CN209443049U - 一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装 - Google Patents

Abstract

一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装包括内芯模和外芯模；内芯模与外芯模之间采用焊接固定，内芯模与外芯模的中部设置有定位销，定位销用于固定在淬火压床的中心；渗碳薄弧板花键齿轮经加热后从上往下套入内芯模；内芯模上端设置有外花键结构，内芯模上端的外花键结构和渗碳薄弧板花键齿轮下端的内花键之间采用过盈配合，渗碳薄弧板花键齿轮支撑面和内部支撑内环下端面两个平面；内芯模正上方设置有用于压住渗碳薄弧板花键齿轮上端面的内压环；内压环外围设置有外压环；外压环用于压住渗碳薄弧板花键齿轮齿部上端面；内压环和外压环上端分别连接淬火机床两个单独工作的油压机。本实用新型对渗碳薄弧板花键齿轮具有良好变形控制效果。

Description

一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体为一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装。

背景技术

渗碳薄弧板花键齿轮是大功率综合传动装置中一种重要零件，该类零件材料为20Cr2Ni4A等高合金渗碳钢，以某典型零件转向齿轮为例，壁厚仅9mm，公法线直径达φ435mm，外齿面及内环槽处要去渗碳，中间内环处悬空，热处理变形很难控制，严重影响产品质量和后序的加工效率。

该类产品的主要加工方法有2种。一种为在渗碳和淬火阶段预留较多的切削余量，采用增强零件刚性的方式控制热处理变形，热处理完后再将预留余量去除。该方法对控制热处理变形要求较低，但由于20Cr2Ni4A等高合金渗碳钢基体硬度在45HRC左右，对于切削加工不利。预留余量法存在毛坯浪费严重，加工效率低和加工成本高等一系列问题。另一种方法为在渗碳前将零件加工至仅留精加工量，然后在渗碳和淬火阶段均采取措施控制热处理变形。这种方法的工艺流程简单，生产效率高，但对于渗碳结构控制和淬火模具的设计要求较高，因此，在渗碳阶段，不能使零件变形过大，在淬火阶段，要确保工装的矫形能力，能同时矫正平面翘曲、齿部、花键及高度等变形。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，提供一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，对渗碳薄弧板花键齿轮具有良好变形控制效果，提高了渗碳薄弧板花键齿轮的加工精度。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：它包括内芯模和外芯模；内芯模与外芯模之间采用焊接固定，内芯模与外芯模的中部设置有定位销，定位销用于固定在淬火压床的中心；渗碳薄弧板花键齿轮经加热后从上往下套入内芯模；内芯模上端设置有外花键结构，内芯模上端的外花键结构和渗碳薄弧板花键齿轮下端的内花键之间采用过盈配合，渗碳薄弧板花键齿轮支撑面和内部支撑内环下端面两个平面，未形成力矩，矫正变形的同时不会压塌内环下侧；内芯模正上方设置有用于压住渗碳薄弧板花键齿轮上端面的内压环；内压环外围设置有外压环；外压环用于压住渗碳薄弧板花键齿轮齿部上端面；内压环和外压环上端分别连接淬火机床两个单独工作的油压机。

进一步的，所述所述内芯模材料为合金钢，经过淬火处理，硬度为40-43HRC。

进一步的，所述内芯模上端的外花键和渗碳薄弧板花键齿轮下端的内花键的齿根之间留有间隙且为齿面接触，公法线过盈量为单边0.02-0.05mm。

进一步的，所述内芯模花键经过磨削处理，精度≤IT6级，粗糙度≤Ra0.8。

进一步的，所述外芯模为圆盘状，外圆环面开设有断续的小槽。

进一步的，所述外芯模的外径和渗碳薄弧板花键齿轮大端面内径过盈量为单边0.1-0.15mm。

进一步的，所述内压环和所述外压环径向开设有定位孔和油孔。

一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装的处理方法，它包括如下加工步骤：

渗碳前，渗碳薄弧板花键齿轮仅留有精加工余量，在内环悬空部位点焊支撑环，支撑环底面和渗碳薄弧板花键齿轮大端底面在同一水平面；渗碳时，渗碳薄弧板花键齿轮大端面朝下平放于渗碳炉料板上，渗碳+高温回火后去除支撑环，然后转淬火处理；淬火时，将齿轮加热至淬火温度800±10℃并保温30-60min，取出红热状态渗碳薄弧板花键齿轮套入内芯模，启动压床，内压环和外压环压住渗碳薄弧板花键齿轮，喷油淬火，渗碳薄弧板花键齿轮冷却收缩；内压环以脉动频率施加压力和内芯模共同作用，矫正渗碳薄弧板花键齿轮内环平面变形并限位高度尺寸；内芯模外花键结构和渗碳薄弧板花键齿轮内花键作用，矫正渗碳薄弧板花键齿轮花键分度圆变形；外压环以脉动频率施加压力，矫正渗碳薄弧板花键齿轮大端面平面翘曲变形；外芯模外径和渗碳薄弧板花键齿轮大端面内径作用，矫正径向变形，间接矫正渗碳薄弧板花键齿轮齿部分度圆变形。

进一步的，所述内压环和外压环的脉动频率一致且施压的起始时间相同。

本发明的有益效果：本发明提供了一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，对渗碳薄弧板花键齿轮具有良好变形控制效果，提高了渗碳薄弧板花键齿轮的加工精度。

1、内芯模材料为合金钢，经过淬火处理，硬度为40-43HRC，低于零件内花键硬度，耐磨性和刚性较好，使用寿命长，卸模不会对花键齿面造成损伤；

2、内芯模外花键和零件内花键的齿根之间留有间隙，为齿面接触，直接矫正花键分度圆变形，公法线过盈量为单边0.02-0.05mm，几乎不会撑大零件内环处径向尺寸。

3、内芯模花键经过磨削处理，精度≤IT6级，粗糙度≤Ra0.8，消除制造误差对矫形能力的影响。

4、内芯模同时支撑零件内环下端面两个平面，支撑面大且未形成力矩，可以保护内环不被压塌。

5、外芯模为圆盘状，外圆环面开设有断续的小槽，便于油的流动，确保淬火效果。

6、外芯模的外径和零件的内径过盈量为单边0.1-0.15mm，小于齿部磨削量0.3mm，起矫形作用的同时不会影响后续精加工。

附图说明

图1为本发明的剖面结构示意图。

图2为渗碳薄弧板花键齿轮的立体结构示意图。

图3为本发明转向齿轮点焊支撑环状态剖面结构示意图。

图4为本发明内压环的结构示意图。

图5为本发明外压环的结构示意图。

图6为本发明外芯模外圆环处俯视结构示意图。

图中所述文字标注表示为：1、内压环；2、外压环；3、内芯模；4、外芯模；5、定位销。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1-图6所示，本发明的具体结构为：它包括内芯模(3)和外芯模(4)；内芯模(3)与外芯模(4)之间采用焊接固定，内芯模(3)与外芯模(4)的中部设置有定位销(5)，定位销(5)用于固定在淬火压床的中心；渗碳薄弧板花键齿轮经加热后从上往下套入内芯模(3)；内芯模(3)上端设置有外花键结构，内芯模(3)上端的外花键结构和渗碳薄弧板花键齿轮下端的内花键之间采用过盈配合，渗碳薄弧板花键齿轮支撑面和内部的支撑内环下端面两个平面，未形成力矩，矫正变形的同时不会压塌内环下侧；内芯模(3)正上方设置有用于压住渗碳薄弧板花键齿轮上端面的内压环(1)；内压环(1)外围设置有外压环(2)；外压环(2)用于压住渗碳薄弧板花键齿轮齿部上端面；内压环(1)和外压环(2)上端分别连接淬火机床两个单独工作的油压机。

优选的，所述所述内芯模(3)材料为合金钢，经过淬火处理，硬度为40-43HRC。

优选的，所述内芯模(3)上端的外花键和渗碳薄弧板花键齿轮下端的内花键的齿根之间留有间隙且为齿面接触，公法线过盈量为单边0.02-0.05mm。

优选的，所述内芯模(3)花键经过磨削处理，精度≤IT6级，粗糙度≤Ra0.8。

优选的，所述外芯模(4)为圆盘状，外圆环面开设有断续的小槽。

优选的，所述外芯模(4)的外径和渗碳薄弧板花键齿轮大端面内径过盈量为单边0.1-0.15mm。

优选的，所述内压环(1)和所述外压环(2)径向开设有定位孔和油孔。

一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火的处理方法，它包括如下加工步骤：

渗碳前，渗碳薄弧板花键齿轮仅留有精加工余量，在内环悬空部位点焊支撑环，支撑环底面和渗碳薄弧板花键齿轮大端底面在同一水平面；渗碳时，渗碳薄弧板花键齿轮大端面朝下平放于渗碳炉料板上，渗碳+高温回火后去除支撑环，然后转淬火处理；淬火时，将齿轮加热至淬火温度800±10℃并保温30-60min，取出红热状态渗碳薄弧板花键齿轮套入内芯模(3)，启动压床，内压环(1)和外压环(2)压住渗碳薄弧板花键齿轮，喷油淬火，渗碳薄弧板花键齿轮冷却收缩；内压环(1)以脉动频率施加压力和内芯模(3)共同作用，矫正渗碳薄弧板花键齿轮内环平面变形并限位高度尺寸；内芯模(3)外花键结构和渗碳薄弧板花键齿轮内花键作用，矫正渗碳薄弧板花键齿轮花键分度圆变形；外压环(2)以脉动频率施加压力，矫正渗碳薄弧板花键齿轮大端面平面翘曲变形；外芯模(4)外径和渗碳薄弧板花键齿轮大端面内径作用，矫正径向变形，间接矫正渗碳薄弧板花键齿轮齿部分度圆变形。

优选的，所述内压环(1)和外压环(2)的脉动频率一致且施压的起始时间相同。

渗碳薄弧板花键齿轮在进行淬火前，先将本发明工装安装在淬火压床上，其中内压环1和外压环2安装于淬火压床顶部两个油压机接口处，内芯模3、外芯模4、和定位销5安装在淬火压床的平台上。

工艺实施过程：

①零件毛坯为精锻件，在渗碳前齿部和花键等均已粗加工，内环下端面留有一定的余量用于点焊支撑环，支撑环下端面和零件大端底面在同一平面上。

②渗碳时，零件大端面朝下平放于料板上。

③渗碳+高温回火后去除支撑环，转入淬火。

④淬火时，将零件大端面朝下平放于电炉中加热，温度800℃左右，时间(30-60)min，使之完全奥氏体化，保证后续淬火过程显微组织能转变为马氏体。

⑤保温后将零件出炉，红热状态零件径向尺寸已胀大，可轻松套入芯模。

⑥启动淬火压床，内压环作用于零件内环处上表面，外压环作用于零件齿部上表面，压床护罩封闭，系统喷油冷却，齿圈冷却收缩，在芯模和压环等作用下矫正变形。

⑦冷却完后开出压床，将零件从芯模上取出。

⑧淬火后的零件转入低温回火，低温回火完后采用水喷砂的方式去除表层油膜和氧化膜，最后转精加工。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，其特征在于，它包括内芯模（3）和外芯模（4）；内芯模（3）与外芯模（4）之间采用焊接固定，内芯模（3）与外芯模（4）的中部设置有定位销（5），定位销（5）用于固定在淬火压床的中心；渗碳薄弧板花键齿轮经加热后从上往下套入内芯模（3）；内芯模（3）上端设置有外花键结构，内芯模（3）上端的外花键结构和渗碳薄弧板花键齿轮下端的内花键之间采用过盈配合；内芯模（3）正上方设置有用于压住渗碳薄弧板花键齿轮上端面的内压环（1）；内压环（1）外围设置有外压环（2）；外压环（2）用于压住渗碳薄弧板花键齿轮齿部上端面；内压环（1）和外压环（2）上端分别连接淬火机床两个单独工作的油压机。

2.根据权利要求1所述的一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，其特征在于，所述内芯模（3）材料为合金钢，经过淬火处理，硬度为40-43HRC。

3.根据权利要求1所述的一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，其特征在于，所述内芯模（3）上端的外花键和渗碳薄弧板花键齿轮下端的内花键的齿根之间留有间隙且为齿面接触，公法线过盈量为单边0.02-0.05mm。

4.根据权利要求1所述的一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，其特征在于，所述内芯模（3）花键经过磨削处理，精度≤IT6级，粗糙度≤Ra0.8。

5.根据权利要求1所述的一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，其特征在于，所述外芯模（4）为圆盘状，外圆环面开设有断续的小槽。

6.根据权利要求1所述的一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，其特征在于，所述外芯模（4）的外径和渗碳薄弧板花键齿轮大端面内径过盈量为单边0.1-0.15mm。

7.根据权利要求1所述的一种渗碳薄弧板花键齿轮压力淬火工装，其特征在于，所述内压环（1）和所述外压环（2）径向开设有定位孔和油孔。