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【摘要】本文介绍了一种简易机械压力机偏心齿轮齿面表面淬火用回转盘的设计与制作。通过回转盘，能够实现大齿轮随回转盘转动进行圆周方向的单齿进给，使大齿轮表面淬火采用感应淬火设备实施各齿沿齿宽方向自动匀速进给能够顺利进行，有效地保证了表面淬火质量的均匀性。是提高和稳定齿轮淬火质量、提高生产率、降低成本的最经济，最有效的手段。
关键词：齿轮淬火 工装
中图分类号：TG61文献标识码： A
机械压力机偏心齿轮在在工作时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面層承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损， 因此设计上要求进行齿面表面淬火处理。齿轮淬火目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足偏心齿轮的使用要求。
当前，在我单位生产中广泛使用的表面淬火方法是利用感应淬火机床进行感应加热表面淬火。感应表面淬火是利用工件在交变磁场中产生的感应电流，将工件表面加热到淬火温度，然后用冷却液快速冷却使工作表面层硬化的方法。该方法具有加热速度快、生产率高、加热层和淬硬层可控、易于实现连续加热等优点。淬火时利用感应淬火机床的机身滑枕实现沿齿宽方向的上下匀速进给运动。当加工下一齿时，如果不采用工艺装备，用吊车吊装进行单齿找正，会花费很长的时间，而且感应线圈与齿面的间隙各齿也很难保证统一，为解决这一问题，我们提出了淬火用回转工作台的设计和制作要求。
一、偏心齿轮表面淬火回转工作台的设计与制作
1. 回转盘的承载要求及结构方案的确定
目前我公司生产的大型机械压力机偏心齿轮，其直径可达2500mm 以上，重量在3t左右。以此为参数进行回转盘的结构设计，为保证回转盘具有一定的通用性，当安装直径更大的齿轮时，可在回转盘和齿轮间另附加托架。图1为大齿轮利用回转工作台安装和感应齿面表面淬火示意。图2 为回转工作台结构示意。为了实现回转工作台的转动，可以采用电动机和减速箱带动转盘上的立轴转动的方法，这样转动靠电机运转来实现控制，使用较为便利，但是结构相对复杂，制造成本高。本方案利用推力轴承承载轴向力进行转动的原理来设计，使用时，用人力在圆周方向上施加周向力，使其转动，其特点是结构较简单，制造成本低，适合单件生产的工艺特点。
其结构如下图所示。图中件1为底座，件2为转盘，件3为钢珠托圈，件4为钢球，件5为钢球，件6为偏心齿轮定位销。底座为焊接件，上端为直径2500mm 的圆盘，其上设置有矩形截面环形槽，利用此环槽与表面淬火的托圈进行装配，形成起止推作用的下部承载体; 转盘的结构与底座圆盘结构相同，同样安装有托圈，形成起止推作用的上部承载体; 将底座圆盘、转盘安装托圈的部分相对安装，其间安装有钢球; 在底座圆盘和转盘的中央加工有销轴孔用于安装销轴，销轴与轴孔采用间隙配合安装，以防止圆盘与转盘径向移动过大而发生脱落。底座圆盘固定在底座上，转盘可在圆周方向外力的作用下通过钢球在托圈内滚动实现转动。工装设计中结构方面重点是托圈与底座圆盘、托圈与转盘装配结构的设计; 承载能力方面重点是钢球直径和数量的选择。图3 为底座圆盘和转盘的结构示意图。图4 为托圈的结构示意图。托圈通过配合与底座圆盘和转盘装配。底座圆盘和转盘要求用Q235—A 材料制作; 托圈要求用45 钢制作，并要求表面淬火硬度42 ～ 45HRC。销轴采用Q235-A 材料制作。钢球个数的确定和承载能力验算: 由于大齿轮安装于转盘上，只在单齿进给时转动，转速很低。这里选用推力轴承额定静载荷公式进行计算校核即可。
而托圈中径处周长为: D=πd。可安装钢球个数为: S=D /D钢球直径，由于钢球没有定位的保持架，为了保证回转盘安装和运转的稳定，这里选用钢球数应尽量排满托圈。由于大齿轮与转盘间的摩擦力远大于回转盘的回转阻力，这里未进行夹紧装置的设计。
2. 回转盘的制作
回转盘的底座圆盘和转盘在立式车床上进行加工，加工时注意保证零件的表面粗糙度要求并防止加工后各面的变形。托圈由于直径大，截面积小，加工时要及时进行释放应力的时效处理，以防止应力变形; 加工时切削参数要选择较小的值，加工刀具应采用较大的前角和后角，以减小切削热，防止受热变形; 表面淬火时，要控制好温度和均匀性，尽量减少淬火变形; 淬火后，进行去应力处理和校形。托圈与底座圆盘和转盘的装配。由于托圈的设计是属于弹性圈的结构形式，装配时与圆盘和转盘进行间隙配合安装，以托圈沿径向的弹性力分别与圆盘和转盘紧固。回转盘的磨合和装配。将钢球均匀安放于底座圆盘的托圈内，将转盘以托圈与钢球接触安装于底座圆盘上，穿入销轴。转动转盘，进行钢球与托圈接触面间的磨合以减小工作时的磨擦阻力。当转盘能够用人力灵活转动后，将转盘拆下，清除托圈内的铁屑和杂物。在托圈内均匀涂上润滑脂，将钢球均匀安放于底座圆盘的托圈内，再将转盘通过与钢球接触安装于底座圆盘上，装入销轴，即完成了回转盘工装的装配。由于钢球为专业生产，其硬度一般为60 ～ 64HRC，高于托圈的硬度，因此托圈易磨损，为方便托圈拆卸和更换，在底座圆盘和转盘的托圈槽底部设计和加工有可安装拆卸用顶丝的M10螺孔。
二、利用回转盘进行大齿轮齿面感应表面淬火
使用时将回转盘吊装到与感应淬火设备的感应器相对的工作台位置，调整回转盘中心相对于感应器的位置，使安装工件后回转盘与感应器能够正常配合使用; 进行底面的水平调整，确保转盘水平。将待加工的大齿轮以轴心线为基准，使其中心与转盘中心重合，安装在转盘上。调整感应器的位置，确保感应器与齿面间的间隙达到与淬火温度相匹配的标准后，进行感应器通电加热和通
冷却液冷却操作，同时进行感应器沿齿宽方向的上下移动，进行单齿感应表面淬火。当进行下一齿面操作时，将感应器在齿宽方向上称开，用人力盘动大齿轮进行圆周方向的进给，待调整好位置后，继续进行齿面淬火。这样就实现了大齿轮表面淬火采用感应淬火设备实施各齿沿齿宽方向自动匀速进给的顺利进行。
三、结语
通过大齿轮感应表面淬火用回转盘的设计、制作和应用，使我公司大齿轮表面淬火在产品质量和生产效率上都得到了较大的改善，提升了企业在产品制造方面的竞争能力。另外，此回转盘还可以通过加装定位和夹紧装置进行改进，以作为大型圆柱、圆筒类零件圆周上径向孔和表面加工的工装。
关键词：齿轮淬火 工装
中图分类号：TG61文献标识码： A
机械压力机偏心齿轮在在工作时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面層承受着比心部更高的应力。在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损， 因此设计上要求进行齿面表面淬火处理。齿轮淬火目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足偏心齿轮的使用要求。
当前，在我单位生产中广泛使用的表面淬火方法是利用感应淬火机床进行感应加热表面淬火。感应表面淬火是利用工件在交变磁场中产生的感应电流，将工件表面加热到淬火温度，然后用冷却液快速冷却使工作表面层硬化的方法。该方法具有加热速度快、生产率高、加热层和淬硬层可控、易于实现连续加热等优点。淬火时利用感应淬火机床的机身滑枕实现沿齿宽方向的上下匀速进给运动。当加工下一齿时，如果不采用工艺装备，用吊车吊装进行单齿找正，会花费很长的时间，而且感应线圈与齿面的间隙各齿也很难保证统一，为解决这一问题，我们提出了淬火用回转工作台的设计和制作要求。
一、偏心齿轮表面淬火回转工作台的设计与制作
1. 回转盘的承载要求及结构方案的确定
目前我公司生产的大型机械压力机偏心齿轮，其直径可达2500mm 以上，重量在3t左右。以此为参数进行回转盘的结构设计，为保证回转盘具有一定的通用性，当安装直径更大的齿轮时，可在回转盘和齿轮间另附加托架。图1为大齿轮利用回转工作台安装和感应齿面表面淬火示意。图2 为回转工作台结构示意。为了实现回转工作台的转动，可以采用电动机和减速箱带动转盘上的立轴转动的方法，这样转动靠电机运转来实现控制，使用较为便利，但是结构相对复杂，制造成本高。本方案利用推力轴承承载轴向力进行转动的原理来设计，使用时，用人力在圆周方向上施加周向力，使其转动，其特点是结构较简单，制造成本低，适合单件生产的工艺特点。
其结构如下图所示。图中件1为底座，件2为转盘，件3为钢珠托圈，件4为钢球，件5为钢球，件6为偏心齿轮定位销。底座为焊接件，上端为直径2500mm 的圆盘，其上设置有矩形截面环形槽，利用此环槽与表面淬火的托圈进行装配，形成起止推作用的下部承载体; 转盘的结构与底座圆盘结构相同，同样安装有托圈，形成起止推作用的上部承载体; 将底座圆盘、转盘安装托圈的部分相对安装，其间安装有钢球; 在底座圆盘和转盘的中央加工有销轴孔用于安装销轴，销轴与轴孔采用间隙配合安装，以防止圆盘与转盘径向移动过大而发生脱落。底座圆盘固定在底座上，转盘可在圆周方向外力的作用下通过钢球在托圈内滚动实现转动。工装设计中结构方面重点是托圈与底座圆盘、托圈与转盘装配结构的设计; 承载能力方面重点是钢球直径和数量的选择。图3 为底座圆盘和转盘的结构示意图。图4 为托圈的结构示意图。托圈通过配合与底座圆盘和转盘装配。底座圆盘和转盘要求用Q235—A 材料制作; 托圈要求用45 钢制作，并要求表面淬火硬度42 ～ 45HRC。销轴采用Q235-A 材料制作。钢球个数的确定和承载能力验算: 由于大齿轮安装于转盘上，只在单齿进给时转动，转速很低。这里选用推力轴承额定静载荷公式进行计算校核即可。
而托圈中径处周长为: D=πd。可安装钢球个数为: S=D /D钢球直径，由于钢球没有定位的保持架，为了保证回转盘安装和运转的稳定，这里选用钢球数应尽量排满托圈。由于大齿轮与转盘间的摩擦力远大于回转盘的回转阻力，这里未进行夹紧装置的设计。
2. 回转盘的制作
回转盘的底座圆盘和转盘在立式车床上进行加工，加工时注意保证零件的表面粗糙度要求并防止加工后各面的变形。托圈由于直径大，截面积小，加工时要及时进行释放应力的时效处理，以防止应力变形; 加工时切削参数要选择较小的值，加工刀具应采用较大的前角和后角，以减小切削热，防止受热变形; 表面淬火时，要控制好温度和均匀性，尽量减少淬火变形; 淬火后，进行去应力处理和校形。托圈与底座圆盘和转盘的装配。由于托圈的设计是属于弹性圈的结构形式，装配时与圆盘和转盘进行间隙配合安装，以托圈沿径向的弹性力分别与圆盘和转盘紧固。回转盘的磨合和装配。将钢球均匀安放于底座圆盘的托圈内，将转盘以托圈与钢球接触安装于底座圆盘上，穿入销轴。转动转盘，进行钢球与托圈接触面间的磨合以减小工作时的磨擦阻力。当转盘能够用人力灵活转动后，将转盘拆下，清除托圈内的铁屑和杂物。在托圈内均匀涂上润滑脂，将钢球均匀安放于底座圆盘的托圈内，再将转盘通过与钢球接触安装于底座圆盘上，装入销轴，即完成了回转盘工装的装配。由于钢球为专业生产，其硬度一般为60 ～ 64HRC，高于托圈的硬度，因此托圈易磨损，为方便托圈拆卸和更换，在底座圆盘和转盘的托圈槽底部设计和加工有可安装拆卸用顶丝的M10螺孔。
二、利用回转盘进行大齿轮齿面感应表面淬火
使用时将回转盘吊装到与感应淬火设备的感应器相对的工作台位置，调整回转盘中心相对于感应器的位置，使安装工件后回转盘与感应器能够正常配合使用; 进行底面的水平调整，确保转盘水平。将待加工的大齿轮以轴心线为基准，使其中心与转盘中心重合，安装在转盘上。调整感应器的位置，确保感应器与齿面间的间隙达到与淬火温度相匹配的标准后，进行感应器通电加热和通
冷却液冷却操作，同时进行感应器沿齿宽方向的上下移动，进行单齿感应表面淬火。当进行下一齿面操作时，将感应器在齿宽方向上称开，用人力盘动大齿轮进行圆周方向的进给，待调整好位置后，继续进行齿面淬火。这样就实现了大齿轮表面淬火采用感应淬火设备实施各齿沿齿宽方向自动匀速进给的顺利进行。
三、结语
通过大齿轮感应表面淬火用回转盘的设计、制作和应用，使我公司大齿轮表面淬火在产品质量和生产效率上都得到了较大的改善，提升了企业在产品制造方面的竞争能力。另外，此回转盘还可以通过加装定位和夹紧装置进行改进，以作为大型圆柱、圆筒类零件圆周上径向孔和表面加工的工装。