸盘（14）吸附移动轴（2）向后移动，通过驱动盘（5）向后移动，带动伸缩齿（8）向外伸出顶住齿圈的内齿，实现对齿圈的抓取；

c、转运装置带动装夹定型装置和齿圈移动，将加热后的齿圈放入淬冷液中，外圈电磁吸盘（13）和中心电磁吸盘（14）断电使吸盘板（12）与缸体（1）分离，转运装置和吸盘板（12）可以继续下一个抓取操作；

d、吸盘板（12）与缸体（1）分离后阀芯（62）向后移动使开关阀（6）关闭，齿圈冷却收缩带动驱动盘（5）和活塞（3）向前移动，由于开关阀（6）已关闭，因此通过缓冲机构（7）使前腔体内油液向后腔体方向流动设定量，从而防止齿圈冷却收缩时断裂，

e、淬冷结束后，转运装置带动吸盘板（12）移动至缸体（1）上方，外圈电磁吸盘（13）吸附缸体（1），吸盘板（12）前压阀芯（62）使开关阀（6）导通，中心电磁吸盘（14）吸附移动轴（2），实现对齿圈的抓取，转运装置移动至需要放置齿圈的位置，中心电磁吸盘（14）断电，复位弹簧（17）带动移动轴（2）向前移动，伸缩齿（8）收缩实现齿圈的释放。

8.根据权利要求7所述齿圈淬火用装夹定型装置的使用方法，其特征在于，所述步骤d中，活塞（3）向前移动时，前腔体的油液通过缓冲管（16）进入缓冲机构（7）的缓冲活塞（73）前方并带动缓冲活塞（73）向后移动，缓冲活塞（73）后方的油液进入后腔体，直至缓冲杆（72）移动到限位螺钉（76）时到达设定量停止，通过调节限位螺钉（76）可以调节设定量。