长轴类零件的热成型及淬火一体机床的制作方法
【专利摘要】本发明提出了长轴类零件的热成型及淬火一体机床，其主体结构为：淬火液水箱连接在底座的上面，立式床身安装在淬火液水箱底部，立式床身的下部在淬火液水箱内；立式床身设有垂直方向的滑动导轨，模具安装板垂直安装在立式床身的滑动导轨的滑块上，模具安装板通过电动升降机构驱动，模具安装板能沿滑动导轨上下运动，从而带动成型后的零件做垂直上下运动，达到浸液淬火的目的；热成型模具安装在模具安装板上；液压站及电气控制柜设置在底座的旁边；本发明通过巧妙的结构配置与热成形模具结构的结合，保证了在一个工序中实现长轴类零件热成型和淬火、自回火；另一方面，本发明把现有的两台设备的功能合二为一，提高了生产效率，降低了成本。
【专利说明】长轴类零件的热成型及淬火一体机床
【技术领域】
[0001]本发明涉及长轴类零件的热成型及淬火一体机床，能在一个工序中实现各种长轴类零件热成型工艺和淬火、自回火。
【背景技术】
[0002]长轴类零件在热成形及淬火、自回火时经历了高温到淬火后温度的急速冷却过程，它同时伴随着剧烈的冷缩的现象。钢淬火时需要加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Acl(过共析钢)以上某一温度，内部组织进行奥氏体的充分转变。不同钢材的淬火温度不相同、淬火件的一般要达到850°C~930°C。
[0003]在零件热成型量，需要在加热后及时移动到模具中成型。在移动中零件与空气和模具的接触中会散掉一部分热量。为保证零件在淬火、回火时工艺所需要的温度，要把零件加热温度再提高20°C~50°C左右，以弥补钢材的热损失。这又不可避免的加剧了此类零件热胀冷缩的变化量。
[0004]碳钢、合金钢的热膨胀系数在70V~1000°C达17.6X10_6/°C，长轴类零件在成型前由室温加热到淬火温度，热成型后，在淬火时又从淬火温度急剧冷却到自回火温度(约160°C ~250°C)，就出现热胀冷缩的现象。零件线性(轴向)的尺寸也会随着温度的升高和降低而随之变长和缩短。所以，零件在热成形时的尺寸要在最终尺寸之上增加相应的膨胀量，等淬火收缩后，得到最终尺寸。但零件在淬火液中的变化是分阶段的，第一个阶段是零件从加热温度到马氏体转变温度，零件尺寸主要以收缩为主；第二个阶段是零件从马氏体转变温度至淬火终了温度，零件内部出现马氏体组织，零件又要膨胀。所以整个淬火过程的热胀冷缩比较复杂，主要经过了先冷缩再膨胀的过程。这个过程中的零件总体是以收缩为主，其收缩尺寸非线性，其量值不好掌握和控制。
[0005]国内外目前加工长轴类零件热成形及淬火、自回火工艺是在不同的设备上来实现，即在一台设备上进行热成形，而在另外一台设备上进行整体淬火，并在淬火设备上采取一定的控制淬火变形的措施，仅控制零件的几个点的尺寸，其它的尺寸任由其收缩，不作形状精度控制。两台设备的技术方案就不可避免地延长了零件加工的时间，降低了效率，也给制造厂家增加了设备购置的成本。
【发明内容】
[0006]为了能在一个工序中实现长轴类零件热成型和淬火、自回火，提高工作效率，降低成本，本发明提出长轴类零件的热成型及淬火一体机床。
[0007]为达到目的，本发明采用以下技术方案:长轴类零件的热成型及淬火一体机床，包括底座、淬火液水箱、立式床身、模具安装板，液压站、电气控制柜；
淬火液水箱连接在底座的上面，立式床身安装在淬火液水箱底部，立式床身的下部在淬火液水箱内；
立式床身设有垂直方向的滑动导轨，模具安装板垂直安装在立式床身的滑动导轨的滑块上，模具安装板通过电动升降机构驱动，模具安装板能沿滑动导轨上下运动，从而带动成型后的零件做垂直上下运动，达到浸液淬火的目的；
热成型模具安装在模具安装板上；液压站及电气控制柜设置在底座的旁边；
所述热成型模具的结构为:由铰链式上模机构、下模机构、左右对称布置的侧模机构、零件定位机构组成；
侧模机构有两个，对称布置在模具安装板的两端；侧模机构，由侧模模板、侧模油缸、支撑座组成，侧模模板的上端面和右端面开有V型槽，侧模油缸连接在支撑座上，侧模油缸的活塞杆与侧模模板连接；侧模模板上面的V型槽用于放置零件，侧模模板的右端面的V型槽的作用是挤压零件使之弯形；所有V型槽切向方向都加工有多个均匀布置的槽口，作为散热槽；在侧模模板右上角安装一个辊轮，零件成形时，与辊轮发生滚动摩擦，而不使侧模模板伤及零件外表面；
铰链式上模机构的结构:包括上模安装板、左右两块上模板、模板导向块、I对铰链、I个可调式联轴器、I个上模油缸、导轨、滑块，上模安装板固定在模具安装板上部，模板导向块横向安装在上模安装板上，左右两块上模板在模板导向块内导向上，模板只能通过导向块向左右方向移动，左右两块上模板的左右移动是靠I对铰链控制，两模板上有圆轴分别与铰链连接，铰链的上端均连接在滑块的铰轴上，滑块通过可调式联轴器与上模油缸连接；上模安装板在模具安装板的导轨内导向，上模安装板通过安装在模具安装板上的主油缸驱动；模板的下端面及和左端面开有V型槽；
下模机构，由下模板、支撑板、导轨、可调式联轴器、下夹紧模油缸组成，下模板固定在上模安装板的下半部，支 撑板位于模板的内腔，支撑板通过导轨导向，下夹紧模油缸固定在模具安装板上，下夹紧模油缸通过可调式联轴器与支撑板连板，起到夹紧作用；
零件定位机构为两套，安装在模具安装板两侧，起到轴向定位作用；
使用时，模具安装板及热成型模具位于淬火液水箱的淬火液面的上面时，机床完成零件的热成型；零件成型后，模具安装板及热成型模具要运动到淬火液水箱的淬火液面的下面，把零件完全浸没在液面下，从而完成零件的淬火，然后回位完成自回火。
[0008]有益效果:本发明通过巧妙的结构配置与热成形模具结构的结合，保证了在一个工序中实现长轴类零件热成型和淬火、自回火；并且淬火和自回火都是在长轴类零件与模具贴合状态下进行的，对长轴类零件起到限形保形的作用，热成形模具通过浮动恒压的防变形机械液压系统控制，可以控制模具的开合尺寸与零件在淬火过程中收缩、膨胀保持同步，并同时保证有足够的夹持力在零件收缩、膨胀时与零件紧密接触，让零件上能沿着轴向方向收缩与膨胀，限止零件的其它不需要变形，并保持零件的形状始终处于可控的正确姿态，零件在淬火、自回火后，脱离模具时，得到正确的形状和尺寸要求，保证淬火、回火的工艺要求和形状尺寸的要求；另一方面，本发明把现有的两台设备的功能合二为一，提高了生产效率，降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明的主视图。
[0010]图2是本发明的侧视图。
[0011]图3是本发明的俯视图。[0012]图4是热成型模具的结构图。
[0013]图5是本发明处于淬火工位的示意图。
【具体实施方式】
[0014]如图1、图2、图3所示的长轴类零件的热成型及淬火一体机床，包括底座1、淬火液水箱2、立式床身3、模具安装板4，液压站6、电气控制柜7 ；
淬火液水箱2连接在底座I的上面，立式床身3安装在淬火液水箱4底部，立式床身3的下部在淬火液水箱2内；
立式床身3设有垂直方向的滑动导轨，模具安装板4垂直安装在立式床身的滑动导轨的滑块上，模具安装板通过电动升降机构8驱动，模具安装板4能沿滑动导轨上下运动，从而带动安装在其上面的各成型用模板与成型后的零件做垂直上下运动；
热成型模具5安装在模具安装板4上，液压站6及电气控制柜7设置在底座I的旁边。
[0015]如图4所示的热成型模具，由铰链式上模机构、下模机构、左右对称布置的侧模机构、零件定位机构组成；
侧模机构有两个，对称布置在模具安装板的两端；侧模机构，由侧模模板508、侧模油缸507、支撑座506组成，侧模模板508的上端面和右端面开有V型槽，侧模油缸507连接在支撑座506上，侧模油缸507的活塞杆与侧模模板508连接；侧模模板508上面的V型槽用于放置零件，侧模模板508的右端面的V型槽的作用是挤压零件使之弯形；所有V型槽切向方向都加工有多个均匀布置的槽口，作为散热槽；在侧模模板右上角安装一个辊轮509，零件成形时，与辊轮发生滚动摩擦，而不使侧模模板伤及零件外表面；
铰链式上模机构的结构:包括上`模安装板514、左右两块上模板512、模板导向块511、1对铰链513、I个可调式联轴器516、I个上模油缸515、滑块517，上模安装板514固定在模具安装板4上部，模板导向块511横向安装在上模安装板4上，左右两块上模板512在模板导向块内导向，上模板512只能通过模板导向块511向左右方向移动，左右两块上模板512的左右移动是靠I对铰链513控制，两上模板上有圆轴分别与铰链513连接，铰链513的上端均连接在滑块517的铰轴上，滑块517通过可调式联轴器516与上模油缸515连接；上模安装板514在模具安装板4的导轨内导向，上模安装板通过安装在模具安装板上的主油缸9驱动；上模板的下端面及和左端面开有V型槽；
下模机构，由下模板505、支撑板504、导轨502、下夹紧模油缸503组成，下模板505固定在上模安装板的下半部，支撑板504位于下模板的内腔，支撑板504通过导轨502导向，下夹紧模油缸503固定在模具安装板4上，下夹紧模油缸503通过联轴器与支撑板504连接；
零件定位机构501为两套(图中只表达了一套，还有一套省略)，安装在模具安装板两侦牝起到轴向定位作用；零件定位机构501机构由可调阻尼式滑块移动副5011，定尺件(刻度尺)5012、定位头5013组成；定位头5013安装在定尺件5012上、定尺件5012安装在可调阻尼式滑块移动副5011上，通过螺纹副调节定位尺寸。
[0016]工作原理:
铰链式可调上模板、可调下模板、侧模板、支撑板、零件定位机构，能实现零件在液面上面的的热成型工序(如图3中标号A所示)；当零件被带到液位下面淬火时(如图5中标号B所示)，则由可调上模板、侧模板、下模板、油缸组成的零件热成型及浮动恒压的防变形液压系统作用下，能够随零件一起收缩，完成随动、保压、定型的功能；铰链式可调上模板在恒压油缸的作用下，与零件密接触，可随着零件的收缩或伸长而同步跟随变化，并保持模具与零件的贴合，起到限形保形的作用；在零件淬火后脱模时，依然能保证其淬火、回火的工艺要求和形状尺寸的要求；
油压系统为热成型提供动力，液压系统的系统压力可调，各个油缸的压力也可调，并能自动切换不同的压力，以满足热成形与收缩限形时的不同力量的需要。压力可根据不同直径零件的粗细及冷缩力及内部组织应力的大小来调节，实现不同品种的长轴类零件的热成形工序及淬火、自回火工序；
当模具安装板4在淬火液面上面时，各模板在其油缸的驱动下分步完成零件的热成型工序，如图2所示；当模具安装板4运动至淬火液面下面时，可在淬火液中完成浸液淬火(如图5所示)、自回火工艺。
[0017]本方案有效地保证了长轴类零件在一台机床上实现热成形工序及淬火、自回火工艺的质量 。
【权利要求】
1.长轴类零件的热成型及淬火一体机床，包括底座、淬火液水箱、立式床身、模具安装板，液压站、电气控制柜； 淬火液水箱连接在底座的上面，立式床身安装在淬火液水箱底部，立式床身的下部在淬火液水箱内； 立式床身设有垂直方向的滑动导轨，模具安装板垂直安装在立式床身的滑动导轨的滑块上，模具安装板通过电动升降机构驱动，模具安装板能沿滑动导轨上下运动，从而带动成型后的零件做垂直上下运动，达到浸液淬火的目的； 热成型模具安装在模具安装板上；液压站及电气控制柜设置在底座的旁边； 所述热成型模具的结构为:由铰链式上模机构、下模机构、左右对称布置的侧模机构、零件定位机构组成； 侧模机构有两个，对称布置在模具安装板的两端；侧模机构，由侧模模板、侧模油缸、支撑座组成，侧模模板的上端面和右端面开有V型槽，侧模油缸连接在支撑座上，侧模油缸的活塞杆与侧模模板连接；侧模模板上面的V型槽用于放置零件，侧模模板的右端面的V型槽的作用是挤压零件使之弯形；所有V型槽切向方向都加工有多个均匀布置的槽口，作为散热槽；在侧模模板右上角安装一个辊轮，零件成形时，与辊轮发生滚动摩擦，而不使侧模模板伤及零件外表面； 铰链式上模机构的结构:包括上模安装板、左右两块上模板、模板导向块、I对铰链、I个可调式联轴器、I个上模油缸、导轨、滑块，上模安装板固定在模具安装板上部，模板导向块横向安装在上模安装板上，左右两块上模板在模板导向块内导向上，模板只能通过导向块向左右方向移动，左右两块上模板的左右移动是靠I对铰链控制，两模板上有圆轴分别与铰链连接，铰链的上端均连接在滑块的铰轴上，滑块通过可调式联轴器与上模油缸连接；上模安装板在模具安装板的导轨内导向，上模安装板通过安装在模具安装板上的主油缸驱动；模板的下端面及和左端面开有V型槽；` 下模机构，由下模板、支撑板、导轨、可调式联轴器、下夹紧模油缸组成，下模板固定在上模安装板的下半部，支撑板位于模板的内腔，支撑板通过导轨导向，下夹紧模油缸固定在模具安装板上，下夹紧模油缸通过可调式联轴器与支撑板连板，起到夹紧作用； 零件定位机构为两套，安装在模具安装板两侧，起到轴向定位作用； 使用时，模具安装板及热成型模具位于淬火液水箱的淬火液面的上面时，机床完成零件的热成型；零件成型后，模具安装板及热成型模具要运动到淬火液水箱的淬火液面的下面，把零件完全浸没在液面下，从而完成零件的淬火，然后回位完成自回火。
【文档编号】C21D9/28GK103498040SQ201310440059
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】闵育政 申请人:十堰天舒感应设备有限公司