一种烘装结构、烘装工装及烘装方法与流程

本发明属于烘装技术领域，具体涉及一种烘装结构、烘装工装及烘装方法。

背景技术：

现有技术中齿轮与齿轮轴装配后，通过过盈量来传递扭矩，在实际装配时经常出现包容体与被包容体贴合的轴肩位置出现局部间隙大甚至周向整体间隙大，间隙大将导致轴向窜动，间隙不均将导致包容体与被包容体轴向倾斜，轴向窜动和轴向倾斜将影响齿轮啮合，产生偏载问题，降低齿轮件的疲劳寿命。

而造成上述间隙大的原因除了装配档精度差或者轴肩尺寸干涉等制造因素外，一种是原材料自身材料偏析等硬度导致弹性模量差异，冷却过程不可避免的冷速差异导致装配档微区尺度差异；另一种是冷却过程，边缘冷却速度快，在配合面中部形成一个相对封闭的空气和水蒸气夹层，在不断冷却过程中，夹层气体被包容体不断收缩挤压进而产生巨大的气压，收缩过程气压必须得到释放，最终夹层气体对被包容体轴肩施加巨大压力在轴肩位置产生间隙。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中包容体与被包容体之间装配间隙大的问题，提供一种烘装结构、烘装工装及烘装方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种烘装结构，包括过盈配合的包容体和被包容体，所述包容体和被包容体之间设有锥度定向滑移结构，所述被包容体轴肩上设有与包容体和被包容体之间夹层连通的气体逃逸结构。

优选的，所述锥度定向滑移结构包括分别设置在包容体内孔和被包容体外圆上且相互配合的倾斜锥面。

优选的，所述倾斜锥面由上至下向内倾斜设置，即包容体内孔直径沿趋向被包容体轴肩方向呈逐步递减。

优选的，所述倾斜锥面与竖直面之间的夹角小于5°。

优选的，所述气体逃逸结构包括沿被包容体轴肩周向均匀分布的多个排气槽，所述排气槽一端位于包容体内孔最小直径端的内侧，另一端与被包容体轴肩外部连通。

优选的，所述包容体上设有对其进行加热的感应线圈，所述感应线圈设有两个，分别对称分布在包容体内孔的上下两端。

一种烘装工装，包括上述烘装结构，与被包容体同轴连接的螺杆，以及与包容体同轴连接的三点支撑套管，所述螺杆贯穿三点支撑套管的中心孔，并与三点支撑套管之间设有空心千斤顶，所述三点支撑套管能够在空心千斤顶的作用下与螺杆的移动方向相反。

一种烘装结构的烘装方法，包括以下步骤：

(a)、将包容体与被包容体的烘装档用酒精擦拭干净，去除毛刺和翻边；

(b)、计算包容体加热及被包容体冷冻温度，公式如下：

2*tanβ*l+过盈量＜包容体涨大量(φx*△t1*a1)+被包容体收缩量(φy*△t2*a2)；

其中，β为倾斜锥面的锥度角，l为装配档宽度即包容体的内孔高度，φx为包容体烘装档内孔小端直径，△t1为包容体加热温升，φy为被包容体烘装档外圆大端直径，△t2为被包容体冷冻温降，a1为包容体线膨胀系数，a2为被包容体线膨胀系数；

(c)、对包容体烘装档加热至目标温度，对被包容体冷冻至目标温度；

(d)、检测包容体与被包容体尺寸，包容体烘装档小端直径需大于被包容体大端直径0.2mm及以上；

(e)、将包容体与被包容体同轴装配并放置到烘装工装上，通过烘装工装加压，使包容体与被包容体轴肩间隙为零，保压冷却后拆除烘装工装即可。

优选的，所述步骤(c)中采用双侧感应线圈对包容体烘装档感应加热，加热温度为△t1+室温，加热后在包容体烘装档形成马鞍型结构，所述被包容体冷冻温度为室温-△t1。

优选的，所述步骤(e)中烘装工装的加压范围为30-40mpa，保压冷却的温度为50℃及以下。

采用上述技术方案后，本发明提供的一种烘装结构、烘装工装及烘装方法，具有以下有益效果：

1)本发明通过锥度定向滑移结构的设计，一定锥度的配合面，巨大的弹性收缩力对被包容体装配面施加压力，压力分解，轴向驱动力增大包容体向轴肩自动滑移的倾向，在没有轴向外力作用下，低于5°角度的锥度配合面将产生自锁效应，即包容体冷却收缩的压力分解产生的烘装配合面的滑移力小于配合面的摩擦力；当千斤顶施加轴向外力时，轴向分解力超过烘装档的自锁摩擦力，此时包容体将产生趋向轴肩的定向滑移；由于趋向轴肩的被包容体直径越来越小，倒锥形结构产生定向轴向位移，不会被冷却过程中的夹层气体压力驱使产生远离轴肩的逆向移动，最终实现完全贴合轴肩的效果；

2)本发明通过气体逃逸结构的设计，在轴肩与包容体接触面均布多个排气槽，为夹层内气体在烘装压合过程中提供逃逸通道；被包容体由于冷冻处理，温度低于一定含水量空气的露点温度时，空气中水分子冷凝成露珠或者冰晶结构，冷凝水受热产生水蒸气，弥散在夹层内，在常规装配过程中，采用千斤顶压合后，由于夹层气体逸散不彻底的影响，容易导致无定向滑移结构的烘装档产生逆向滑移，即包容体与被包容体冷却前期贴合无间隙，后期包容体又远离轴肩形成间隙的反弹模型，因此，本发明能够避免这一问题；

3)常规的烘装加热工艺为包容体加热，产生装配档直径方向线膨胀，某些过盈量较大的装配档，包容体整体加热温度需要200℃及以上，此温度经常规包容体渗碳淬火后的低温回火温度，容易导致包容体渗碳层硬度下降；又由于装配档在装配后冷却过程中，不可避免的两侧冷却快，中间蓄热大而冷却慢，冷却差异将使包容体装配面产生腰鼓型结构，此结构不利于装配面气体夹层的溢出，因此，本发采用双侧感应线圈加热，通过两个感应线圈对包容体装配孔的两侧加热，两侧的温度高于装配孔中间部位，这样感应加热后在包容体装配孔产生一种马鞍型结构，可以抵消装配冷却时的两侧相对较大的收缩量；同时包容体装配档非渗碳面，该区域为低碳合金钢，感应加热可以提高至300℃进而增大包容体膨胀量，同时不降低装配档硬度；被包容体采用冷冻处理，根据装配档过盈量选择合适的冷冻温度即可；

4)本发明通过公式2*tanβ*l+过盈量＜包容体涨大量(φx*△t1*a1)+被包容体收缩量(φy*△t2*a2)计算包容体加热及被包容体冷冻温度，能够保证包容体锥度小端可顺利进入装配档；

5)本发明通过烘装工装的设计，采用三点匀称压力结构，能够避免包容体倾斜、侧翻，由于受力不均导致的变形等问题，保证烘装效果。

综上所述，采用本发明提供的一种烘装结构、烘装工装及烘装方法，可以实现烘装间隙≤0.03mm，甚至可实现完全贴合无间隙。

附图说明

图1为本发明一种烘装结构的结构示意图；

图2为本发明中感应线圈的结构示意图；

图3为本发明一种烘装结构与烘装工装的装配结构示意图。

其中：包容体1、被包容体2、倾斜锥面3、排气槽4、感应线圈5、螺杆6、三点支撑套管7、空心千斤顶8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，本发明提供的一种烘装结构，包括过盈配合的包容体1和被包容体2，所述包容体1和被包容体2之间设有锥度定向滑移结构，所述锥度定向滑移结构包括分别设置在包容体1内孔和被包容体2外圆上且相互配合的倾斜锥面3，所述倾斜锥面3由上至下向内倾斜设置，即包容体1内孔直径沿趋向被包容体2轴肩方向呈逐步递减，优选的，所述倾斜锥面3与竖直面之间的夹角小于5°。

所述被包容体2轴肩上设有与包容体1和被包容体2之间夹层连通的气体逃逸结构，所述气体逃逸结构包括沿被包容体2轴肩周向均匀分布的多个排气槽4，优选为8个，所述排气槽4一端位于包容体1内孔最小直径端的内侧，另一端与被包容体2轴肩外部连通。

如图2所示，所述包容体1上设有对其进行加热的感应线圈5，所述感应线圈5设有两个，分别对称分布在包容体1内孔的上下两端。

如图3所示，本发明提供的一种烘装工装，包括上述烘装结构，与被包容体2同轴连接的螺杆6，以及与包容体1同轴连接的三点支撑套管7，所述螺杆6一端与被包容体2端部连接，另一端伸出至三点支撑套管7远离包容体1的端部之外，且该端设有高强度带通孔钢板，所述通孔与三点支撑套管7同心设置，所述螺杆6贯穿该通孔，所述高强度带通孔钢板上方设有空心千斤顶8，螺杆6贯穿空心千斤顶8并与空心千斤顶8之间设有螺母，所述三点支撑套管7能够在空心千斤顶8的作用下与螺杆6的移动方向相反。

本发明提供的一种用于上述烘装结构的烘装方法，包括以下步骤：

(a)、将包容体与被包容体的烘装档用酒精擦拭干净，去除毛刺和翻边；

(b)、计算包容体加热及被包容体冷冻温度，公式如下：

2*tanβ*l+过盈量＜包容体涨大量(φx*△t1*a1)+被包容体收缩量(φy*△t2*a2)；

其中，β为倾斜锥面的锥度角，l为装配档宽度即包容体的内孔高度，φx为包容体烘装档内孔小端直径，△t1为包容体加热温升，φy为被包容体烘装档外圆大端直径，△t2为被包容体冷冻温降，a1为包容体线膨胀系数，a2为被包容体线膨胀系数；

(c)、采用双侧感应线圈对包容体烘装档加热，加热温度为△t1+室温，保持一段时间后红外线温度仪检测得到要求温度，加热后在包容体烘装档形成马鞍型结构，对被包容体冷冻处理，冷冻温度为室温-△t1，保持一段时间后红外线温度仪检测得到要求温度；

(d)、检测包容体与被包容体尺寸，包容体烘装档小端直径需大于被包容体大端直径0.2mm及以上；

(e)、将包容体与被包容体同轴装配并放置到烘装工装上，启动空心千斤顶，不断加压至30-40mpa，超过锥度定向滑移结构的摩擦力，在轴向分解驱动力及空心千斤顶压力共同作用下使得包容体向被包容体轴肩定向滑移至包容体与被包容体轴肩间隙为零，空心千斤顶继续保压在30-40mpa，工件冷却至50℃及以下拆除烘装工装及空心千斤顶即可。

综上所述，本发明提供的一种烘装结构、烘装工装及烘装方法，通过锥度定向滑移结构、气体逃逸结构、双侧感应线圈及三点匀称压力结构的设计，可以实现烘装间隙≤0.03mm，甚至可实现完全贴合无间隙。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。