一种快速压力淬火热处理工装的制作方法

本发明创造属于压淬热处理领域，尤其是涉及一种适用于同步器齿套类工件的快速压力淬火热处理工装。

背景技术：

目前多数高精度同步器中齿套类产品(或称“同步器齿套类工件”，以下简称“工件”)在工艺设计时，多采用渗碳空冷后进行压淬的热处理工艺流程，以此来保证齿套类产品的精度。在压淬方面普遍采用带有保护气氛的转体炉加热工件，然后再以淬火油为介质的淬火压床上进行压淬处理。该种淬火压床的上压模具是通过气缸驱动，上压模连体带有一个空腔油罩的结构，工件淬火时冷却时间较长，工作节拍慢。同时整体设备的占用空间大，也不易于机械手送料的应用实施。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种快速压力限形淬火热处理工装，可以缩短工件的淬火时间，提高加工效率，同时方便机械手的应用实施。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种快速压力淬火热处理工装，包括芯模、下压模、上压模和外喷淋组件；

所述芯模体内设有芯模油液腔，芯模的芯模体外壁沿周向均布有多个与芯模油液腔贯通且沿径向向外喷射的芯模喷液孔；

所述下压模体内设有下压模油液腔，其油液出口为均设于下压模上端的多个下压模喷液孔；

所述上压模体内设有上压模油液腔，其油液出口为均设于上压模下端的多个上压模喷液孔；

所述外喷淋组件体内设有外喷淋油液腔，其油液出口为设于外喷淋组件内壁沿周向均布的且沿径向向内喷射的内射喷液孔。

进一步，下压模的所述下压模喷液孔的喷射方向设置为朝内斜上方。

进一步，上压模的所述上压模喷液孔的喷射方向设置为朝内斜下方。

进一步，还包括用于承载工件的工件托架，工件托架由主体向外延伸出多个向上伸出的支脚，每个支脚的外侧壁上还凸出有限位部。

进一步，在下压模的模体上还对应每个限位部沿竖直方向开设有与限位部同等数量的限位槽，每个限位部能伸入对应的限位槽内，且在其内上下移动，并由限位槽的槽底将限位部限位止动。

进一步，所述芯模的下部向下凸设有一抵接部，工件托架的主体上端对应设有一抵接容纳槽。

进一步，还包括一设于下压模的中心空间中且能升降的托架连接杆，工件托架下部则设有与托架连接杆顶部匹配的安放槽，使工件托架既能平稳放置于托架连接杆顶部，又能在外力作用下相互脱离。

进一步，所述支脚数量为三个。

进一步，芯模下部与工件托架的主体相抵接，带动工件托架向下运动，工件托架的支脚上的限位部伸入下压模的限位槽中，当工件托架被下压模由限位槽的槽底和限位部的限位配合而止动，芯模被工件托架止动时，芯模的芯模喷液孔正对工件内孔壁，外喷淋组件也停止到其内射喷液孔对上工件的外侧面的位置。

进一步，所述芯模还连接有芯模连接杆，芯模油液腔的油液由芯模连接杆内的通道流进，经分水段进入芯模油液腔。

相对于现有技术，本发明创造的工装冷却分布广，具有四路冷却液管路，可同时对工件的上、下端面以及内、外侧面，大流量地进行整体喷淋冷却。故此工件可快速完成淬火定型，提高生产效率。同时，因为芯模及上、下压模自身冷却管路的作用使其在压淬过程中温度不会升高，其工装的稳定性加强，工件压淬出来的一致性也同样加强了，起到了提升加工质量的作用。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本工装工作状态(上、下压模已压住工件)下的结构剖视图，并且图中A\B\C\D所指分别为冷却液的四路走向路线；

图2为上压模的立体示意图，注意相对于图1其为倒置状态，为清楚展现其压紧面34和上喷射孔32及其位置关系；

图3是下压模的立体示意图；

图4是工件托架6的立体示意图；

图5是上、下压模压合前，工装各部件及工件所处位置状态示意图；

主要附图标记说明：

1：工件，2：芯模，3：上压模，4：下压模，5：外喷淋组件，6：工件托架，7：下压模连接平台，8芯模连接杆，9：上压模连接台，10：托架连接杆

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图1至图5所示，本工装包括芯模2、下压模4、上压模3和整体呈环形的外喷淋组件5；

芯模2体内设有芯模油液腔21，芯模油液腔21的油液由芯模连接杆8内的通道流进(芯模连接杆8的通道入口图中未示)，经分水段11进入芯模油液腔21，在芯模2的芯模体外壁沿周向呈四排均布有多个与芯模油液腔21贯通且沿径向向外喷射的芯模喷液孔22，由其主要喷射工件的内侧面(即内孔孔壁)，即图1中A所指的第一路冷却液通道；

如图1和图3所示，下压模4体内设有下压模油液腔41，其油液出口为均设于下压模4上端的多个下压模喷液孔42(图中未示其油液进口)，由其主要喷射工件的下端面，即图1中B所指的第二路冷却液通道；进一步，下压模喷液孔42的喷射方向设置为朝内斜上方，以便油液既能喷射工件，也可喷射到芯模2，并能在芯模2的反射下，回喷一部分至工件和下压模，使喷射出的油液充分与工件接触，同时还能兼顾到对芯模和下压模的降温；

如图1和图2所示，上压模3体内设有上压模油液腔31，其油液出口为均设于上压模3下端的多个上压模喷液孔32(图中未示其油液进口)，由其主要喷射工件的下端面，即图1中C所指的第三路冷却液通道；进一步，上压模喷液孔32的喷射方向设置为朝内斜下方，以便油液既能喷射工件，也可喷射到芯模2，并能在芯模2的反射下，回喷一部分至工件和上压模，使喷射出的油液充分与工件接触，同时还能兼顾到对芯模和上压模3的降温；

如图1所示，外喷淋组件5体内设有外喷淋油液腔51，其油液出口为设于外喷淋组件5内壁沿周向均布的且沿径向向内喷射的内射喷液孔52；由其主要喷射工件的外侧面，即图1中D所指的第四路冷却液通道；

本方案关键体现在成套工装冷却分布广这个方面(传统的压淬工装里，芯模是不喷冷却液的)。综合来讲模具冷却液管路分为四部分：心模上布有多排通孔，可实现对工件内孔部位的集中快冷；下压模和上压模两处各在靠近工作面处布有一排通孔，可对应加强工件下、上端面处的冷却；工件整体的外部有一环形喷液装置(即外喷淋组件5)，能够大流量地对工件进行整体喷淋冷却。故此工件可快速完成淬火定型，提高生产效率。同时，因为芯模及上、下压模自身冷却管路的作用使其在压淬过程中温度不会升高，其工装的稳定性加强，工件压淬出来的一致性也同样加强了，起到了提升加工质量的作用。

进一步，本工装还提出了一种用于承载工件的工件托架6，如图1和图4所示，工件托架6由主体向外延伸出多个向上伸出的支脚61，本实施例中是三个支脚61，每个支脚61的外侧壁上还凸出有限位部62，相应的，在下压模4的模体上还对应每个限位部62沿竖直方向开设有与限位部同等数量的限位槽43，每个限位部62能伸入对应的限位槽43内，且在其内上下移动，并由限位槽43的槽底431将限位部62限位止动，从而阻止了工件托架6的向下移动。

进一步，如图1所示，芯模2的下部向下凸设有一抵接部23，工件托架6的主体上端对应设有一抵接容纳槽63；

本工装还包括一设于下压模4的中心空间中且能升降的托架连接杆10，工件托架6下部则设有与托架连接杆10顶部匹配的安放槽，使工件托架6既能平稳放置于托架连接杆10顶部，又能在外力作用下相互脱离；

工件1被加热后通过传动机构可放置于图4所示的工件托架6之上(三个支脚61伸入工件内孔，工件下端面被支脚外壁上的限位部62顶撑)，再将工件托架6移至如图5所示的托架连接杆10之上，此时工件1位于图5中芯轴2的正下方，且托架连接杆10相对于下压模4是处于向上的位置(高位)。随后芯轴2与上压模3由伺服系统驱动一起向下运动，同时，外喷淋组件5也向下运动；当芯模下部的抵接部23与工件托架6的主体的抵接容纳槽63相抵接，带动工件托架6和托架连接杆10也快速向下运动，工件托架6的支脚上的限位部伸入下压模4的限位槽中，而随着工件托架6的继续下行，下压模4的上端面44抵住工件下端面并使之止动，工件托架6与工件脱离，上压模3下行抵住工件的上端面，使工件被上、下压模压住；当工件托架6被下压模4由限位槽43的槽底431和限位部62的限位配合而止动，则芯模2则被工件托架6由芯模2的抵接部23和工件托架6的主体的抵接容纳槽63的抵接配合而止动，此时，芯模2的芯模喷液孔22正对工件内孔壁，外喷淋组件5也停止到其内射喷液孔52对上工件的外侧面；

最终各个部件在图1所示的位置达到上下静止的平衡状态。这个时期工件1处于上压模3与下压模4之间且承受一定的压力。与此同时芯轴的第一路冷却液通道、下压模的第二路冷却液通道、上压模的第三路冷却液通道、外喷淋组件的第四路冷却液通道同时充满冷却液并向外喷射。因为机床还可配有多项伺服旋转装置，可使得工件1、芯轴2、上压模3、下压模4同时以相同速度绕同一轴心做旋转运动，这样一来。工件可以快速均匀的获得冷却，达到快速定型效果。

工件压淬完毕之后，芯模、上压模、外喷淋组件向上运动，留出空间，工件托架在托架连接杆的向上驱动下向上运动，可以平稳的将工件托起。

需要说明的是，该种工装制作精度要求较高，工装在装配之后要保证上压模工作面(与工件端面接触面)和下压模工作面(与工件端面接触面)的平行度要好，同时芯轴工作面(与工件内花键小径接触面)轴心与上、下压模工作面垂直度也要好。在满足以上两项条件下可实现工件的快速压淬处理，保证工件的淬火质量，提高工件的加工效率。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。