一种高强度冲头及齿根强化处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高强度冲头，用于冲击齿轮的齿根的表面，所述冲头(3)包括铜驱动片、中间金属件和冲头本体，所述中间金属件连接所述铜驱动片和所述冲头本体，所述铜驱动片靠近用于产生所述脉冲磁场的线圈(22)，所述冲头本体采用马氏体沉淀硬化不锈钢制成。本发明专利技术还公开了一种齿根强化处理装置。

【技术实现步骤摘要】
一种高强度冲头及齿根强化处理装置
本专利技术涉及齿轮强化处理
，尤其涉及一种高强度冲头及一种齿根强化处理装置。
技术介绍
为了提高齿轮的弯曲疲劳强度来延长齿轮的弯曲疲劳寿命，目前，通常采用表面处理的方式向齿轮的齿根引入残余压应力层。施加于齿根表面的残余压应力层被认为能够与齿轮工作时所产生的拉应力产生相互作用，从而减小齿根表面的应力幅，将使得最大等效应力的位置向齿轮的内部移动，最终能够抑制齿根表面的裂纹产生及扩展。目前，多种齿轮表面强化技术能够实现残余压应力层的引入，按照强化机理进行分类可以分为相变强化、化学强化和机械强化。其中，相变强化与化学强化均涉及较为复杂的热处理过程，热处理会带来较大的形变及较差的表面精度，而且相变强化与化学强化的处理过程较为复杂而且效果有限。机械强化主要是喷丸强化，喷丸强化是最为广泛使用的齿轮表面强化技术。喷丸强化利用高速弹丸来冲击齿根表面，通过弹丸的冲击力来引发齿根表面的塑形变形，进而引入残余应力层。在喷丸的原理基础上，发展出了超声喷丸、激光喷丸等表面喷丸强化技术。超声喷丸是通过超声振动装置来为弹丸提供机械能，少量的弹丸在装置中反复撞击、回弹，将超声振动的能量传递到齿根表面，形成塑形变形与残余应力层。激光喷丸则是在齿轮表面涂以特殊涂层，通过激光诱导的方式使得部分涂层汽化膨胀，产生巨大的冲击力来冲击齿根表面，最终引入残余应力层。喷丸强化工艺是对齿轮全部齿(包括端面、齿面、齿根)进行冲击强化，由于齿根的几何形状复杂，空间狭小，但是超声喷丸较难在上述环境中实施强化处理，因此，超声喷丸不适用与齿根环境，对于齿根强化的针对性不强，效率偏低。激光喷丸的单位时间能够处理的待加工表面的面积有限，相应的成本较高，难以应用到工业生产中。很显然，采用喷丸强化技术对齿根实施强化存在效果较差及效率较低的问题。随着技术进步，发现有一种效率较高、效果较为稳定、成本较为低廉、操作相对简单的齿根强化装置，可以使用大质量冲头来冲击齿根的表面强化方式，同时使用电磁场作为复合冲头的驱动来源，冲头接收在脉冲磁场产生的电磁力，在电磁力的作用下进而会往复移动，冲头的往复移动会冲击待加工齿轮的齿根，来引发齿根表面的塑形变形，进而引入残余应力层。但是这种方案在实现过程中，冲头在冲击齿根强化的过程中，对冲头的强度和疲劳性能要求较高，如何确保冲头的强度和疲劳性能，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种高强度冲头，以解决如何确保冲头的强度和疲劳性能的问题。本专利技术的第二个目的是提供一种具有上述高强度冲头的齿根强化处理装置。为了实现上述第一个目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高强度冲头，用于冲击齿轮的齿根的表面，所述冲头包括铜驱动片、中间金属件和冲头本体，所述中间金属件连接所述铜驱动片和所述冲头本体，所述铜驱动片靠近用于产生所述脉冲磁场的线圈。优选的，所述铜驱动片、所述中间金属件与所述冲头本体通过螺栓固定。本专利技术提供的高强度冲头采用马氏体沉淀硬化不锈钢制成，由于冲头本体是冲头的主体部分，也是冲头撞击齿根的部分，因此冲头本体需要具有较大的强度，较高的疲劳性能要求，而马氏体沉淀硬化不锈钢具有较高的强度(其屈服强度可达2.5Gpa以上)，具有优良的抗热疲劳性能和耐腐蚀性能，为此，本专利技术可以确保冲头的强度和疲劳性能。为了实现上述第二个目的，本专利技术提供如下技术方案：一种齿根强化处理装置，包括充放电控制系统、冲头驱动装置、冲头、定位装置和拨动装置；其中：所述冲头驱动装置包括底座和线圈；所述线圈设置在所述底座上，且与所述充放电控制系统相连，用于产生脉冲磁场；所述冲头设置在所述底座上，且能相对于所述底座往复移动；所述冲头与待加工齿轮的齿槽相对，且能在所述脉冲磁场的作用下冲击所述待加工齿轮的齿根；所述冲头包括铜驱动片、中间金属件和冲头本体，所述中间金属件连接所述铜驱动片和所述冲头本体，所述铜驱动片靠近用于产生所述脉冲磁场的线圈，所述冲头本体采用马氏体沉淀硬化不锈钢制成。所述定位装置用于穿设在所述待加工齿轮的轴孔中，用于支撑所述待加工齿轮；所述拨动装置用于与所述待加工齿轮啮合，用于在所述冲头处于避让状态时拨动所述待加工齿轮绕所述定位装置转动。优选地，所述拨动装置为齿条驱动机构或齿轮驱动机构，所述齿条驱动机构的齿条或所述齿轮驱动机构的齿轮与所述待加工齿轮啮合。优选地，所述齿条驱动机构包括齿条和轨道，所述齿条与所述轨道滑动配合，所述齿条能沿所述轨道移动；所述轨道为十字形轨道。优选地，所述线圈的电线由铜线和碳纳米管绕制而成。优选地，所述底座包括第一部和第二部，所述第二部铰接于所述第一部，且与所述线圈和所述冲头均相连；所述第二部能带动所述冲头沿所述待加工齿轮的周向摆动。优选地，还包括设置于所述第二部上的限位装置，所述限位装置用于与所述冲头在所述冲头的尾部限位配合。优选地，还包括弹性件；所述弹性件设置在所述限位装置与所述冲头之间。优选地，还包括底座驱动装置，所述底座驱动装置用于驱动所述底座带动所述冲头在其避让状态与工作状态之间切换。本专利技术提供的齿根强化处理装置在工作的过程中，充放电控制系统向线圈充电，使得线圈带电产生脉冲磁场，冲头在脉冲磁场的作用下受到电磁力，进而会相对于底座往复移动，冲头的往复移动会产生冲击待加工齿轮的齿根。冲头存在工作状态下会连续冲击待加工齿轮进而向齿根引入残余应力层，起到加强齿根的目的。当冲头在某一状态下对应的齿槽中的齿根被加强完成之后，冲头回缩而进入避让状态，此时冲头从齿槽中退出，拨动装置工作会使得待加工齿轮转动，从而使得下一个齿槽与冲头相对应，冲头进入下一个冲击加强过程，直至将待加工齿轮的齿根加强完成。通过上述工作过程可以看出，本专利技术提供的齿根强化处理装置，在冲头驱动装置的作用下能连续冲击待加工齿轮的齿根，效率较高，同时效果较为稳定。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的齿根强化处理装置的结构示意图，图1为俯视图；图2是本专利技术实施例提供的线圈的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的底座上弹簧的布置示意图。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细介绍。请参考图1，本专利技术提供的一种高强度冲头3，用于冲击齿轮的齿根的表面，所述冲头3设置在底座21上，且能相对于所述底座21往复移动；所述冲头3与待加工齿轮5的齿槽相对，且能在脉冲磁场的作用下冲击所述待加工齿轮5的齿根；所述冲头3包括铜驱动片、中间金属件和冲头本体，所述中间金属件连接所述铜驱动片和所述冲头本体，所述铜驱动片靠近用于产生所述脉冲磁场的线圈22。上述三者之间可以通过螺栓连接。由于冲头本体是冲头3的主体部分，也是冲头3撞击齿根的部分，因此冲头本体需要具有较大的强度，较高的疲劳性能要求，而马氏体沉淀硬化不锈钢具有较高的强度(其屈服强度可达2.5Gpa以上)，具有优良的抗热疲劳性能和耐腐蚀性能。为此，冲头本体可以采用马氏体沉淀硬化不锈钢制成。请参考图1-图3，本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度冲头，用于冲击齿轮的齿根的表面，其特征在于，所述冲头(3)包括铜驱动片、中间金属件和冲头本体，所述中间金属件连接所述铜驱动片和所述冲头本体，所述铜驱动片靠近用于产生所述脉冲磁场的线圈(22)，所述冲头本体采用马氏体沉淀硬化不锈钢制成。

【技术特征摘要】
1.一种高强度冲头，用于冲击齿轮的齿根的表面，其特征在于，所述冲头(3)包括铜驱动片、中间金属件和冲头本体，所述中间金属件连接所述铜驱动片和所述冲头本体，所述铜驱动片靠近用于产生所述脉冲磁场的线圈(22)，所述冲头本体采用马氏体沉淀硬化不锈钢制成。2.根据权利要求1所述的冲头，其特征在于，所述铜驱动片、所述中间金属件与所述冲头本体通过螺栓固定。3.一种齿根强化处理装置，其特征在于，包括充放电控制系统(1)、冲头驱动装置(2)、冲头(3)、定位装置(4)和拨动装置；其中：所述冲头驱动装置(2)包括底座(21)和线圈(22)；所述线圈(22)设置在所述底座(21)上，且与所述充放电控制系统(1)相连，用于产生脉冲磁场；所述冲头(3)设置在所述底座(21)上，且能相对于所述底座(21)往复移动；所述冲头(3)与待加工齿轮(5)的齿槽相对，且能在所述脉冲磁场的作用下冲击所述待加工齿轮(5)的齿根；所述冲头(3)包括铜驱动片、中间金属件和冲头本体，所述中间金属件连接所述铜驱动片和所述冲头本体，所述铜驱动片靠近用于产生所述脉冲磁场的线圈(22)，所述冲头本体采用马氏体沉淀硬化不锈钢制成；所述定位装置用于穿设在所述待加工齿轮(5)的轴孔中，用于支撑所述待加工齿轮(5)；所述拨动装置用于与所述待加工齿轮(5)啮合，用于在所述冲头(3)处于避让状态时拨动所述待加工齿轮(5)绕所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王罡，胡毅森，王海斗，融亦鸣，石伟，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11