一种适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置制造方法及图纸

本发明专利技术的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，包括淬火炉箱体、多个传动辊子和多个矢量喷淋器，特征在于：矢量喷淋器由底座、旋转步进电机、进给步进电机、摆动步进电机、输水管、顶座和摆动板组成，摆动板的一端固定有喷嘴，另一端固定于摆动步进电机的输出轴上；进给步进电机经升降传动机构驱使竖向轴沿竖向方向上升或下降运动，旋转步进电机经旋转传动机构驱使竖向轴绕竖向方向旋转运动；摆动步进电机用于驱使喷嘴进行摆动。本发明专利技术的矢量喷淋淬火装置，可实现对多面体零件的均匀喷淋，实现了多面体零件喷淋淬火过程中的均匀、快速降温，可避免零件喷淋淬火过程中的形变和残余应力过大，保证了淬火完毕后零件的力学性能。

A Vector Spray Quenching Device for Complex Shape Parts

【技术实现步骤摘要】
一种适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置
本专利技术涉及一种喷淋淬火装置，更具体的说，尤其涉及一种通过使多个矢量喷淋器喷水方向朝向零件的不同位置来实现均匀布水的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置。
技术介绍
为提高金属零件的力学性能以达到设计使用要求，零件需要进行热处理工序，包括固溶以及淬火工序。其中，淬火工艺作为控制零件残余应力获得理想力学性能的关键环节，是热处理过程中最难控制和最具挑战的工序。传统淬火工艺通常采用盐浴+池浴淬火（池淬）方式进行生产。然而，这种淬火工艺存在诸多不足。首先，池淬方式由于具有冷却速率低且不同冷却表面、不同冷却时间段的降温速率难以准确控制等缺点，容易造成淬火后材料力学性能低、残余应力大，且容易产生裂纹，畸变严重。其次，这种淬火工艺从盐浴炉转移到淬火水槽时通常需要天车吊运，转移时间一般在十几秒以上，使材料晶间腐蚀加剧，严重影响了产品的耐腐蚀性能，使得产品生产效率低、成本高（约占零件总成本的50%）、工艺复杂、成品率低，大大延长了零件的生产周期，成为限制生产的瓶颈性工序。此外，盐浴所用的盐浴剂是强氧化剂，生产废渣对环境造成了污染，同时也给安全生产带来了一定的隐患，并且该工艺能源消耗严重，已经远远不符合当今节能减排的发展需求。美国热处理路线图明确提出在2020年以热处理畸变0、能耗减少80%、生产成本降低75%、热处理生产对环境的影响为0为目标提高热处理生产的质量与效益，这对传统淬火生产工艺提出了巨大挑战。喷淋淬火作为一种先进的可控快冷技术，其原理是将水加压形成液滴束冲击被冷却的物体，在物体表面形成一层气液薄膜，并带走热量达到冷却降温目的，该技术具有传热能力高，冷却过程温差小、工质需求量小、没有沸腾的滞后性以及与固体表面没有接触热等优点，改善了传统池浴淬火不均匀的冷却状态和应力分布，为不同冷却速率的调控提供了有效的技术途径。然而，现有的喷淋冷却设备主要针对形状规则的板材进行热处理，其原理为在淬火炉的上下两方向同时布置若干喷嘴，通过上下喷嘴的散射水流对在辊道上移动的板材进行降温（一种辊底式淬火炉，中国专利，申请号201610158004.1，申请日2016.03.18）。而在对复杂形状的零件进行喷淋冷却时，需要在多方向同时进行喷淋冷却以达到快速均匀降温，现有的采用炉内上下布置形式的喷嘴无法满足要求，严重阻碍了复杂零件的喷淋冷却生产工作。
技术实现思路
本专利技术为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置。本专利技术的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，包括淬火炉箱体和设置于淬火炉箱体中的多个传动辊子和多个矢量喷淋器，多个传动辊子相邻水平设置，待淬火的多面体零件放置于传动辊子上，传动辊子的上方和下方均设置有多个对多面体零件进行喷水的矢量喷淋器；其特征在于：所述矢量喷淋器由底座、旋转步进电机、进给步进电机、摆动步进电机、输水管、顶座和摆动板组成，摆动步进电机固定于顶座上，摆动板的一端固定有喷嘴，另一端固定于摆动步进电机的输出轴上，喷嘴的进水口与输出管的出水口相连通；顶座上固定有竖向的竖向轴；所述进给步进电机固定于底座上，进给步进电机经升降传动机构驱使竖向轴沿竖向方向上升或下降运动，以驱使喷嘴升降；所述旋转步进电机设置于底座上，旋转步进电机经旋转传动机构驱使竖向轴绕竖向方向旋转运动，以驱使喷嘴旋转；摆动步进电机用于驱使喷嘴进行摆动。本专利技术的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，所述升降传动机构由丝杠、螺母、第二轴承、水平轴和滚动轴承组成，丝杠沿竖向方向设置，竖向轴的中央开设有容纳丝杠的柱形腔，丝杠的一端固定于进给步进电机的输出轴上，另一端插入竖向轴的柱形腔中；竖向轴与螺母固定连接；螺母以螺纹配合的形式设置于丝杠上，水平轴固定于螺母上，滚动轴承设置于水平轴上；丝杠的外围设置有外套筒，外套筒与丝杠同轴设置，外套筒的内壁上开设有竖向的用于容纳滚动轴承的导向槽，丝杠靠近进给步进电机的一端经第二轴承固定于底座上，外套筒经第三轴承固定于底座上。本专利技术的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，所述旋转传动机构由齿轮、齿圈、旋转套和连接板组成，旋转套位于进给步进电机的外围，且旋转套与丝杠同轴设置，齿圈固定于旋转套的外表面上，齿轮固定于旋转步进电机的输出轴上，齿轮与齿圈相啮合，旋转套经连接板与外套筒固定连接。本专利技术的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，所述外套筒、第二轴承和第三轴承的外围设置有起防水和密封作用的防水罩。本专利技术的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，所述防水罩的外围固定有对输水管进行固定的卡扣。本专利技术的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，所述旋转步进电机、进给步进电机和摆动步进电机的输出轴上设置有起密封防水作用的橡胶圈和/或端盖。本专利技术的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，所述摆动板为L形。本专利技术的有益效果是：本专利技术的矢量喷淋淬火装置，待淬火的多面体零件放置于淬火炉箱体中的传动辊子上，传动辊子的上方和下方均设置有多个矢量喷淋器，矢量喷淋器上的摆动步进电机用于驱使喷嘴进行摆动，进给步进电机用于驱使喷嘴升降运动，旋转步进电机用于驱使喷嘴进行转动，这样，通过摆动、进给、旋转步进电机驱使喷嘴摆动、升降和旋转，使得多个矢量喷利器的喷嘴分别朝向多面体零件的不同表面，可实现对多面体零件的均匀喷淋，实现了多面体零件喷淋淬火过程中的均匀、快速降温，可避免零件喷淋淬火过程中的形变和残余应力过大，保证了淬火完毕后零件的力学性能。附图说明图1为本专利技术的矢量喷淋淬火装置的结构示意图；图2为本专利技术中矢量喷淋器的主视图；图3为本专利技术中矢量喷淋器的右视图；图4为图2中A-A截面的剖视图；图5为本专利技术中矢量喷淋器的立体图；图6为本专利技术中矢量喷淋器的立体图；图7为本专利技术中旋转传动机构的结构示意图；图8为本专利技术中丝杠和竖向轴部位的结构示意图；图9为本专利技术中摆动步进电机与摆动板连接的示意图。图中：1淬火炉箱体，2传动辊子，3矢量喷淋器，4多面体零件，5底座，6旋转步进电机，7进给步进电机，8摆动步进电机，9输水管，10齿轮，11齿圈，12旋转套，13外套筒，14丝杠，15轴承座，16连接板，17螺母，18竖向轴，19水平轴，20滚动轴承，21顶座，22摆动板，23喷嘴，24第二轴承，25防水罩，26卡扣，27橡胶圈，28端盖，29第一轴承，30柱形腔，31第三轴承。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，给出了本专利技术的矢量喷淋淬火装置的结构示意图，其由淬火炉箱体1、传动辊子2和矢量喷淋器3组成，淬火炉箱体1的内部为空腔，传动辊子2的数量为多个，多个传动辊子2间隔平行地设置于淬火炉箱体1的内部空腔中，待淬火的多面体零件4放置于传动辊子2上，传动辊子2通过转动将多面体零件4传送至中央位置，以便进行喷淋淬火。所示的矢量喷淋器3的数量为多个，分别设置于传动辊子2的上方和下方，传动辊子2上方的矢量喷淋器3的喷嘴23位于下端，传动辊子2下方的矢量喷淋器3的喷嘴23位于上端，对多面体零件4喷淋淬火时，多个矢量喷淋器3上的喷嘴23朝向多面体零件4的不同表面，以对多面体零件4的不同表面进行均匀喷洒，保证零件的均匀、快速降温，避免零件变形和残余应力过大，以使喷淋淬火后的多面体零件4的力学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，包括淬火炉箱体（1）和设置于淬火炉箱体中的多个传动辊子（2）和多个矢量喷淋器（3），多个传动辊子相邻水平设置，待淬火的多面体零件（4）放置于传动辊子上，传动辊子的上方和下方均设置有多个对多面体零件进行喷水的矢量喷淋器；其特征在于：所述矢量喷淋器由底座（5）、旋转步进电机（6）、进给步进电机（7）、摆动步进电机（8）、输水管（9）、顶座（21）和摆动板（22）组成，摆动步进电机固定于顶座（21）上，摆动板的一端固定有喷嘴（23），另一端固定于摆动步进电机的输出轴上，喷嘴的进水口与输出管的出水口相连通；顶座（21）上固定有竖向的竖向轴（18）；所述进给步进电机（7）固定于底座上，进给步进电机经升降传动机构驱使竖向轴（18）沿竖向方向上升或下降运动，以驱使喷嘴升降；所述旋转步进电机（6）设置于底座上，旋转步进电机经旋转传动机构驱使竖向轴（18）绕竖向方向旋转运动，以驱使喷嘴旋转；摆动步进电机（8）用于驱使喷嘴进行摆动。

【技术特征摘要】
1.一种适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，包括淬火炉箱体（1）和设置于淬火炉箱体中的多个传动辊子（2）和多个矢量喷淋器（3），多个传动辊子相邻水平设置，待淬火的多面体零件（4）放置于传动辊子上，传动辊子的上方和下方均设置有多个对多面体零件进行喷水的矢量喷淋器；其特征在于：所述矢量喷淋器由底座（5）、旋转步进电机（6）、进给步进电机（7）、摆动步进电机（8）、输水管（9）、顶座（21）和摆动板（22）组成，摆动步进电机固定于顶座（21）上，摆动板的一端固定有喷嘴（23），另一端固定于摆动步进电机的输出轴上，喷嘴的进水口与输出管的出水口相连通；顶座（21）上固定有竖向的竖向轴（18）；所述进给步进电机（7）固定于底座上，进给步进电机经升降传动机构驱使竖向轴（18）沿竖向方向上升或下降运动，以驱使喷嘴升降；所述旋转步进电机（6）设置于底座上，旋转步进电机经旋转传动机构驱使竖向轴（18）绕竖向方向旋转运动，以驱使喷嘴旋转；摆动步进电机（8）用于驱使喷嘴进行摆动。2.根据权利要求1所述的适用于复杂形状零件的矢量喷淋淬火装置，其特征在于：所述升降传动机构由丝杠（14）、螺母（17）、第二轴承（24）、水平轴（19）和滚动轴承（20）组成，丝杠沿竖向方向设置，竖向轴（18）的中央开设有容纳丝杠（14）的柱形腔（30），丝杠的一端固定于进给步进电机（7）的输出轴上，另一端插入竖向轴的柱形腔中；竖向轴（18）与螺母（17）固定连接；螺母以螺纹配合的形式设置于丝杠上，水平...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭瑞超，孙珏，许善新，司鹏超，
申请(专利权)人：苏州三基铸造装备股份有限公司，山东大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32