[发明专利]一种热处理工装

说明书

本发明公开一致热处理工装，包括插入待加工零件内孔的内锥塞，位于内锥塞两端的圆环隔套；待加工零件一端端面抵接在圆环隔套上，另一端抵接在内锥塞上限位；还包括十字交叉杆，圆环隔套和内锥塞均套设在十字交叉杆上。本发明装卡过程方便；由于内锥塞圆环外圆均布两排共16个小圆孔，不影响零件内花键的渗碳效果，即不影响内花键渗碳淬火热处理指标。通过内锥塞的使用可以影响内花键凸台端的热处理变形趋势由原先方案的缩小改变为涨大，而不影响驻车齿端内花键变形趋势(涨大)，最终，整个内花键长度方向的热处理变形趋势均保持一致，所以减小了花键热处理后大径尺寸的极差值，能使大径尺寸在长度方向的极差值满足0.04mm以内。

技术领域

本发明属于热加工技术领域，具体是一种热处理工装。

背景技术

某新能源减速器中带驻车机构齿轮零件，带有内花键结构，其中内花键部分，花键精度要求较高，花键大径尺寸在整个长度方向上极差值要求0.04mm以内。零件整体属于不对称结构，由于有驻车齿，造成内花键部分，一边凸出，一边凹进去，零件热处理要求为：整体渗碳淬火，淬火介质：工业淬火油。

常规的加工方案为：零件采用轴线水平穿杆立放，所需要的工装为：圆周带有孔结构的圆环隔套，一端带有限位槽的十字交叉杆状，装卡时，十字交叉杆内先放入圆环隔套，再放入零件，依次进行，一串零件装卡3件零件，所需4个圆环隔套和一个十字交叉杆。装卡完成后，通过十字交叉杆部限位槽悬挂在料盘上。在渗碳淬火热处理过程中，零件变形产生的主要阶段是在淬火阶段，该过程零件剧烈冷却，在热应力和组织应力的综合作用下，零件产生了变形。本专利涉及零件在热处理渗碳淬火过程中，由于零件左右不对称，且存在有异型结构的驻车齿，形成内花键在长度方向两端呈现一边凸出，一边凹进去的结构。在热处理渗碳淬火的过程中，淬火阶段，零件处于悬挂立放，淬火时，淬火介质由下至上循环流动进行淬火，淬火介质流动至内花键处时，花键凸台端部分，由于凸出结构，淬火介质能很好的流到内花键凸台部位，循环冷却过程中，淬火油流动顺畅，淬火效果正常；由于驻车齿结构为中间凹陷，外圆凸出结构，所以，淬火介质流向内花键时，驻车齿结构对淬火介质有遮挡，会降低带有驻车齿端内花键淬火效果。淬火过程应力分析对比，在热处理渗碳淬火的过程中，淬火阶段，花键凸出端部分，能直接接触到淬火油，冷却充分，该部分花键的热应力和组织应力形成的综合应力方向为尺寸缩小的方向，故该部分花键变形呈缩小趋势；而花键端凹进去部分，由于受到驻车齿结构的影响，不能与花键凸出端同步接触到淬火油，导致该部分花键与凸出端变形不同步，而零件整体热处理后驻车齿部分和齿轮部分呈现变大趋势，由于零件不对称，凹进去端花键部分还存在一部分零件整体变形形成的结构应力，该应力方向呈现花键尺寸变大方向，三个应力综合作用，导致了花键凹进去端尺寸呈现变大。比较花键两端应力方向，最终导致了内花键大径尺寸左右两端变形趋势不一致，凹进去端的变形趋势为涨大，凸出端的变形趋势为缩小，形成了内花键大径尺寸在花键长度方向上极差值为0.07mm，处于技术要求的极限值，生产过程中，很难保证批量稳定性，也不满足设定技术要求0.04mm以内。因此，如何高质量稳定保证内花键热处理后的精度，控制内花键热处理变形使花键大径尺寸在长度方向上满足锥度0.04mm以内成为了一道技术难关。

根据热处理变形试验数据，分析热处理过程中的变形原理：热处理渗碳淬火过程中，主要产生变形的过程是淬火阶段；淬火过程中，零件处于悬挂立放，淬火时，淬火介质由下至上循环流动进行淬火，淬火介质流向内花键进行淬火时，花键凸出端结构，淬火介质能很顺畅的流至该部位，所以花键凸出端的冷却剧烈，淬火效果正常，变形趋势是正常的缩小。但花键的另一端，由于驻车齿结构为中间凹陷，外圆凸出结构，内花键凹进去端的驻车齿结构对淬火介质有遮挡。当淬火介质流向内花键时，由于驻车齿结构的遮挡，会降低流向内花键的淬火介质流速，降低了花键凹进去端冷却剧烈程度，所以降低花键凹进去端淬火效果。这样整个花键长度方向上，会存在内花键淬火不同步，淬火的效果不一致，尤其在花键凹进去端，形成了导致花键尺寸变大的综合应力，所以花键凸出端花键变形趋势为涨大。通过试验数据收集和分析，进一步验证了花键部分的不同变形趋势。