一种用于从动螺旋锥齿轮组合锻件的热处理装备的制作方法

此申请专利号“2015103704415”，发明创造名称“差速器壳体以及其锻造工艺锻造装备”，申请日“2015-06-30”的分案申请。

本发明涉及一种从动螺旋锥齿轮组合锻件，具体是从动螺旋锥齿轮以及位于齿轮一侧的差速器壳体为一体化锻造结构。

背景技术：

螺旋锥齿轮是汽车驱动桥传动系统的关键零部件。在汽车运输过程中，承担降低速度，增加扭矩，并改变转矩传递方向的作用。驱动桥主减速器的螺旋锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其他齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、承载冲击等特点。

主减速器的螺旋锥齿轮存在有两个作用，第一是改变动力传输的方向，第二是作为变速器的延伸为各个档位提供一个共同的传动比。变速器的输出是一个绕纵轴转动的力矩，而车轮必须绕车辆的横轴转动，这就需要有一个装置来改变动力的传输方向。之所以叫主减速器，就是因为不管变速器在什么档位上，这个装置的传动比都是总传动比的一个因子。有了这个传动比，可以有效的降低对变速器的减速能力的要求，这样设计的好处是可以有效减小变速器的尺寸，使车辆的总布置更加合理。

汽车主减速器最主要的作用，就是减速增扭。我们知道发动机的输出功率是一定的，根据功率的计算公式w=m*v(功率=扭矩*速度)，当通过主减速器将传动速度降下来以后，能获得比较高的输出扭矩，从而得到较大的驱动力。此外，汽车主减速器还有改变动力输出方向、通过差速器实现左右车轮差速或中后桥的差速功能。

现有的驱动桥传动系统主要包括两部分，一是主减速器、二是差速器，两者力的传递是通过螺栓把主减速器的从动螺旋锥齿轮和差速器的壳体进行螺栓紧固连接，由从动螺旋锥齿轮带动差速器旋转，从而实现力的传递和力的方向的改变。

此种方式带来以下问题：

因为两者是通过螺栓进行连接的，其强度因为上述的连接方式收到影响，因此为了能够满足要求，不但要把主减速器的螺旋锥齿轮做大做厚，而此种方式也无疑增大了差速器壳体的重量，不利于车辆的通过能力和进一步的实现轻量化。

为了增强主减速器的螺旋锥齿轮的强度和承载能力，只能增大从动螺旋锥齿轮的外径和厚度，也增大了驱动桥的尺寸和重量，并降低了汽车的通过能力。

而与从动螺旋锥齿轮通过螺栓连接的差速器壳体，本体为铸造结构，其生产工艺决定壳体内会存有沙眼，而一旦存有沙眼之后，严重影响差速器的使用寿命，进而影响整车的寿命。

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种从动螺旋锥齿轮组合锻件，其特征在于：包括从动螺旋锥齿轮以及位于齿轮一侧的差速器壳体，所述的从动螺旋锥齿轮以及位于齿轮一侧的差速器壳体为一体化锻造结构，本被动锥齿轮组合锻件，将从动螺旋锥齿轮以及位于齿轮一侧的差速器壳体为一体化锻造结构，与现有技术相比，综合成本降低，具有强度好、寿命长、汽车通过能力强、轻量化好的优点。

作为金属工件，其热处理是一个比不缺少的工序；现有的炉子都是一炉一炉处理，即处理完一批再处理另一批，此种处理带来很多问题；

1、效率地低下，每次处理的工件数量有限，不能形成连续化的生产。

2、工序复杂，现有的炉子升温处理完毕之后，需要继续人工将工件取出，然后再人工装入新的工件，一方面劳动强度大，二是工件的温度都被释放在车间厂房，造成了浪费。

技术实现要素：

为解决上述存在的技术问题，本发明提供一种用于从动螺旋锥齿轮组合锻件的热处理装备，本被动锥齿轮组合锻件，将从动螺旋锥齿轮以及位于齿轮一侧的差速器壳体为一体化锻造结构，与现有技术相比，综合成本降低，具有强度好、寿命长、汽车通过能力强、轻量化好的优点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种从动螺旋锥齿轮组合锻件，其特征是从动螺旋锥齿轮以及位于齿轮一侧的差速器壳体为一体化锻造结构。

优选的，所述的从动齿轮为从动螺旋锥齿轮。

一种从动螺旋锥齿轮组合锻件的锻前热处理工艺，在工件锻造之前，将坯料中频加热2分钟，加热到1100±50°c，让后使用2吨气锤进行镦粗，用4000吨螺旋压力机进行模具闭式锻造成型，再用300吨冲床冲孔。

一种从动螺旋锥齿轮组合锻件的锻后热处理等温正火工艺，在工件锻造之后，工件的等温正火工艺为：加热到920〜950c，保温2〜4个小时后，通过快冷和缓冷5〜8分钟，冷却到650〜600c后，再进行600c的等温冷却2〜4个小时后，出炉孔冷。

一种用于从动螺旋锥齿轮组合锻件的热处理装备，包括架体，架体上设有上下双层环形轨道，上下双层轨道的竖直投影重合；上轨道上设有运动的环链；环链上间隔设置并带动有拉钩，所述的拉钩包括横向的钩体以及位于钩体后方的钩子，钩体的前部铰接，并使得拉钩的重心位于靠近拉钩的后部，使得拉钩在仅在重力的情况下，拉钩的钩子下垂；下层环形轨道包括能在轨道上运动的被拉块，所述的被拉块包括位于上端的块体，块体的上端开口呈v型，随着拉钩的运动，v型开口的前后两端开口与拉钩钩体接触，拉钩的钩子端翘起，钩子与被拉块不接触；被拉块的中部两侧各设有两个与环形轨道配合的滚轮；被拉块的下端吊有吊杆，吊杆上设有用于承载处理件；在下环形轨道的下方至少设有一个炉体，炉体的中部设有供吊杆通过以及供热处理的通道；通道的前端设有一个垂直于当前位置的横向插板，横向插板可以伸入或者退出被拉块的运动前方；当横向插板伸入到被拉块的最前方时，钩体一直与横向插板接触，将位于后方的钩子抬起，不牵拉被拉块；当横向插板退出被拉块的最前方时，钩体经过最前一级的v型开口前端时，钩体下端腾空，将位于后方的钩子在重力的作用下落下，牵拉位于最前一级的被拉块。

优选的，所述的下环形轨道为双轨结构：外轨以及内轨；上述的被拉块的两侧的滚轮分别与外轨以及内轨配合，被拉块上设有前后两个旋转立柱，所述的旋转立柱正好位于外轨以及内轨之间。

优选的，所述炉子的通道前后位置设有密封门，所述的密封门包括左右半门体，左右板门体外侧端部铰接，内侧向延伸方向两半门体形成“>”形状，与两门体牵拉有牵拉弹簧，门体的一侧设有定位销。

为解决上述存在的技术问题，本发明摒弃了原有的分体组合式结构，将壳体与齿轮进行了锻造一体化的设计，通过锻造直接锻造出整体结构的被动锥齿轮组合锻件。

所述的锻造装备包括主要包括环形轨道、拉钩、被拉块以及炉体。

其中环形轨道设有上下两个，上环形轨道主要用于承载拉钩，并通过链条带动拉钩进行运动；下轨道主要用于承载被拉块。

拉钩主要与被拉块进行配合，用于拉动被拉块，拉钩分为两部分一一钩体以及钩子，其中钩体的前部铰接，后部进行为钩子，当钩体底面与被拉块的上端面接触时，位于前端的钩子被顶起，从而保证在需要钩拉时才能钩拉。

被拉块的上端设计成为v型开口，这样被拉块的上端两侧出现了两个端面，两个端面实现两个目的，一是钩子可以通过这个v型开口勾住被拉块的前端，二是被拉块前后设置之后，多排被拉块前后设置之后，随着拉钩的向前运动，拉钩的前端间隔被触及，钩子不会勾住中部或者后端的钩体，仅能勾住位于最前一级的被拉块。

炉体位于环形轨道的下方，对于有些多工序处理的热处理工艺，可以根据需要添加炉体的个数，从而实现连续化的热处理，热处理效率大幅提升。

炉体的前端以及后端设有密封门，密封门能够将炉体的出入口进行密封，保证炉内的温度，同时，炉体的中部为加热的位置，在进入炉体时能够进行预热；在热处理完毕后能够先慢慢冷却部分后再脱离炉体；提高热处理效果以及热利用率。

本发明的有益效果表现在：

1、强度更高：本发明的一体化结构相比于原有的分体式结构，其强度更高，能够更好的满足配合需求；

2、轻量化好：与原结构相比，本一体化的结构能够在重量以及体积上节省40%以上；

3、寿命更长：与原有的铸造结构相比，避免了沙眼的缺陷，不会出现断裂等现象。

附图说明

图1为本发明差速器壳体结构示意图；

图2为本装置结构俯视结构示意图；

图3为主视局部结构示意图；

图4为炉体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述：

图1所示，一种被动锥齿轮组合锻件，包括从动螺旋锥齿轮2以及位于齿轮一侧的差速器壳体1。

本实施例的被动锥齿轮组合锻件通过模具锻造而成，因此本实施例的齿圈2(齿轮）与壳体本体1为一体化锻造结构，而非原来的螺栓紧固的结构。

一种从动螺旋锥齿轮组合锻件的锻前热处理工艺，在工件锻造之前，将坯料中频加热2分钟，加热到1100±50°c，让后使用2吨气锤进行镦粗，用4000吨螺旋压力机进行模具闭式锻造成型，再用300吨冲床冲孔。

汽车变速器齿轮、轴类零件锻坯预先热处理的常用工艺是正火工艺。目的是为了获得均匀、接近理想平衡状态的组织(铁素体和珠光体）和合适的硬度范围（160-190hb)，以提高切削加工性和控制最终热处理变形。

一种从动螺旋锥齿轮组合锻件的锻后热处理等温正火工艺，在工件锻造之后，工件的等温正火工艺为：加热到920〜950c，保温2〜4个小时后，通过快冷和缓冷5〜8分钟，冷却到650〜600c后，再进行600c的等温冷却2〜4个小时后，出炉孔冷。

一种被动锥齿轮组合锻件热处理装备，包括架体，架体上设有上下双层环形轨道，上下双层轨道的竖直投影重合，图2所示；其中上轨道上设有运动的环链。

环链上间隔设置并带动有拉钩，图3所示，所述的拉钩包括横向的钩体以及位于钩体11后方的钩子12，钩体11的前部铰接，并使得拉钩的重心位于靠近拉钩的后部，使得拉钩在仅在重力的情况下，拉钩的钩子12下垂，用于拉动被拉块3。

下层环形轨道包括能在轨道上运动的被拉块3，所述的被拉块3包括位于上端的块体，块体的上端开口呈v型。被拉块的中部两侧各设有两个与环形轨道配合的滚轮4。

本实施例中将下层环轨采用内外环的结构：外轨以及内轨；内外轨之间插设有定位旋转立柱7(定位旋转立柱7插设在内外环直接形成的槽体内），定位旋转立柱7固定在被拉块上，这样被拉块3通过定位旋转立柱7、滚轮4滑动设置在下层环轨上。

被拉块3的v型开口长度满足：随着拉钩的运动，v型开口的前后两端开口与拉钩钩体接触，拉钩的钩子12端翘起，钩子12与被拉块3不接触；当有前后紧密接触的多个被拉块时，拉钩仅能拉动最前一级的被拉块。图2所示，但图2仅是三个被拉块3并排，是示意性的说明，不能排除多个被拉块3前后并列的可能性。

每个被拉块3的下端吊有一个吊杆5，吊杆5上设有可以人工挂载上需要被处理的工件；然后工件经过一圈之后，再由人工通过现有的工具取下。实现循环。

在下环形轨道的下方至少设有一个炉体6，炉体6的数量可以根据需要进行设定，本实施例设有两个炉体6。

炉体6的中部设有供吊杆通过以及供热处理的通道；

因为热处理需要时间，工件不能连续性的运动，因此需要间隔，也就是说拉钩不能一直拉动被拉件3，为解决本问题，本发明创造设置一个横向插板8，一般情况下可以设置在几个位置：位置一，炉体的前部(使得炉体内的工件满足加热时间的需要)，位置二，在未进入炉体前(将工件置于排队即将进入的状态)。

横向插板，横向插板可以伸入或者退出被拉块的前方，横向插板的运动方向正好与经过当前位置被拉块的运动方向垂直。

当横向插板伸入到被拉块的最前方时，钩体一直与横向插板接触，将位于后方的钩子抬起，不牵拉被拉块；当横向插板退出被拉块的最前方时，钩体经过最前一级的v型开口前端时，钩体下端腾空，将位于后方的钩子在重力的作用下落下，牵拉位于最前一级的被拉块。

所述炉体6的通道前后位置设有密封门吗，图4所示，所述的密封门包括左右半门体61，左右半门体61外侧端部铰接，内侧向延伸方向两半门体形成“>”形状，与两门体牵拉有牵拉弹簧62，门体的一侧设有定位销63。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

但常规正火由于受设备限制采用堆装、堆冷方式及冷却方式，会造成不同零件之间或同一零件不同部位的冷却速度及其组织、应力和硬度的较大差别，导致切削加工性能恶化和最终热处理变形加大，从而降低齿轮精度等级和影响齿轮的使用性能。

随着汽车行业中齿轮、轴类零件精度等级的提高，采用常规正火工艺已经不能适应生产的要求，为此我们公司进行技术改造，与高等院校合作，设计了悬挂式等温正火生产线，通过应用等温正火生产工艺达到以下要求，

1、金相级别为p+f≤3级，按照gb/t13320-2007第二组评级；

2、晶粒度为6-8级；

3、带状组织：按照gb/t13299-1991评定，≤3级；

4、无贝氏体；

5、硬度及其均匀性：硬度在160-190hb之间，同一截面、同一毛坯件不同位置硬度差≤8hb，不同毛坯件硬度差≤15hb。

达到了提高齿轮切削加工性和控制最终热处理变形的目的。