齿轮轴表面处理装置和齿轮轴表面处理工艺的制作方法

本发明涉及零件处理技术领域，尤其是涉及一种齿轮轴表面处理装置和齿轮轴表面处理工艺。

背景技术：

发动机是一种能够把其他形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机、外燃机、电动机等。其中，内燃机能够将化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器。发动机中的齿轮轴是发动机中重要的组成部分。

齿轮轴加工成型的过程一般包括渗氮、精密磨削加工、检验和成品几个步骤，其中渗氮工艺的处理，能够增加齿轮轴的硬度，渗氮工艺采用将齿轮轴放置在渗氮炉内，通过向渗氮炉内通入气态的氨气，氨气分解成氮原子，实现对齿轮轴的渗氮处理，保证齿轮轴的表面的稳定性。

但是，齿轮轴是一种高精度齿轮轴，传统的渗氮工艺采用的是气态氮，齿轮轴表面渗氮所需时间较长，渗氮不均匀，且齿轮轴的表面为圆弧形，容易造成渗氮不均匀，渗氮效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种齿轮轴表面处理装置，以解决现有技术中存在的，采用传统的渗氮工艺渗氮所需时间较长，且渗氮不均匀的技术问题。

本发明还提供了一种齿轮轴表面处理工艺，以解决现有技术中存在的，传统的渗氮工艺渗氮效率不高的技术问题。

本发明提供的一种齿轮轴表面处理装置，包括传输单元和处理单元；

所述传输单元设置在处理单元的上方，所述传输单元用于将经过初加工的齿轮轴输送至处理单元，所述处理单元用于对齿轮轴表面进行处理；

所述处理单元包括依次设置的清洗池、空气炉、渗氮炉、冷却炉和抛光机；

所述空气炉包括预热腔室、加热装置和第一气体输送管道，所述加热装置套设在预热腔室的外侧，所述第一气体输送管道与预热腔室连通，所述第一气体输送管道用于向所述预热腔室内输送氮气；

所述渗氮炉包括渗氮腔室和第二气体输送管道，所述第二气体输送管道与所述渗氮腔室连通，所述渗氮腔室内设有氮化剂，所述第二气体输送管道用于向所述渗氮腔室内输送氮气。

进一步的，所述空气炉内设有导风筒和吹风装置；

所述导风筒设置在预热腔室内部，所述吹风装置设在导风筒的下方，所述吹风装置用于将输入的氮气吹送。

进一步的，所述加热装置为电阻丝，所述电阻丝缠绕在所述空气炉的外侧。

进一步的，所述输送单元包括工装夹具和行车；

所述行车吊夹所述工装夹具，所述工装夹具用于装夹齿轮轴。

进一步的，所述冷却炉包括冷却腔室和第三气体输送管道；

所述第三气体输送管道与所述冷却腔室连通，所述第三气体输送管道用于向所述冷却腔室内输送保护气体。

进一步的，所述清洗池包括清洗液输送管道和清洗腔室；

所述清洗液输送管道与清洗腔室连通，所述清洗液输送管道用于向所述清洗腔室内输送清洗液。

一种齿轮轴表面处理工艺，依次包括如下步骤：

(i)初加工齿轮轴；

初加工齿轮轴至预设尺寸；

(ii)第一次清洗

清洗齿轮轴，用于清除齿轮轴表面的油污；

(iii)预热

预热齿轮轴，用于对齿轮轴表面进行预热；

(iv)渗氮、渗碳

对齿轮轴表面进行渗氮渗碳处理；

(v)冷却

对齿轮轴表面进行冷却；

(vi)第二次清洗

将经冷却的齿轮轴进行第二次清洗；

(vii)抛光

抛光齿轮轴；

(viii)抽样检测

对齿轮轴进行抽样检测；

(ix)入库。

进一步的，步骤(ii)中，齿轮轴放入清洗池内进行清洗，清洗池内的温度为80℃，搅拌时间为1小时。

进一步的，步骤(iii)中，齿轮轴放入空气炉内进行预热处理，空气炉内温度为370℃，温度维持45分钟；

步骤(iv)中，齿轮轴放入渗氮炉内进行渗氮渗碳处理，渗氮炉内温度为560℃，温度维持4小时；

步骤(v)中，齿轮轴放入冷却炉内进行冷却处理，冷却炉内温度维持1小时。

进一步的，步骤(v)中，向冷却炉内通入保护气体，所述保护气体为氮气，所述保护气体均布的通入冷却炉内。

本发明提供的齿轮轴表面处理装置，所述传输单元设在处理单元的上方，所述传输单元用于将经过初加工的齿轮轴输送到处理单元，处理单元对齿轮轴表面进行处理；齿轮轴经传输单元的输送依次经过清洗池、空气炉、渗氮炉、冷却炉、清洗池和抛光机，经过清洗池实现齿轮轴的第一次清洗；经过空气炉实现对齿轮轴的预热，加热装置能够对预热腔室进行加热，通过通入氮气，提升齿轮轴表面的渗入效果；所述渗氮炉内设有氮化剂，通过向渗氮炉内通入氮气，氮气与渗氮炉内的氮化剂反应，有利于渗氮炉内的氮化剂溶液的翻滚和滚动，增加齿轮轴表面的氮势，增加渗入速度，且齿轮轴设置在氮化剂包围的环境中，氮原子渗入均匀，保证齿轮轴的渗氮效果。

本发明提供的齿轮轴表面处理工艺，齿轮轴直接加工至预设尺寸，不需预留变形量，加工处理方便；之后清洗齿轮轴，清理齿轮轴表面的油污，防止油污等杂质影响表面渗入情况及污染工艺材料；之后预热齿轮轴，通过预热齿轮轴进一步清理残留油渍，同时活化齿轮轴表面，提升渗入的效果；之后对齿轮轴进行渗氮渗碳处理，提高齿轮轴表面的耐磨性和硬度，此时，齿轮轴处于氮原子包围的环境下，渗氮均匀，渗氮效果好；之后对齿轮轴进行冷却处理，防止高温氮化齿轮轴被空气氧化，减小变形，颜色均匀；之后进行第二次清洗，对齿轮轴的表面进行二次处理；使用全自动喷丸机进行抛光处理，使得齿轮轴表面色泽一致，致密性好；最后进行抽样检测入库，保证齿轮轴的颜色及成品率，提高齿轮轴的生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的齿轮轴表面处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的齿轮轴表面处理装置的空气炉结构示意图；

图3为本发明实施例提供的齿轮轴表面处理装置的输送单元的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的齿轮轴表面处理装置的渗氮炉结构示意图；

图5为本发明实施例提供的齿轮轴表面处理装置的冷却炉结构示意图；

图6为本发明实施例提供的齿轮轴表面处理装置的清洗池的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的齿轮轴表面处理工艺的示意图。

图标：100-传输单元；200-处理单元；101-工装夹具；102-行车；201-清洗池；202-空气炉；203-渗氮炉；204-冷却炉；205-抛光机；2011-清洗腔室；2012-清洗液输送管道；2021-预热腔室；2022-加热装置；2023-第一气体输送管道；2024-导风筒；2025-吹风装置；2031-渗氮腔室；2032-第二气体输送管道；2041-冷却腔室；2042-第三气体输送管道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种齿轮轴表面处理装置，所述齿轮轴表面处理装置包括传输单元100和处理单元200；所述传输单元100设置在处理单元200的上方，所述传输单元100用于将经过初加工的齿轮轴输送至处理单元200，所述处理单元200用于对齿轮轴表面进行处理；所述处理单元200包括依次设置的清洗池201、空气炉202、渗氮炉203、冷却炉204和抛光机205；所述空气炉202包括预热腔室2021、加热装置2022和第一气体输送管道2023，所述加热装置2022套设在预热腔室2021的外侧，所述第一气体输送管道2023与预热腔室2021连通，所述第一气体输送管道2023用于向所述预热腔室2021内输送氮气；所述渗氮炉203包括渗氮腔室2031和第二气体输送管道2032，所述第二气体输送管道2032与所述渗氮腔室2031连通，所述渗氮腔室2031内设有氮化剂，所述第二气体输送管道2032用于向所述渗氮腔室2031内输送氮气。

如图1、图2和图4所示，所述传输单元100设在处理单元200的上方，所述传输单元100用于将经过初加工的齿轮轴输送至处理单元200，处理单元200用于对齿轮轴表面进行处理；齿轮轴经传输单元100的输送依次经过清洗池201、空气炉202、渗氮炉203、冷却炉204、清洗池201和抛光机205，经过清洗池201实现齿轮轴的第一次清洗；经过空气炉202实现对齿轮轴的预热，加热装置2022能够对预热腔室2021进行加热，第一气体输送管道2023用于向空气炉202内通入氮气，通过通入氮气提升齿轮轴表面的渗入效果；所述渗氮炉203内设有氮化剂，通过第二气体输送管道2032向渗氮炉203内通入氮气，氮气与渗氮炉203内的氮化剂反应，有利于渗氮炉203内的氮化剂的翻滚和滚动，增加齿轮轴表面的氮势，增加渗入速度，且齿轮轴设置在氮化剂包围的环境中，氮原子渗入均匀，保证齿轮轴的渗氮效果；冷却炉204用于对齿轮轴进行冷却，提高渗氮处理后的齿轮轴表面的耐磨性和硬度；所述抛光机205用于对齿轮轴表面进行处理，使得齿轮轴表面均匀色泽一致，实现对齿轮轴的加工。

需要说明的是，所述氮化剂为氮酸盐、氯化盐或者氰酸盐。

还需要说明的是，第一气体输送管道2023从预热腔室2021的上方进入到达预热腔室2021的底端，其中第一气体输送管道2023的出口端被封堵，且所述第一气体输送管道2023的底部管道上设有多个通气孔，多个通气孔均布设置在底部的管道上，使得氮气从预热腔室2021的底部通入，实现预热腔室2021内氮气的充满。

还需要说明的是，所述第二气体输送管道2032的设置与第一气体输送管道2023的结构设置相同。

进一步地，所述空气炉202内设有导风筒2024和吹风装置2025；所述导风筒2024设置在预热腔室2021内部，所述吹风装置2025设在导风筒2024的下方，所述吹风装置2025用于将输入的氮气吹送。

如图2所示，所述导风筒2024设在预热腔室2021内部，所述吹风装置2025设在导风筒2024的下方，吹风装置2025将通入到预热腔室2021内的氮气由下至上吹入到预热腔室2021内，氮气从导风筒2024内由下到上流动，之后从导风筒2024与预热腔室2021之间的腔室内返回到预热腔室2021底部，实现氮气在预热腔室2021内的流动，使得位于预热腔室2021内部的齿轮轴经过氮气的充分预热，保证对齿轮轴表面的充分催化。

需要说明的是，所述吹风装置2025包括电机和叶轮，所述电机设在叶轮的下方，为叶轮的转动提供驱动力；需要使用吹风装置2025时，启动电机，叶轮转动，实现对氮气的吹送。

进一步地，所述加热装置2022为电阻丝，所述电阻丝缠绕在所述空气炉202的外侧。

如图2所示，所述电阻丝缠绕在空气炉202的预热腔室2021的外侧，通过通电，实现电阻丝对预热腔室2021的加热，实现对预热腔室2021的加热，实现对预热腔室2021内部的齿轮轴的预热。

进一步地，所述输送单元包括工装夹具101和行车102；所述行车102吊夹所述工装夹具101，所述工装夹具101用于装夹齿轮轴。

如图1和图3所示，所述行车102吊夹所述工装夹具101，所述工装夹具101用于装夹齿轮轴，实现对齿轮轴从一个工位到另一个工位的传输。

进一步地，所述冷却炉204包括冷却腔室2041和第三气体输送管道2042；所述第三气体输送管道2042与所述冷却腔室2041连通，所述第三气体输送管道2042用于向所述冷却腔室2041内输送保护气体。

如图5所示，所述第三气体输送管道2042与冷却腔室2041相连通，所述第三气体输送管道2042用于向冷却腔室2041内输送保护气体，通过输入保护气体，防止高温氮化后的齿轮轴被空气氧化，变形较小，颜色均匀美化齿轮轴表面。

需要说明的是，所述第三气体输送管道2042的设置与第一气体输送管道2023的结构相同。

进一步地，所述清洗池201包括清洗液输送管道2012和清洗腔室2011；所述清洗液输送管道2012与清洗腔室2011连通，所述清洗液输送管道2012用于向所述清洗腔室2011内输送清洗液。

如图6所示，所述清洗液输送管道2012用于向清洗腔室2011内输送清洗液，实现对清洗腔室2011内的清洗液的输送，实现对清洗腔室2011内的齿轮轴的二次清洗。

本发明还提供了一种齿轮轴表面处理工艺，依次包括如下步骤：(i)初加工齿轮轴，初加工齿轮轴至预设尺寸；(ii)第一次清洗，清洗齿轮轴，用于清除齿轮轴表面的油污；(iii)预热，预热齿轮轴，用于对齿轮轴表面进行预热；(iv)渗氮、渗碳；对齿轮轴表面进行渗氮渗碳处理；(v)冷却；对齿轮轴表面进行冷却；(vi)第二次清洗；将经冷却的齿轮轴进行第二次清洗；(vii)抛光；抛光齿轮轴；(viii)抽样检测；对齿轮轴进行抽样检测；(ix)入库。

如图7所示，本发明提供的齿轮轴表面处理工艺，首先将齿轮轴直接加工至预设尺寸，不需预留变形量，加工处理方便；之后清洗齿轮轴，清理齿轮轴表面的油污，防止油污等杂质影响表面渗入情况及污染工艺材料；之后预热齿轮轴，通过预热齿轮轴进一步清理残留油渍，同时活化齿轮轴表面提升渗入的效果；之后对齿轮轴进行渗氮渗碳处理，提高齿轮轴表面的耐磨性和硬度，在氮化时，通入氮气，有利于渗氮腔室2031的氮化剂翻滚和流动，同时通入氮气可以提高齿轮轴表面的氮势，增加渗入速度，由于氮化剂的流动性好，因此渗氮层均匀，渗氮效果好；之后对齿轮轴进行冷却处理，通入氮气氛围冷却，防止高温氮化后的齿轮轴的表面被空气氧化，减小变形，颜色均匀；之后进行第二次清洗，对齿轮轴的表面进行二次处理；使用全自动喷丸机进行抛光处理，使得齿轮轴表面色泽一致，致密性好；最后进行抽样检测入库，保证齿轮轴的颜色及成品率，提高齿轮轴的生产效率。

进一步地，步骤(ii)中，齿轮轴放入清洗池201内进行清洗，清洗池201内的温度为80℃，搅拌时间为1小时。

使用清洗池201对齿轮轴进行一次清洗，清洗池201内的温度保持在80℃，搅拌时间为1小时，实现对齿轮轴的充分清洗。

进一步地，步骤(iii)中，齿轮轴放入空气炉202内进行预热处理，空气炉202内温度为370℃，温度维持45分钟；步骤(iv)中，齿轮轴放入渗氮炉203内进行渗氮渗碳处理，渗氮炉203内温度为560℃，温度维持4小时；步骤(v)中，齿轮轴放入冷却炉204内进行冷却处理，冷却内温度维持1小时。

步骤(iii)中，将齿轮轴放入空气炉202内进行预热处理，空气炉202内温度为370℃，温度维持45分钟，实现对齿轮轴的充分预热，催化齿轮轴表面，提升后续的渗氮效果；步骤(iv)中，齿轮轴放入渗氮炉203内进行渗氮渗碳处理，渗氮炉203内温度为560℃，温度维持4小时，提高齿轮轴的耐磨性和硬度，保证齿轮轴表面的充分渗氮渗碳的处理；步骤(v)中，齿轮轴放入冷却炉204内进行冷却处理，冷却炉204内温度维持1小时，实现对齿轮轴的冷却，防止高温氮化产品被空气氧化，减小变形，颜色均匀美化齿轮轴表面。

进一步地，步骤(v)中，向冷却炉204内通入保护气体，所述保护气体为氮气，所述保护气体均布的通入冷却炉204内。

所述保护气体为氮气，采用稳定的气氛氮气进行冷却，能够保证齿轮轴表面的颜色均匀，而且使得齿轮轴不易变形。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。