一种预应力矫直装置、淬火设备及长轴类工件热处理方法与流程

本发明涉及一种预应力矫直装置、包括该预应力矫直装置的淬火设备以及长轴类工件热处理方法，适用于长轴类工件的热处理，属于长轴类工件制造工艺技术领域。

背景技术：

现有的长轴类工件，如一体式半挂车轴，这种轴杆类零件在加工或热处理过程中易产生弯曲变形，因此在热处理后需要人工校直，校直精度受人为因素影响大，且芯部硬度和强度很难达到要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于提供一种用于长轴类工件的矫直和变形控制的预应力矫直装置，包括该预应力矫直装置的淬火设备以及长轴类工件热处理方法，通过在淬火前工件的矫直和淬火过程中对工件的变形进行控制，最大程度降低形变应力，省去了后道的人工矫正，并且热处理后的工件性能也能满足要求。

为了解决上述问题，本发明提供的一种预应力矫直装置，用于长轴类工件的矫直和变形控制，包括沿工件长度方向中点对称布置的至少两个夹紧单元，所述夹紧单元布置在一淬火平台上,所述淬火平台上设有可沿工件轴向移动的第一滑块，每个夹紧单元设于一个第一滑块上，所述夹紧单元在淬火前及淬火过程中均保持对工件的夹紧。

优选地，所述夹紧单元包括一夹紧油缸、用于将工件夹紧或松开的左夹紧头和右夹紧头,所述夹紧油缸的活塞杆与左夹紧头相连并可带动左夹紧头左右移动，所述左夹紧头和右夹紧头设置于第一滑块上，并与第一滑块滑动连接，所述右夹紧头通过调节螺栓限位。

进一步地，所述第一滑块上设有倒T型槽，所述左夹紧头和右夹紧头通过该倒T型槽与第一滑块滑动连接。

进一步地，还包括用于第一滑块复位的弹簧，所述弹簧的一端固定在第一滑块上，所述弹簧的另一端固定在淬火平台上。

优选地，还包括设置在淬火平台上的至少一个推送单元，用于将工件推送到待夹紧位置，所述每个推送单元均设置在一第二滑块上，第二滑块也可在淬火平台上沿工件轴向移动。

进一步地，所述每个推送单元包括一推送油缸和一V形块，所述推送油缸的活塞杆与V形块相连并可带动V形块左右移动，所述工件放置于V形块上，所述V形块设置于第二滑块上，并与第二滑块滑动连接。

本申请提供的淬火设备，包括如上所述的预应力矫直装置，还包括淬火槽、摆臂和平台升降单元，所述淬火平台固定在摆臂上，所述平台升降单元固定在淬火槽上，所述摆臂的一端可转动连接在淬火槽上，所述摆臂的另一端与平台升降单元相连，使得所述平台升降单元可带动摆臂运动，将淬火平台摆动进入淬火槽，在工件淬火结束后将淬火平台摆出淬火槽。

优选地，所述淬火槽内设有：

介质搅拌装置，用于均匀冷却淬火介质；

循环系统，用于将工件淬火时带入的热量带走；

介质压力注入冷却系统，用于对工件进行冷却。

本发明提供的长轴类工件热处理方法包括以下步骤：

1)在淬火前采用权利要求1-8中任意一项预应力矫直装置对待热处理的工件夹紧矫直；

2)保持工件被夹紧的状态进入淬火槽进行淬火；

3)保持工件被夹紧的状态下离开淬火槽。

优选地，步骤1)中，在淬火前，由推送单元将工件推送至夹紧位置，然后由夹紧单元对工件夹紧矫直。

进一步地，所述夹紧是依次由中间至两侧逐步夹紧或同步夹紧。

优选地，所述工件被夹紧后，所述摆臂将所述淬火平台摆入水池，并在水中做来回摆动，以对工件进行均匀充分淬火。

优选地，所述工件为空心的，所述工件在水中摆动时，所述介质压力注入冷却系统将水由工件的一端部喷入工件内壁，以冷却工件内壁。

优选地，从预应力矫直装置进行夹紧矫直到完成淬火的过程不超过25秒。

优选地，在淬火过程中，夹紧单元对工件的夹紧力是随时间变化的。

本发明的预应力矫直装置通过沿工件长度方向中点对称布置的几组夹紧单元对工件淬火前进行预应力矫直，在淬火过程中仍保持对工件的夹紧，以达到控制工件的变形、得到满足性能要求的工件，无需进行热处理后的人工工序矫直。

附图说明

图1为本发明淬火设备俯视图。

图2为本发明淬火设备前视图。

图3为预应力矫直装置。

图4为图3的右视图。

图5为本发明推送单元示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做具体说明。

本发明首先提供一种预应力矫直装置，适用于在热处理前和热处理过程中，对于长轴类工件的矫直和变形控制，以挂车车轴为例，如图1所示的淬火设备，包括左右两个淬火槽6，在每个淬火槽的上方各设有一淬火平台3，本发明的预应力矫直装置就设在淬火平台3上，以左边的淬火槽6为例，淬火平台3上的预应力矫直装置包括沿车轴1长度方向中点对称布置的共6个夹紧单元2，前后各3个，每个夹紧单元2通过液压油缸控制对车轴进行加压，夹紧单元2在淬火前及淬火过程中仍保持对工件1的夹紧，淬火前的夹紧力变化达到对车轴的一个预矫直，淬火过程中的夹紧力随时间可进行调整，最大程度地减少车轴的弯曲变形，又不破坏车轴，即在整个过程中夹紧力都可以调整变化。如图1和图3所示，淬火平台3上设有至少一个可沿工件轴向移动的第一滑块11，每个夹紧单元2设于一个第一滑块11上。

如图3所示，夹紧单元2包括一夹紧油缸23、用于将工件夹紧或松开的左夹紧头21和右夹紧头22，夹紧油缸23的活塞杆与左夹紧头21相连并可带动左夹紧头21左右移动，因本例夹紧的是截面为方形的车轴，故左夹紧头21和右夹紧头22所围成的夹紧腔的截面与车轴的截面形状相匹配，左夹紧头21设置于第一滑块11上，并与第一滑块11滑动连接，具体地，第一滑块11上设有倒T型槽，左夹紧头和右夹紧头通过该倒T型槽与第一滑块11滑动连接。

第一滑块11上固定一止推板，止推板上设有一调节螺栓24，右夹紧头22由调节螺栓24限位，通过拧紧或拧松调节螺栓24微调右夹紧头22的位置，来适应不同规格的车轴的夹紧。

如图1所示，在淬火平台与第一滑块11之间设有用于使第一滑块11复位的弹簧4，弹簧4的一端固定在第一滑块11上，弹簧4的另一端固定在淬火平台3上，车轴1在淬火过程中，沿轴向会有收缩，第一滑块11在车轴1的带动下沿轴向相应移动，弹簧4被压缩；当淬火结束后、左夹紧头21松开车轴时，弹簧4带动第一滑块11复位，便可进行下一根车轴的夹紧。

如图5所示，在淬火平台3上设置有2个工件推送单元5，用于将工件1推送到待夹紧位置，每个推送单元5设置在一第二滑块上12上，每个工件推送单元5包括一推送油缸51和一V形块52，推送油缸51的活塞杆与V形块52的相连并可带动V形块52左右移动，工件1放置于V形块52上，V形块52设置于第二滑块12上，并与第二滑块12滑动连接。第二滑块12也可在淬火平台3上沿工件轴向移动。

如图3、图5所示，第一滑块11和第二滑块12的底部均设有燕尾槽，相应地，在淬火平台3上设置有沿工件轴向的燕尾导轨，与上述燕尾槽滑动配合，从而使第一滑块11和第二滑块12可在淬火平台3上可沿工件轴向滑动。

如图1所示的淬火设备还包括淬火槽6、摆臂8和平台升降单元9，淬火平台3固定在摆臂8上，平台升降单元9固定在淬火槽6上，摆臂8的一端可转动连接在淬火槽6上，摆臂8的另一端与平台升降单元9相连，使得平台升降单元9可带动摆臂8运动，将淬火平台3摆动进入淬火槽6，在工件淬火结束后将淬火平台3摆出淬火槽6。

本申请的淬火槽6内还设有介质搅拌装置，用于均匀冷却淬火介质；循环系统，用于将工件淬火时带入的热量带走；介质压力注入冷却系统7，用于对车轴进行冷却。

本申请的半挂车轴热处理方法如下所示：

本例所述工件为一空心的车轴1，车轴1由机械手控制落入V形块52中，由2个推送油缸51推动V形块52和车轴1一同移动，直至车轴1一侧表面与右夹紧头22内表面贴合，然后左夹紧头21移动至车轴1另一侧将车轴1夹紧，由6个夹紧油缸共3组依次由中间到两侧逐步夹紧，也可同步夹紧，只要夹紧能保证车轴1不发生较大变形即可，这个过程中夹紧力也可以调整，淬火前的矫直完成后，车轴保持这种被夹紧矫直的状态进入淬火槽淬火，具体地，淬火平台3固定在一摆臂8上，由摆臂8将淬火平台3连同被夹紧的车轴1一同摆入淬火槽6内的冷却介质中，并在冷却介质中做来回摆动(图2中A处为液面，B处为车轴入水深度)，同时介质压力注入冷却系统7将水由车轴1的一端部喷入车轴内壁，以冷却车轴内壁，对车轴进行淬火，在淬火时间到后，摆臂8再将淬火平台3连同被夹紧的车轴1摆出水面，并复位，然后三组夹紧油缸23将车轴松开，机械手将淬火完毕的车轴从淬火平台3上移走，然后再将下一根待淬火的车轴放到淬火平台3上。从预应力矫直装置进行夹紧矫直到完成淬火的过程不超过25秒。并且，在淬火过程中，夹紧单元对的夹紧力是随时间变化的，使得车轴在淬火过程中达到较好的矫直效果。图1中左右两个淬火槽共用一个中间的工件传送架，加热好的工件由工件传送架传送至两个淬火槽之间，并通过机械手放置到两侧的V形块52中，在尽量减少工装配置的情况下，提高了车轴热处理的效率。

本发明的有益效果如下：

首先，夹紧单元采用一侧固定，另一侧夹紧油缸推动夹紧，保证工件在矫直时的平直度。

其次，在工件入水淬火前，夹紧单元施加预应力对车轴进行夹紧矫直，然后淬火时，工件轴向变形时，第一滑块也跟着工件轴向移动，避免工件轴向变形过大而破裂，并且左夹紧块和右夹紧块对于工件的持续加压，夹紧力不断调整，控制了工件径向变形。

再次，本申请淬火设备中，夹紧单元、推送单元等工装设计，能很好控制车轴变形，满足车轴的性能要求，无需后道人工矫直工序。

以上只是对发明进行了示例性的说明，本发明的具体实现方式并不局限于此。任何采用本发明的构思和技术方案进行的非实质性修改，均在本发明的保护范围之内。