1.压模设计原因

大伞齿轮（见图1）位于推土机上变速箱与终传动的连接处，用于传递相交轴之间的动力，材质为20CrMnTi，热处理技术：渗碳层深度1.8～2.3mm，齿面硬度58～64HRC，心部硬度38～45HRC，其余硬度≥55 HRC。其主要工艺流程为：锻造（并粗加工）→热处理→机加工→中间检验→刻编号→热处理→机加工→热处理→机加工→配对研齿→最终检验并成对涂油包装。所以，此类零件工艺过程长且复杂。

经过多次热处理往往会使齿轮的几何精度和齿面精度下降，会产生如下不利因素：轮齿变形、内孔变形和平面翘曲。为减少齿轮变形，必须设计一款淬火压模，采用压模淬火工艺来保证齿轮的齿面精度和几何精度。同时采用适当的预先热处理方法，可以有效的减少后续热处理的变形。通过大量的试验数据发现，渗碳时应当使齿面朝下。能够有效的控制预先热处理变形，从减小变形出发，在最后淬火时尽量选择淬火下限温度。

图  1

2.工装结构和工作原理

（1）工装结构

淬火压模结构（见图2）主要包括上压模和下压模，定位杆螺钉1、弹簧2、支撑套座3、扩张器中心杆4、扩张器5、模垫（内模垫6和外模垫7）、弹簧圈8、底模套圈（包括第一套圈9、第二套圈10、第三套圈11和第四套圈12）构成下压模，固定在淬火压床的底座上。内压环13和外压环14构成上压模，固定在淬火压床的油缸压头上。图中15是大伞齿轮。

图  2

1.定位杆螺钉 2.弹簧  3.支撑套座  4.扩张器中心杆  5.扩张器  6.内模垫  7、外模垫  8.弹簧圈  9、10、11、12.底模套圈  13.内压环  14.外压环 15.伞齿

（2）工作原理

淬火压床利用油缸提供的压力将待淬火的大伞齿轮压在上下压模之间，并在压模上设置泄油槽，不仅可以防止大伞齿轮在淬火过程中出现较大变形，而且不影响淬火压床的喷油和排油，保证零件表面均匀淬火，从而提高了产品质量。

在工件进行淬火前，将下压模固定在淬火压床的底座上，工件稳稳地安装在下压模上，上压模固定在淬火压床的油缸压头上，启动油缸，将工件压紧。经过反复试验摸索，通过合理机床设置，保证内压环、外压环和扩张器上形成压力大小合适频率相同的脉动压力。在淬火时还要确保冷却油液的脉动频率和供油压力使工件均匀淬火。所以在压模上设置了和供油压力相匹配的泄油槽，保证油液能够进行良好的循环和对零件的冷却。我们都知道压力淬火有三种淬火方式，通过多次对比试验发现，采用先喷淬火油延时施加压力的方式，并设定合理的延时时间和内压环、外压环和扩张器上压力，以及脉动频率和脉动次数，能够使零件各处淬火硬度满足技术要求而且轮齿变形和平面翘曲得到有效的控制。

3.结语

通过生产实践，淬火压床使用灵活，操作简单，满足大伞齿轮的热处理要求，而且此工装具有通用性，对于不同尺寸的伞齿轮，设计不同的内压环和外压环，在对不同伞齿轮类工件进行淬火热处理时，只需更换不同的内外压环即可，下压模无需更换，大大提高了热处理的工作效率。