大型圓環類零件淬火吊裝工具

張紅衛，馬祝升

我公司承接一種大型回轉齒輪的熱處理加工，外圈齒頂圓直徑為1624mm，內孔直徑為1260mm，厚度為36mm，材質22SiMn2（見圖1），屬大型薄壁圓環類零件。

圖1 回轉齒輪

圖2 淬火吊具

經過不斷摸索，設計出了新型吊具（見圖2），該吊具不隨工件裝爐加熱，而是在工件加熱完成出爐時由橋式起重機吊入爐中將工件快速吊起并進行淬火操作。設計原因是此零件熱處理加工過程中的難點主要在吊掛工藝裝備上，如果用熱處理專用金屬材料制作吊具，優點是設計簡單，可以隨爐加熱，裝卸工件方便。缺點是質量大，價格高，裝爐工件數量少，從而增加了加工成本。

1. 設計思路

針對該工件的結構特點和加熱時的放置方式，采用伸縮結構將承重桿伸入工件底部將工件平穩快速吊出電爐進行淬火操作。在吊具由橋式起重機吊入爐中時，應保證快速有效地到位，所以必須要有導向定位裝置。

2. 工作原理

該吊具采用連桿滑塊結構，開始時伸縮方鐵10縮入方管8內，橋式起重機吊著固定吊環1放入爐中，位置在工件中心左右即可，當導向桿9下端進入工件內圈時，吊具在重力和導向桿9的作用下會自動找正圓心，吊具繼續往下放直到定位支架7與工件的上表面接觸，完成吊具的放入步驟。向上起吊時，橋式起重機吊著移動吊環2向上拉，拉動連桿4和連接盤5。使連桿機構6帶動伸縮方鐵10從方管8內滑出，伸入到工件下面。當方鋼伸出到位時移動吊環與固定吊環接觸，受力圓管3受力，橋式起重機繼續上拉將工件水平吊出進行淬火操作。

3. 影響因素及設計要點

該工件淬火過程中影響熱處理質量的主要因素有吊裝時的平穩性、支撐點的分布數量、接觸點的接觸面積大小以及吊裝過程用時長短等。為了增加吊裝時的平穩性，設計時采用了加長受力圓管的方式，將整體重心降低，最大限度地降低由于工件在吊具上重心微小偏離而造成的傾斜，從而避免工件在紅熱狀態下受重力影響的變形和入油淬火時平行接觸面冷卻不同步造成的淬火變形。在確定支撐點數量時，主要考慮支撐點過少，則紅熱狀態的工件在吊裝過程中受重力作用會發生變形而影響工件外形質量；而支撐點過多，則吊具在出爐過程中需要更多的時間調整角度避開加熱時的支撐物，降低工件出爐速度而使工件的表面溫度降低太多，從而影響工件淬火硬度。

經過綜合考慮，該吊具使用6個支撐點均勻分布，既滿足工件變形小的質量要求，又符合吊具放置快速方便的使用要求。接觸點的接觸面積太大會影響接觸面的淬火質量（首先會降低接觸面的表面溫度，其次會阻礙淬火油與工件的接觸，從而影響淬火硬度），接觸面積太小會在工件表面造成壓痕，同樣影響工件質量。

另外，在吊具制作過程中，要確保6個支撐點形成的面與受力圓管的垂直度在合理的范圍內，連桿滑動機構要可靠、平滑，避免在操作過程中發生意外情況。