一种汽车万向节十字轴的热处理系统及其处理方法与流程

本发明涉及热处理系统技术领域，具体为一种汽车万向节十字轴的热处理系统及其处理方法。

背景技术：

万向节十字轴又称十字节，即万向接头，是实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置，它是汽车驱动系统的万向传动装置的关节部件，十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为15°—20°，十字轴是十字轴式刚性万向节关键件之一，而热处理是指材料在固态下，通过加热、保温和冷却的手段，以获得预期组织和性能的一种金属热加工工艺，在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识，金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。

参考中国专利申请号为cn201710817309.3的一种汽车万向节十字轴的热处理工艺，通过提高渗碳和淬火的温度及碳势，加大冷却速度，在淬火温度持续阶段通入氨气，增加十字轴的淬硬性，提高了汽车万向节十字轴的性能。

参考中国专利申请号为cn201720087074.2的一种用于差速器十字轴渗碳淬火的装料装置，经过此方案处理后，差速器十字轴四个臂垂直度均未超过0.13mm，合格率达到100％，降低了生产成本，提高了生产质量，然而上述参考专利依然存在以下不足：

1)、热处理过程中，将汽车万向节十字轴直接进行渗碳淬火，但这种方式使得渗碳时不能得到一个稳定的金相组织和晶粒度保证，十字轴组织容易产生形变，最后仍然容易导致马氏体粗大，十字轴质量较差。

2)、渗碳淬火装料时，装料机构不能根据十字轴的尺寸对固定十字轴的机构进行调节，适用范围小，增加了生产厂家的设备投入成本，使用不便。

3)、将十字轴固定在装料机构后，将装料机构推进渗碳淬火炉的方式安全性较差，由于渗碳淬火炉在装料前已经进行预热，手推的方式容易导致人身受到伤害，存在安全隐患。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种汽车万向节十字轴的热处理系统及其处理方法，解决了目前将汽车万向节十字轴直接进行渗碳淬火，十字轴组织容易产生形变，渗碳淬火装料时，装料机构不能根据十字轴的尺寸对固定十字轴的机构进行调节，适用范围小，将装料机构推进渗碳淬火炉的方式安全性较差的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种汽车万向节十字轴的热处理系统及其处理方法，包括进料机构、正火机构、输送机构、渗碳淬火机构和回火机构，所述渗碳淬火机构包括工作台、支撑架和渗碳淬火炉，所述工作台的顶部与输送机构的底部固定连接，所述输送机构的顶部活动连接有装料机构。

所述装料机构包括装料台，所述装料台内壁的顶部与底部之间固定连接有隔板，且隔板的正面与背面均转动连接有螺纹杆，所述螺纹杆远离隔板的一端贯穿装料台并延伸至装料台的外部，所述螺纹杆表面的两侧均螺纹连接有套筒，两个所述套筒的顶部均固定连接有支撑板，两个所述套筒的底部均固定连接有活动块，且活动块的底部通过滑轨与装料台内壁的底部滑动连接，所述螺纹杆延伸至装料台外部的一端固定连接有摇把，所述装料台的顶部开设有与支撑板相适配的通槽，所述支撑板的顶部开设有放置槽，所述装料台顶部的两侧且位于通槽的两侧均固定连接有夹紧机构。

优选的，所述夹紧机构包括固定板，所述固定板的底部与装料台的顶部固定连接，所述固定板靠近支撑板一侧的顶部与底部均固定连接有固定杆，且固定杆远离固定板的一端固定连接有竖板。

优选的，所述固定板远离竖板的一侧螺纹连接有丝杆，所述丝杆的螺纹端依次贯穿固定板和竖板并延伸至竖板的外部，所述丝杆延伸至竖板外部的一端固定连接有夹板。

优选的，所述输送机构包括主动轮，所述工作台内壁左侧的背面与主动轮的背面转动连接，所述主动轮远离工作台内壁背面的一端贯穿工作台并延伸至工作台的外部，所述工作台内壁右侧的正面与背面之间转动连接有从动轮，所述主动轮的表面与从动轮的表面之间传动连接有传送带。

优选的，所述工作台正面的左侧固定连接有驱动机构，且驱动机构的输出端与主动轮延伸至工作台外部的一端固定连接，所述工作台顶部右侧的正面与背面且位于传送带的两侧均固定连接有挡板。

优选的，所述渗碳淬火炉左侧的底部与右侧的底部均铰接有炉门，所述渗碳淬火炉内壁左侧的顶部与右侧的顶部均固定连接有第一加热管，所述渗碳淬火炉内壁的正面与背面均固定连接有第二加热管，所述渗碳淬火炉的顶部固定连接有渗碳箱，所述渗碳淬火炉顶部的背面固定连接有气泵。

优选的，所述渗碳淬火炉内壁的顶部通过安装杆固定连接有圆盘，且圆盘的底部固定连接有喷头，所述气泵的出气口通过出气管与圆盘的顶部相连通，所述渗碳淬火炉的内部固定连接有保温层，所述渗碳淬火炉内壁顶部的左侧固定连接有温度传感器。

优选的，所述正火机构包括正火炉，所述正火炉的正面铰接有箱门，所述正火炉内壁的两侧均固定连接有加热丝。

本发明还公开了一种汽车万向节十字轴的热处理方法，具体包括以下步骤：

s1、首先将十字轴工件通过进料机构输送至正火炉中，关闭箱门，加热丝对正火炉进行加热，通过正火炉对十字轴进行正火，正火完成后将十字轴冷却至室温，然后将十字轴进行渗碳淬火，渗碳淬火前启动第一加热管和第二加热管，将渗碳淬火炉升温，温度传感器对炉内的温度进行检测，然后将十字轴进行装料，把十字轴的两个臂平行放置在两个支撑板之间的放置槽内，然后用手握住丝杆，对丝杆进行旋转，丝杆带动夹板向十字轴的中部靠近，夹板对十字轴进行夹紧，完成装料；

s2、同时根据十字轴的尺寸，握住摇把进行正转，带动螺纹杆进行转动，螺纹杆转动，其表面的两个套筒在活动块的导线作用下，进行相对移动，套筒即可带动两个支撑板进行相对移动，对支撑板之间的距离进行调节，适应十字轴的尺寸，同理，握住摇把进行反转，即可带动两个支撑板朝相反方向移动；

s3、装料后，打开炉门，启动驱动机构，驱动机构带动主动轮进行转动，从而带动传送带进行传送，传送带将装料台输送至渗碳淬火炉中，关闭炉门和输送机构，启动气泵，气泵通过进气管从渗碳箱中将甲烷气体进行抽取，然后通过出气管将甲烷气体输送至圆盘中，通过喷头对装料台上的十字轴进行渗碳，渗碳后通过第一加热管和第二加热管将炉内的温度再次升高，对十字轴进行淬火；

s4、渗碳淬火后，将淬火后的十字轴置于回火机构中进行回火，保温一段时间之后，将回火后的十字轴冷却至室温，即可完成对万向节十字轴的热处理过程。

优选的，所述步骤s1中温度传感器对渗碳淬火炉中的温度进行检测，并通过外部控制机构对炉内的温度进行控制。

(三)有益效果

本发明提供了一种汽车万向节十字轴的热处理系统及其处理方法。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该汽车万向节十字轴的热处理系统及其处理方法，通过正火机构包括正火炉，正火炉的正面铰接有箱门，正火炉内壁的两侧均固定连接有加热丝，在十字轴进行渗碳淬火前，先将十字轴进行正火，给渗碳提供一个稳定的金相组织和晶粒度保证，保证渗碳时组织不过分变化，使得渗碳时变形较小，马氏体均匀细化，提高十字轴的加工质量。

(2)、该汽车万向节十字轴的热处理系统及其处理方法，通过装料台内壁的顶部与底部之间固定连接有隔板，且隔板的正面与背面均转动连接有螺纹杆，螺纹杆远离隔板的一端贯穿装料台并延伸至装料台的外部，螺纹杆表面的两侧均螺纹连接有套筒，两个套筒的顶部均固定连接有支撑板，两个套筒的底部均固定连接有活动块，且活动块的底部通过滑轨与装料台内壁的底部滑动连接，螺纹杆延伸至装料台外部的一端固定连接有摇把，装料台的顶部开设有与支撑板相适配的通槽，支撑板的顶部开设有放置槽，装料台顶部的两侧且位于通槽的两侧均固定连接有夹紧机构，在对十字轴进行装料固定时，能够将固定机构根据十字轴的尺寸进行对应的调节，适用于多种尺寸的十字轴，使用方便，不需要频繁更换装料机构，提高了加工效率，降低了生产厂家的设备投入成本。

(3)、该汽车万向节十字轴的热处理系统及其处理方法，通过输送机构包括主动轮，工作台内壁左侧的背面与主动轮的背面转动连接，主动轮远离工作台内壁背面的一端贯穿工作台并延伸至工作台的外部，工作台内壁右侧的正面与背面之间转动连接有从动轮，主动轮的表面与从动轮的表面之间传动连接有传送带，工作台正面的左侧固定连接有驱动机构，且驱动机构的输出端与主动轮延伸至工作台外部的一端固定连接，在装料机构底部设置自动输送机构，装料后将十字轴自动输送进渗碳淬火炉中，操作简单，自动化程度高，且安全性更高，防止对人身造成伤害。

附图说明

图1为本发明系统的结构流程图；

图2为本发明渗碳淬火机构的结构立体图；

图3为本发明图2中a处的局部放大图；

图4为本发明装料台内部结构的侧视图；

图5为本发明夹紧机构的结构示意图；

图6为本发明输送机构的结构示意图；

图7为本发明渗碳淬火机构内部结构的后视图；

图8为本发明渗碳淬火炉内部结构的俯视图；

图9为本发明渗碳淬火炉结构的剖视图；

图10为本发明正火机构结构的立体图。

图中，1进料机构、2正火机构、21正火炉、22箱门、23加热丝、3输送机构、31主动轮、32从动轮、33传送带、4渗碳淬火机构、41工作台、42支撑架、43渗碳淬火炉、5回火机构、6装料机构、61装料台、62隔板、63螺纹杆、64套筒、65支撑板、66活动块、67摇把、68通槽、7放置槽、8夹紧机构、81固定板、82固定杆、83竖板、84丝杆、85夹板、9驱动机构、10挡板、11炉门、12第一加热管、13第二加热管、14渗碳箱、15气泵、16圆盘、17喷头、18保温层、19温度传感器。

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1-10，本发明实施例提供一种技术方案：一种汽车万向节十字轴的热处理系统，包括进料机构1、正火机构2、输送机构3、渗碳淬火机构4和回火机构5，本发明中热处理系统中的进料机构1、正火机构2和回火机构5均为现有领域人员熟知内容，且与本发明所要解决的问题无关，因此不做详细描述，正火机构2包括正火炉21，正火炉21的正面铰接有箱门22，正火炉21内壁的两侧均固定连接有加热丝23，加热丝23由控制开关进行控制，并且通过导线与外部电源连接，输送机构3包括主动轮31，工作台41内壁左侧的背面与主动轮31的背面转动连接，主动轮31远离工作台41内壁背面的一端贯穿工作台41并延伸至工作台41的外部，工作台41内壁右侧的正面与背面之间转动连接有从动轮32，主动轮31的表面与从动轮32的表面之间传动连接有传送带33，传送带33为耐高温钢结构制成，渗碳淬火机构4包括工作台41、支撑架42和渗碳淬火炉43，渗碳淬火炉43内壁的顶部通过安装杆固定连接有圆盘16，且圆盘16的底部固定连接有喷头17，喷头17设置有多个，均匀分布在圆盘16底部，气泵15的出气口通过出气管与圆盘16的顶部相连通，渗碳淬火炉43的内部固定连接有保温层18，保温层18为聚氨酯材料制成，渗碳淬火炉43内壁顶部的左侧固定连接有温度传感器19，温度传感器19由控制开关进行控制，并且通过导线与外部电源连接，通过温度传感器19检测炉内的温度，温度传感器19的型号为ds18b20，渗碳淬火炉43左侧的底部与右侧的底部均铰接有炉门11，渗碳淬火炉43内壁左侧的顶部与右侧的顶部均固定连接有第一加热管12，第一加热管12设置有多个，均匀分布在渗碳淬火炉43内壁的左侧与右侧，渗碳淬火炉43内壁的正面与背面均固定连接有第二加热管13，第二加热管13设置有多个，均匀分布在渗碳淬火炉43内壁的正面与背面，渗碳淬火炉43的顶部固定连接有渗碳箱14，渗碳箱14通过顶部的连通管将外部的甲烷气体通入渗碳箱14，渗碳淬火炉43顶部的背面固定连接有气泵15，气泵15由控制开关进行控制，并且通过导线与外部电源连接，工作台41正面的左侧固定连接有驱动机构9，驱动机构9为电机，通过外部控制开关进行控制，并且通过导线与外部电源连接，且驱动机构9的输出端与主动轮31延伸至工作台41外部的一端固定连接，工作台41顶部右侧的正面与背面且位于传送带33的两侧均固定连接有挡板10，挡板10的设置，对装料机构6进行限位，使得装料机构6不易滑出传送带33，工作台41的顶部与输送机构3的底部固定连接，输送机构3的顶部活动连接有装料机构6，装料机构6包括装料台61，装料台61内壁的顶部与底部之间固定连接有隔板62，且隔板62的正面与背面均转动连接有螺纹杆63，螺纹杆63远离隔板62的一端贯穿装料台61并延伸至装料台61的外部，螺纹杆63表面的两侧均螺纹连接有套筒64，两个套筒64的顶部均固定连接有支撑板65，两个套筒64的底部均固定连接有活动块66，且活动块66的底部通过滑轨与装料台61内壁的底部滑动连接，螺纹杆63延伸至装料台61外部的一端固定连接有摇把67，摇把67的设置，便于对螺纹杆63进行转动，装料台61的顶部开设有与支撑板65相适配的通槽68，支撑板65的顶部开设有放置槽7，放置槽7为上宽下窄设计，能够对多种直径的十字轴的臂进行放置，装料台61顶部的两侧且位于通槽68的两侧均固定连接有夹紧机构8，夹紧机构8的设置，使得对十字轴进行装料时，十字轴固定的更加稳定，夹紧机构8包括固定板81，固定板81远离竖板83的一侧螺纹连接有丝杆84，丝杆84的螺纹端依次贯穿固定板81和竖板83并延伸至竖板83的外部，丝杆84延伸至竖板83外部的一端固定连接有夹板85，夹板85为圆形，与十字轴的中间部分相适配，固定板81的底部与装料台61的顶部固定连接，固定板81靠近支撑板65一侧的顶部与底部均固定连接有固定杆82，且固定杆82远离固定板81的一端固定连接有竖板83。

本发明还公开了一种汽车万向节十字轴的热处理方法，具体包括以下步骤：

s1、首先将十字轴工件通过进料机构1输送至正火炉21中，关闭箱门22，加热丝23对正火炉21进行加热，通过正火炉21对十字轴进行正火，正火完成后将十字轴冷却至室温，然后将十字轴进行渗碳淬火，渗碳淬火前启动第一加热管12和第二加热管13，将渗碳淬火炉43升温，温度传感器19对炉内的温度进行检测，检测达到渗碳淬火的温度后，即可关闭第一加热管12和第二加热管13，然后将十字轴进行装料，把十字轴的两个臂平行放置在两个支撑板65之间的放置槽7内，然后用手握住丝杆84，对丝杆84进行旋转，丝杆84带动夹板85向十字轴的中部靠近，夹板85对十字轴进行夹紧，完成装料；

s2、同时根据十字轴的尺寸，握住摇把67进行正转，带动螺纹杆63进行转动，螺纹杆63转动，其表面的两个套筒64在活动块66的导向作用下，进行相对移动，套筒64即可带动两个支撑板65进行相对移动，对支撑板65之间的距离进行调节，适应十字轴的尺寸，同理，握住摇把67进行反转，即可带动两个支撑板65朝相反方向移动；

s3、装料后，打开炉门11，启动驱动机构9，驱动机构9带动主动轮31进行转动，从而带动传送带33进行传送，传送带33将装料台61输送至渗碳淬火炉43中，关闭炉门11和输送机构3，启动气泵15，气泵15通过进气管从渗碳箱14中将甲烷气体进行抽取，然后通过出气管将甲烷气体输送至圆盘16中，通过喷头17对装料台61上的十字轴进行渗碳，细化十字轴内部的金相组织和晶粒度，降低奥氏体含量，马氏体均匀细化，渗碳后通过第一加热管12和第二加热管13将炉内的温度再次升高，对十字轴进行淬火，提高十字轴的硬度；

s4、渗碳淬火后，将淬火后的十字轴置于回火机构5中进行回火，保温一段时间之后，将回火后的十字轴冷却至室温，即可完成对万向节十字轴的热处理过程。

本发明中，步骤s1中温度传感器19对渗碳淬火炉43中的温度进行检测，并通过外部控制机构对炉内的温度进行控制，步骤s3中对十字轴进行淬火时，通过保温层18防止炉内的温度流失。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语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。而且，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。