[0001] 本发明属于热加工技术领域，具体是一种热处理工装。

[0002] 某新能源减速器中带驻车机构齿轮零件，带有内花键结构，其中内花键部分，花键精度要求较高，花键大径尺寸在整个长度方向上极差值要求0.04mm以内。零件整体属于不对称结构，由于有驻车齿，造成内花键部分，一边凸出，一边凹进去，零件热处理要求为：整体渗碳淬火，淬火介质：工业淬火油。

[0003] 常规的加工方案为：零件采用轴线水平穿杆立放，所需要的工装为：圆周带有孔结构的圆环隔套，一端带有限位槽的十字交叉杆状，装卡时，十字交叉杆内先放入圆环隔套，再放入零件，依次进行，一串零件装卡3件零件，所需4个圆环隔套和一个十字交叉杆。装卡完成后，通过十字交叉杆部限位槽悬挂在料盘上。在渗碳淬火热处理过程中，零件变形产生的主要阶段是在淬火阶段，该过程零件剧烈冷却，在热应力和组织应力的综合作用下，零件产生了变形。本专利涉及零件在热处理渗碳淬火过程中，由于零件左右不对称，且存在有异型结构的驻车齿，形成内花键在长度方向两端呈现一边凸出，一边凹进去的结构。在热处理渗碳淬火的过程中，淬火阶段，零件处于悬挂立放，淬火时，淬火介质由下至上循环流动进行淬火，淬火介质流动至内花键处时，花键凸台端部分，由于凸出结构，淬火介质能很好的流到内花键凸台部位，循环冷却过程中，淬火油流动顺畅，淬火效果正常；由于驻车齿结构为中间凹陷，外圆凸出结构，所以，淬火介质流向内花键时，驻车齿结构对淬火介质有遮挡，会降低带有驻车齿端内花键淬火效果。淬火过程应力分析对比，在热处理渗碳淬火的过程中，淬火阶段，花键凸出端部分，能直接接触到淬火油，冷却充分，该部分花键的热应力和组织应力形成的综合应力方向为尺寸缩小的方向，故该部分花键变形呈缩小趋势；而花键端凹进去部分，由于受到驻车齿结构的影响，不能与花键凸出端同步接触到淬火油，导致该部分花键与凸出端变形不同步，而零件整体热处理后驻车齿部分和齿轮部分呈现变大趋势，由于零件不对称，凹进去端花键部分还存在一部分零件整体变形形成的结构应力，该应力方向呈现花键尺寸变大方向，三个应力综合作用，导致了花键凹进去端尺寸呈现变大。比较花键两端应力方向，最终导致了内花键大径尺寸左右两端变形趋势不一致，凹进去端的变形趋势为涨大，凸出端的变形趋势为缩小，形成了内花键大径尺寸在花键长度方向上极差值为0.07mm，处于技术要求的极限值，生产过程中，很难保证批量稳定性，也不满足设定技术要求0.04mm以内。因此，如何高质量稳定保证内花键热处理后的精度，控制内花键热处理变形使花键大径尺寸在长度方向上满足锥度0.04mm以内成为了一道技术难关。

[0004] 根据热处理变形试验数据，分析热处理过程中的变形原理：热处理渗碳淬火过程中，主要产生变形的过程是淬火阶段；淬火过程中，零件处于悬挂立放，淬火时，淬火介质由下至上循环流动进行淬火，淬火介质流向内花键进行淬火时，花键凸出端结构，淬火介质能很顺畅的流至该部位，所以花键凸出端的冷却剧烈，淬火效果正常，变形趋势是正常的缩小。但花键的另一端，由于驻车齿结构为中间凹陷，外圆凸出结构，内花键凹进去端的驻车齿结构对淬火介质有遮挡。当淬火介质流向内花键时，由于驻车齿结构的遮挡，会降低流向内花键的淬火介质流速，降低了花键凹进去端冷却剧烈程度，所以降低花键凹进去端淬火效果。这样整个花键长度方向上，会存在内花键淬火不同步，淬火的效果不一致，尤其在花键凹进去端，形成了导致花键尺寸变大的综合应力，所以花键凸出端花键变形趋势为涨大。通过试验数据收集和分析，进一步验证了花键部分的不同变形趋势。

[0005] 由于驻车齿结构为中间凹陷，外圆凸出结构，所以，淬火介质流向内花键时，驻车齿结构对淬火介质有遮挡，会降低带有驻车齿端内花键淬火效果，而花键另一端为凸出结构，淬火介质能很好的流到内花键凸出部位，故花键凸出端，淬火效果正常，通过两端对比，则就出现了花键变形一端涨大，一端缩小，最终热处理后，造成内花键大径尺寸长度方向极差值超过0.04mm。

[0006] 针对背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种使得待加工零件变形一致的热处理工装。

[0007] 为达到上述目的，本发明设计的热处理工装，其特征在于：包括插入待加工零件内孔的内锥塞，位于内锥塞两端的圆环隔套；待加工零件一端端面抵接在圆环隔套上，另一端抵接在内锥塞上限位；还包括十字交叉杆，圆环隔套和内锥塞均套设在十字交叉杆上。

[0008] 优选的，所述内锥塞外壁设有外扩的倾斜部，待加工零件一端抵接在上述倾斜部上限位。

[0009] 优选的，所述内锥塞上设有多个径向布置的通孔。如此，保证零件在热处理过程中内孔的渗碳效果。

[0010] 进一步优选的，多个通孔均布在内锥塞的同一圆周上。

[0011] 进一步优选的，多个通孔均布在内锥塞至少两个高度的圆周上。

[0012] 再进一步优选的，不同高度圆周上的两个相邻的通孔的轴线在内锥塞轴向的投影重合。

[0013] 优选的，内锥塞的外壁与待加工零件的内花键小径处设有第一间隙。

[0014] 进一步优选的，所述第一间隙的范围为0.5±0.05mm。

[0015] 优选的，所述圆环隔套包括本体，所述本体间隔均布多个连通圆环隔套内外部的腰型通孔。

[0016] 进一步优选的，所述腰型通孔的中心线平行本体轴线。

[0017] 进一步优选的，所述本体轴向两端端部都间隔均布多个突起；待加工零件的一端面与所述突起抵接。

[0018] 再进一步优选的，位于所述本体同一端的突起的数量与腰型通孔的数量相等。

[0019] 更进一步优选的，在每一个腰型通孔中心线两端的本体上均设有一个所述突起。

[0020] 本发明的有益效果是：本发明装卡过程方便；由于内锥塞圆环外圆均布两排共16个小圆孔，不影响零件内花键的渗碳效果，即不影响内花键渗碳淬火热处理指标。通过内锥塞的使用可以影响内花键凸台端的热处理变形趋势由原先方案的缩小改变为涨大，而不影响驻车齿端内花键变形趋势(涨大)，最终，整个内花键长度方向的热处理变形趋势均保持一致，所以减小了花键热处理后大径尺寸的极差值，能使大径尺寸在长度方向的极差值满足0.04mm以内。附图说明

[0021] 图1是本发明的使用状态示意图

[0022] 图2是本发明内锥塞的结构示意图

[0023] 图3是本发明圆环隔套的结构示意图

[0024] 图4是本发明十字交叉杆的结构示意图

[0025] 图5是现有技术加工出的花键大径尺寸变化曲线

[0026] 图6是本发明加工出的的花键大径尺寸变化曲线

[0027] 下面通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 如图1至图6所示，本发明设计的热处理工装，包括十字交叉杆1、圆环隔套2、内锥塞3。

[0029] 内锥塞3插入待加工零件4内孔，圆环隔套2位于内锥塞3的两端；待加工零件4一端端面抵接在圆环隔套2上，另一端抵接在内锥塞3上限位；圆环隔套2和内锥塞3均套设在十字交叉杆1上。

[0030] 本发明的一实施例中，所述内锥塞3外壁设有外扩的倾斜部3.1，待加工零件4一端抵接在上述倾斜部3.1上限位。

[0031] 本发明的一实施例中，所述内锥塞3上设有多个径向布置的通孔3.2。如此，保证零件在热处理过程中内孔的渗碳效果。

[0032] 本发明的另一实施例中，多个通孔3.2均布在内锥塞3的同一圆周上。

[0033] 本发明的另一实施例中，多个通孔3.2均布在内锥塞3至少两个高度的圆周上。

[0034] 优选的，不同高度圆周上的两个相邻的通孔3.2的轴线在内锥塞3轴向的投影重合。

[0035] 本发明的一实施例中，内锥塞3的外壁与待加工零件4的内花键小径处设有第一间隙。

[0036] 优选的，所述第一间隙的范围为0.5±0.05mm。

[0037] 本发明具体的另一实施例中，内锥塞形状为圆环形，材质为耐热钢铸造，内锥塞最薄的圆柱形段壁厚为2mm，外圆与零件内孔结构一致，一端带有与零件内花键导向一致的锥面，内孔为直孔，圆环面圆周方向均匀分布8个直径为6mm的圆孔，呈上下两排分布。内锥塞关键尺寸为与零件内花键小径相配合的外圆尺寸，该尺寸与内花键小径配合间隙单边0.5mm。

[0038] 本发明的一实施例中，所述圆环隔套2包括本体2.1，所述本体2.1间隔均布多个连通圆环隔套2内外部的腰型通孔2.2。

[0039] 优选的，所述腰型通孔2.2的中心线平行本体2.1轴线。

[0040] 本发明的另一实施例中，所述本体2.1轴向两端端部都间隔均布多个突起2.3；待加工零件4的一端面与所述突起2.3抵接。

[0041] 优选的，位于所述本体2.1同一端的突起2.3的数量与腰型通孔2.2的数量相等。

[0042] 优选的，在每一个腰型通孔2.2中心线两端的本体2.1上均设有一个所述突起2.3。

[0043] 使用时，在每个待加工零件内花键内，放置一内锥塞，内锥塞放置时，从内花键有导向结构的方向放入，由于配合间隙为0.5mm，且带有导向结构，装卡过程方便；由于内锥塞圆环外圆均布两排共16个小圆孔，不影响零件内花键的渗碳效果，即不影响内花键渗碳淬火热处理指标。

[0044] 通过内锥塞的使用可以影响内花键凸台端的热处理变形趋势由原先方案的缩小改变为涨大，而不影响驻车齿端内花键变形趋势(涨大)，最终，整个内花键长度方向的热处理变形趋势均保持一致，所以减小了花键热处理后大径尺寸的极差值，能使大径尺寸在长度方向的极差值满足0.04mm以内。

[0045] 在现有工装方案基础上，增加了一个内锥塞，内锥塞形状为圆环形，材质为耐热钢铸造，内锥塞最薄的圆柱形段壁厚为2mm，外圆与零件内孔结构一致，一端带有与零件内花键导向一致的锥面，内孔为直孔，圆环面圆周方向均匀分布8个直径为6mm的圆孔，呈上下两排分布。内锥塞关键尺寸为与零件内花键小径相配合的外圆尺寸，该尺寸与内花键小径配合间隙单边0.5mm。使用时，在每个零件内花键内，放置一内锥塞，锥塞放置时，从内花键有凸出端的方向放入，由于配合间隙为0.5mm，且带有导向结构，装卡过程方便；由于内锥塞圆环外圆均布两排共16个小圆孔，不影响零件内花键的渗碳效果，即不影响内花键渗碳淬火热处理指标。通过内锥塞的使用，能够缓解花键凸出端的淬火剧烈程度。具体原理如下：内锥塞整体结构为带孔圆环形，其中内锥塞的外圆锥部分与花键凸出端的导向部分贴合，在淬火过程中，内锥塞内圆锥部分增加了花键导向部分的厚度，由于相同材料和外径的前提下，零件厚度越大，零件尺寸变形量就越小。所以，内锥塞的圆锥部分减小了花键凸出端导向部分的变形量，由于凸出端部分与花键导向部分相连，通过花键导向部分变形量的减小，进一步减小了花键凸出端的变形量；内锥塞的材质为耐热钢，热处理后尺寸稳定性好。在淬火过程中，由于内锥塞外圆锥部分与花键导向的贴合，且耐热钢的尺寸稳定性好，内锥塞外圆锥部分能限制一部分花键导向尺寸缩小的变形应力，所以进一步减小了花键导向的变形，由于花键凸出端部分与花键导向部分相连，所以减小了花键凸出端变形量。内锥塞圆柱部分与内花键小径留有单边0.5mm间隙，且长度方向上，未延伸至花键凹进去端，而且，花键凹进去端变形趋势为涨大，所以内锥塞对花键凹进去端变形无影响。所以最终，通过内锥塞的使用，减少了花键凸出端的变形量，而不影响花键凸出端的变形趋势和变形量，故而缩小了在整个内花键长度方向的极差值，减小了花键锥度，稳定满足0.04mm以内，且通过试验实施，变形数据也得到了验证。

[0046] 如图5所示，虚线框内是零件经渗碳淬火后花键大径尺变化量和尺寸分布，基本把整个尺寸公差占满。热前花键加工是通过花键拉刀拉削加工形成，花键大径尺寸为拉刀尺寸决定，热前花键尺寸基本稳定，处于中间值，但花键经热处理后，由于热处理变形，导致花键大径尺寸处于极限值，对比热前和热后的尺寸，拉刀尺寸无调整余地，故花键质量难以保持稳定合格。

[0047] 如图6所示，虚线框内是零件放置内锥塞后，经渗碳淬火后花键大径尺变化量和尺寸分布，花键凸出端变形量减少且稳定，花键凹进去端变形量不变。花键总体长度方向上变形量减少，所以花键上下极差值减小，满足锥度在0.04mm以内。

[0048] 本领域技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不以限制本发明，凡在本发明的精神和原则下所做的任何修改、组合、替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。