专利名称：大型多功能炉生产线的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及热处理领域，特别涉及应用于机械零件预先热处理和机械零件表面化学硬化热处理的热处理设备。
背景技术：
众所周知，当今国内外对于大型环类和盘类机械零件的预先热处理和表面化学强化热处理均采用井式炉、坑式炉或高能耗的台车炉。这里所说的大型，一是指一次单位装炉量不少于5吨，二是指单个被热处理环类或盘类的零件直径不小于1000mm。使用上述炉型的生产线进行零件热处理，需要通过专用的耐热工装，并利用车间的起重设备来完成。其中，台车炉每完成一次装出料的操作，还需将赤热的炉底(台车)带着被加热的零件开出，使大量的热能瞬间被散失掉。因此，存在以下难以避免的问题一、当被处理的机械零件放置在工装后，由人通过车间起重设备来完成入炉和出炉的操作，使整个操作过程在不可控状态下，以至影响产品最终热处理质量和产品热处理指标的重现性。二、现有的井式炉、坑式炉为了完成加热和冷却(淬火/强制风冷)大型环类和盘类零件都需要借用或通过占处理零件重量三分之一的高镍材料工装来放置零件，这套高镍材料工装并随零件一起装入炉内被加热和冷却，这套高镍材料工装不但要占用炉子的有效装料空间，同时这些工装将随零件在炉内一起被加热，从而每加热一炉零件有近三分之一的电能要被工装所吸收，这些电能被称之为无效功，在加热和冷却过程中还要吸收和放出大量的热能，再者工装因频繁在急冷急热的环境条件下工作，其工装的使寿命大打折扣，使用寿命最长可维持一年，会消耗大量我国稀有的高镍材料。三、目前，大型零件加热、渗碳、回火等过程都是将其直接放在固定的炉底上，如目前的井式炉、坑式炉、箱式炉等。这些炉型无一例外，其炉底与炉体为固定一体，无法使工件在加热、渗碳或回火过程中动起来，仅利用强制循环风机来保证零件在炉内均勻加热和渗碳，无疑在若大的一个空间内存在热流和气流的死角，因此导致零件加热、渗碳或回火不均勻，使热处理后的零件总是出现偏差乃至报废，如零件硬度偏差和渗碳层深度偏差等，总是达不到不令人非常满意结果，从而制约了高精度零件的生产。四、目前对于大型零件在炉内完成加热渗碳后都是通过行车将工件从炉内取出， 并通过行车吊入淬火槽，由于行车原因，无法在现有的油槽上方安装集烟罩，敞口淬火，从而引发淬火时大量的油烟气无组织的排放到车间，从而污染车间和破坏作业环境，甚至引发火灾。
实用新型内容为了解决以上问题，本实用新型提供一种大型多功能炉生产线。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种大型多功能炉生产线，该生产线包括上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火装置、卸料台、多叉式三轴联动机械手和程序控制装置，程序控制装置控制多叉式三轴联动机械手运动，所述三轴联动机械手用于将机械零件依次运送到上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火装置和卸料台。采用上述技术方案的有益效果是整个生产线根据工序要求采用一字排开，其工序工艺路线为上料一加热或渗碳一淬火(按不同要求可实现盐浴淬火、油浴淬火、水基液淬火)/风冷一清洗一回火(可分高、低温回火)一卸料，被处理的机械零件在各工序之间的转移通过多叉式三轴联动机械手，自动完成，该大型多功能炉生产线与目前现有的生产线相比具有以下优点1.全部过程为自动完成操作，无须利用车间行车；2.可以根据不同的热处理要求，在同一生产线上选择不同介质进行淬火；3.在同一生产线上，通过不同单元设备的组合，可完成渗碳热处理、调质热处理、 退火热处理、正火(等温正火)热处理，使之成为真正意义上的多功能生产线；4.当用户产量增加时，还可在该生产线各设备的两侧再新添所需要的设备，从而使生产线具备了非常灵活的扩能空间和多功能的生产组织方式。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步的，冷却装置为淬火装置、风冷却台中的一种或两种。采用上述进一步技术方案的有益效果是，冷却装置可以根据不同的热处理要求， 选择淬火装置或风冷却台实现对机械零件的冷却。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步的，淬火装置为淬火盐槽、淬火油槽、淬火水槽中的一种或多种。采用上述进一步技术方案的有益效果是，可以根据不同的热处理要求，在同一生产线上选择不同介质进行淬火。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步的，多叉式三轴联动机械手包括料叉、X轴移动装置、Y轴升降装置和Z轴移动装置，所述料叉是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成，上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火炉和卸料台均设有与多叉式三轴联动机械手的料叉相匹配的由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成的料台，料叉在X轴移动装置、Y轴升降装置和Z轴移动装置的驱动下进行三维运动，进而将机械零件依次装入和运出上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火装置和卸料台。采用上述技术方案的有益效果是，利用多叉式三轴联动机械手，通过程序控制装置内事先根据热处理要求设定好的工艺运行程序，将待入炉和待出炉的机械零件转移至规定的各工序单元设备，料叉的各锯齿形支撑梁之间的间距和各单元设备的料台等分锯齿形支撑梁为交错设计，多叉式三轴联动机械手每次装料和出料，其料叉的锯齿形支撑梁在X 轴移动装置和Y轴升降装置作用下都从各单元设备的等分锯齿形支撑梁之间进入和退出， 从而完成取料和卸料操作，并在Z轴移动装置作用下将机械零件送至下一道工序设备。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步的，多叉式三轴联动机械手上设置有磁性记忆检测块，上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火炉和卸料台上均设有与该磁性记忆检测块相对应的磁块。采用上述进一步技术方案的有益效果是，当多叉式三轴联动机械手，移动到每个
4设备门前的进出料位置时，设在机械手上的带记忆的磁性位置检测块将发出到位信号，炉们打开，完成取料操作。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步的，淬火装置包括淬火槽和升降料台，在升降料台上部设置有密封罩盖，该密封罩盖在升降台带动下升起和下降，并在下降时罩在淬火槽的上方，在淬火槽槽体的一侧设有排烟系统，所述升降料台的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。进一步的，排烟系统包括与淬火槽槽体相连通的烟道和设置在烟道上的油烟净化
直ο采用上述技术方案的有益效果是，在本生产线中改变了装出料的方式，使得安装密封式油烟收集罩变的非常容易，将淬火过程排放出来的废油烟气有组织的定向排放，大量废油烟气通过设置的管道经过油烟净化器后再向外排放，使环境得到保护和改善。在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。进一步的，加热渗碳炉为转底式加热渗碳炉，回火装置为转底式回火炉。进一步的，转底式加热渗碳炉包括炉体、设置在炉体内部的加热器、设置在炉体顶部的循环风机、设置在炉体壁上的进出料口、用于封闭进出料口的炉门、设置在炉体底部的转动炉底、以及设置在转动炉底上的料台，转动炉底与炉体通过密封油槽衔接，转动炉底包括转体、位于转体下方的齿轮传动副、位于齿轮传动副下方的回转支撑，回转支撑内设置有滚动体，该回转支撑驱动齿轮传动副进而带动转体旋转，料台的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。进一步的，转底式回火炉包括包括炉体、设置在炉体内部的加热器、设置在炉体顶部的循环风机、设置在炉体壁上的进出料口、用于封闭进出料口的炉门、设置在炉体底部的转动炉底、以及设置在转动炉底上的料台，转动炉底与炉体通过密封油槽衔接，转动炉底包括转体、位于转体下方的齿轮传动副、位于齿轮传动副下方的回转支撑，所述回转支撑内设置有滚动体，该回转支撑驱动齿轮传动副进而带动转体旋转，料台的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。采用上述技术方案的有益效果是1.取消随炉加热的高镍材料工装，最大限度的发挥设备效能，减少因工装变形而引起的被处理的零件变形。本实用新型大型多功能炉生产线将底部承载料台设计成多条等分锯齿形支撑梁结构，替代支撑零件的托盘或工装，这样一来，对于直径大于1米的零件无须任何工装或托盘，因取消工装，一次净装炉量加大，设备单位生产率提高，同等产能减少设备投入，无效能被降到最低，使热处理的单位成本降低，节约了大量的高镍材料和每年昂贵的购置工装费用。2.大型环类和盘类零件在加热、渗碳、回火过程由静态变均速动态为了使大型零件在整个加热、渗碳以及回火过程中旋转起来，本实用新型大型多功能炉生产线将加热渗碳炉和回火炉进行了分体设计，即把炉体和炉底分开，炉底设计一组带滚动体的回转支撑，并将炉底转动部分装与回转支撑连接，同过通过一对齿轮传动副，使其转动，因被加热的零件承放在炉底的等分锯齿形支撑梁上，从而带动零件转动加热和渗碳，为了在整个加热和渗碳过程保持密封和炉膛正压，在炉体和炉底的配合处设有专门的油密封槽，由于零件在加热和渗碳过程始终保持在旋转中，并在循环风机的协助下，使零件在加热和渗碳室
5内的温度环境、气流环境大为改善，达到均勻加热和均勻渗碳之目的，为生产高精度的零件奠定了基础。
图1为本实用新型大型多功能炉生产线的俯视结构示意图；图2为转底式加热渗碳炉和多叉式三轴联动机械手的结构俯视图；图3为图2的结构主视图；图4为转底式回火炉和多叉式三轴联动机械手的结构主视图；图5淬火油槽和多叉式三轴联动机械手的结构主视图；图6淬火盐槽和多叉式三轴联动机械手的结构主视图；图7清洗机和多叉式三轴联动机械手的结构主视图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。如图1所示，一种大型多功能炉生产线，该生产线包括上料台1、转底式加热渗碳炉2、冷却装置、清洗机6、转底式回火炉7、卸料台8、多叉式三轴联动机械手10和程序控制装置9，程序控制装置9控制多叉式三轴联动机械手10进行三维运动，进而将机械零件11 依次运送至上料台1、转底式加热渗碳炉2、冷却装置、清洗机6、转底式回火炉7和卸料台 8。冷却装置可以根据不同的热处理要求，选择淬火装置、风冷却台5实现对机械零件的冷却。淬火装置可以根据不同的热处理要求，选择淬火油槽3、淬火盐槽4、淬火水槽中的一种或多种。如图2飞所示，多叉式三轴联动机械手10包括料叉101、X轴移动装置102、Y轴升降装置103和Z轴移动装置104，料叉101是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成，这些锯齿形支撑梁的一端连成一体，另一端分开为多叉式结构，构成料叉101托运工件的支撑面，上料台1、转底式加热渗碳炉2、淬火油槽3、淬火盐槽4、风冷却台5、清洗机6、转底式回火炉7和卸料台8均设有与多叉式三轴联动机械手10的料叉101相匹配的料台，料叉101 的齿形支撑梁与各单元设备料台的齿形支撑梁交错设计。料叉101在X轴移动装置102、Υ轴升降装置103和Z轴移动装置104的驱动下进行三维运动，进而将机械零件11依次装入和运出上料台1、转底式加热渗碳炉2、淬火油槽 3、淬火盐槽4、风冷却台5、清洗机6、转底式回火炉7和卸料台8。X轴移动装置102包括第一驱动电机和与第一驱动电机连接的第一齿链装置，第一驱动电机驱动第一齿链装置带动多叉式三轴联动机械手10的料叉101在X轴方向移动， 实现料叉101在各单元设备内进出，Y轴升降装置103为液压汽缸，该液压汽缸带动料叉 101在Y轴方向移动，Z轴移动装置104包括第二驱动电机和与第二驱动电机连接的第二齿链装置，第一驱动电机驱动第一齿链装置带动多叉式三轴联动机械手10在Z轴方向移动， 实现多叉式三轴联动机械手10在各工序间移动。[0052]多叉式三轴联动机械手10上设置有磁性记忆检测块，上料台1、转底式加热渗碳炉2、淬火油槽3、淬火盐槽4、风冷却台5、清洗机6、转底式回火炉7和卸料台8上均设有与该磁性记忆检测块相对应的磁块。如图5所示，淬火油槽3包括淬火槽301和升降料台302，在升降料台302上部设置有密封罩盖303，该密封罩盖303在升降料台302带动下升起和下降，并在下降时罩在淬火槽301槽体的上方，在淬火槽301槽体的一侧设有排烟系统，排烟系统包括与淬火槽槽体相连通的烟道304和设置在烟道304上的油烟净化装置305，升降料台302的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。如图6所示，淬火盐槽4包括淬火槽401和升降料台402，在升降料台402上部设置有密封罩盖403，该密封罩盖403在升降料台402带动下升起和下降，并在下降时罩在淬火槽401槽体的上方，在淬火槽401槽体的一侧设有排烟系统，排烟系统包括与淬火槽槽体相连通的烟道404和设置在烟道404上的油烟净化装置405，升降料台402的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。如图7所示，清洗机6包括淬火槽601和升降料台602，在升降料台602上部设置有密封罩盖603，该密封罩盖603在升降料台602带动下升起和下降，并在下降时罩在淬火槽601槽体的上方，升降料台602的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。在本生产线中淬火装置和清洗机6改变了装出料的方式，使得安装密封罩盖403 变的非常容易，将淬火过程和清洗过程排放出来的废油烟气有组织的定向排放，大量废油烟气通过设置的烟道304经过油烟净化装置305后再向外排放，使环境得到保护和改善。如图2和图3所示，转底式加热渗碳炉2包括炉体201、设置在炉体201内部的加热器202、设置在炉体201顶部的循环风机203、与循环风机203相连通的供气系统204、设置在炉体201壁上的进出料口 205、用于封闭进出料口 205的炉门206、设置在炉体201底部的转动炉底207、驱动转动炉底207旋转的驱动装置、以及设置在转动炉底207上的料台 208，转动炉底207与炉体201通过密封油槽209衔接，密封油槽209槽内插入了炉体201 和转动炉底207的密封刀，转动炉底207包括转体2071、位于转体2071下方的齿轮传动副 2072、位于齿轮传动副2072下方的一组带滚动体的回转支撑2073，驱动装置驱动齿轮传动副2072进而带动转体2071旋转，料台208的支撑面是由若干根锯齿形支撑梁组成。如图3所示，转底式回火炉7包括炉体701、设置在炉体701内部的加热器702、设置在炉体701顶部的循环风机703、设置在炉体701壁上的进出料口 705、用于封闭进出料口 705的炉门706、设置在炉体701底部的转动炉底707、驱动转动炉底707旋转的驱动装置、以及设置在转动炉底707上的料台708，转动炉底707与炉体通过密封油槽709衔接，密封油槽709槽内插入了炉体701和转动炉底707的密封刀，转动炉底707包括转体7071、位于转体7071下方的齿轮传动副7072、位于齿轮传动副7072下方的一组带滚动体的回转支撑7073，回转支承7073驱动齿轮传动副7072进而带动转体7071旋转，料台708的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成本实用新型大型多功能炉生产线利用多叉式三轴联动机械手10，通过程序控制装置9内事先根据热处理要求设定好的工艺运行程序，将待入炉和待出炉的机械零件11转移至规定的各工序单元设备，由于多叉式三轴联动机械手10的料叉101的各锯齿形支撑梁之间的间距和各单元设备的料台等分锯齿形支撑梁为交错设计，多叉式三轴联动机械手10每次装料和出料，其料叉101的锯齿形支撑梁在X轴移动装置102和Y轴升降装置103作用下都从都从各单元设备料台的等分锯齿形支撑梁之间进入和退出，从而完成取料和卸料操作。多叉式三轴联动机械手10上设置有磁性记忆检测块，上料台1、转底式加热渗碳炉 2、淬火油槽3、淬火盐槽4、风冷却台5、清洗机6、转底式回火炉7和卸料台8上均设有与该磁性记忆检测块相对应的磁块，因此，当多叉式三轴联动机械手10移动到每个设备门前的进出料口位置时，设在三轴联动机械10手上的磁性记忆检测块与各单元设备上设置的磁块感应并发出到位信号，各单元设备炉门打开时，料叉101进入炉内，并位于各单元设备料台下方，料叉101的锯齿形支撑梁与料台的锯齿形支撑梁交错，在Y轴升降装置103的作用下，料叉101升起，并带动料台上的机械零件一起升起，升到规定高度(即零件离开料台的等分锯齿形支撑梁后)，在X轴移动装置102的作用下，退出炉膛，并转移至下一工序。多叉式三轴联动机械手10的动作有极高的准确性和重复性，且全部过程都在程序控制装置9的控制下自动完成，彻底解决了因人为因数的不确定性，使产品热处理质量得到保障。本实用新型大型多功能炉生产线由于转底式加热渗碳炉和转底式回火炉结构中均将底部承载料台设计成多条等分锯齿形支撑梁结构，替代支撑机械零件的托盘或工装， 这样一来，对于直径大于1米的零件无须任何工装或托盘，因取消工装，一次净装炉量加大，设备单位生产率提高，同等产能减少设备投入，无效能被降到最低，使热处理的单位成本降低，节约了大量的高镍材料和每年昂贵的购置工装费用。本实用新型大型多功能炉生产线将加热渗碳炉和回火炉进行了分体设计，即把炉体和炉底分开，炉底设计一组带滚动体的回转支撑，并将炉底转动部分装与回转支撑连接，同过通过一对齿轮传动副，使其转动，因被加热的零件承放在炉底的等分锯齿形支撑梁上，从而带动机械零件转动加热和渗碳，为了在整个加热和渗碳过程保持密封和炉膛正压， 在炉体和炉底的配合处设有专门的油密封槽，由于零件在加热和渗碳过程始终保持在旋转中，并在循环风机的协助下，使零件在加热和渗碳室内的温度环境、气流环境大为改善，达到均勻加热和均勻渗碳之目的，为生产高精度的零件奠定了基础。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
8
权利要求1.一种大型多功能炉生产线，其特征在于该生产线包括上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火装置、卸料台、多叉式三轴联动机械手和程序控制装置，所述程序控制装置控制多叉式三轴联动机械手运动，所述三轴联动机械手用于将机械零件依次运送到上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火装置和卸料台。
2.根据权利要求1所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述冷却装置为淬火装置、风冷却台中的一种或两种。
3.根据权利要求2所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述淬火装置为淬火盐槽、淬火油槽、淬火水槽中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述多叉式三轴联动机械手包括料叉、X轴移动装置、Y轴升降装置和Z轴移动装置，所述料叉是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成，所述上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火炉和卸料台均设有与多叉式三轴联动机械手的料叉相匹配的料台，所述料叉在X轴移动装置、Y轴升降装置和Z轴移动装置的驱动下进行三维运动，进而将机械零件依次装入和运出上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火装置和卸料台。
5.根据权利要求4所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述多叉式三轴联动机械手上设置有磁性记忆检测块，所述上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火炉和卸料台上均设有与该磁性记忆检测块相对应的磁块。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述冷却装置为淬火装置，其包括淬火槽和升降料台，在升降料台上部设置有密封罩盖，该密封罩盖在升降料台带动下升起和下降，并在下降时罩在淬火槽的上方，在淬火槽槽体的一侧设有排烟系统，所述升降料台的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。
7.根据权利要求6所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述排烟系统包括与淬火槽槽体相连通的烟道和设置在烟道上的油烟净化装置。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述加热渗碳炉为转底式加热渗碳炉，所述回火装置为转底式回火炉。
9.根据权利要求8所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述转底式加热渗碳炉包括炉体、设置在炉体内部的加热器、设置在炉体顶部的循环风机、设置在炉体壁上的进出料口、用于封闭进出料口的炉门、设置在炉体底部的转动炉底、以及设置在转动炉底上的料台，所述转动炉底与炉体通过密封油槽衔接，所述转动炉底包括转体、位于转体下方的齿轮传动副、位于齿轮传动副下方的回转支撑，所述回转支撑内设置有滚动体，该回转支撑驱动齿轮传动副进而带动转体旋转，所述料台的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。
10.根据权利要求8所述的一种大型多功能炉生产线，其特征在于所述转底式回火炉包括包括炉体、设置在炉体内部的加热器、设置在炉体顶部的循环风机、设置在炉体壁上的进出料口、用于封闭进出料口的炉门、设置在炉体底部的转动炉底、以及设置在转动炉底上的料台，所述转动炉底与炉体通过密封油槽衔接，所述转动炉底包括转体、位于转体下方的齿轮传动副、位于齿轮传动副下方的回转支撑，所述回转支撑内设置有滚动体，该回转支撑驱动齿轮传动副进而带动转体旋转，所述料台的支撑面是由间距相等的若干根锯齿形支撑梁组成。
专利摘要本实用新型涉及一种大型多功能炉生产线，该生产线包括上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火装置、卸料台、多叉式三轴联动机械手和程序控制装置，程序控制装置控制多叉式三轴联动机械手运动，所述三轴联动机械手用于将机械零件依次运送到上料台、加热渗碳炉、冷却装置、清洗机、回火装置和卸料台。本实用新型大型多功能炉生产线具有以下优点自动完成操作，无须利用车间行车；可满足不同的热处理要求；取消随炉加热的高镍材料工装，节能；可控气氛等。
文档编号C23F17/00GK202039130SQ201120061789
公开日2011年11月16日 申请日期2011年3月10日 优先权日2011年3月10日
发明者陈曦, 陈磊 申请人:陈曦