一种节能环保型自动化真空、碳化、氮化热处理集成设备炉的制作方法

本发明涉及金属热处理领域，具体涉及一种节能环保型自动化真空、碳化、氮化热处理集成设备炉。

背景技术

随着国家对环保的管控，目前的很多热处理设备无法达到国家对有害物质、有害气体的排放管理，特别是大型热处理设备把有害物质排放到空气中(微颗粒、二氧化碳、氮化物)，现有的大型热处理设备(真空、碳化、氮化)炉，对热处理工件的重量要求在1吨以上，等待工期长，难以实现小批量生产，无法实现自动化生产，每次每炉只能做单一的热处理(真空、氮化、碳化)等缺点。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术的缺点，为实现自动化生产，快速转换热处理工艺，实现小批量生产，缩短热处理工期，节约能源，有害物质排放达到国家对热处理环保的要求。

为克服现有热处理设备存在的上述不足，本发明为解决技术问题提供了一款智能环保型自动化热处理设备炉。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种节能环保型自动化真空、碳化、氮化热处理集成设备炉，其特征在于：该集成设备炉包括单片机控制系统、工件输入智能机械手、工件输入密封活塞装置、真空控制装置、气体压力控制装置、加热温控装置、冷却装置、工件输出密封活塞装置、工件输出智能机械手；其中工件输入密封活塞装置、真空控制装置、气体压力控制装置、加热温控装置、冷却装置、工件输出密封活塞装置依次顺序通过法兰连接，构成密封系统，单片机控制系统分别对工件输入智能机械手、工件输入密封活塞装置、真空控制装置、气体压力控制装置、加热温控装置、冷却装置、工件输出智能机械手进行自动控制，工件输入智能机械手向工件输入密封活塞装置进行供料，工件输出智能机械手从工件输出密封活塞装置进行出料，真空控制装置对工件进行抽真空处理，气体压力控制装置对工件进行碳化和/或氮化处理。

作为优选的技术方案，工件输入密封活塞装置包括工件输入活塞缸，活塞进料气缸，气缸连接法兰一，连接杆一，活塞导柱一，密封活塞一，工件输入活塞缸包括活塞缸法兰一，活塞缸一，工件进口，活塞孔一，连接杆一固定连接于气缸连接法兰一和活塞缸法兰一之间，活塞导柱一一端与密封活塞一固定连接，另一端通过圆孔穿过气缸连接法兰一，活塞进料气缸固定在气缸连接法兰一上，工件进口位于活塞缸一下部。

作为优选的技术方案，真空控制装置包括真空室推进气缸，气缸连接法兰二，连接杆二，真空气缸连接盘，真空室，真空连接法兰，真空室上设置有真空连接法兰，真空气缸连接盘和真空室位于活塞缸一上部，并位于同一水平线上，真空气缸连接盘位于活塞缸一右侧，真空室位于活塞缸一左侧，真空气缸连接盘上还安装有真空室推进气缸，气缸连接法兰二，连接杆二，连接杆二固定于真空气缸连接盘与气缸连接法兰二之间，真空室推进气缸固定于气缸连接法兰二上。

作为优选的技术方案，真空室的真空度，通过真空传感器反馈到单片机控制系统的液晶屏上，真空度由单片机控制系统的键盘输入系统设定。

作为优选的技术方案，气体压力控制装置包括真空、气体工作缸，真空、气体活塞，连接法兰一，气体室推进气缸，气缸连接法兰四，连接杆四，缸体法兰，气体压力室，连接法兰二，活塞孔二；真空、气体工作缸包括活塞进出气缸，气缸连接法兰三，连接杆三，活塞缸法兰二，活塞缸二；真空、气体活塞包括活塞导柱二，密封活塞二，密封圈一，工件输送口，连接杆四固定于气缸连接法兰四和缸体法兰之间，气体室推进气缸固定于气缸连接法兰四上，活塞导柱二一端与密封活塞二固定连接，另一端通过圆孔穿过气缸连接法兰三，连接杆三固定于气缸连接法兰三和活塞缸法兰二之间，活塞进出气缸固定在气缸连接法兰三上，缸体法兰和连接法兰二位于活塞缸二下部，并且缸体法兰和连接法兰二处于同一水平线上，缸体法兰位于活塞缸二右侧，连接法兰二位于活塞缸二左侧，气体压力室上具有连接法兰一，气体压力室位于活塞缸二上部，真空连接法兰和连接法兰一固定连接，密封活塞二上设置有工件输送口，在接近工件输送口上部和下部的位置分别设置有密封圈一，在活塞缸二下部同样设置有密封圈一。

作为优选的技术方案，气体压力室的气体压力和流量通过压力或流量传感器的反馈信号，反馈到单片机控制系统的液晶屏上，气体的压力和流量，由单片机控制系统的键盘输入系统控制，气体的种类由单片机控制系统设置选择。

作为优选的技术方案，加热温控装置包括温控箱结构本体，连接法兰三，红外线测温孔，加热器连接孔，感应线圈连接盘，感应线圈，温控室，温控室视窗，连接法兰四，连接法兰三位于温控箱结构本体右侧，连接法兰四位于温控箱结构本体左侧，红外线测温孔位于温控箱结构本体上部，温控室视窗位于温控箱结构本体前方，加热器连接孔位于温控箱结构本体后部，感应线圈固定在感应线圈连接盘上，感应线圈连接盘与加热器连接孔固定连接，温控箱结构本体内具有温控室，感应线圈位于温控室内部，温控箱结构本体上的连接法兰三与气体压力控制装置上的连接法兰二固定连接。

作为优选的技术方案，冷却装置包括冷却室主体，连接法兰五，冷却室缸体，冷却平台，冷却气或水进口，冷却气或水出口，连接法兰六，连接法兰五位于冷却室主体右侧，连接法兰六位于冷却室主体左侧，连接法兰五与连接法兰六通过冷却室缸体固定连接在一起，冷却气或水进口与冷却气或水出口穿过冷却室缸体，冷却平台固定安装于冷却气或水进口与冷却气或水出口上，冷却平台位于冷却室缸体内部，且冷却平台位于连接法兰五与连接法兰六之间，冷却装置通过连接法兰五与加热温控装置上的连接法兰四固定连接。

作为优选的技术方案，工件输出密封活塞装置包括工件输出活塞，工件出口结构，工件输出活塞包括活塞导柱三，密封活塞三，密封圈二，o型圈，工件出口；工件出口结构包括连接法兰七，活塞出料气缸，气缸连接法兰五，连接杆五，活塞缸法兰三，活塞缸三，活塞孔三；活塞导柱三一端固定连接于密封活塞三，一端通过圆孔连接于气缸连接法兰五，工件出口上部和下部分别设置有密封圈二和o型圈，连接杆五固定于气缸连接法兰五和活塞缸法兰三之间，活塞出料气缸固定于气缸连接法兰五上，在活塞缸三靠近活塞缸法兰三一侧设置有出料口，在活塞缸三远离活塞缸法兰三一侧设置有连接法兰七，工件输出密封活塞装置通过连接法兰七与冷却装置上的连接法兰六固定连接。

作为优选的技术方案，单片机控制系统包括液晶显示系统、键盘输入系统、传感器反馈信号系统。

本发明的有益效果是：本发明在同一套设备中实现工件的真空、碳化、氮化、热处理、冷却，形成了流水线生产，提高了生产效率和质量，缩短热处理工期。本发明的集成设备炉各设备均处于一个密封系统中，工件在密封环境下完成真空、碳化、氮化、热处理、冷却处理，避免有害物质、有害气体泄漏到空气中，工件输出时，气体经过滤器过滤后排放，避免污染环境，达到国家环保要求。本发明的集成设备炉各设备均处于一个密封系统中，避免热处理热量散失，节约能源。本发明引入了单片机自动化控制技术到真空、碳化、氮化热处理中，实现了对热处理的各部分的智能化控制，可编程单片机控制器，实现了可操作化，系统化，集成化，有利批量生产。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为工件输入活塞缸结构示意图；

图3为工件输入活塞缸立体图；

图4为真空、气体工作缸结构示意图；

图5为真空、气体工作缸立体图；

图6为真空、气体活塞结构示意图；

图7为真空、气体活塞立体图；

图8为温控箱结构示意图；

图9为冷却室结构示意图；

图10为冷却室立体图；

图11为工件输出活塞结构示意图；

图12为工件输出活塞立体图；

图13为工件出口结构示意图；

图14为工件出口结构立体图。

图中：1活塞进料气缸，2气缸连接法兰一，3连接杆一，4活塞导柱一，5密封活塞一，6活塞缸法兰一，7活塞缸一，8工件进口，9真空室推进气缸，10气缸连接法兰二，11连接杆二，12真空气缸连接盘，13真空室，14真空连接法兰，15活塞孔一，16连接法兰一，17活塞进出气缸，18气缸连接法兰三，19连接杆三，20活塞导柱二，21密封活塞二，22活塞缸法兰二，23活塞缸二，24气体室推进气缸，25气缸连接法兰四，26连接杆四，27缸体法兰，28气体压力室，29连接法兰二，30活塞孔二，31连接法兰三，32红外线测温孔，33加热器连接孔，34感应线圈连接盘，35感应线圈，36温控室，37温控室视窗，38连接法兰四，39连接法兰五，40冷却室缸体，41冷却平台，42冷却气或水进口，43冷却气或水出口，44连接法兰六，45连接法兰七，46活塞出料气缸，47气缸连接法兰五，48连接杆五，49活塞导柱三，50密封活塞三，51工件出口，52活塞缸法兰三，53活塞缸三，54活塞孔三，a1密封圈一，b1工件输送口，c1工件，a2密封圈二，b2o型圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-14所示，一种节能环保型自动化真空、碳化、氮化热处理集成设备炉，包括单片机控制系统，工件输入智能机械手，工件输入密封活塞装置，真空控制装置，气体压力控制装置，加热温控装置，冷却装置，工件输出密封活塞装置，工件输出智能机械手。

请参阅图1-3所示，工件输入密封活塞装置包括工件输入活塞缸，活塞进料气缸1，气缸连接法兰一2，连接杆一3，活塞导柱一4，密封活塞一5，工件输入活塞缸包括活塞缸法兰一6，活塞缸一7，工件进口8，活塞孔一15；请参阅图1-3所示，真空控制装置包括真空室推进气缸9，气缸连接法兰二10，连接杆二11，真空气缸连接盘12，真空室13，真空连接法兰14；连接杆一3固定连接于气缸连接法兰一2和活塞缸法兰一6之间，活塞导柱一4一端与密封活塞一5固定连接，另一端通过圆孔穿过气缸连接法兰一2，并能沿气缸连接法兰一2上下运动，活塞进料气缸1固定在气缸连接法兰一2上，活塞进料气缸1通过活塞杆驱动密封活塞一5上下运动，活塞导柱一4对密封活塞一5起导向作用，工件进口8位于活塞缸一7下部，真空室13上设置有真空连接法兰14，真空气缸连接盘12和真空室13位于活塞缸一7上部，并位于同一水平线上，真空气缸连接盘12位于活塞缸一7右侧，真空室13位于活塞缸一7左侧，真空气缸连接盘12上还安装有真空室推进气缸9，气缸连接法兰二10，连接杆二11，连接杆二11固定于真空气缸连接盘12与气缸连接法兰二10之间，真空室推进气缸9固定于气缸连接法兰二10上，通过真空室推进气缸9上的活塞杆推动工件进入真空室13，进行抽真空处理。工件输入密封活塞装置由单片机控制系统控制，工件由密封活塞一5和真空室推进气缸9送入真空室13，单片机控制系统通过位置传感器的反馈信号，控制真空室推进气缸9将工件推入真空室13。真空室的真空度，通过真空传感器反馈到单片机控制系统的液晶屏上，真空度由单片机控制系统的键盘输入系统设定，控制抽取真空，使工件的表面和金属粒子间隙中快速去除氧份。

请参阅图1、4-7所示，气体压力控制装置包括真空、气体工作缸，真空、气体活塞，连接法兰一16，气体室推进气缸24，气缸连接法兰四25，连接杆四26，缸体法兰27，气体压力室28，连接法兰二29，活塞孔二30；真空、气体工作缸包括活塞进出气缸17，气缸连接法兰三18，连接杆三19，活塞缸法兰二22，活塞缸二23；真空、气体活塞包括活塞导柱二20，密封活塞二21，密封圈一a1，工件输送口b1，连接杆四26固定于气缸连接法兰四25和缸体法兰27之间，气体室推进气缸24固定于气缸连接法兰四25上，通过气体室推进气缸24上的活塞杆推动工件进入温控室36，活塞导柱二20一端与密封活塞二21固定连接，另一端通过圆孔穿过气缸连接法兰三18，并能沿气缸连接法兰三18上下运动，连接杆三19固定于气缸连接法兰三18和活塞缸法兰二22之间，活塞进出气缸17固定在气缸连接法兰三18上，缸体法兰27和连接法兰二29位于活塞缸二23下部，并且缸体法兰27和连接法兰二29处于同一水平线上，缸体法兰27位于活塞缸二23右侧，连接法兰二29位于活塞缸二23左侧，气体压力室28上具有连接法兰一16，气体压力室28位于活塞缸二23上部，真空连接法兰14和连接法兰一16固定连接，活塞缸二23上的连接法兰二29与加热温控装置上的连接法兰三31固定连接，密封活塞二21上设置有工件输送口b1，工件c1可通过工件输送口b1输送，在接近工件输送口b1上部和下部的位置分别设置有密封圈一a1，在活塞缸二23下部同样设置有密封圈一a1，活塞进出气缸17通过活塞杆驱动密封活塞二21在活塞缸二23中上下运动，活塞导柱二20对密封活塞二21起导向作用，气体室推进气缸24通过活塞杆驱动工件。气体压力室28的气体压力和流量(碳气、氮气或其它保护性气体)通过压力或流量传感器的反馈信号，反馈到单片机控制系统的液晶屏上，气体的压力和流量，由单片机控制系统的键盘输入系统控制，在工件经过气体压力室28时，把无氧的工件进行快速的气体保护，保护完成后的工件，由气体压力室28的气缸将工件送入加热温控装置进行下一步的工作。气体的压力和气体的选择(碳气、氮气、或其它的气体)由单片机控制系统设置选择，将选择好的气体、压力、流量通过传感器反馈到液晶屏上。

请参阅图8所示，加热温控装置包括温控箱结构本体，连接法兰三31，红外线测温孔32，加热器连接孔33，感应线圈连接盘34，感应线圈35，温控室36，温控室视窗37，连接法兰四38，连接法兰三31位于温控箱结构本体右侧，连接法兰四38位于温控箱结构本体左侧，红外线测温孔32位于温控箱结构本体上部，温控室视窗37位于温控箱结构本体前方，加热器连接孔33位于温控箱结构本体后部，感应线圈35固定在感应线圈连接盘34上，感应线圈连接盘34与加热器连接孔33固定连接，温控箱结构本体内具有温控室36，感应线圈35位于温控室36内部，温控箱结构本体上的连接法兰三31与气体压力控制装置上的连接法兰二29固定连接。工件进入加热温控装置后，温度的控制，通过温度传感器的反馈信号，反馈到液晶屏上，温度由单片机控制系统的键盘输入系统控制，对感应线圈35的加热电流在3v～10v调节，工件的加热温度，加热时间和保温时间，均由单片机控制系统的pid、自整定设定完成，其中加热温度从0℃-1500℃可调，升温速度0℃/s—1500℃/s内可调，保温时间可调，设定后的温度升温速度、保温时间反馈到液晶屏上，工件加热、保温的工序完成后，进行下一步的冷却工作。

请参阅图9所示，冷却装置包括冷却室主体，连接法兰五39，冷却室缸体40，冷却平台41，冷却气或水进口42，冷却气或水出口43，连接法兰六44，连接法兰五39位于冷却室主体右侧，连接法兰六44位于冷却室主体左侧，连接法兰五39与连接法兰六44通过冷却室缸体40固定连接在一起，冷却气或水进口42与冷却气或水出口43穿过冷却室缸体40，冷却平台41固定安装于冷却气或水进口42与冷却气或水出口43上，冷却平台41位于冷却室缸体40内部，且冷却平台41位于连接法兰五39与连接法兰六44之间，冷却装置通过连接法兰五39与加热温控装置上的连接法兰四38固定连接。工件进入冷却室，工件在有水冷或风冷的冷却平台41上进行冷却，冷却后的工件进行下一步。

请参阅图1、11-14所示，工件输出密封活塞装置包括工件输出活塞，工件出口结构，工件输出活塞包括活塞导柱三49，密封活塞三50，密封圈二a2，o型圈b2，工件出口51；工件出口结构包括连接法兰七45，活塞出料气缸46，气缸连接法兰五47，连接杆五48，活塞缸法兰三52，活塞缸三53，活塞孔三54；活塞导柱三49一端固定连接于密封活塞三50，一端通过圆孔连接于气缸连接法兰五47，并可沿气缸连接法兰五47上下运动，工件出口51上部和下部分别设置有密封圈二a2和o型圈b2，连接杆五48固定于气缸连接法兰五47和活塞缸法兰三52之间，活塞出料气缸46固定于气缸连接法兰五47上，活塞出料气缸46通过活塞杆驱动密封活塞三50在活塞缸三53内上下运动，活塞导柱三49对密封活塞三50的运动起导向作用，在活塞缸三53靠近活塞缸法兰三52一侧设置有出料口，在活塞缸三53远离活塞缸法兰三52一侧设置有连接法兰七45，工件输出密封活塞装置通过连接法兰七45与冷却装置上的连接法兰六44固定连接，活塞出料气缸46通过活塞杆驱动密封活塞三50上下运动，将工件输送到出料口。工件输出智能机械手由单片机控制系统控制机械手将工件从输出密封活塞缸出口取出，进行后期处理。

本发明的工作原理如下：

工件通过工件输入智能机械手送入工件进口8，并置于密封活塞一5上，活塞进料气缸1驱动密封活塞一5运动，使工件与真空室推进气缸9处于同一水平线，真空室推进气缸9推动工件进入真空室13进行抽真空处理，对工件抽取真空，把工件表面和金属粒子间隙中的氧份抽空，工件在抽取真空完成后，真空室推进气缸9推动工件进入气体压力室28，真空室13和气体压力室28通过真空连接法兰14和连接法兰一16连接，气体进入气体压力室28将工件表面和金属粒子间隙中冲满气体(碳气、氮气或其它保护性气体)后，工件进入密封活塞二21的工件输送口b1，活塞进出气缸17驱动密封活塞二21将工件送入气体室推进气缸24同一水平线，气体室推进气缸24推送工件进入加热温控装置，工件进入加热区，感应线圈35通过对工件进行加热，温度控制由温度传感器反馈信号，由温控设备控制加热器的电流或电压大小来控制温控室的温度(pid控制)，工件加热完成后，工件按前后顺序进入冷却装置进行冷却，冷却后的工件按前后顺序送入工件输出装置的出料口，等待输出，工件输出智能机械手从出料口取出工件，工件进行后期加工处理。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。