CN212504987U - 一种带内花键、薄壁结构的压淬模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带内花键、薄壁结构的压淬模具，用于待加工零件渗碳限形淬火，包括压头和与压头同轴设置的芯轴总成，还包括压环件和支撑件，压环件套设在芯轴总成顶端，支撑件套设在芯轴总成底端，芯轴总成外部、压环件和支撑件之间形成待加工零件安装部位，压环件和支撑件共同作用于零件的内花键面和外齿面；压环件包括第一压环和套在第一压环外部的第二压环，支撑件包括第一支撑圈和第二支撑圈，第一支撑圈套在芯轴总成上。本实用新型的带内花键、薄壁结构的压淬模具保证了产品的端面高度差，可以防止上下端面冷却不均匀导致的端面翘曲，模具通用性更强。

Description

一种带内花键、薄壁结构的压淬模具

技术领域

本公开涉及工程机械领域，具体地，涉及一种带内花键、薄壁结构的压淬模具，具体涉及一种带内花键、薄壁结构齿轮渗碳限形淬火用模具。

背景技术

带内花键、薄壁的T型齿轮结构是商用车、重型机械等领域中常见的设计形式，经验所示，在渗碳热处理工序中，零件由于内花键有效壁厚较薄且不均匀，当零件内花键的有效壁厚与齿宽之比小于0.1时，直接渗碳淬火会引起内花键的过度变形会导致花键塞规不过，此外，部分零件由于结构设计原因，当减重槽厚度较薄时，淬火时由于零件下端先进行冷却，会导致外齿端面向上进行翘曲，导致外齿端与花键端高度差过度变形，同时，也会影响后续磨齿工序的合格率。因此，通常对该类零件，借助压淬模具，通过限形淬火实现零件的热处理渗碳。限形淬火是将已化学渗碳的工件二次加热，然后在压淬模具的约束下进行限形淬火的过程。模具设计的合理性与否是产品合格率的关键。一般来说，压淬模具设计需要与相应的压淬机床相匹配，因此，压淬机床的多样性便导致了不同厂家模具结构设计的不同；此外，不同技术人员设计理念及现场经验的差异、产品图纸要求不同，压淬模具参数设计及思路也就不尽相同。现有技术中不能实现压淬机床模具的共用。

实用新型内容

本公开的目的是提供一种带内花键、薄壁结构的压淬模具，解决压淬模具设计与压淬机床不能共用的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型公开以下技术方案：

一种带内花键、薄壁结构的压淬模具，用于待加工零件渗碳限形淬火，包括压头和与压头同轴设置的芯轴总成，还包括压环件和支撑件，所述的压环件套设在芯轴总成顶端，所述的支撑件套设在芯轴总成底端，所述的芯轴总成外部、压环件和支撑件之间形成待加工零件安装部位，所述的压环件和支撑件共同作用于零件的内花键面和外齿面；

所述的压环件包括第一压环和套在第一压环外部的第二压环，所述的支撑件包括第一支撑圈和第二支撑圈，所述的第一支撑圈套在芯轴总成上；

所述的第一压环和第一支撑圈用于限制零件内花键端面的变形，所述的第二压环和第二支撑圈用于限制零件外齿端面的翘曲变形。

进一步的，还包括上转换接头和下转换接头，所述的上转换接头分别于与机床上端接口和所述的压环件连接，所述的下转换接头分别与机床下端接口和所述的支撑件连接。

更进一步的，所述的上转换接头包括第一转接环和套在第一转接环外部的第二转接环，所述的第一转接环与所述的第一压环连接，所述的第二转接环与所述的第二压环连接。

更进一步的，所述的下转换接头包括转接座和位于转接座上方的套圈，所述的套圈用于所述的第二支撑圈的限位；

所述的第二支撑圈设置在设置所述的转接座上。

进一步的，所述的第二支撑圈靠近零件方向上的外圆直径与零件齿根圆直径相等并向下取整。

可选的，所述的第二支撑圈直径方向上设置多个用于淬火油的流入的螺纹通孔。

具体的，在所述的压头下方同轴设置芯轴总成，所述的芯轴总成依次包括芯轴压头、螺栓和底座，所述的底座上设置螺栓，所述的螺栓上依次套设有上锥、弹簧和下锥，所述的上锥和下锥通过弹簧连接，所述的下锥设置在底座上，所述的上锥和下锥外套设有若干个涨块，所述的涨块随上锥和下锥的上下移动扩张或收缩。

优选的，所述的涨块表面设置导油槽。

进一步的，所述的芯轴压头与上锥之间和下锥与底座之间均设置垫片。

可选的，所述的垫片的厚度为0.1～0.5mm。

更进一步的，所述的压头底部设置有防止与螺栓干涉的预留孔。

本实用新型与现有技术相比具有以下的有益效果：

本实用新型的带内花键、薄壁结构齿轮渗碳限形淬火模具，扩张芯轴可以防止薄壁内花键在渗碳淬火过程中的不均匀变形，同时，调整垫片通过调整芯轴的直径来进一步控制内花键的小径尺寸；压环件与支撑件一方面保证了产品的端面高度差，另一方面可以防止上下端面冷却不均匀导致的端面翘曲；此外，还设计了上、下转换接头，提高了模具的通用性，下转换接头设计的油孔数量可调，即淬火的冷却速度可调。与现有技术相比，该模具设计淬火冷却速度、芯轴扩张直径等调节能力更优，模具通用性更强。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1为本实用新型的模具的部分结构爆炸示意图；

图2为本实用新型的模具的芯轴总成的爆炸示意图；

图3为本实用新型的模具总装结构示意图；

图4为零件结构示意图；

图5为垫片结构示意图

图中各标号表示为：

1、压头；11、预留孔；2、压环件；21、第一压环；22、第二压环；3、支撑件；31、第一支撑圈；32、第二支撑圈；4、芯轴总成；41、芯轴压头；42、上锥；43、涨块；44、螺栓；45、弹簧；46、下锥；47、底座；48、垫片；49、圈簧；5、上转换接头；51、第一转接环；52、第二转接环；6、下转换接头；61、转接座；62、套圈；7、零件。

具体实施方式

需要说明，本实用新型在进行方位描述时，术语“上方”、“下方”、“上”、“下”、“顶端”“底端”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内核外，不能将上述术语理解为对本实用新型的限制。如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，除非另有明确具体的限定。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本实用新型中的“待加工零件”是指带内花键、薄壁的T型齿轮结构的零件。

实施例1

结合附图，本实施例给出一种带内花键、薄壁结构的压淬模具，包括压头1和与压头1同轴设置的芯轴总成4，还包括压环件2和支撑件3，压环件2套设在芯轴总成4顶端，支撑件3套设在芯轴总成4底端，芯轴总成4外部、压环件2和支撑件3之间形成待加工零件7安装部位，压环件2和支撑件3共同作用于待加工零件7的内花键面和外齿面；待加工零件7放置在待加工零件7安装部位上，套在芯轴总成4上并与芯轴总成4垂直。

压环件2包括第一压环21和套在第一压环21外部的第二压环22，支撑件3包括第一支撑圈31和第二支撑圈32，第一支撑圈31套在芯轴总成4上，第一压环21和第一支撑圈31作用于待加工零件7内花键的两侧端面；

在本实施例中，第一压环21、内花键端面高度和第一支撑圈31组成高度链，要求设计高度介于设备要求范围内。第一压环21传输机床内环压力，用于限制待加工零件7内花键端面的变形，第二压环22传输机床外环压力，用于限制待加工零件7外齿端面的翘曲变形。第一压环21与第一支撑圈31要避免与芯轴总成4干涉，一般要预留足够的公差。

第二压环22和第二支撑圈32作用于待加工零件7外齿的两侧端面；第二压环22、外齿端面高度和第二支撑圈32组成高度链，要求设计高度介于设备要求范围内。

进一步的技术方案，还包括上转换接头5和下转换接头6，上转换接头5分别于与机床上端接口和压环件2连接，其尺寸值参照机床上端接口和压环件2进行具体设计，上转换接头5与压环件2的压环安装孔的位置度是关键尺寸。下转换接头6分别与机床下端接口和支撑件3连接。其尺寸值参照机床下端接口和支撑件3等进行设计。

在本实施例中，上转换接头5包括第一转接环51和套在第一转接环51外部的第二转接环52，第一转接环51与第一压环21连接，第二转接环52与第二压环22连接。

在本实施例中，下转换接头6包括转接座61和位于转接座61上方的套圈62，套圈62用于第二支撑圈32的限位；第二支撑圈32设置在设置转接座61上。套圈62用于匹配不同的第二支撑圈32，提高下转换接头6的通用性。例如，转接座61最大可安装φ381mm的第二支撑圈32。

优选的，第二支撑圈32下端外圆与套圈62相匹配，要求设计成整数尺寸，以便于与套圈62通用。第二支撑圈32靠近待加工零件7方向上的外圆直径与待加工零件7齿根圆直径相等并向下取整。第二支撑圈32与第一支撑圈31的高度差值与待加工零件7端面高度差要求设计一致。以防止与机床转运机械互相干涉。

压头1与机床上端连接，用于传输芯轴膨胀压力，压头1、芯轴总成4和下转换底座47组成高度链。压头1底部设置有防止与螺栓44干涉的预留孔11。

可选的，第二支撑圈32直径方向上设置多个用于淬火油的流入的螺纹通孔。

本实施例中，在压头1下方同轴设置芯轴总成4，芯轴总成4依次包括芯轴压头41、螺栓44和底座47，底座47上设置螺栓44，螺栓44上依次套设有上锥42、弹簧45和下锥46，上锥42和下锥46通过弹簧45连接，下锥46设置在底座47上，上锥42和下锥46外套设有若干个涨块43，涨块43随上锥42和下锥46的上下移动扩张或收缩。

芯轴底座47为通用性底座47，与转换底座47相配合，用于支撑芯轴分总成及导油。上述螺栓44为导向螺栓44，采用国标M12加长螺栓44，用于固定芯轴。

优选的，涨块43为6～12块，视具体情况而定；若内花键或内齿需要提高淬火状态时，也可在涨块43表面刻导油槽，以便淬火良好；同时，使用2个圈簧49进行固定芯轴涨块43，芯轴松弛状态下，涨块43在圈簧49的紧固下收缩；涨块43的最大直径一般根据待加工零件7内花键的小径值进行设计。

由于压淬后待加工零件7内花键会收缩回弹，为了弥补可能的设计不足，芯轴压头41与上锥42之间和下锥46与底座47之间均设置垫片48。垫片48的厚度为0.1～0.5mm。例如，厚度可以为0.5mm、0.2mm、0.1mm，垫片48的直径可以为30～45mm之间。在模具调试过程中根据生产实际效果，在上、下锥46增加不同厚度的垫片48，以调整涨块43的直径。注意垫片48的外径不得大于锥体底边直径。

压淬时，内花键淬火冷却后收缩，芯轴压头41在压头1的作用下沿导向螺栓44竖直向下方向运动，同时带动上锥42、下锥46沿导向螺栓44分别向下、向上运动，涨块43在上、下锥46的作用下进行扩张，最终限制内花键的过度变形。

芯轴设计时，上、下锥46体角度为X，X的角度范围为60～80度，锥体沿Z轴方向移动，带动芯轴涨块43扩张，从而调整待加工零件7的花键小径尺寸；此外，调节垫片48厚度设计为0.15mm，每增加一个垫片48，芯轴直径增大值Y＝2*(0.15/tanX)。锥体的底边直径一般设计为涨块43最大直径的1/2左右(最大直径：扩张后芯轴的最大直径值)；

此外，根据产品的结构不同，若内花键区域变形非关键点，则可使用固定芯轴。此时，芯轴起到定位、弱化内花键淬火效果的作用，压头1也便成为非设计选项。

为了便捷模具设计，使用Creo三维设计软件中的UDF(用户自定义功能)，只需要修改关键尺寸，即可快速完成类似待加工零件7的压淬模具设计，极大的提高了设计效率，对于相类似产品的模具再次设计，只需要对该模具的某些尺寸进行调整，就可完成压床的限形淬火模具设计，提高模具的设计速度。

综上，本实用新型的带内花键、薄壁结构的压淬模具及压淬转运工装的使用方法包括：

首先，组装芯轴分总成：(1)将下锥46锥体卡在底座47的凸台上，同时在下锥46上端依次安装弹簧45及上锥42；(2)将涨块43按编号顺序卡在上锥42的凹槽处，并用圈簧49将安装好的涨块43固定；(3)放置芯轴压头41，使用导向螺栓44对芯轴进行固定即可。需要注意的是，导向螺栓44紧固适中即可。

接着，组装压淬模具：(1)将转换底座47吊装并螺栓44固定在机床下端接口上，将芯轴分总成放置在下转换底座47中心孔位置处；(2)安装定位套圈62，及第一支撑圈31、第二支撑圈32，保证平稳放置后，安装相应的待加工零件7；(3)按图2中的示意图分别放置第一压环21、第二压环22和上转换接头5，并用螺栓44固定；(4)将机床的外罩罩入模具，用螺栓44将外罩与上转换接头5固定；(5)放置压头1，并将外罩固定在机床上，实现模具上下分离；(6)对模具进行空压，观察机械动作及流量有无异常。若无异常，取出待加工零件7，即可完成模具的安装。

工艺调试时，分别调整压力及脉冲、淬火油流量、压淬时间等，必要时，增加调节垫片48调整芯轴的最大直径。

本实用新型的带内花键、薄壁结构齿轮渗碳限形淬火模具，扩张芯轴可以防止薄壁内花键在渗碳淬火过程中的不均匀变形，同时，调整垫片通过调整芯轴的直径来进一步控制内花键的小径尺寸；压环件与支撑件一方面保证了产品的端面高度差，另一方面可以防止上下端面冷却不均匀导致的端面翘曲；此外，上、下转换接头，提高了模具的通用性，下转换接头设计的油孔数量可调，即淬火的冷却速度可调。与现有技术相比，该模具设计淬火冷却速度、芯轴扩张直径等调节能力更优，模具通用性更强。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种带内花键、薄壁结构的压淬模具，用于待加工零件渗碳限形淬火，其特征在于，包括压头(1)和与压头(1)同轴设置的芯轴总成(4)，还包括压环件(2)和支撑件(3)，所述的压环件(2)套设在芯轴总成(4)顶端，所述的支撑件(3)套设在芯轴总成(4)底端，所述的芯轴总成(4)外部、压环件(2)和支撑件(3)之间形成待加工零件(7)安装部位；

所述的压环件(2)包括第一压环(21)和套在第一压环(21)外部的第二压环(22)，所述的支撑件(3)包括第一支撑圈(31)和第二支撑圈(32)，所述的第一支撑圈(31)套在芯轴总成(4)上；

所述的第一压环(21)和第一支撑圈(31)用于限制待加工零件(7)内花键端面的变形，所述的第二压环(22)和第二支撑圈(32)用于限制待加工零件(7)外齿端面的翘曲变形。

2.根据权利要求1所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，还包括上转换接头(5)和下转换接头(6)，所述的上转换接头(5)分别于与机床上端接口和所述的压环件(2)连接，所述的下转换接头(6)分别与机床下端接口和所述的支撑件(3)连接。

3.根据权利要求2所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，所述的上转换接头(5)包括第一转接环(51)和套在第一转接环(51)外部的第二转接环(52)，所述的第一转接环(51)与所述的第一压环(21)连接，所述的第二转接环(52)与所述的第二压环(22)连接。

4.根据权利要求2所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，所述的下转换接头(6)包括转接座(61)和位于转接座(61)上方的套圈(62)，所述的套圈(62)用于所述的第二支撑圈(32)的限位；所述的第二支撑圈(32)设置在设置所述的转接座(61)上。

5.根据权利要求1所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，所述的第二支撑圈(32)靠近待加工零件(7)方向上的外圆直径与待加工零件(7)齿根圆直径相等并向下取整。

6.根据权利要求1所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，所述的第二支撑圈(32)直径方向上设置多个用于淬火油的流入的螺纹通孔。

7.根据权利要求1所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，在所述的压头(1)下方同轴设置芯轴总成(4)，所述的芯轴总成(4)依次包括芯轴压头(41)、螺栓(44)和底座(47)，所述的底座(47)上设置螺栓(44)，所述的螺栓(44)上依次套设有上锥(42)、弹簧(45)和下锥(46)，所述的上锥(42)和下锥(46)通过弹簧(45)连接，所述的下锥(46)设置在底座(47)上，所述的上锥(42)和下锥(46)外套设有若干个涨块(43)，所述的涨块(43)随上锥(42)和下锥(46)的上下移动扩张或收缩。

8.根据权利要求7所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，所述的涨块(43)表面设置导油槽。

9.根据权利要求7所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，所述的芯轴压头(41)与上锥(42)之间、下锥(46)与底座(47)之间均设置垫片(48)。

10.根据权利要求7所述的带内花键、薄壁结构的压淬模具，其特征在于，所述的压头(1)底部设置有防止与螺栓(44)干涉的预留孔(11)。

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