典型汽車零部件感應熱處理設備的自動化與智能化

制造業(yè)是國民經濟的基礎，是立國之本、興國之器、強國之基。18世紀中葉開啟工業(yè)文明以來，世界強國的興衰史和中華民族的奮斗史一再證明，沒有強大的制造業(yè)，就沒有國家和民族的強盛。打造具有國際竟爭力的制造業(yè)，是我國提升綜合國力、保障國家安全、建設世界強國的必由之路。
當前，新一輪科技革命和產業(yè)變革與我國加快轉變經濟發(fā)展方式形成歷史性交匯，國際產業(yè)分工格局正在重塑。以智能制造為主導的“工業(yè)4.0”推出以來，已經成為中國制造的技術標桿；“中國制造2025”立足于對傳統(tǒng)產業(yè)的轉型提升和升級，它是三步走戰(zhàn)略的第一個十年的行動綱領，其根本目標在于改變中國制造“大而不強”的局面。

在“中國制造2025”框架下，洛陽升華感應制造作為中國制造的一份子，以技術研發(fā)為核心，以用戶體驗式設計為宗旨，開拓創(chuàng)新，不忘初心，砥礪前行。

感應熱處理以其高效率、高節(jié)能、清潔的特點在汽車零部件領域使用廣泛，本文就洛陽升華感應研發(fā)制造的4種典型的汽車零部件感應熱處理自動線做詳細介紹。

1.內球籠感應熱處理自動線

內球籠和外球籠統(tǒng)稱為“等速萬向節(jié)”，是轎車傳動系統(tǒng)中的重要部件，其作用是將發(fā)動機的動力從變速器傳遞到兩個前車輪，驅動轎車高速行駛。本實例主要介紹內球籠。
內球籠又分為三叉式（以下簡稱TJ）和六珠式（以下簡稱CVJ）(見圖1)，TJ/CVJ的表面熱處理內容包括內腔和外花鍵柄部兩個部分。其中TJ的內腔因其特殊的結構在淬火前需要對其進行周向位置找正，以滿足淬火工藝要求。



圖1 內球籠

內球籠感應熱處理設備（見圖2）為自動線形式，包括自動上料機構（可與上道工序自動對接）、內腔周向位置找正、內腔淬火、外花鍵柄部淬火、充分冷卻與吹干以及自動下料機構（含NG件通道），并與回火爐自動對接和工位間送料等，各種動作自動完成。

該設備既適應于TJ工件淬火又適用于CVJ工件淬火，對TJ/CVJ內腔淬火時，夾持外花鍵柄部，工件內腔口部朝下，工件升降連續(xù)掃描或同時加熱淬火，外部帶輔助噴液，淬火時旋轉或不旋轉；對外花鍵柄部淬火時，工件內腔口部朝下，工件升降連續(xù)掃描或同時加熱淬火，淬火時旋轉。
自動化與智能化體現(xiàn)：

（1）全數(shù)字化電源。
（2）質量監(jiān)控體系。①能量監(jiān)控。②淬火液流量監(jiān)控。③淬火液及冷卻水溫度監(jiān)控。④冷卻水壓力監(jiān)控。⑤歷史數(shù)據(jù)存儲及追溯。⑥異件智能判斷及剔除。⑦工件周向位置自動找正。
（3）伺服電機位置閉環(huán)控制檢測。
（4）故障智能診斷、遠程診斷。
（5）上下工序對接。



圖2 內球籠感應熱處理自動線

2．傳動軸感應熱處理自動線
等速傳動軸總成是把兩個軸線不重合的軸連接起來，并使兩軸以相同的角速度傳遞運動的機構，是轎車傳動系統(tǒng)中的重要部件。等速傳動軸總成（見圖3）分為3大部分：一端是移動節(jié)總成；另一端是固定節(jié)總成；中間是軸。



圖3 等速傳動軸總成

傳動軸零件（見圖4）在使用中要求有高的靜扭強度、疲勞強度和沖擊強度，內部各零件在承受高的表面壓應力狀態(tài)下，產生滾動或滑動，接觸部位要求有高的耐磨性，大部分件采用感應淬火熱處理，以滿足其苛刻的服役條件要求。
傳動軸感應熱處理設備（見圖5）為雙工位全自動形式，包括自動上料機構（可與上道工序自動對接）、關節(jié)機器人、左工位限變形機構、左工位淬火、右工位限變形機構、右工位淬火，以及自動下料機構（含NG件通道）并與回火爐自動對接等。雙工位切換淬火，關節(jié)機器人完成工位切換后的工件上料、下料、廢件剔除等功能。



圖4 傳動軸



圖5 傳動軸感應熱處理自動線

自動化與智能化體現(xiàn)：
（1） 全數(shù)字化電源。
（2）質量監(jiān)控體系。①能量監(jiān)控。②淬火液流量監(jiān)控。③淬火液及冷卻水溫度監(jiān)控。④冷卻水壓力監(jiān)控。⑤歷史數(shù)據(jù)存儲及追溯。⑥異件智能判斷及剔除。⑦工件淬火變形限制。
（3）伺服電機位置閉環(huán)控制檢測。
（4）故障智能診斷、遠程診斷。
（5）上下工序對接。

3．粉末冶金正時齒輪感應熱處理自動線
正時齒輪是用來控制發(fā)動機中活塞與點火氣門的凸輪軸之間的相位關系。
正時齒輪（見圖6）又分為進氣正時齒輪和排氣正時齒輪，它的表面熱處理內容包括齒形外圓淬火和鎖銷軸孔（以下簡稱Key）淬火。進氣和排氣正時齒輪外形尺寸一致，區(qū)別在于Key角度不同，要求對Key淬火位置也不相同。因此在對Key進行淬火前需要對工件進行周向位置找正。



圖6 粉末冶金正時齒輪

粉末冶金正時齒輪感應熱處理設備（見圖7）為四轉盤全自動形式，包括上料轉盤、桁架機器人、齒形外圓淬火、工件周向位置找正、Key淬火及下料轉盤等。桁架機器人完成各轉盤間的運料、異件智能識別等功能。



圖7 粉末冶金正時齒輪感應熱處理自動線

自動化與智能化體現(xiàn)：
（1）全數(shù)字化電源。
（2）質量監(jiān)控體系。①能量監(jiān)控。②淬火液流量監(jiān)控。③淬火液及冷卻水溫度監(jiān)控。④冷卻水壓力監(jiān)控。⑤歷史數(shù)據(jù)存儲及追溯。⑥異件智能判斷。⑦工件周向位置自動找正。
（3）伺服電機位置閉環(huán)控制檢測。
（4）故障智能診斷、遠程診斷。
（5）上下工序對接。

4．組裝型凸輪軸凸輪片感應熱處理自動線
隨著汽車輕量化發(fā)展，組裝型凸輪軸被大量應用。組裝型凸輪軸由軸和凸輪片（見圖8）組成。凸輪片因其升程小壁厚差異較大、側面外形差異較小及數(shù)量多，其淬火要求凸輪頭部與基圓部淬火深度均勻、方向一致及快節(jié)拍。



圖8 組裝型凸輪軸凸輪片

組裝型凸輪軸凸輪片感應熱處理設備（見圖9）為轉盤全自動形式，包括自動上料機構（可與上道工序自動對接）、自動排序機構、成像監(jiān)測系統(tǒng)、智能翻面機構、異件智能判斷、外圓淬回火、智能打標，以及自動下料機構（含NG件通道）并與下道工序自動對接等。
自動化與智能化體現(xiàn)：
（1）全數(shù)字化電源。
（2）質量監(jiān)控體系。①能量監(jiān)控。②淬火液流量監(jiān)控。③淬火冷卻介質及冷卻水溫度監(jiān)控。④冷卻水壓力監(jiān)控。⑤歷史數(shù)據(jù)存儲及追溯。⑥異件智能判斷。⑦成像監(jiān)測系統(tǒng)。⑧正反面智能判斷與糾正。⑨工件周向位置自動找正。⑩不合格件自動剔除。
（3）伺服電機位置閉環(huán)控制檢測。
（4）故障智能診斷、遠程診斷。
（5）上下工序對接。



圖9 組裝型凸輪軸凸輪片感應熱處理自動線