帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種淬火裝置，特別是一種帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床，該淬火機床是在現(xiàn)有的模壓淬火機床的基礎上，增加了可限制工件牙口位置在淬火過程中變形的牙口限位裝置，同時將上模具的更換改為由氣缸帶動的連桿機構進行鎖住和打開的快換裝置。本技術方案一方面可有效控制工件牙口和滾道在淬火過程中的變形，減少工件中牙口、滾道的變形，提高其同軸度，有效減少后期加工的磨削量，提高產(chǎn)品的加工效率和合格率，另一方面可提高模壓淬火機床上模具的更換時間，本技術方案具有結構合理、使用效果好等優(yōu)點，適合對現(xiàn)有的模壓淬火機床的改造。
【專利說明】
帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床
所屬技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種淬火裝置，特別是一種帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床。
【背景技術】
[0002]對于大批量加工過程中需要進行淬火處理的套類零件來說，淬火熱處理是決定產(chǎn)品質(zhì)量、使用性能及壽命的關鍵工序之一，淬火熱處理工序?qū)儆跓峒庸?，不可預見的因素很多，如鐵路軸承的內(nèi)外圈在加工制造過程中，工序前加工合格的產(chǎn)品，在淬火工序中，經(jīng)過高溫長時間加熱，淬火時的急速冷卻，不可避免的產(chǎn)生幾何尺寸和形狀的變化，當變形量過大時，就會產(chǎn)生大量的不合格品，返工率和廢品率很高。
[0003]目前對于大批量套類零件的熱處理一般模壓淬火專用機床，在壓床內(nèi)被淬火零件的冷卻過程中，采用適合的淬火模具能有效地阻止零件收縮，減小變形，保證工件的熱處理質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定。
[0004]目前國內(nèi)在線使用的所有鐵路軸承模壓淬火壓床，主要是控制外套工件在淬火過程中滾道的變形量，牙口是指鐵路軸承外套兩端壁較薄的圓環(huán)部分，牙口的變形一直沒有一種合理的機構進行有效的控制，在淬火過程中工件快速冷卻后開始收縮抱緊模具，由于牙口處厚度較薄，首先收縮到位，工件滾道及中部較厚不封，會繼續(xù)向內(nèi)收縮，在該部分的收縮過程中，會引起牙口不同程度的外脹變形，造成牙口部分的變形量無法控制。
[0005]由于傳統(tǒng)的淬火后的加工工序即磨削加工是滾道和牙口是分工序加工，可以彌補牙口變形較大帶來的不足，但由于需要兩次裝卡和加工，加工效率低。隨著企業(yè)智能化制造的普及和自動化程度的提高，各鐵路軸承生產(chǎn)廠家對外套工件采用滾道和牙口一次磨削加工的智能磨床，如果牙口的變形量過大，且和滾道的同心度不能高度匹配，就會給一次性磨削加工帶來非常大的問題，會產(chǎn)生以下問題:1、牙口或滾道磨削不到位;2、由于牙口變形較大，在磨削過程中砂輪進刀量變化過大，使砂輪的使用壽命迅速降低或損壞;3、磨削量不均勻，廢品率增大，嚴重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，并存在一定的安全隱患。
[0006]并且在模壓淬火壓床的使用過程中，需要定期對模具進行尺寸調(diào)整、修配，同時由于淬火工件的改變，需對模具進行更換，如一臺鐵路軸承淬火壓床是可滿足多種規(guī)格型號的鐵路軸承內(nèi)外套工件模壓淬火的專用機床，當一種軸承型號的內(nèi)外套工件模具在使用一段時間后，需重新安裝或者更換另一種軸承型號的內(nèi)外套工件模具。
[0007]目前的模壓淬火壓床在更換模具時，特別是更換上模具時，由于上模具安裝在淬火油罩內(nèi)，更換空間小，更換需要將淬火油罩卸掉，造成更換時間長、工人勞動強度高，直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率和操作工人的身心健康。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明是針對上述外套工件模壓淬火設備存在的問題，提供一種可有效控制外套類零件牙口變形和快換模具的一種帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床。
[0009]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，所采用的技術方案是:。
[0010]本發(fā)明的技術方案具有以下特點:
1、有效提高生產(chǎn)效率。本裝置采用獨特的結構設計，可滿足設備現(xiàn)有空間結構的要求，且上、下牙口限形模具與上、下模具之間的高精度配合，保證了牙口模具和滾道模具的同軸度，減小了工件牙口、滾道的變形量，可有效減少后期加工的磨削量，提高產(chǎn)品的加工效率和合格率；
2、采用液壓驅(qū)動系統(tǒng)，重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快，操縱控制方便，可實現(xiàn)牙口限形模具的大范圍壓力調(diào)節(jié)和模具跟換的速度，容易實現(xiàn)機器的自動化控制和遠程控制；
3、牙口模具可調(diào)，變形控制好，在本發(fā)明中，可以通過改變牙口模具外錐體的行程來調(diào)整牙口模具的內(nèi)徑尺寸，使工件牙口尺寸控制在要求的范圍之內(nèi)；
4、配套性好、成本低，本發(fā)明提供的鐵路軸承淬火壓床外套工件牙口限形裝置，是在原有的設備上進行配套加裝，不用大范圍的改動或增加其他機構，工作量小、成本低；
5、自動化程度高，本發(fā)明提供的外套工件牙口限形裝置，其動作運行程序和整機的工作程序進行互鎖和聯(lián)動，在淬火過程中，可隨著設備的自動運行對外套工件的牙口變形進行有效的控制，安全可靠；
6、模具快換裝置結構簡單、更換時間短。本技術方案是采用氣缸驅(qū)動平面連桿機構，通過連桿機構帶動插板水平左右移動，達到模具的固定與脫離；
7、模具快換裝置采用氣動驅(qū)動系統(tǒng)，動作迅速、方便、無沖擊。利用淬火壓床本身的氣源和對現(xiàn)有模具的改造，就可方便實現(xiàn)模具的快換，使用的元件和工作介質(zhì)成本低，便于現(xiàn)有機器設備的自動化改裝，且對環(huán)境沒有污染；
8、模具更換時間短、效率高?，F(xiàn)有結構在更換模具時，需要先拆掉溢流管和淬火油罩，然后松掉連接模具和模具座的螺釘，由于空間狹小，該螺釘在拆裝時都需要耗費很長時間，然后進行模具的跟換和安裝，整個外套模具的更換過程需要90-100分鐘。本發(fā)明提供的外套模具快換裝置更換外套模具只需要4-6分鐘，時間短、效率高；
9、操作簡單、勞動強度低，本發(fā)明提供的外套模具快換裝置，更換模具時，工人只需要按相應的幾個按鈕，便可實現(xiàn)外套模具的拆卸和安裝，將極大地提高本壓床的自動化程度，降低操作人員的勞動強度，同時提高整機工作效率。
【附圖說明】
[0011]附圖1為本發(fā)明的結構示意圖；
附圖2為本發(fā)明限位塊的結構示意圖；
附圖3為本發(fā)明下限位塊導向座的結構示意圖；
附圖4為本發(fā)明附圖3的半剖俯視圖；
附圖5為本發(fā)明下限位塊導向座的結構示意圖；
附圖6為本發(fā)明附圖5的半剖俯視圖；
附圖7為本發(fā)明模具快換部分的結構示意圖；
附圖8為本發(fā)明上模具的安裝結構示意圖；
附圖9為本發(fā)明上模具的結構示意圖；
附圖10為本發(fā)明插板與模具柄脫離時的結構示意圖； 附圖11為本發(fā)明插板與模具柄鎖定后的結構示意。。
【具體實施方式】
[0012]在附圖1至11中，I 一主機座、2 —下模具油缸、3—下壓環(huán)、4 一連接桿、5—工作臺、6 —淬火油罩、7 —環(huán)狀的內(nèi)錐體、7-1 — “U形槽”、8 —彈簧、9 一螺桿、10 —限位塊、11一下限位塊導向座、11-1 一限位塊導向孔、12—下模具、13 —工件、14 一上壓環(huán)、15 —上限位塊導向座、16—上模具、17 —上模具油缸、18—移動橫梁、19一上模具座、20—模具柄、21 —插板、22—導向座、23 —連桿、24 —鉸鏈、25—連接板、26—模具快換氣缸、27 —氣缸安裝板、28 —長槽、29—環(huán)形槽。
[0013]如圖1所示，下模具油缸2安裝在主機座I上，圓盤狀的下壓環(huán)3下端和下模具油缸中的活塞桿連接，下壓環(huán)的上平面固定安裝有連接桿4，連接桿穿過工作臺5與環(huán)狀的內(nèi)錐體7下端面相連，環(huán)狀的內(nèi)錐體的內(nèi)圓面為圓錐面;在下模具12的安裝座上配裝有環(huán)形的下限位塊導向座11，在下限位塊導向座的圓周上均布開有徑向?qū)蚩?1-1，在每個導向孔內(nèi)相配安裝有限位塊10，環(huán)狀的內(nèi)錐體套在下限位塊導向座的外圓面上。
[0014]在淬火油罩6內(nèi)的移動橫梁上安裝有上模具油缸17，環(huán)狀的上壓環(huán)14上平面與上模具油缸的活塞桿端部相連，上壓環(huán)的下平面與環(huán)狀的內(nèi)錐體上端面相對應;環(huán)形的上限位塊導向座15配裝在上模具16底部，配裝時要保證環(huán)形的上限位塊導向座與上模具同心。在上限位塊導向座的圓周上均布開有徑向?qū)蚩?，在每個導向孔內(nèi)相配安裝有限位塊10，環(huán)狀的內(nèi)錐體套在上限位塊導向座的外圓面上。
[0015]如圖2所示，限位塊為柱狀，其右端面為弧面，弧面與工件13的外圓面相配，右端面為斜面，其斜面的斜度與上述環(huán)狀內(nèi)錐體的內(nèi)圓錐面的斜面相配。
[0016]如圖5、6所示，環(huán)形的下限位塊導向座11的圓周上均布開有徑向?qū)蚩?1-1，在每個導向孔內(nèi)相配安裝有限位塊，這樣每個限位塊可沿徑向?qū)蚩滓苿印?br>[0017]如圖3、4所示，在環(huán)狀的內(nèi)錐體7上的大開口端面上沿其軸向開有“U”形槽7-1，“U”形槽的位置與上述下限位塊導向座11和上限位塊導向座15上的導向孔相對應，在限位塊的斜面上開有沿其軸向的內(nèi)螺紋，在內(nèi)螺紋上安裝有螺桿9，螺桿安裝在上述環(huán)的狀內(nèi)錐體7上的“U”形槽內(nèi)，安裝在螺桿上的彈簧8位于環(huán)狀內(nèi)錐體的外圓面上。
[0018]如圖7、8、9、10、11所示，模具快換氣缸固定安裝在移動橫梁上，連桿23的兩端通過鉸鏈2 4分別與模具快換氣缸中的活塞桿端部和插板21的一端相連，插板的另一端為“U”形槽。
[0019]上述淬火模具是由模具柄20、模具座19和模具16組合而成，模具座的上端固定在移動橫梁上，模具柄的下端與模具固定相連，模具柄的上端插裝在模具座內(nèi)，在模具柄上部開有環(huán)形槽29，在模具座上與模具柄上的環(huán)形槽對應處開有對稱的長槽28，上述插板中的“U”形槽插裝在模具柄上的長槽內(nèi)，并與模具柄上的環(huán)形槽相配。
[0020]為保證模具快換氣缸上下移動時，插板能夠保持水平左右移動，在上述動橫梁上固定有導向座22，插板的一端插在導向座中的導向孔內(nèi)。
[0021]為保證模具快換氣缸固定的準確和牢固，在動橫梁上安裝有氣缸安裝板27，然后將模具快換氣缸安裝在氣缸安裝板上。
[0022]為了便于制造和安裝，在模具快換氣缸中的活塞桿端部固定安裝有連接板25，在連接板上開有與連桿相配的槽，連桿安裝在槽內(nèi)并通過鉸鏈與連接板相連。
[0023]牙口限位裝置工作過程如下:
1、套類工件由上料機構運放至工作臺的上模具內(nèi)，工作臺運行至上、下模具同軸的淬火位置后；
2、主油缸接到程序指令帶動動橫梁、淬火油罩、上模具等一起下降，使上模具插入紅熱的工件內(nèi)孔的淬火位后;淬火位置是上、下淬火模具與被淬火工件的內(nèi)圓面接觸，并使上、下模具與被淬火工件的內(nèi)圓同心，以減少工件淬火過程中的徑向變形。
[0024]3、向淬火油罩內(nèi)充淬火冷卻液，當工件快速冷卻后開始收縮抱緊模具，由于牙口處厚度較薄，首先收縮到位，此時下模具油缸和上模具油缸分別向上和向下移動，帶動環(huán)狀的內(nèi)錐體分別向上和向下移動，通過其上的圓錐面推動限位塊徑向收縮，使限位塊上的弧面工件中的牙口外徑抱緊，限制了其在淬火中的變形，保證了牙口和滾道在淬火過程中變形的一致性和可控性；
4、淬火結束后，下模具油缸和上模具油缸分別帶動環(huán)狀的內(nèi)錐體分別向下和上向移動，限位塊在彈簧的彈力作用下沿上、下限位塊導向座中的導向孔徑向外移動，將工件松開，同時移動橫梁向上，帶動安裝在移動橫梁上的淬火油罩和上模具上升至上位，待下一循環(huán)淬火；
5、淬火完成后會出現(xiàn)以下四種情況:
1)如果工件和上、下模具徹底分開，設備正常自動運行；
2)如果工件和上、下模具都沒有分開，設備主油缸系統(tǒng)具有延時報警功能；
3)如果工件和下模具沒有分開，設備中的去聊機械手系統(tǒng)無料可取，機械手系統(tǒng)延時報警；
4)如果工件和上模具沒有分開，探測氣缸驅(qū)動活塞桿和探測頭向左移動穿過淬火油罩上的孔進行探測，如果上模具沒有工件，探測氣缸淬火油罩上與上模具對應位置開有用于氣缸中活塞桿穿過的孔移動到位后，磁控開關開關接通，說明工件位置正常，探測頭回位。如果上模具與工件粘連，探測氣缸到位開關不通，說明工件位置異常，工件探測頭延時回位，系統(tǒng)發(fā)出工件異位報警信號，同時設備自動進行二次脫模，如果二次脫模仍未成功，系統(tǒng)再次發(fā)出聲光報警信號并自動停機，提醒操作者人工處理該類事故。
[0025]模具更換的工作過程如下:
1、當需要更換模具時，按下油罩下降按鈕，此時淬火油罩、動橫梁及淬火模具組件下降，當淬火模具組件下部和移動工作臺接觸時下降停止；
2、按下模具松開按鈕，此時模具快換氣缸上升，帶動連接板和連桿向上移動，通過導向座的導向，帶動插板中的“U”形槽水平向后移動，退出模具柄中的環(huán)形槽，模具柄和模具與模具座分離，如圖10所示；
3、按下油罩上升按鈕，淬火油罩、動橫梁及模具座上升到位，模具柄和模具與模具座脫離后在移動工作臺上，按下移動工作臺前進按鈕，移動工作臺及模具柄和模具移動至淬火油罩外；
4、移去拆下的模具柄和模具，放入待用或需更換的模具柄和模具，移動工作臺及模具返回；
5、按下油罩下降按鈕，此時淬火油罩、動橫梁及模具座下降，使模具柄和模具與模具座適當接觸，調(diào)整到合適位置后，繼續(xù)下降到位；
6、按下模具連接按鈕，此時模具快換氣缸下降，帶動連接板、連桿向下移動，并使插板通過導向座向前移動，使插板中的“U”形槽插入模具柄中的環(huán)形槽內(nèi)，將模具柄與模具座鎖住，如圖11所示；
7、按下復位按鈕，所有機構復位到原始待料狀態(tài)，更換模具完成。
[0026]本發(fā)明提供的外套模具快換裝置，操作工人只需按下幾個按鈕便可以完成模具的拆卸、安裝和更換，省去了更換模具時需要拆裝溢流管、淬火油罩和模具連接螺釘?shù)纫幌盗泄ば蚍彪s而且勞動強度高的人工操作過程、快捷、省時、高效、安全、可靠，其模具更換時間是現(xiàn)有技術的約十五分之一。
【主權項】
1.一種帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床，包括主機座、工作臺、安裝在工作臺上的下模具和安裝在動橫梁上的淬火油罩及安裝在淬火油罩內(nèi)的上模具，其特征在于在工作臺(5)下方安裝有下模具油缸(2)，盤狀的下壓環(huán)(3)下平面與下模具油缸的活塞桿端部相連，下壓環(huán)的上平面固定安裝有連接桿(4)，連接桿穿過工作臺與環(huán)狀的內(nèi)錐體(7)下端面相連，環(huán)狀的內(nèi)錐體的內(nèi)圓面為圓錐面;在下模具(12)的安裝座上配裝有環(huán)形的下限位塊導向座(11)，在下限位塊導向座的圓周上均布開有徑向?qū)蚩?11-1)，在每個導向孔內(nèi)相配安裝有限位塊(10)，環(huán)狀的內(nèi)錐體套在下限位塊導向座的外圓面上； 在淬火油罩(6)內(nèi)的移動橫梁上安裝有上模具油缸(17)，環(huán)狀的上壓環(huán)(14)上平面與上模具油缸的活塞桿端部相連，上壓環(huán)的下平面與環(huán)狀的內(nèi)錐體上端面相對應;環(huán)形的上限位塊導向座(15)配裝在上模具(16)底部，在上限位塊導向座的圓周上均布開有徑向?qū)蚩?，在每個導向孔內(nèi)相配安裝有限位塊(10)，環(huán)狀的內(nèi)錐體套在上限位塊導向座的外圓面上； 上述上模具是由模具柄(20)、模具座(19)和模具(16)組合而成，模具座的上端固定在移動橫梁(18)上，模具柄的下端與模具固定相連，模具柄的上端插裝在模具座內(nèi)，在模具柄上部開有環(huán)形槽(29)，在模具座上與模具柄上的環(huán)形槽對應處開有對稱的長槽(28);在淬火油罩內(nèi)的移動橫梁上安裝有模具快換氣缸(26)，連桿(23)的兩端通過鉸鏈(24)分別與模具快換氣缸中的活塞桿端部和插板(21)的一端相連，插板的另一端為“U”形槽，“U”形槽插裝在模具柄上的長槽內(nèi)，并與模具柄上的環(huán)形槽相配。2.根據(jù)權利要求1所述的帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床，其特征在于在上述移動橫梁(18)上固定有導向座(22)，插板(21)的一端插在導向座中的導向孔內(nèi)。3.根據(jù)權利要求2所述的帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床，其特征在于在上述模具快換氣缸(26)中的活塞桿端部固定安裝有連接板(25)，在連接板上開有與連桿(23)相配的槽，連桿安裝在槽內(nèi)并通過鉸鏈(24)與連接板相連。4.根據(jù)權利要求3所述的帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床，其特征在于上述限位塊(10)為柱狀，其一端面為弧面，弧面與工件(12)外圓面相配，另一端面為斜面，其斜面的斜度與上述環(huán)狀內(nèi)錐體的內(nèi)圓錐面的斜面相配。5.根據(jù)權利要求4所述的帶模具快換和牙口限位裝置的淬火機床，其特征在于在上述環(huán)狀的內(nèi)錐體(7)上的大開口端面上沿其軸向開有“U”形槽(7-1)，“U”形槽的位置與上述下限位塊導向座(23)和上限位塊導向座(14)上的導向孔相對應，在限位塊(10)的斜面上開有沿其軸向的內(nèi)螺紋，在內(nèi)螺紋上安裝有螺桿(9)，螺桿安裝在上述環(huán)的狀內(nèi)錐體(7)上的“U”形槽內(nèi)，安裝在螺桿上的彈簧(8)位于環(huán)狀內(nèi)錐體的外圓面上。
【文檔編號】C21D9/40GK105907934SQ201610483742
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】王國升, 許軍曉, 李翔
【申請人】寧夏機械研究院股份有限公司