用于薄片齿轮的淬火装置及其使用方法与流程

1.本发明属于淬火装置技术领域，尤其涉及一种用于薄片齿轮的淬火装置及其使用方法。


背景技术：

2.薄片齿轮通常指齿外圆与齿宽比例≥5的齿轮零件，因其结构单薄，渗碳淬火极易发生变形，造成磨齿黑皮和齿根出台，导致零件报废。
3.如图1所示，现有技术中通常采用垫块101将齿轮102的轮毂和轮缘支垫在底盘103上来进行淬火，但在齿轮加热保温状态会受高温蠕变产生下坠变形，在快速油冷淬火时，淬火油无序冲刷到齿轮端面各处，无法有效控制冷却，造成不均匀冷却，从而造成齿轮不均匀变形，继而发生齿部黑皮、公法线超差等问题，甚至造成零件报废。


技术实现要素：

4.为至少部分地解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于薄片齿轮的淬火装置及其使用方法。
5.在本发明的一个方面，提供了一种用于薄片齿轮的淬火装置，所述用于薄片齿轮的淬火装置包括底盘、下冷却装置和上冷却装置，所述下冷却装置设置在所述底盘上，所述上冷却装置设置在所述下冷却装置上方，所述上冷却装置与所述下冷却装置对称设置，待被淬火的薄片齿轮装卡在所述上冷却装置与所述下冷却装置之间，其中：
6.所述下冷却装置包括下导热板、下延伸板和多个下通油孔，所述下导热板和所述下延伸板均为圆板结构，所述多个下通油孔环绕所述下导热板的中心多圈设置，并且每个所述下通油孔在所述下导热板的厚度方向贯通设置，所述下延伸板套接在所述下导热板的外侧，所述下导热板和所述下延伸板套接后的直径大于所述薄片齿轮的外径；
7.所述上冷却装置包括上导热板、上延伸板和多个上通油孔，所述上导热板和所述上延伸板均为圆板结构，所述多个上通油孔环绕所述上导热板的中心多圈设置，并且每个所述上通油孔在所述上导热板的厚度方向贯通设置，所述上延伸板套接在所述上导热板的外侧，所述上导热板和所述上延伸板套接后的直径大于所述薄片齿轮的外径；
8.每个所述下通油孔与所述上通油孔均配套有堵头。
9.进一步地，在上述用于薄片齿轮的淬火装置中，所述下通油孔与所述上通油孔一一对应，相互同心且直径相同。
10.进一步地，在上述用于薄片齿轮的淬火装置中，所述下导热板的外侧设置有第一凸台，所述下延伸板的内侧设置有第二凸台，所述第二凸台压合在所述第一凸台上，将所述下延伸板套接在所述下导热板的外侧；所述上导热板的外侧设置有第三凸台，所述上延伸板的内侧设置有第四凸台，所述第三凸台压合在所述第四凸台上，将所述上延伸板套接在所述上导热板的外侧。
11.进一步地，在上述用于薄片齿轮的淬火装置中，所述第一凸台与所述第二凸台之
间采用间隙配合，所述第三凸台与所述第四凸台之间采用间隙配合。
12.进一步地，在上述用于薄片齿轮的淬火装置中，所述上冷却装置和所述下冷却装置均采用耐热钢材料制成。
13.进一步地，在上述用于薄片齿轮的淬火装置中，所述用于薄片齿轮的淬火装置配套有变形检测装置，用于对所述上导热板、所述上延伸板、所述下导热板和所述下延伸板进行变形检测，所述变形检测装置为检测板和深度尺。
14.在本发明的另一个方面，提供了一种用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法，所述用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法包括以下步骤：
15.步骤1：根据待被淬火的薄片齿轮的外径规格，选择能够覆盖薄片齿轮上下端面的下导热板和下延伸板的套接组合以及上导热板和上延伸板的套接组合；
16.步骤2：将下导热板和下延伸板放置在底盘上并相互套接，根据薄片齿轮是否具有轮辐槽，将下导热板上的下通油孔打开或者由堵头封闭；
17.步骤3：将薄片齿轮放置在下导热板和下延伸板上，然后将上导热板和上延伸板覆盖在薄片齿轮上并相互套接，根据薄片齿轮是否具有轮辐槽，将上导热板上的上通油孔打开或者由堵头封闭；
18.步骤4：将淬火装置和薄片齿轮一同进炉升温，保温后送入油槽淬火，淬火完成后拆除淬火装置。
19.进一步地，在上述用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法中，在步骤2中，如果薄片齿轮是有轮辐槽式齿轮，则将处于轮辐槽直径范围内的下通油孔上的堵头取下、以及将其余下通油孔上的堵头堵塞；如果薄片齿轮是无轮辐槽式齿轮，则通过堵头将所有下通油孔均封闭。
20.进一步地，在上述用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法中，在步骤3中，如果薄片齿轮是有轮辐槽式齿轮，则将处于轮辐槽直径范围内的上通油孔上的堵头取下、以及将其余上通油孔上的堵头堵塞；如果薄片齿轮是无轮辐槽式齿轮，则通过堵头将所有上通油孔均封闭。
21.进一步地，在上述用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法中，所述用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法还包括步骤5：在淬火装置使用一段时间后，利用变形检测装置对上导热板、上延伸板、下导热板和下延伸板进行变形检测，如果变形超差则进行修整加工后再次投入使用，其中，所述变形检测装置为检测板和深度尺，并且所述变形检测包括：将检测板放置在上导热板和上延伸板上，将深度尺插入检测板的多个插孔内来测量上导热板和上延伸板上多个位置的变形量；以及将检测板放置在下导热板和下延伸板上，将深度尺插入检测板的多个插孔内来测量下导热板和下延伸板上多个位置的变形量。
22.本发明的用于薄片齿轮的淬火装置及其使用方法具有如下优点和有益效果：
23.1、通过能够覆盖薄片齿轮上下端面的下导热板和下延伸板的套接组合以及上导热板和上延伸板的套接组合，将薄片齿轮淬火过程中的淬火油液态无序冲刷冷却方式改变为固态传热冷却方式，减少了传统油冷却方式下蒸汽膜阶段、沸腾阶段的不均匀冷却过程，保证薄片齿轮淬火过程中的均匀化冷却，提高了薄片齿轮的产品质量；
24.2、通过导热板和延伸板的组合式分体设计，在导热板主体的基础上配合不同的延伸板，能够确保对薄片齿轮上下端面的精准覆盖，实现可靠的全面固态传热，而且可以适用
于各种外径尺寸的薄片齿轮并对薄片齿轮进行均匀化冷却，扩展了应用范围并同时提高了薄片齿轮的产品质量；
25.3、通过上下通油孔及相应堵头的设计，可以同时适用于有轮辐槽式薄片齿轮和无轮辐槽式薄片齿轮，实现对薄片齿轮的精准冷却，进一步提高了薄片齿轮的产品质量；
26.4、上冷却装置和下冷却装置均采用耐热钢材料制成，可有效避免在薄片齿轮淬火过程中的变形，实现对薄片齿轮的稳定固态传热；
27.5、通过利用变形检测装置对淬火装置定期进行变形检测，可以及时对出现变形超差的淬火装置进行修整加工，确保淬火装置的准确性。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是用于对本发明实施例的进一步理解，并构成本发明的一部分，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
29.图1为现有技术中的用于薄片齿轮的淬火装置的结构示意图；
30.图2为本发明的用于薄片齿轮的淬火装置的结构示意图；
31.图3为图2所示用于薄片齿轮的淬火装置的俯视图，其中未示出底盘；
32.图4为本发明的用于薄片齿轮的淬火装置中堵头的结构示意图；
33.图5为本发明的用于薄片齿轮的淬火装置中变形检测装置的示意图。
34.附图标记说明：
35.101：垫块
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102：齿轮
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103：底盘
36.1：底盘
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2：下冷却装置
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3：上冷却装置
37.4：堵头
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5：检测板
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6：深度尺
38.20：下导热板
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21：下延伸板
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22：下通油孔
39.23：第一凸台
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24：第二凸台
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30、上导热板
40.31：上延伸板
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32：上通油孔
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33：第三凸台
41.34：第四凸台
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a：薄片齿轮
具体实施方式
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
43.如图2至图5所示，本发明的用于薄片齿轮的淬火装置包括底盘1、下冷却装置2和上冷却装置3，下冷却装置2设置在底盘1上，上冷却装置3设置在下冷却装置2上方，上冷却装置3与下冷却装置2对称设置，待被淬火的薄片齿轮a装卡在上冷却装置3与下冷却装置2之间。
44.下冷却装置2包括下导热板20、下延伸板21和多个下通油孔22，下导热板20和下延伸板21均为圆板结构，多个下通油孔22环绕下导热板20的中心多圈设置，并且每个下通油
孔22在下导热板20的厚度方向贯通设置，下延伸板21套接在下导热板20的外侧。
45.上冷却装置3包括上导热板30、上延伸板31和多个上通油孔32，上导热板30和上延伸板31均为圆板结构，多个上通油孔32环绕上导热板30的中心多圈设置，并且每个上通油孔32在上导热板30的厚度方向贯通设置，上延伸板31套接在上导热板30的外侧。
46.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置中，下导热板20和下延伸板21套接后的直径大于薄片齿轮a的外径，并且上导热板30和上延伸板31套接后的直径大于薄片齿轮a的外径，由此实现下冷却装置2和上冷却装置3对薄片齿轮a的上下端面的覆盖，从而能够对薄片齿轮a进行可靠的全面固态传热。
47.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置中，下导热板20上的下通油孔22与上导热板30上的上通油孔32一一对应，相互同心且直径相同，由此可确保在薄片齿轮a淬火过程中淬火油能够顺畅进出下通油孔22和上通油孔32，以实现对薄片齿轮a的均匀和精准的冷却。
48.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置中，每个下通油孔22与上通油孔32均配套有堵头4。在对有轮辐槽式薄片齿轮a淬火时，通过将处于轮辐槽直径范围内的下通油孔22与上通油孔32上的堵头4取下以及将其余下通油孔22与上通油孔32上的堵头4堵塞，实现对薄片齿轮a的轮辐槽部位的精准冷却，从而有效消除淬火时轮辐槽处由蒸汽膜引起的热变形。在对无轮辐槽式薄片齿轮a淬火时，则通过堵头4将所有下通油孔22与上通油孔32均封闭。
49.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置中，下导热板20的外侧设置有第一凸台23，下延伸板21的内侧设置有第二凸台24，下延伸板21的第二凸台24压合在下导热板20的第一凸台23上，由此将下延伸板21套接在下导热板20的外侧。优选地，第一凸台23与第二凸台24之间采用间隙配合，便于下导热板20和下延伸板21的组装及更换。
50.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置中，上导热板30的外侧设置有第三凸台33，上延伸板31的内侧设置有第四凸台34，上导热板30的第三凸台33压合在上延伸板31的第四凸台34上，由此将上延伸板31套接在上导热板30的外侧。优选地，第三凸台33与第四凸台34之间采用间隙配合，便于上导热板30和上延伸板31的组装及更换。
51.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置中，上冷却装置2和下冷却装置3均采用耐热钢材料制成，可有效避免在薄片齿轮a淬火过程中上冷却装置2和下冷却装置3的变形，确保淬火装置的耐久性，并实现对薄片齿轮a的稳定固态传热。
52.进一步地，本发明用于薄片齿轮的淬火装置还配套有变形检测装置，用于对上导热板、上延伸板、下导热板和下延伸板进行变形检测。作为一种具体实施方式，变形检测装置为检测板和深度尺。
53.本发明的上述用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法包括以下步骤：
54.步骤1：根据待被淬火的薄片齿轮a的外径规格，选择能够覆盖薄片齿轮a上下端面的下导热板20和下延伸板21的套接组合以及上导热板30和上延伸板31的套接组合；
55.步骤2：将下导热板20和下延伸板21放置在底盘1上并相互套接，根据薄片齿轮a是否具有轮辐槽，将下导热板20上的下通油孔22打开或者由堵头4封闭；
56.步骤3：将薄片齿轮a放置在下导热板20和下延伸板21上，然后将上导热板30和上延伸板31覆盖在薄片齿轮a上并相互套接，根据薄片齿轮a是否具有轮辐槽，将上导热板30
上的上通油孔32打开或者由堵头4封闭；
57.步骤4：将淬火装置和装卡在上冷却装置3与下冷却装置2之间的薄片齿轮a一同进炉升温，保温后送入油槽淬火，淬火完成后拆除淬火装置。
58.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法中，在步骤2中，如果薄片齿轮a是有轮辐槽式齿轮，则将处于轮辐槽直径范围内的下通油孔22上的堵头4取下、以及将其余下通油孔22上的堵头4堵塞；如果薄片齿轮a是无轮辐槽式齿轮，则通过堵头4将所有下通油孔22均封闭。
59.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法中，在步骤3中，如果薄片齿轮a是有轮辐槽式齿轮，则将处于轮辐槽直径范围内的上通油孔32上的堵头4取下、以及将其余上通油孔32上的堵头4堵塞；如果薄片齿轮a是无轮辐槽式齿轮，则通过堵头4将所有上通油孔32均封闭。
60.进一步地，本发明的用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法还包括步骤5：在淬火装置使用一段时间后，利用变形检测装置对上导热板30、上延伸板31、下导热板20和下延伸板21进行变形检测，如果变形超差则进行修整加工后再次投入使用。
61.进一步地，在本发明用于薄片齿轮的淬火装置的使用方法中，在步骤5中，所采用的变形检测装置为检测板5和深度尺6，并且变形检测包括：将检测板5放置在上导热板30和上延伸板31上，将深度尺6插入检测板5的多个插孔内来测量上导热板30和上延伸板31上多个位置的变形量；以及将检测板5放置在下导热板20和下延伸板21上，将深度尺6插入检测板5的多个插孔内来测量下导热板20和下延伸板21上多个位置的变形量。图5示出了利用检测板5和深度尺6检测上导热板30和上延伸板31的变形的示意图。
62.综上所述，与现有技术相比，本发明的用于薄片齿轮的淬火装置及其使用方法具有如下优点和有益效果：
63.1、通过能够覆盖薄片齿轮上下端面的下导热板和下延伸板的套接组合以及上导热板和上延伸板的套接组合，将薄片齿轮淬火过程中的淬火油液态无序冲刷冷却方式改变为固态传热冷却方式，减少了传统油冷却方式下蒸汽膜阶段、沸腾阶段的不均匀冷却过程，保证薄片齿轮淬火过程中的均匀化冷却，提高了薄片齿轮的产品质量；
64.2、通过导热板和延伸板的组合式分体设计，在导热板主体的基础上配合不同的延伸板，能够确保对薄片齿轮上下端面的精准覆盖，实现可靠的全面固态传热，而且可以适用于各种外径尺寸的薄片齿轮并对薄片齿轮进行均匀化冷却，扩展了应用范围并同时提高了薄片齿轮的产品质量；
65.3、通过上下通油孔及相应堵头的设计，可以同时适用于有轮辐槽式薄片齿轮和无轮辐槽式薄片齿轮，实现对薄片齿轮的精准冷却，进一步提高了薄片齿轮的产品质量；
66.4、上冷却装置和下冷却装置均采用耐热钢材料制成，可有效避免在薄片齿轮淬火过程中的变形，实现对薄片齿轮的稳定固态传热；
67.5、通过利用变形检测装置对淬火装置定期进行变形检测，可以及时对出现变形超差的淬火装置进行修整加工，确保淬火装置的准确性。
68.需要说明的是，在本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”或其同义词应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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或
两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。而且，诸如“第一”和“第二”等表述仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。同时，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
69.最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。