专利名称：一种通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种淬火装置及淬火工艺，特别涉及到一种通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺。
背景技术：
通用动力发动机一般被简称为通机。曲轴是通机中最重要的零件之一。它的功用是将活塞的直线往复运动转变为回转运动，并输出力矩，驱动与其配接的外在工作装置，此外还驱动配气机构、点火机构、调速机构等控制机构。曲轴的两侧分别被称为飞轮端杆部和输出端杆部，中间部位为曲拐，也称为连杆轴颈，主要与连杆相连，飞轮端杆部主要连接件为发动机飞轮，输出端杆部主要连接外部，输出发动机动力，曲轴的输出端杆部有键槽。通常，如果不对键槽进行淬火，曲轴在使用过程中其键槽部位易被产生变形或断裂，因此，需对键槽进行淬火。现有技术采用高频淬火的方式对曲轴键槽进行淬火，并采用人工控制加热时间和曲轴杆部在高频线圈中的移动速度，然后，通过检测键槽淬火层深度和金相组织的方式确定淬火质量,并以此对淬火工艺参数进行调整。然而,淬火质量受很多因数，如环境温度、介质、电流、材料、残余应力等的影响。显然，现有技术曲轴杆部键槽淬火装置和淬火工艺，采用人工控制加热时间和曲轴杆部在高频线圈中的移动速度，存在着淬火后键槽宽度变形量很不稳定、宽度尺寸经常达不到设计要求等问题。
发明内容
为克服现有技术通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺存在的淬火后键槽宽度变形量很不稳定、宽度尺寸经常达不到设计要求等问题，本发明提出一种通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺。本发明动力机曲轴键槽淬火装置，包括上、下顶针、淬火线圈和冷却水圈，其中，上、下顶针竖直对称、同轴固定设置于活动滑座上，活动滑座与基座通过滑轨连接，且有升降机构控制活动滑座能够沿滑轨上下移动；上顶针由气动装置控制能相对于下顶针相向运动；淬火线圈为径向平绕线圈，其内径与曲轴输出端杆部的直径相匹配，且采用空心铜管绕制，淬火线圈设置在上、下顶针之间，连接高频电源；冷却水圈与淬火线圈为同一线圈，即冷却水圈利用淬火线圈的空心铜管，在淬火线圈空心铜管内施加高压冷却液，并在淬火线圈内圈的内侧设置有喷水口，所述喷水口沿内圈圆周均匀设置。
进一步的，本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置淬火线圈内径与曲轴输出端杆部的直径相匹配是指淬火线圈的内圈圆心与曲轴输出端杆部的圆心同心，且淬火线圈的内圈的直径比曲轴输出端杆部的直径大I. 8^2. O mm。进一步的，本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置的淬火线圈的匝数为2 4匝，其空心铜管的外径为Φ5 IOmm,壁厚为1 2 mm。进一步的，本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置冷却水圈喷水口的直径为Φ1.5mm，并且，设置在与冷却水圈平面呈45° ±1°夹角的铜管内侧壁上。本发明通用动力机曲轴键槽淬火工艺，采用本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置对曲轴输出端杆部键槽进行高频淬火，包括以下步骤
(1)将曲轴竖直放置在上、下顶针之间，上顶针由气动装置控制相对于下顶针运动，上、下顶针分别顶入曲轴杆部的中心孔将曲轴固定在上、下顶针之间，此时，淬火线圈正好处于曲轴输出端杆部键槽下部略低的位置，淬火线圈与曲轴输出端杆部的间隙为I. 8 2. O mm ；
(2)开启淬火线圈的电源，其电流为42 45A ；
(3)当淬火线圈电源开启时间达到O.5^0. 7秒时，开启升降机构，固定在上、下顶针之间的曲轴以37(T390 mm/min的速度匀速向下移动，与此同时，开启高压冷却水阀，冷却液从冷却水圈的喷水口处喷射出，冷却液均匀的喷洒在曲轴输出端杆部外圆上对其进行冷却；
(4)当曲轴下降到达曲轴输出端杆部的末端是，关闭升降机构和高压冷却水阀，开启气动装置，上顶针退回，取下已经淬火完毕的曲轴，即完成对曲轴输出端杆部键槽的淬火处理。进一步的，本发明通用动力机曲轴键槽淬火工艺的步骤(3)所述冷却液为自来水。本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺的有益技术效果是克服了键槽淬火所受因数的影响，键槽宽度变形量达到了一个稳定的状态，键槽宽度稳定。
附图I为本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置夹持及淬火部分的三维结构示意 附图2为本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置冷却水圈横截面剖视示意图。下面结合附图及具体实施方式
对本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺做进一步说明。
具体实施例方式附图I为本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置夹持及淬火部分的三维结构示意图，附图2为本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置冷却水圈横截面剖视示意图，图中，I为下顶针、2为上顶针，3为淬火线圈，4为曲轴。由图可知，本发明动力机曲轴键槽淬火装置，包括上、下顶针、淬火线圈3和冷却水圈，其中，上、下顶针竖直对称、同轴固定设置于活动滑座上，活动滑座与基座通过滑轨连接，且有升降机构控制活动滑座能够沿滑轨上下移动；上顶针2由气动装置控制能相对于下顶针I相向运动；淬火线圈3为径向平绕线圈，其内经与曲轴输出端杆部的直径相匹配，且采用空心铜管绕制，淬火线圈3设置在上、下顶针之间，连接高频电源；冷却水圈与淬火线圈3为同一线圈，即冷却水圈利用淬火线圈3的空心铜管，在淬火线圈3空心铜管内施加高压冷却液，并在淬火线圈3内圈的内侧设置有喷水口，所述喷水口沿内圈圆周均匀设置。本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置的上、下顶针的主要功能是夹持并固定曲轴，并使曲轴能够以曲轴的飞轮端杆部和输出端杆部的轴线上下移动。采用活动滑座、滑轨、升降机构和气动装置控制上顶针移动，能够方便曲轴的夹持，采用顶针顶入曲轴中心孔能够保证在夹持时准确定位，同时，采用活动滑座、滑轨、升降机构和气动装置能够保证曲轴匀速的向下运动。淬火线圈3是本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置的主要感应加热部件，本发明通用动力机曲轴的淬火线圈3两边分别与高频电源相连接。实际上，可以将淬火线圈3视为一连接在高频电路中的导线，由于高频电流的流动，在导线的内圆会产生高频磁场，因此，靠近该高频磁场的金属可能被加热。为了保证淬火线圈3产生的高频磁场能够有效的对曲轴的输出端杆部的键槽表面进行感应加热，本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置的淬火线圈3的匝数为2 4匝，其空心铜管的外径为Φ5 10mm，壁厚为1 2 mm，并且，要求淬火线圈3的内侧直径比曲轴输出端杆部的直径大I. 8^2. O mm,由于淬火线圈3的圆心与曲轴输出端杆部的圆心为同心，因此，能保证待淬火的曲轴的输出端杆部与淬火线圈3内圆的间距完全相等，使得淬火线圈3所产生的高频磁场能够均匀的对曲轴的输出端杆部的键槽部位进行感应加热，再加上曲轴随升降机构的移动，使得淬火线圈3在动态的情况下对相应的键槽部位进行感应加热。为保证曲轴的输出端杆部的冷却效果，本发明淬火线圈3为圆形空心铜管，且冷却水圈和淬火线圈3为同一空心铜管，且在其内侧设置有喷水口，喷水口与冷却水圈的圆心的夹角为45° ±1°，喷水口的直径为Φ1. 5 mm，由此，保证冷却效果。本发明通用动力机曲轴键槽淬火工艺，采用本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置的淬火工艺，包括以下步骤 (1)将曲轴竖直放置在上、下顶针之间，上顶针由气动装置控制相对于下顶针运动，上、下顶针分别顶入曲轴杆部的中心孔将曲轴固定在上、下顶针之间，此时，曲轴输出端杆部正好放置于淬火线圈内，淬火线圈与曲轴输出端杆部的间隙为1.8 2.0 mm；
(2)开启升降机构，固定在上、下顶针之间的曲轴以37(T390mm/min的速度匀速向下移动，同时，开启淬火线圈的电源，电流为42 45 A；
(3)当热处理时间达到O.5^0. 7秒时，对待淬火的曲轴杆部进行喷水冷却处理，即从冷却水圈的喷水口处喷射冷却液，冷却液均匀的喷洒在曲轴的输出端杆部；
(4)淬火线圈保持固定，待淬火的曲轴杆部竖直往下移动，同时，保持热处理，保持喷水冷却处理，直至到达曲轴杆部的顶部，关闭升降机构和冷却液开关，开启气动装置，上顶针退回,取下已经淬火完毕的曲轴，即完成对曲轴输出端杆部的键槽的淬火处理。为经济环保，本发明通用动力机曲轴键槽淬火工艺的步骤(3)所述冷却液为自来水。本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺的有益技术效果是克服了键槽淬火所受因数的影响，键槽宽度变形量达到了一个稳定的状态，键槽宽度稳定。
权利要求
1.一种通用动力机曲轴键槽淬火装置，其特征在于该淬火装置包括上、下顶针、淬火线圈和冷却水圈，其中，上、下顶针竖直对称、同轴固定设置于活动滑座上，活动滑座与基座通过滑轨连接，且有升降机构控制活动滑座能够沿滑轨上下移动；上顶针由气动装置控制能相对于下顶针相向运动；淬火线圈为径向平绕线圈，其内径与曲轴输出端杆部的直径相匹配，且采用空心铜管绕制，淬火线圈设置在上、下顶针之间，连接高频电源；冷却水圈与淬火线圈为同一线圈，即冷却水圈利用淬火线圈的空心铜管，在淬火线圈空心铜管内施加高压冷却液，并在淬火线圈内圈的内侧设置有喷水口，所述喷水口沿内圈圆周均匀设置。
2.根据权利要求I所述通用动力机曲轴键槽淬火装置，其特征在于，淬火线圈内径与曲轴输出端杆部的直径相匹配是指淬火线圈的内圈圆心与曲轴输出端杆部的圆心同心，且淬火线圈的内圈的直径比曲轴输出端杆部的直径大1.8 2.0 mm。
3.根据权利要求I所述通用动力机曲轴键槽淬火装置，其特征在于，淬火线圈的匝数为2 4匝，其空心铜管的外径为Φ5 10mm，壁厚为I 2 mm。
4.根据权利要求I所述通用动力机曲轴键槽淬火装置，其特征在于，冷却水圈喷水口的直径为Φ1.5 mm，并且，设置在与冷却水圈平面呈45° ±1°夹角的铜管内侧壁上。
5.一种通用动力机曲轴键槽淬火工艺，其特征在于，采用本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置对曲轴输出端杆部键槽进行高频淬火，包括以下步骤 (1)将曲轴竖直放置在上、下顶针之间，上顶针由气动装置控制相对于下顶针运动，上、下顶针分别顶入曲轴杆部的中心孔将曲轴固定在上、下顶针之间，此时，淬火线圈正好处于曲轴输出端杆部键槽下部略低的位置，淬火线圈与曲轴输出端杆部的间隙为I. 8 2. O mm ； (2)开启淬火线圈的电源，其电流为42 45A ； (3)当淬火线圈电源开启时间达到O.5^0. 7秒时，开启升降机构，固定在上、下顶针之间的曲轴以37(T390 mm/min的速度匀速向下移动，与此同时，开启高压冷却水阀，冷却液从冷却水圈的喷水口处喷射出，冷却液均匀的喷洒在曲轴输出端杆部外圆上对其进行冷却； (4)当曲轴下降到达曲轴输出端杆部的末端是，关闭升降机构和高压冷却水阀，开启气动装置，上顶针退回，取下已经淬火完毕的曲轴，即完成对曲轴输出端杆部键槽的淬火处理。
6.根据权利要求5所述通用动力机曲轴键槽淬火工艺，其特征在于，步骤(3)所述冷却液为自来水。
全文摘要
为克服现有技术通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺存在的淬火后键槽宽度变形量很不稳定、宽度尺寸经常达不到设计要求等问题，本发明提出一种通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺，包括上、下顶针、淬火线圈和冷却水圈，其中，上、下顶针竖直对称、同轴固定设置于活动滑座上，活动滑座与基座通过滑轨连接，且有升降机构控制活动滑座能够沿滑轨上下移动；上顶针由气动装置控制能相对于下顶针相向运动；淬火线圈为径向平绕线圈，其内经与曲轴输出端杆部的直径相匹配；本发明通用动力机曲轴键槽淬火装置及淬火工艺克服了键槽淬火所受因数的影响，键槽宽度变形量达到了一个稳定的状态，键槽宽度稳定。
文档编号C21D1/62GK102776348SQ201210268749
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月31日 优先权日2012年7月31日
发明者曹正素, 盛明和 申请人:重庆歇马机械曲轴有限公司