一种固定式热处理压淬模具及其使用方法与流程

1.本发明涉及一种压淬模具，具体涉及一种固定式热处理压淬模具及其使用方法。


背景技术：

2.限形淬火主要包括渗碳正火、二次加热、压淬过程、低温回火等过程，主要用于易变形零件的渗碳热处理过程，以防止零件在淬火过程的过度变形，其中，压淬过程是限形淬火的最重要环节，压淬模具的设计、压淬工艺参数(压力、脉冲、时间)、二次加热工艺(二次加热温度、碳势)、淬火油参数(油品、油温、流量)等均对压淬有重要影响，而压淬模具的设计是压淬过程最重要的一环。
3.压淬模具一般采用扩张式，例如：中国专利，申请号为：201210517045.7公开了一种齿轮淬火装置，该装置中扩张式压淬模具的芯轴除导向作用以外，也会通过芯轴外径的变化对内花键或内齿施力，并约束小径尺寸的作用。
4.但是针对如图1所示的齿轮产品时，现有的扩张式压淬模具就无法使用，其原因是：图1中的齿轮包括内圆柱体01、外齿部02以及连接内圆柱体01和外齿部02的连接部03；内圆柱体01上设置有内齿04，以及与内齿04同轴设置的多级台阶孔05(内齿和多级台阶孔之间设置衔接槽07)；内圆柱体01与连接部03衔接部分为锥面06；采用上述扩张式模具时，芯轴很难作用于内齿04上，从而无法使用，若针对该类产品重新设计扩张式模具，则会大大增加设计、制造成本，并且其使用效果也难以预料。


技术实现要素：

5.为了解决现有扩张式压淬模具无法适用于具有特殊内齿结构的齿轮产品这一问题，本发明充分考虑了该产品的结构特点、材料特性、压淬设备兼容性等，提供了一种固定式热处理压淬模具及其使用方法。
6.本发明的具体技术方案是：
7.提供了一种固定式热处理压淬模具，包括底座、芯轴、固定螺栓、内支撑环、外支撑环、单头内压环以及外压环；
8.芯轴同轴安装于与待压淬齿轮零件中与内齿同轴设置的多级台阶孔内，并且芯轴通过固定螺栓与底座固连；底座用于与压淬机床的工作台面配合；
9.内支撑环同轴套设于芯轴外部，内支撑环的上端面用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体下端面接触，内支撑环的下端面与所述底座接触；
10.外支撑环同轴套设于内支撑环外部，外支撑环的上端面用于与待压淬齿轮零件中外齿部的下端面接触，外支撑环的下端用于与压淬机床的工作台面接触；
11.单头内压环的下端面设有用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体的上端面接触的第一环形凸起，单头内压环的上端面用于与压淬机床的内压头连接；
12.外压环的下端面用于与待压淬齿轮零件中外齿部的上端面接触，外压环的上端面用于与压淬机床的外压头连接。
13.进一步地，上述模具还包括双头内压环；双头内压环的下端面包括同轴设置的第一环形凸起和第二环形凸起；第一环形凸起用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体的上端面接触；第二环形凸起用于与待压淬齿轮零件中内齿和多级台阶孔之间的衔接槽槽底相接触。
14.进一步地，上述内支撑环的上端面、外支撑环的上端面、第一环形凸起、第二环形凸起以及外压环的下端面沿圆周方向均匀开设设有多个过油槽。
15.进一步地，上述模具还包括用于对待压淬齿轮零件进行压淬后进行返修的返修环；所述返修环的下端面包括同轴设置的第三环形凸起和第四环形凸起；第三环形凸起的下端面为锥面，用于和内圆柱体与连接部衔接的过渡部分接触；第四环形凸起用于与待压淬齿轮零件中内齿和多级台阶孔之间的衔接槽槽底相接触。
16.进一步地，上述模具返修环的第三环形凸起和第四环形凸起沿圆周方向均匀开设设有多个过油槽。
17.进一步地，上述模具底座上设有环形油槽以及喷油孔；环形油槽开设在底座与压淬机床的工作台面接触的接触面上；喷油孔为多个，且沿圆周方向均布，并与环形油槽垂直连通。
18.基于上述对固定式热处理压淬模具结构的描述，现对该模具的使用方法进行介绍，其具体使用步骤如下：
19.步骤1：确定采用的内压环的类型；
20.若待压淬齿轮零件材料淬透性处于中下限时，采用单头内压环，当待压淬齿轮零件材料淬透性处于上限时，采用双头内压环；
21.步骤2：装配
22.首先，将底座、外支撑环放置在压淬机床的工作面上；
23.然后，将内支撑环放置于底座上，在将芯轴通过固定螺钉安装在底座上；
24.之后，将待压淬齿轮零件放置在外支撑环和内支撑环上，并且确保待压淬齿轮零件的多级台阶孔与芯轴同轴配合；
25.接着，将单头内压环或双头内压环与压淬机床的内压头连接，将外压环与压淬机床的外压头连接；
26.步骤3：压淬；
27.压淬机床开始工作，实现待压淬齿轮零件的压淬工作；
28.步骤4：检验
29.测量零件的内齿跨棒距尺寸是否合格，若合格，则完成压淬工作；
30.若不合格，则拆除压淬机床上的单头内压环或双头内压环，更换上返修环，模具其余部分不变，再次开启压淬机床工作，通过返修环的第三环形凸起对内圆柱体与连接部衔接部分的锥面施压，实现内齿的径向变形校正。
31.进一步地，上述待压淬齿轮零件材料淬透性中下限为：40
‑
44hrc；待压淬齿轮零件材料淬透性中下限为：45
‑
46hrc。
32.本发明的有益效果是：
33.1、本发明采用底座、芯轴、固定螺栓、内支撑环、外支撑环、单头内压环(或双头内压环)以及外压环构成的压淬模具，结构简单实用，有效的解决了具有内外齿零件在压淬处理出现的外齿部分下塌变形以及外齿端面翘曲变形，以及内齿部分下塌变形以及内齿端面
翘曲变形。
34.2、本发明采用单头内压环或双头内压环，确保不同淬透性零件的压淬过程中出现的内齿部分、外齿部分高度差的异常波动。
35.3、本发明采用返修环，实现了压淬处理后内齿跨棒距尺寸出现超差时的返修，进一步提升了零件压淬后的合格率。
附图说明
36.图1为具有内外齿的待压淬齿轮结构；
37.图2为采用单头内压环的压淬模具和待压淬齿轮零件的装配图；
38.图3为芯轴的结构示意图；
39.图4为底座的结构示意图；
40.图5为内支撑环的结构示意图；
41.图6为外支撑环的结构示意图；
42.图7为单头内压环的结构示意图
43.图8为外压环的结构示意图；
44.图9为返修环的结构示意图。
45.图10为使用返修环返修零件时的装配图。
46.图11为采用双头内压环的压淬模具和待压淬齿轮零件的装配图；
47.图12为双头内压环的结构示意图。
48.附图标记如下：
49.01
‑
内圆柱体、02
‑
外齿部02、03
‑
连接部、04
‑
内齿、05
‑
多级台阶孔、06
‑
锥面、07
‑
衔接槽；
[0050]1‑
底座、2
‑
芯轴、3
‑
固定螺栓、4
‑
内支撑环、5
‑
外支撑环、6
‑
单头内压环、7
‑
外压环、8
‑
待压淬齿轮零件、9
‑
环形油槽、10
‑
喷油孔、11
‑
第一环形凸起、12
‑
返修环、13
‑
第三环形凸起、14
‑
第四环形凸起、15
‑
过油槽、16
‑
双头内压环、17
‑
第二环形凸起。
具体实施方式
[0051]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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的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。
[0052]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0053]
在本发明的描述中，还需要说明的是，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，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0054]
图1所示为一款具有特殊形状，且具有内外齿的齿轮结构，具体结构包括内圆柱体01、外齿部02以及连接内圆柱体01和外齿部02的连接部03；内圆柱体01上设置有内齿04，以
及与内齿04同轴设置的多级台阶孔05(内齿和多级台阶孔之间设置衔接槽07)；内圆柱体01与连接部03衔接部分为锥面06；由于该产品结构异形，主要容易出现内齿跨球距超差及内圆柱体上、下端面(小径端面)以及外齿部的上、下端面(大径端面)高度差超差。经过理论分析及初期生产试验，内齿跨球距超差主要是由于内齿的径向扩张和零件的整体翘曲共同导致，而前者起主要的作用；大径端面和小径端面的高度差超差则是由于压淬过程中零件下端率先冷却，应力过大而导致的翘曲。
[0055]
基于以上分析，本发明提供了一种固定式热处理压淬模具，其基本实现原理是：分别使用外压环、外支撑环限制大径端面的变形，分别使用内压环、内支撑环限制小径端面的变形；二者共同保证该产品的高度差在合理的范围内波动。
[0056]
根据待压淬齿轮零件材料的淬透性，本发明提供了两种不同压淬模具。两种压淬模具的不同在于内压环的不同(分为单头内压环和双头内压环)。
[0057]
实施例1
[0058]
如图2所示，一种固定式热处理压淬模具包括底座1、芯轴2、固定螺栓3、内支撑环4、外支撑环5、单头内压环6以及外压环7；
[0059]
如图2和图3所示，芯轴2同轴安装于与待压淬齿轮零件8中与内齿同轴设置的多级台阶孔内，并且芯轴2通过固定螺栓3与底座1固连；芯轴2主要起定位与导油作用，防止待压淬齿轮零件8在淬火过程中的倾斜、晃动等；芯轴1与待压淬齿轮零件8配合的部分要去除尖角，本实施例中预留一定弧度的圆角，防止热态待压淬齿轮零件8在放置时与芯轴2尖角干涉，造成待压淬齿轮零件的磕碰；
[0060]
如图2和图4所示，底座1用于与压淬机床的工作台面配合；底座1上设有环形油槽9以及喷油孔10；环形油槽9开设在底座1与压淬机床的工作台面接触的接触面上；喷油孔10为多个，且沿圆周方向均布，并与环形凹槽9垂直连通。淬火油由压淬机床油槽底端沿进油孔喷出，用于待压淬齿轮零件的淬火，环形油槽的目的是以防止油路堵塞；
[0061]
如图2和5所示，内支撑环4同轴套设于芯轴2外部，内支撑环4的上端面用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体下端面接触，内支撑环4的下端面与所述底座1接触；
[0062]
如图2和6所示，外支撑环5同轴套设于内支撑环4外部，外支撑环5的上端面用于与待压淬齿轮零件8中外齿部的下端面接触，外支撑环5的下端用于与压淬机床的工作台面接触；
[0063]
如图2和7所示，单头内压环6的下端面设有用于与待压淬齿轮零件8中内圆柱体的上端面接触的第一环形凸起11，单头内压环6的上端面用于与压淬机床的内压头连接；如图2和图8所示，外压环7的下端面用于与待压淬齿轮零件8中外齿部的上端面接触，外压环7的上端面用于与压淬机床的外压头连接。
[0064]
经过数据统计，仍然有约5％的零件内齿跨棒距尺寸超差(主要是超下差)，为了压淬后内齿跨棒距尺寸出现超差时的返修，本实施例的压淬模具中还包括用于对待压淬齿轮零件进行压淬后进行返修的返修环12；使用时，将单头内压环6更换为返修环12，如图9和图10所示，该返修环12的下端面包括同轴设置的第三环形凸起13和第四环形凸起14；第三环形凸起13的下端面为锥面，用于和内圆柱体与连接部衔接的过渡部分接触；第四环形凸起14用于与待压淬齿轮零件8中内齿和多级台阶孔之间的衔接槽槽底相接触。
[0065]
为了确保过油顺畅，以及待压淬齿轮零件各个部位受力的均匀，本实施例中，内支
撑环4的上端面、外支撑环5的上端面、第一环形凸起11、第三环形凸起13、第四环形凸起14以及外压环7的下端面沿圆周方向均匀开设设有多个过油槽15。
[0066]
采用本实施例的压淬实现具体工作的过程如下：
[0067]
步骤1：确定采用的内压环的类型；
[0068]
若待压淬齿轮零件8材料淬透性处于中下限(淬透性中下限的取值范围是：40
‑
44hrc)时，采用单头内压环6，当待压淬齿轮零件8材料淬透性处于上限(淬透性上限的取值范围是：45
‑
46hrc)时，采用双头内压环；本实施例中由于待待压淬齿轮零件8的淬透性为41hrc，因此选用单头内压环6；
[0069]
步骤2：装配
[0070]
首先，将底座1、外支撑环5放置在压淬机床的工作面上；
[0071]
然后，将内支撑环4放置于底座上，在将芯轴2通过固定螺钉3安装在底座1上；
[0072]
之后，将待压淬齿轮零件8放置在外支撑环5和内支撑环4上，并且确保待压淬齿轮零件8的多级台阶孔与芯轴2同轴配合；
[0073]
接着，将单头内压环6与压淬机床的内压头连接，将外压环7与压淬机床的外压头连接；
[0074]
步骤3：压淬；
[0075]
压淬机床开始工作，实现待压淬齿轮零件的压淬工作；工作时，外支撑环用于支撑的外齿部下端面，防止外齿部下塌变形；外压环用于传递压淬机床的外压头的压力，防止外齿部端面翘曲变形；内支撑环用于支撑内齿部的下端面，防止内齿部下塌变形；内压环用于传递压淬机床的内压头压力，防止内齿部翘曲变形；从而共同来限制零件内的不规则变形；
[0076]
步骤4：检验
[0077]
测量零件的内齿跨棒距尺寸是否合格，若合格，则完成压淬工作；
[0078]
若不合格，则拆除压淬机床上的单头内压环6，更换上返修环11，模具其余部分不变，再次开启压淬机床工作，通过返修环的第三环形凸13起对内圆柱体与连接部衔接部分的锥面施压，实现内齿的径向变形校正。
[0079]
实施例2
[0080]
如图11所示，一种固定式热处理压淬模具包括底座1、芯轴2、固定螺栓3、内支撑环4、外支撑环5、双头内压环16以及外压环7；
[0081]
如图3和图11所示，芯轴2同轴安装于与待压淬齿轮零件8中与内齿同轴设置的多级台阶孔内，并且芯轴2通过固定螺栓3与底座1固连；芯轴2主要起定位与导油作用，防止待压淬齿轮零件8在淬火过程中的倾斜、晃动等；芯轴1与待压淬齿轮零件8配合的部分要去除尖角，本实施例中预留一定弧度的圆角，防止热态待压淬齿轮零件8在放置时与芯轴2尖角干涉，造成待压淬齿轮零件的磕碰；
[0082]
如图4和图11所示，底座1用于与压淬机床的工作台面配合；底座1上设有环形油槽9以及喷油孔10；环形油槽9开设在底座1与压淬机床的工作台面接触的接触面上；喷油孔10为多个，且沿圆周方向均布，并与环形凹槽9垂直连通。淬火油由压淬机床油槽底端沿进油孔喷出，用于待压淬齿轮零件的淬火，环形油槽的目的是以防止油路堵塞；
[0083]
如图5和图11所示，内支撑环4同轴套设于芯轴2外部，内支撑环4的上端面用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体下端面接触，内支撑环4的下端面与所述底座1接触；
[0084]
如图6和图11所示，外支撑环5同轴套设于内支撑环4外部，外支撑环5的上端面用于与待压淬齿轮零件8中外齿部的下端面接触，外支撑环5的下端用于与压淬机床的工作台面接触；
[0085]
如图11和图12所示，双头内压环16的下端面包括同轴设置的第一环形凸起11和第二环形凸起17；第一环形凸起11用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体的上端面接触；第二环形凸起17用于与待压淬齿轮零件中内齿和多级台阶孔之间的衔接槽槽底相接触；
[0086]
如图8和图11所示，外压环7的下端面用于与待压淬齿轮零件8中外齿部的上端面接触，外压环7的上端面用于与压淬机床的外压头连接。
[0087]
为了压淬后内齿跨棒距尺寸出现超差时的返修，本实施例的压淬模具中还包括用于对待压淬齿轮零件进行压淬后进行返修的返修环12；使用时，将双头内压环更换为返修环12，如图9和图10所示，该返修环12的下端面包括同轴设置的第三环形凸起13和第四环形凸起14；第三环形凸起13的下端面为锥面，用于和内圆柱体与连接部衔接的过渡部分接触；第四环形凸起14用于与待压淬齿轮零件中内齿和多级台阶孔之间的衔接槽槽底相接触。
[0088]
为了确保过油顺畅，以及待压淬齿轮零件各个部位受力的均匀，本实施例中，内支撑环4的上端面、外支撑环5的上端面、第一环形凸起11、第三环形凸起13、第四环形凸起14以及外压环7的下端面沿圆周方向均匀开设设有多个过油槽15。
[0089]
本实施例的具体过程与实施例1基本一致，此处不再赘述。

技术特征：
1.一种固定式热处理压淬模具，其特征在于：包括底座、芯轴、固定螺栓、内支撑环、外支撑环、单头内压环以及外压环；芯轴同轴安装于与待压淬齿轮零件中与内齿同轴设置的多级台阶孔内，并且芯轴通过固定螺栓与底座固连；底座用于与压淬机床的工作台面配合；内支撑环同轴套设于芯轴外部，内支撑环的上端面用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体下端面接触，内支撑环的下端面与所述底座接触；外支撑环同轴套设于内支撑环外部，外支撑环的上端面用于与待压淬齿轮零件中外齿部的下端面接触，外支撑环的下端用于与压淬机床的工作台面接触；单头内压环的下端面设有用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体的上端面接触的第一环形凸起，单头内压环的上端面用于与压淬机床的内压头连接；外压环的下端面用于与待压淬齿轮零件中外齿部的上端面接触，外压环的上端面用于与压淬机床的外压头连接。2.根据权利要求1所述的固定式热处理压淬模具，其特征在于：还包括双头内压环；双头内压环的下端面包括同轴设置的第一环形凸起和第二环形凸起；第一环形凸起用于与待压淬齿轮零件中内圆柱体的上端面接触；第二环形凸起用于与待压淬齿轮零件中内齿和多级台阶孔之间的衔接槽槽底相接触。3.根据权利要求2所述的固定式热处理压淬模具，其特征在于：所述内支撑环的上端面、外支撑环的上端面、第一环形凸起、第二环形凸起以及外压环的下端面沿圆周方向均匀开设设有多个过油槽。4.根据权利要求3所述的固定式热处理压淬模具，其特征在于：还包括用于对待压淬齿轮零件进行压淬后进行返修的返修环；所述返修环的下端面包括同轴设置的第三环形凸起和第四环形凸起；第三环形凸起的下端面为锥面，用于和内圆柱体与连接部衔接的过渡部分接触；第四环形凸起用于与待压淬齿轮零件中内齿和多级台阶孔之间的衔接槽槽底相接触。5.根据权利要求3所述的固定式热处理压淬模具，其特征在于：所述返修环的第三环形凸起和第四环形凸起沿圆周方向均匀开设设有多个过油槽。6.根据权利要求3所述的固定式热处理压淬模具，其特征在于：所述底座上设有环形油槽以及喷油孔；环形油槽开设在底座与压淬机床的工作台面接触的接触面上；喷油孔为多个，且沿圆周方向均布，并与环形油槽垂直连通。7.一种固定式热处理压淬模具的使用方法，其特征在于，所述压淬模具采用如权利要求6所述的压淬模具，其具体使用步骤如下：步骤1：确定采用的内压环的类型；若待压淬齿轮零件材料淬透性处于中下限时，采用单头内压环，当待压淬齿轮零件材料淬透性处于上限时，采用双头内压环；步骤2：装配首先，将底座、外支撑环放置在压淬机床的工作面上；然后，将内支撑环放置于底座上，在将芯轴通过固定螺钉安装在底座上；之后，将待压淬齿轮零件放置在外支撑环和内支撑环上，并且确保待压淬齿轮零件的
多级台阶孔与芯轴同轴配合；接着，将单头内压环或双头内压环与压淬机床的内压头连接，将外压环与压淬机床的外压头连接；步骤3：压淬；压淬机床开始工作，实现待压淬齿轮零件的压淬工作；步骤4：检验测量零件的内齿跨棒距尺寸是否合格，若合格，则完成压淬工作；若不合格，则拆除压淬机床上的单头内压环或双头内压环，更换上返修环，模具其余部分不变，再次开启压淬机床工作，通过返修环的第三环形凸起对内圆柱体与连接部衔接部分的锥面施压，实现内齿的径向变形校正。8.根据权利要求7所述的固定式热处理压淬模具的使用方法，其特征在于：待压淬齿轮零件材料淬透性中下限为：40
‑
44hrc；待压淬齿轮零件材料淬透性中下限为：45
‑
46hrc。
技术总结
本发明公开了一种固定式热处理压淬模具及其使用方法，该模具包括底座、芯轴、固定螺栓、内支撑环、外支撑环、单头内压环以及外压环；使用时，利用外压环、外支撑环限制待压淬齿轮零件大径端面的变形，同时使用内压环、内支撑环限制待压淬齿轮零件小径端面的变形，二者共同保证该产品的高度差在合理的范围内波动，从而确保了待压淬齿轮零件的合格率。从而确保了待压淬齿轮零件的合格率。从而确保了待压淬齿轮零件的合格率。


技术研发人员：车永平 严鉴铂 刘义 胡星 杨扬 马路遥 张晓田
受保护的技术使用者：陕西法士特齿轮有限责任公司
技术研发日：2021.03.23
技术公布日：2021/7/15