一种薄壁环形零件压淬回火一体化机床的制作方法

本发明涉及一种模压淬火机床，尤其涉及一种薄壁环形零件压淬回火一体化机床。

背景技术：

淬火畸变是热处理过程中最为常见的问题，对于批量生产的零件，控制淬火畸变是提高产品内在质量与使用寿命的有效手段，采用模压淬火技术是阻止淬火畸变、提高合格率的直接有效措施，依据畸变趋势，修正限形模具的结构与形状，应用于淬火系统，最终实现不同种类模压淬火机床都能满足不同产品的最小淬火畸变、最高淬火质量的要求。

薄壁环形零件模压淬火时，为了减小薄壁环形零件的淬火畸变，需要在零件的中间加上限形的芯轴，而且为了保证芯轴在淬火过程中对薄壁环形零件的限形效果，同时提高芯轴的耐磨性，须在芯轴表面进行镀铬处理，然而在淬火完成后，芯轴与薄壁环形零件间会产生很大的抱紧力，导致在薄壁环形零件取出过程中会造成芯轴严重磨损，使得芯轴的维护成本一直居高不下，每年每台设备芯轴的维护保养费用高达数十万元。

回火一般紧接着淬火进行，其目的是：消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；稳定组织与尺寸，保证精度；改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的重要工序，通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能，现有的模压淬火机床和回火机床是分开的，在淬火完成后还需要把零件搬运到回火机床上进行回火，这就使生产的工艺流程加长，产生了不必要的储运成本。

为了减少企业的生产成本，提高生产效率，亟需发明一种集加热、淬火和回火工艺于一体压淬回火机床，该机床还应减小淬火完成后芯轴与薄壁环形零件间产生的抱紧力，从而减小薄壁环形零件在取出过程中对芯轴的磨损，进而减少芯轴的维护成本。

技术实现要素：

(1)要解决的技术问题

为了克服现有模压淬火机床在薄壁环形零件淬火完成后对限形芯轴磨损严重，使芯轴的维护保养成本偏高；淬火与回火分不同机床加工，使工艺流程加长、储运成本增加的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种集加热、淬火和回火工艺于一体的压淬回火机床，机床在模压淬火之后马上进行回火加热，回火加热能使薄壁环形零件膨胀，抵消淬火后薄壁环形零件的收缩，从而减小了薄壁环形零件对芯轴的抱紧力，使薄壁环形零件对芯轴的磨损小；零件淬火和回火在一台机床上完成，能够提高加工效率，减少储运成本。

(2)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种薄壁环形零件压淬回火一体化机床，包括有机架、上模、上模滑块、下模、导轨、上模升降组件和淬火加热组件；下模、导轨、上模升降组件和淬火加热组件安装在机架上，上模滑块设置在导轨上，上模滑块与上模升降组件连接，上模安装在上模滑块上，下模上端设置有芯轴；还包括有喷液环、喷液环滑块、回火加热感应器、回火变压组件和喷液环升降组件；喷液环滑块设置在导轨上，并与喷液环升降组件连接，喷液环升降组件安装在机架上，喷液环滑块上安装有喷液环和回火变压组件，回火变压组件连接有回火加热感应器。

优选地，喷液环包括有喷液环内圈、喷液环外圈和淬火液接头；喷液环外圈安装在喷液环内圈上，喷液环外圈与喷液环内圈之间形成喷液腔，喷液环内圈上开有喷液口，喷液环外圈上安装有淬火液接头。

优选地，还包括有上模旋转驱动组件和下模旋转驱动组件，上模旋转驱动组件包括电机ⅰ和联轴器ⅰ，电机ⅰ通过联轴器ⅰ与上模连接，电机ⅰ安装在上模滑块上；下模旋转驱动组件包括电机ⅱ和带轮传动组件，电机ⅱ通过带轮传动组件与下模连接，电机ⅱ安装在机架上。

优选地，淬火加热组件包括有淬火加热感应器升降组件、淬火变压组件、淬火加热感应器、淬火加热托盘、电机ⅲ和联轴器ⅱ，淬火加热感应器升降组件安装在机架上，淬火加热感应器升降组件上安装有淬火变压组件，淬火变压组件与淬火加热感应器连接，淬火加热感应器下方设置有淬火加热托盘，淬火加热托盘通过联轴器ⅱ与电机ⅲ连接，电机ⅲ安装在机架上。

优选地，还包括有上料机械手、六轴机械手、下料机械手、激光传感器、高压气枪和机床外壳；上料机械手、六轴机械手、下料机械手和机床外壳安装在机架上，上料机械手上设置有激光传感器，下料机械手上设置有高压气枪。

优选地，还包括有输送料机、储液冷却循环组件和控制柜总成，输送料机设置在机架一侧，储液冷却循环组件设置在机架另一侧，储液冷却循环组件通过管道与喷液环连接，控制柜总成设置在机架侧面。

优选地，喷液环升降组件通过螺栓连接安装在机架上，喷液环和回火变压组件通过螺栓连接安装在喷液环滑块上，喷液环外圈通过螺栓连接安装在喷液环内圈上，喷液环外圈通过螺纹连接有淬火液接头，电机ⅰ通过螺栓连接安装在上模滑块上。

工作原理：当本发明工作时，上料机械手从输送料机上取得薄壁环形零件，六轴机械手从上料机械手上接过薄壁环形零件，并在激光传感器的配合下，利用六轴机械手第六轴的旋转功能将薄壁环形零件内圈轮廓的方向调整到与芯轴外圈轮廓相对应的位置，然后六轴机械手把薄壁环形零件放置在淬火加热托盘上，淬火加热感应器升降组件带动淬火加热感应器向下移动到与薄壁环形零件相应位置，同时电机ⅲ通过联轴器ⅱ带动淬火加热托盘匀速转动，从而带动薄壁环形零件一起匀速转动，薄壁环形零件匀速转动可以使加热更加均匀，提高淬火质量，淬火变压组件控制淬火加热感应器开始给薄壁环形零件加热。

加热完成后，六轴机械手从淬火加热托盘上取出薄壁环形零件，并放置在芯轴上，喷液环升降组件带动喷液环与回火加热感应器上移，使薄壁环形零件位于喷液环内，同时上模升降组件带动上模向下移动至压紧薄壁环形零件，控制淬火时薄壁环形零件端面的形变量，储液冷却循环组件通过喷液环向薄壁环形零件喷射淬火液，从而对薄壁环形零件进行淬火处理，同时电机ⅰ与电机ⅱ开始同步转动，电机ⅰ通过联轴器ⅰ带动上模同步转动，电机ⅱ通过带轮传动组件带动下模同步转动，从而带动上模与下模之间的薄壁环形零件转动，使得淬火与回火加热更加均匀，提升淬火质量，因淬火液是喷射出去，所以淬火液与薄壁环形零件是相对流动的，这就避免了传统淬火工艺中将高温零件浸入低温淬火液中，因淬火液不流动，在零件周围形成一层高温淬火液层，影响淬火效果的问题。

淬火完成后，上模升降组件带动上模回到原来的位置，电机ⅰ停转，喷液环升降组件带动喷液环与回火加热感应器下移，使得回火加热感应器与薄壁环形零件对应，回火加热感应器开始对薄壁环形零件进行回火加热，加热完成后，电机ⅱ停转，因回火加热能使薄壁环形零件受热膨胀，从而抵消淬火后薄壁环形零件的收缩变形，使薄壁环形零件对芯轴的抱紧力很小，六轴机械手可以轻松地把零件从芯轴上取出来，所以薄壁环形零件对芯轴的磨损非常小，有效减少了芯轴的维护成本。

然后六轴机械手将薄壁环形零件放在下料机械手上，启动高压气枪并利用其喷出的高压气体对薄壁环形零件进行风冷处理，可以防止薄壁环形零件过热伤人或对输送料机造成损伤，风冷完成后，下料机械手将零件放于输送料机上，完成了薄壁环形零的压淬回火处理。

因为喷液环结构为喷液环外圈安装在喷液环内圈上，喷液环外圈与喷液环内圈之间形成喷液腔，喷液环内圈上开有喷液口，喷液环外圈上装有淬火液接头；所以在喷淬火液时，可以使淬火液与薄壁环形零件的外环面和上端面充分接触，使淬火更加均匀，充分保证淬火时零件的端面跳动和径向跳动。

因为六轴机械手置身于机床内部，负责储运工作，减少了人力成本，增加了产品装夹的一致性，外部有机床外壳保护，所以淬火液不会溅射到机床外部，保护了工作现场环境的干净整洁，增加了机床的安全性能，提高了机床整体的美观。

导轨、滑块、旋转组件、加热感应器以及储液冷却循环等为所属领域现有技术，在此不再赘述。

(3)有益效果

本发明克服了现有模压淬火机床在薄壁环形零件淬火完成后对限形芯轴磨损严重，使芯轴的维护保养成本偏高，淬火与回火分不同机床加工，使工艺流程加长、储运成本增加的缺点，在淬火完成后立即进行回火工序，因回火加热能使薄壁环形零件受热膨胀，从而抵消淬火后薄壁环形零件的收缩变形，使零件取出时零件与芯轴之间的抱紧力很小，有效减小了芯轴的磨损，进而减小了每年每台设备数十万元的芯轴维护保养费用；淬火与回火在一台机床上完成，节省了中间的储运成本以及机床安装的厂房空间；因为有机床外壳的保护，所以机床淬火液不会溅射到机床外部，使工作环境得以改善；机床生产的整个过程为自动化完成，有效地节省了人力资源，提高了工厂的自动化水平；本发明集加热、淬火和回火工艺于一体，从而达到了零件对芯轴的磨损小、防水措施完善、自动上下料的效果。

附图说明

图1为本发明的立体结构图。

图2为本发明的立体爆炸图。

图3为本发明的喷液环的结构图。

图4为本发明的俯视图。

图5为本发明的主视图。

图6为本发明的整机立体图。

附图中的标记为：1-机架，2-上模，21-电机ⅰ，22-联轴器ⅰ，23-上模滑块，3-下模，31-芯轴，32-电机ⅱ，33-带轮传动组件，4-导轨，5-上模升降组件，6-喷液环，61-喷液环内圈，62-喷液环外圈，63-喷液腔，64-淬火液接头，65-喷液口，66-喷液环滑块，7-回火加热感应器，8-回火变压组件，9-喷液环升降组件，10-淬火加热组件，101-淬火加热感应器升降组件，102-淬火变压组件，103-淬火加热感应器，104-淬火加热托盘，105-电机ⅲ，106-联轴器ⅱ，11-上料机械手，12-六轴机械手，13-下料机械手，14-激光传感器，15-高压气枪，16-机床外壳，17-输送料机，18-储液冷却循环组件，19-控制柜总成。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种薄壁环形零件压淬回火一体化机床，如图1-图5所示，包括有机架1、上模2、上模滑块23、下模3、导轨4、上模升降组件5、喷液环6、喷液环滑块66、回火加热感应器7、回火变压组件8、喷液环升降组件9、淬火加热组件10、上模旋转驱动组件和下模旋转驱动组件；下模3、导轨4、上模升降组件5和淬火加热组件10均通过螺栓连接安装在机架1上；淬火加热组件10包括有淬火加热感应器升降组件101、淬火变压组件102、淬火加热感应器103、淬火加热托盘104、电机ⅲ105和联轴器ⅱ106，淬火加热感应器升降组件101通过螺栓连接安装在机架1上，淬火加热感应器升降组件101上通过螺栓连接安装有淬火变压组件102，淬火变压组件102与淬火加热感应器103连接，淬火加热感应器103下方设置有淬火加热托盘104，淬火加热托盘104通过联轴器ⅱ106与电机ⅲ105连接，电机ⅲ105安装在机架1上；上模滑块23设置在导轨4上，上模升降组件5通过螺栓连接安装在上模滑块23上，上模2通过螺栓连接安装在上模滑块23上，下模3上端设置有芯轴31，喷液环滑块66设置在导轨4上，喷液环升降组件9通过螺栓连接安装在喷液环滑块66上，喷液环升降组件9通过螺栓连接安装在机架1上，喷液环滑块66上通过螺栓连接安装有喷液环6和回火变压组件8，回火变压组件8连接有回火加热感应器7；喷液环(6)包括有喷液环内圈(61)、喷液环外圈(62)和淬火液接头(64)，喷液环外圈62通过螺栓连接安装在喷液环内圈61上，喷液环外圈62与喷液环内圈61之间形成喷液腔63，喷液环内圈61上开有喷液口65，喷液环外圈62上通过螺纹连接有淬火液接头64；上模旋转驱动组件包括电机ⅰ21和联轴器ⅰ22，电机ⅰ21通过联轴器ⅰ22与上模2连接，电机ⅰ21安装在上模滑块23上；下模旋转驱动组件包括电机ⅱ32和带轮传动组件33，电机ⅱ32通过带轮传动组件33与下模3连接，电机ⅱ32安装在机架1上。

本机床工作时，首先把薄壁环形零件放置在淬火加热托盘104上，淬火加热感应器升降组件101带动淬火加热感应器103向下移动到与薄壁环形零件相应位置，同时电机ⅲ105通过联轴器ⅱ106带动淬火加热托盘104匀速转动，从而带动薄壁环形零件一起匀速转动，淬火变压组件102控制淬火加热感应器103开始给薄壁环形零件加热；加热完成后，从淬火加热托盘104上取出薄壁环形零件，并放置在芯轴31上，喷液环升降组件9带动喷液环6与回火加热感应器7上移，使薄壁环形零件位于喷液环6内，同时上模升降组件5带动上模2向下移动至压紧薄壁环形零件，控制淬火时薄壁环形零件端面的形变量，喷液环6向薄壁环形零件喷射淬火液，从而对薄壁环形零件进行淬火处理，同时电机ⅰ21与电机ⅱ32开始同步转动，从而电机ⅰ21通过联轴器ⅰ22带动上模2同步转动，电机ⅱ32通过带轮传动组件33带动下模3同步转动，进一步带动上模2与下模3之间的薄壁环形零件转动；淬火完成后，上模升降组件5带动上模2回到原来的位置，电机ⅰ21停转，喷液环升降组件9带动喷液环6与回火加热感应器7下移，使得回火加热感应器7与薄壁环形零件对应，回火加热感应器7开始对薄壁环形零件进行回火加热；加热完成后，电机ⅱ32停转，从芯轴31上取出薄壁环形零件，待薄壁环形零件冷却后，即完成了薄壁环形零件的压淬回火过程。

本机床优点：(1)薄壁环形零件在淬火加热和回火加热过程中都匀速转动，使薄壁环形零件加热更加均匀，提高淬火和回火的质量，(2)淬火液为喷射，所以淬火液与薄壁环形零件是相对流动的，避免了传统淬火工艺中将高温零件浸入低温淬火液中，因淬火液不流动，在零件周围形成一层高温淬火液层，影响淬火效果的问题，(3)因回火加热能使薄壁环形零件受热膨胀，从而抵消淬火后薄壁环形零件的收缩变形，使零件取出时零件与芯轴之间的抱紧力很小，因而薄壁环形零件对芯轴31的磨损非常小，有效减少了芯轴31的维护保养成本，(4)零件淬火和回火在一台机床上完成，能够提高加工效率，减少储运成本。

实施例2

一种薄壁环形零件压淬回火一体化机床，如图1-图6所示，包括有机架1、上模2、上模滑块23、下模3、导轨4、上模升降组件5、喷液环6、喷液环滑块66、回火加热感应器7、回火变压组件8、喷液环升降组件9、淬火加热组件10、上料机械手11、六轴机械手12、下料机械手13、激光传感器14、高压气枪15、机床外壳16、输送料机17、储液冷却循环组件18和控制柜总成19；下模3、导轨4、上模升降组件5、淬火加热组件10、上料机械手11、六轴机械手12、下料机械手13和机床外壳16均通过螺栓连接安装在机架1上，上模滑块23设置在导轨4上，上模升降组件5通过螺栓连接安装在上模滑块23上，上模2通过螺栓连接安装在上模滑块23上，下模3上端设置有芯轴31，喷液环滑块66设置在导轨4上，喷液环升降组件9通过螺栓连接安装在喷液环滑块66上，喷液环升降组件9通过螺栓连接安装在机架1上，喷液环滑块66上通过螺栓连接安装有喷液环6和回火变压组件8，回火变压组件8连接有回火加热感应器7，上料机械手11上设置有激光传感器14，下料机械手13上设置有高压气枪15，输送料机17设置在机架1一侧，储液冷却循环组件18设置在机架1另一侧，储液冷却循环组件18通过管道与喷液环6连接，控制柜总成19设置在机架1侧面。

本机床工作时，上料机械手11从输送料机17上取得薄壁环形零件，六轴机械手12从上料机械手11上接过薄壁环形零件，并在激光传感器14的配合下，利用六轴机械手12第六轴的旋转功能将薄壁环形零件内圈轮廓的方向调整到与芯轴31外圈轮廓相对应的位置，然后六轴机械手12把薄壁环形零件放置在淬火加热组件10上进行加热；加热完成后，六轴机械手12从淬火加热组件10上取出薄壁环形零件，并放置在芯轴31上，喷液环升降组件9带动喷液环6与回火加热感应器7上移，使薄壁环形零件位于喷液环6内，同时上模升降组件5带动上模2向下移动至压紧薄壁环形零件，控制淬火时薄壁环形零件端面的形变量，储液冷却循环组件18通过喷液环6向薄壁环形零件喷射淬火液，从而对薄壁环形零件进行淬火处理；淬火完成后，上模升降组件5带动上模2回到原来的位置，喷液环升降组件9带动喷液环6与回火加热感应器7下移，使得回火加热感应器7与薄壁环形零件对应，回火加热感应器7开始对薄壁环形零件进行回火加热；加热完成后，六轴机械手12把零件从芯轴31上取出来，并将薄壁环形零件放在下料机械手13上，启动高压气枪15并利用其喷出的高压气体对薄壁环形零件进行风冷处理；风冷完成后，下料机械手13将零件放于输送料机17上，完成了薄壁环形零的压淬回火处理。

本机床优点：(1)因回火加热能使薄壁环形零件受热膨胀，从而抵消淬火后薄壁环形零件的收缩变形，使零件取出时零件与芯轴之间的抱紧力很小，因而薄壁环形零件对芯轴31的磨损非常小，有效减少了芯轴31的维护保养成本，(2)零件淬火和回火在一台机床上完成，能够提高加工效率，减少储运成本，(3)六轴机械手置身于机床内部，负责储运工作，减少了人力成本，增加了产品装夹的一致性，(4)外部有机床外壳保护，所以淬火液不会溅射到机床外部，保护了工作现场环境的干净整洁，增加了机床的安全性能，提高了机床整体的美观，(5)对薄壁环形零件进行风冷处理，可以防止薄壁环形零件过热伤人或对输送料机造成损伤，(6)生产的整个过程为自动化完成，有效地节省了人力资源，提高了工厂的自动化水平。

以上所述实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、改进及替代，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。