一种成型钣金件淬火夹紧装置的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种成型钣金件淬火热夹紧装置。

背景技术：

平板通过冲压成型实现工件结构形状，经热处理提高其力学性能是机械产品中常用板料的机械加工手段。但在加工该类板类成型件的过程中，淬火变形是影响该类工件加工的一个关键因素。

由于板料成型件淬火时内部的热应力与组织应力的共同作用，使板料成型件产生较大的变形，淬火后的高硬度、高强韧性使成型件难以通过校正的方式恢复原成型形状。

压淬生产线是目前常用的一种压紧淬火设备，该设备具有加工效率高、淬火变形小的特点，但该设备存在成本高、利用率低的缺点，不适合小批量生产。冲压弯曲成型工件，压淬生产线在淬火时无法解决冲压弯曲成型工件变形的问题。现有的冲压弯曲成型工件通常在淬火后采用校正的方法解决其变形问题，由于其淬火后硬度高，因此校正难度大。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种成型钣金件淬火热夹紧装置，解决小型钣金件小批量淬火变形问题以及冲压弯曲成型工件变形的问题。

本发明的技术方案为：一种成型钣金件淬火热夹紧装置，其特征在于：主要由支架1、下模2、上模3、吊装夹具4、定位装置5、夹紧弹簧6、套筒7和导杆8组成；支架通过中部的定位装置固定安装于淬火液槽上或淬火液槽附近的固定装置上，四个套筒7固定在支架上端的四角，吊装夹具的下端固定在上模的上表面，导杆的下端穿过上、下模的支耳与螺母固定连接，导杆上端的凸台设置在套筒内进行限位，夹紧弹簧套在导杆上，设置在上模支耳和导杆的凸台之间并处于压缩状态。

有益效果：本发明能够利用热处理现场现有的加热炉、淬火水槽、淬火高车等设备完成压紧淬火工序，解决热处理淬火变形问题。适合于小型弯曲变形成型件、小型平板件、小型压筋板件小批量生产的防变形淬火生产。采用该装置可克服大型压淬生产线设备购置成本高、开炉加热能耗高、设备占地面积大等缺点。该装置的使用灵活性大、占地面积小、装置制作及操作简单、易于实现小批量、多品种生产。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的打开位置示意图；

图3为本发明的模具打开位置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供一种成型钣金件淬火热夹紧装置，主要由支架1、下模2、上模3、吊装夹具4、定位装置5、夹紧弹簧6、套筒7和导杆8组成；支架通过中部的定位装置固定安装于淬火液槽上或淬火液槽附近的固定装置上，四个套筒7焊接固定在支架上端的四角，吊装夹具的下端固定在上模的上表面，导杆的下端穿过上、下模的支耳与螺母固定连接，导杆上端的凸台设置在套筒内进行限位，夹紧弹簧套在导杆上，设置在支耳和导杆的凸台之间并处于压缩状态；

操作时，通过淬火高车的力提起吊装夹具与上模，弹簧克服支架及下模的自重，处于预压状态，同时打开上下模，如图3所示，加热的工件从加热炉内取出，置于上下模之间时，淬火起重落下，弹簧夹紧预紧力起作用将工件压紧，在整个装置自重作用下整体下移，直至与定位装置接触后停止运行，工件处于冷却状态。冷却完成后，淬火高车上提，上下模分离，整个装置上移至下模露出液面，取出工件，完成了工件的压紧淬火。

本发明的具体实施过程如下：

1.当工件需进行淬火时，首先用吊车钩住吊装夹具的吊环，向上起吊，使上、下模在弹簧预紧力的作用下同时漏出液面，此时，上、下模应处于夹紧状态。导杆与套筒顶部接触，导杆不再有自由上升空间。如图2。

2.当吊车继续起吊时，下模靠自重的作用，停留在水面上，不再向上运动。而弹簧克服支架自重的力继续压缩，同时上模向上运动，使上、下模打开一定的空间，如图3。

3.将加热的工件放于上、下模之间，放下吊车，使上模与下模将工件在弹簧力的作用下夹紧。如图2。

4.继续放下吊车，使整个上、下模体系统和薄板工件在重力的作用下一同进入水面以下，使薄板工件达到淬火的目的。如图1。

成型钣金件淬火时工件的操作及冷却条件

工件淬火前，为保证工件能顺利放于夹紧装置下模上，下模需露出液面之上，由人工将工件顺利转移到下模上；工件淬火时，为保证工件在淬火液中充分冷却，需具备工件能完全浸入淬火液中；工件与上下模设计为避免淬火软点的点接触。

根据上述技术要求：支架的面积和高度要根据钣金成型件的大小和现场淬火液槽的体积和液面的高度确定。支架的固定依靠焊接于支架之上的角钢架与淬火液槽上的连接体固定。支架底部与槽体底面不接触，以保持淬火液槽不受夹紧力的影响，其承受的力量全部由淬火槽边缘或外部结构支架承担；下模露出液面依靠淬火高车上拉打开上模的同时将整个装置上抬并使下模露出液面，淬火高车上拉时的冲击力依靠上面的四个弹簧缓冲。

例如，假设淬火液槽液面的深度为2000，工件压紧后要求位于液面下200～300深处，则支架浸入液面中的高度应小于淬火液槽的深度。上下模的预紧力设计应是与工件上模与下模接触后，弹簧的预紧力足以能满足使工件夹紧淬火后不变形。

为改善工件与淬火液的充分接触及淬火液的流动性，与工件直接接触的上下模设计为网眼状及销钉结构。网眼起淬火液通漏作用，销钉与工件点接触避免工件淬火软点。

2.夹紧弹簧的设计计算

弹簧的设计计算主要与装置支架下部、工件重量及压紧工件夹紧力有关。

弹簧的初压力P₁的计算：为使工件在整个过程中都处于夹紧状态，弹簧需要一个预压紧力。下支架组合部分包括下模体、四个螺帽、四个弹簧导杆、四个弹簧的重量，设其总重量为P₁，则根据压缩弹簧的载荷与弹簧的压缩量之间的关系式P＝K·Fd⁴/nD³

P-施加于弹簧的力(kg)

K-弹簧的曲度系数(一般取8000～8300之间)

F-弹簧的变形量(mm)

d-弹簧钢丝直径(mm)

n-弹簧的有效圈数(圈)

D-弹簧的中径(mm)

上述公式中，P由三个力组成，即P₁、P₂和P₃。P₁为预压力，也就是弹簧克服下模组合系统所需的力，P₂为将上、下模拉开一定的距离时，使弹簧二次压缩时所需的力。P₃为将弹簧压缩至各圈接触时所需的力。所对应的变形量分别为：F₁、F₂和F₃，

计算时，先按照GB/T2089-1994初步选取弹簧的主要尺寸参数D、d，那么公式中只有F和n为未知量，通过反复调整二者的值，必要时也可调整钢丝直径。

3.导杆的设计

导杆的特点是：导杆一端设计有与螺母配合的外螺纹，另一端设计有弹簧凸台，即一台阶圆盘。为防止螺纹脱扣，螺纹端可局部淬火。

4.导套的设计

导套的长度与下模上水面的高度有关，如前面所说的下模的最低位与液面的距离为800，则导杆的长度为800+弹簧导杆与导套重叠部分的尺寸(200)＝1000。导套的内径与导杆挡盘的外径有1～2mm的间隙即可。

5.上、下模的设计

上、下模外形的设计主要根据钣金件的形状和外形尺寸决定，弯曲成型件只需设计弯曲成型模具并带渗漏网眼，压筋板形状，应设计有加强筋让位的销钉结构。

关键点：

a.上、下模板要有使淬火液充分进入工件的透水孔。

b.对弯曲变形件采用钢板将上、下模拼焊为条状结构，使淬火液从钢板条的间隙内透过即可。

c.对带筋钢板，可采用销钉结构，确定上、下模板上的销钉面积时，既要考虑其强度承受能力，又不能使其接触工件的面积太大而使工件产生淬火软点。其直径一般不大于6mm比较合适。销钉的高度根据工件筋的高度确定，销钉的位置可将筋的位置让开，使筋在淬火时处于自由状态。

d.上、下模加工时，对弯曲件，要满足弯曲件图纸资料对工件形状的要求；对压筋件，要使销钉平面度满足工件图纸对工件平面度的技术要求。

e.因工件是在热状态下进行压紧淬火的，所需的压紧力比冲压压紧力小，所以对上、下模具的硬度和材料没有特殊要求。但因其长期在淬火液中浸泡，所以，做防锈处理即可。

本发明的装置使工件在淬火液面上和进入淬火液面后的整个淬火过程中都处于夹紧状态，减少了工件在淬火过程中的变形。