一种在线生产曲轴同步热处理装置的制作方法

本发明属于金属表面热处理技术领域，涉及汽车曲轴热处理装置，具体涉及一种在线生产曲轴同步热处理装置。

背景技术：

曲轴是汽车发动机的重要组成部件，它的生产质量、特别是曲轴轴颈及圆角处的应力集中、疲劳裂纹或断裂对发动机的使用寿命及综合性能影响极大。为了消除此类影响，在生产过程中通常要对曲轴进行热处理。

曲轴轴颈及圆角热处理主要有在线生产热处理和线下热处理两种方式：就目前而言，在在线生产热处理的过程中，曲轴水平放置，中间无辅助支撑，热处理过程中需要有回火热校直工艺，热传递和曲轴自重均会增加曲轴变形；线下热处理通常采取堆叠、平铺或悬挂的集中热处理方式，需要专门的热处理生产线，不能与曲轴生产线配套使用，热处理时曲轴静止不动，存在着加热不均匀、变形大、热处理费用高、生产节拍慢等诸多缺点。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种在线生产曲轴同步热处理装置，该装置在热处理时，曲轴竖直放置，热处理部位受热均匀、变形小，热处理效率高，能适应多品种曲轴的在线热处理。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种在线生产曲轴同步热处理装置，包括定位夹紧机构、同步传动机构、平行四边形机构和感应加热机构；所述定位夹紧机构用于对生产的曲轴定位夹紧；所述同步传动机构用于带动平行四边形机构和曲轴同步转动；所述平行四边形机构用于驱动感应加热机构在水平面内平动；所述感应加热机构用于对曲轴进行加热和保温热处理。

进一步地，所述定位夹紧机构包括气动三爪卡盘、定位板、偏心顶尖、侧板和活动顶尖；所述活动顶尖固定连接在侧板的顶部上，所述定位板与气动三爪卡盘相连接，所述偏心顶尖与定位板固定连接；所述活动顶尖位于定位板的正上方，二者之间用于放置曲轴；所述曲轴通过气动三爪卡盘夹紧，并由定位板、活动顶尖、气动三爪卡盘和偏心顶尖定位。

进一步地，所述同步传动机构包括从动同步带轮、第一传动轴、第二传动轴、主动同步带轮、第三传动轴、轴承座、第二同步带、下底座、传动电机、上底座、第一锥齿轮和第二锥齿轮；所述传动电机的输出轴安装在轴承座上，所述轴承座与下底座相连接；所述传动电机输出轴的右端通过螺母以及平键与第一锥齿轮相连接；所述第一锥齿轮与第二锥齿轮相互啮合；所述第二锥齿轮通过螺母以及平键与第三传动轴相连接；所述第二传动轴下端通过螺母以及平键与主动同步带轮相连接；所述主动同步带轮通过第二同步带带动从动同步带轮转动；所述从动同步带轮通过螺母以及平键与第一传动轴相连接；所述上底座与下底座相连接；所述上底座位于下底座的上面，从左至右依次开有三个孔，所述第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴分别插入上底座的三个孔中。

进一步地，所述气动三爪卡盘通过推力球轴承以及平键与第一传动轴相连接；所述传动电机与侧板相连接；所述侧板垂直固定在上底座与下底座上。

进一步地，所述平行四边形机构包括第一同步带、从动曲柄、第一手动三爪卡盘、主动曲柄和第二手动三爪卡盘；所述第一手动三爪卡盘通过推力球轴承以及平键与第二传动轴相连接，所述从动曲柄插入第一手动三爪卡盘的孔中；所述第二手动三爪卡盘通过推力球轴承以及平键与第三传动轴相连接，所述主动曲柄插入第二手动三爪卡盘的孔中；所述主动曲柄和从动曲柄中主轴颈和连杆颈的布置位置与待热处理曲轴相对应；所述第一手动三爪卡盘和第二手动三爪卡盘的下端加工有齿形，第二手动三爪卡盘通过第一同步带带动第一手动三爪卡盘转动。

进一步地，所述感应加热机构包括耐高温隔热材料、伸缩气缸、杆身、杆盖、u型圈、钢丝软管、喷嘴、感应加热器和非接触式温度传感器；所述杆身和杆盖相连接组成的孔与主动曲柄轴颈(连杆颈或主轴颈)相配合，从动曲柄中与主动曲柄相对应的轴颈通过杆身上的开口插入杆身的槽中，杆身上的开口交叉反向布置；所述伸缩气缸右端与杆身相连接，左端活塞杆与u型圈相连接；所述喷嘴与u型圈螺纹连接，钢丝软管插入伸缩气缸活塞杆和喷嘴的孔中，与喷嘴螺纹联接；感应加热器与u型圈相连接，非接触式温度传感器旋入u型圈和感应加热器的孔中，与u型圈螺纹连接；所述耐高温隔热材料位于u型圈上，用于对热处理区域进行保温。

作为一种优选，所述平行四边形机构上配备有3～15个感应加热机构，所述感应加热机构沿曲轴的轴向分布，分布的数量和位置根据曲轴的加热部位确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)热处理效率高。在平行四边形机构上配备有3～15个感应加热机构，能够同时对多个曲轴轴颈(主轴颈或连杆颈)并行热处理。

(2)热处理部位受热均匀、热处理效果好、变形小。在热处理过程中，曲轴竖直放置，且曲轴边旋转边加热；平行四边形机构驱动感应加热机构在水平面内平动，可以保证感应加热器与曲轴轴颈相对位置不变，且与曲轴不接触，保证了加热表面的温度恒定。

(3)热处理柔性好，可以适应多品种曲轴的在线热处理。由于感应加热机构的数量和分布位置可以根据曲轴的加热部位和需要进行调整，因此加热范围广，能够适应多品种曲轴的在线热处理。

(4)成本低。该热处理装置与曲轴生产线配套使用，不需要专门的热处理生产线。

附图说明

图1是本发明所提供的一种在线生产曲轴同步热处理装置的主视图(a-a剖视图)。

图2是本发明所提供的一种在线生产曲轴同步热处理装置的俯视图。

图3是本发明所提供的一种在线生产曲轴同步热处理装置的左视图。

图4是本发明所提供的一种在线生产曲轴同步热处理装置的b-b剖视图。

图5是本发明所提供的一种在线生产曲轴同步热处理装置中感应加热机构的三视图。

附图标记说明：1、从动同步带轮；2、第一传动轴；3、气动三爪卡盘；4、定位板；5、第二传动轴；6、主动同步带轮；7、第一同步带；8、第三传动轴；9、轴承座；10、第二同步带；11、偏心顶尖；12、从动曲柄；13、第一手动三爪卡盘；14、主动曲柄；15、第二手动三爪卡盘；16、侧板；17、活动顶尖；18、下底座；19、传动电机；20、上底座；21、第一锥齿轮；22、第二锥齿轮；23、耐高温隔热材料；24、伸缩气缸；25、杆身；26、杆盖；27、u型圈；28、钢丝软管；29、喷嘴；30、感应加热器；31、非接触式温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明公开了一种在线生产曲轴同步热处理装置，包括定位夹紧机构、同步传动机构、平行四边形机构和感应加热机构；所述定位夹紧机构用于对生产的曲轴定位夹紧；所述同步传动机构用于带动平行四边形机构和曲轴同步转动；所述平行四边形机构用于驱动感应加热机构在水平面内平动；所述感应加热机构用于对曲轴进行加热和保温热处理。

如图1和图3所示，所述定位夹紧机构包括气动三爪卡盘3、定位板4、偏心顶尖11、侧板16和活动顶尖17；所述活动顶尖17固定连接在侧板16的顶部上，所述定位板4与气动三爪卡盘3相连接，所述偏心顶尖11与定位板4固定连接；所述活动顶尖17位于定位板4的正上方，二者之间用于放置曲轴；所述曲轴通过气动三爪卡盘3夹紧，并由定位板4、活动顶尖17、气动三爪卡盘3和偏心顶尖11定位。

如图1、图3和图4所示，所述同步传动机构包括从动同步带轮1、第一传动轴2、第二传动轴5、主动同步带轮6、第三传动轴8、轴承座9、第二同步带10、下底座18、传动电机19、上底座20、第一锥齿轮21和第二锥齿轮22；所述传动电机19的输出轴安装在轴承座9上，所述轴承座9与下底座18相连接；所述传动电机19输出轴的右端通过螺母以及平键与第一锥齿轮21相连接；所述第一锥齿轮21与第二锥齿轮22相互啮合；所述第二锥齿轮22通过螺母以及平键与第三传动轴8相连接；所述第二传动轴5下端通过螺母以及平键与主动同步带轮6相连接；所述主动同步带轮6通过第二同步带10带动从动同步带轮1转动；所述从动同步带轮1通过螺母以及平键与第一传动轴2相连接；所述上底座20与下底座18相连接；所述上底座位于下底座18的上面，从左至右依次开有三个孔，所述第一传动轴2、第二传动轴5、第三传动轴8分别插入上底座20的三个孔中。

所述气动三爪卡盘3通过推力球轴承以及平键与第一传动轴2相连接；所述传动电机19与侧板16相连接；所述侧板16垂直固定在上底座20与下底座18上。

如图1和图2所示，所述平行四边形机构包括第一同步带7、从动曲柄12、第一手动三爪卡盘13、主动曲柄14和第二手动三爪卡盘15；所述第一手动三爪卡盘13通过推力球轴承以及平键与第二传动轴5相连接，所述从动曲柄12插入第一手动三爪卡盘13的孔中；所述第二手动三爪卡盘15通过推力球轴承以及平键与第三传动轴8相连接，所述主动曲柄14插入第二手动三爪卡盘15的孔中；所述主动曲柄14和从动曲柄12中主轴颈和连杆颈的布置位置与待热处理曲轴相对应；所述第一手动三爪卡盘13和第二手动三爪卡盘15的下端加工有齿形，第二手动三爪卡盘15通过第一同步带7带动第一手动三爪卡盘13转动。

如图5所示，所述感应加热机构包括耐高温隔热材料23、伸缩气缸24、杆身25、杆盖26、u型圈27、钢丝软管28、喷嘴29、感应加热器30和非接触式温度传感器31；所述杆身25和杆盖26相连接组成的孔与主动曲柄14轴颈(连杆颈或主轴颈)相配合，从动曲柄12中与主动曲柄14相对应的轴颈通过杆身25上的开口插入杆身25的槽中，杆身25上的开口交叉反向布置；所述伸缩气缸24右端与杆身25相连接，左端活塞杆与u型圈27相连接；所述喷嘴29与u型圈27螺纹连接，钢丝软管28插入伸缩气缸24活塞杆和喷嘴29的孔中，与喷嘴29螺纹联接；感应加热器30与u型圈27相连接，非接触式温度传感器31旋入u型圈27和感应加热器30的孔中，与u型圈27螺纹连接；所述耐高温隔热材料23位于u型圈27上，用于对热处理区域进行保温。

所述平行四边形机构上配备有3～15个感应加热机构，所述感应加热机构沿曲轴的轴向分布，分布的数量和位置根据曲轴的加热部位确定。

实施例

本发明所提供的一种在线生产曲轴同步热处理装置的工作流程如下：

曲轴在热处理时，由定位夹紧机构对曲轴定位夹紧，由同步传动机构带动平行四边形机构和曲轴同步转动，由平行四边形机构驱动感应加热机构在水平面内平动，保证感应加热器与曲轴轴颈相对位置不变，且与曲轴轴颈不接触，防止划伤曲轴轴颈，由感应加热机构对曲轴进行加热及保温热处理。具体流程包括：

定位夹紧机构实现曲轴的定位夹紧：曲轴主要由定位板4、活动顶尖17、气动三爪卡盘3和偏心顶尖11定位，共限制曲轴的六个自由度，曲轴由气动三爪卡盘3夹紧。

同步传动机构工作时，运动和动力传递的路线为：传动电机19→第一锥齿轮21→第二锥齿轮22→第三传动轴8→第二手动三爪卡盘15→第一同步带7→第一手动三爪卡盘13→第二传动轴5→主动同步带轮6→第二同步带10→从动同步带轮1→第一传动轴2，向外输出同步转速。

平行四边形机构的定位和夹紧和曲轴类似，第一手动三爪卡盘13通过推力球轴承以及平键与第二传动轴5相连接，从动曲柄12插入第一手动三爪卡盘13的孔中，由第一手动三爪卡盘13、定位板、活动顶尖以及偏心顶尖定位夹紧；第二手动三爪卡盘15通过推力球轴承以及平键与第三传动轴8相连接，主动曲柄14插入第二手动三爪卡盘15的孔中，由第二手动三爪卡盘15、定位板、活动顶尖以及偏心顶尖定位夹紧；第一手动三爪卡盘13和第二手动三爪卡盘15通过第一同步带7传动。

感应加热机构工作时，由第一手动三爪卡盘13、第二手动三爪卡盘15、主动曲柄14和从动曲柄12组成的平行四边形机构驱动，在水平面内实现平动，对曲轴并行热处理。热处理前，伸缩气缸24带动感应加热器30运动到曲轴轴颈处；热处理过程中，由感应加热器30对曲轴轴颈及圆角加热，由非接触式温度传感器31检测曲轴热处理温度，当热处理温度达到设定值时，喷嘴29喷水，对曲轴轴颈及圆角进行冷却，由耐高温隔热材料23对热处理区域进行保温。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。