典型汽車(chē)零部件感應(yīng)熱處理設(shè)備的自動(dòng)化與智能化

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是立國(guó)之本、興國(guó)之器、強(qiáng)國(guó)之基。18世紀(jì)中葉開(kāi)啟工業(yè)文明以來(lái)，世界強(qiáng)國(guó)的興衰史和中華民族的奮斗史一再證明，沒(méi)有強(qiáng)大的制造業(yè)，就沒(méi)有國(guó)家和民族的強(qiáng)盛。打造具有國(guó)際竟?fàn)幜Φ闹圃鞓I(yè)，是我國(guó)提升綜合國(guó)力、保障國(guó)家安全、建設(shè)世界強(qiáng)國(guó)的必由之路。
當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國(guó)加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式形成歷史性交匯，國(guó)際產(chǎn)業(yè)分工格局正在重塑。以智能制造為主導(dǎo)的“工業(yè)4.0”推出以來(lái)，已經(jīng)成為中國(guó)制造的技術(shù)標(biāo)桿；“中國(guó)制造2025”立足于對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型提升和升級(jí)，它是三步走戰(zhàn)略的第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，其根本目標(biāo)在于改變中國(guó)制造“大而不強(qiáng)”的局面。

在“中國(guó)制造2025”框架下，洛陽(yáng)升華感應(yīng)制造作為中國(guó)制造的一份子，以技術(shù)研發(fā)為核心，以用戶(hù)體驗(yàn)式設(shè)計(jì)為宗旨，開(kāi)拓創(chuàng)新，不忘初心，砥礪前行。

感應(yīng)熱處理以其高效率、高節(jié)能、清潔的特點(diǎn)在汽車(chē)零部件領(lǐng)域使用廣泛，本文就洛陽(yáng)升華感應(yīng)研發(fā)制造的4種典型的汽車(chē)零部件感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)做詳細(xì)介紹。

1.內(nèi)球籠感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)

內(nèi)球籠和外球籠統(tǒng)稱(chēng)為“等速萬(wàn)向節(jié)”，是轎車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件，其作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力從變速器傳遞到兩個(gè)前車(chē)輪，驅(qū)動(dòng)轎車(chē)高速行駛。本實(shí)例主要介紹內(nèi)球籠。
內(nèi)球籠又分為三叉式（以下簡(jiǎn)稱(chēng)TJ）和六珠式（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CVJ）(見(jiàn)圖1)，TJ/CVJ的表面熱處理內(nèi)容包括內(nèi)腔和外花鍵柄部?jī)蓚€(gè)部分。其中TJ的內(nèi)腔因其特殊的結(jié)構(gòu)在淬火前需要對(duì)其進(jìn)行周向位置找正，以滿(mǎn)足淬火工藝要求。



圖1 內(nèi)球籠

內(nèi)球籠感應(yīng)熱處理設(shè)備（見(jiàn)圖2）為自動(dòng)線(xiàn)形式，包括自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)（可與上道工序自動(dòng)對(duì)接）、內(nèi)腔周向位置找正、內(nèi)腔淬火、外花鍵柄部淬火、充分冷卻與吹干以及自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)（含NG件通道），并與回火爐自動(dòng)對(duì)接和工位間送料等，各種動(dòng)作自動(dòng)完成。

該設(shè)備既適應(yīng)于TJ工件淬火又適用于CVJ工件淬火，對(duì)TJ/CVJ內(nèi)腔淬火時(shí)，夾持外花鍵柄部，工件內(nèi)腔口部朝下，工件升降連續(xù)掃描或同時(shí)加熱淬火，外部帶輔助噴液，淬火時(shí)旋轉(zhuǎn)或不旋轉(zhuǎn)；對(duì)外花鍵柄部淬火時(shí)，工件內(nèi)腔口部朝下，工件升降連續(xù)掃描或同時(shí)加熱淬火，淬火時(shí)旋轉(zhuǎn)。
自動(dòng)化與智能化體現(xiàn)：

（1）全數(shù)字化電源。
（2）質(zhì)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(chǔ)及追溯。⑥異件智能判斷及剔除。⑦工件周向位置自動(dòng)找正。
（3）伺服電機(jī)位置閉環(huán)控制檢測(cè)。
（4）故障智能診斷、遠(yuǎn)程診斷。
（5）上下工序?qū)印?br />


圖2 內(nèi)球籠感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)

2．傳動(dòng)軸感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)
等速傳動(dòng)軸總成是把兩個(gè)軸線(xiàn)不重合的軸連接起來(lái)，并使兩軸以相同的角速度傳遞運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，是轎車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要部件。等速傳動(dòng)軸總成（見(jiàn)圖3）分為3大部分：一端是移動(dòng)節(jié)總成；另一端是固定節(jié)總成；中間是軸。



圖3 等速傳動(dòng)軸總成

傳動(dòng)軸零件（見(jiàn)圖4）在使用中要求有高的靜扭強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，內(nèi)部各零件在承受高的表面壓應(yīng)力狀態(tài)下，產(chǎn)生滾動(dòng)或滑動(dòng)，接觸部位要求有高的耐磨性，大部分件采用感應(yīng)淬火熱處理，以滿(mǎn)足其苛刻的服役條件要求。
傳動(dòng)軸感應(yīng)熱處理設(shè)備（見(jiàn)圖5）為雙工位全自動(dòng)形式，包括自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)（可與上道工序自動(dòng)對(duì)接）、關(guān)節(jié)機(jī)器人、左工位限變形機(jī)構(gòu)、左工位淬火、右工位限變形機(jī)構(gòu)、右工位淬火，以及自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)（含NG件通道）并與回火爐自動(dòng)對(duì)接等。雙工位切換淬火，關(guān)節(jié)機(jī)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(dòng)軸



圖5 傳動(dòng)軸感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)

自動(dòng)化與智能化體現(xiàn)：
（1） 全數(shù)字化電源。
（2）質(zhì)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(chǔ)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(jī)位置閉環(huán)控制檢測(cè)。
（4）故障智能診斷、遠(yuǎn)程診斷。
（5）上下工序?qū)印?br />
3．粉末冶金正時(shí)齒輪感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)
正時(shí)齒輪是用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)中活塞與點(diǎn)火氣門(mén)的凸輪軸之間的相位關(guān)系。
正時(shí)齒輪（見(jiàn)圖6）又分為進(jìn)氣正時(shí)齒輪和排氣正時(shí)齒輪，它的表面熱處理內(nèi)容包括齒形外圓淬火和鎖銷(xiāo)軸孔（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Key）淬火。進(jìn)氣和排氣正時(shí)齒輪外形尺寸一致，區(qū)別在于Key角度不同，要求對(duì)Key淬火位置也不相同。因此在對(duì)Key進(jìn)行淬火前需要對(duì)工件進(jìn)行周向位置找正。



圖6 粉末冶金正時(shí)齒輪

粉末冶金正時(shí)齒輪感應(yīng)熱處理設(shè)備（見(jiàn)圖7）為四轉(zhuǎn)盤(pán)全自動(dòng)形式，包括上料轉(zhuǎn)盤(pán)、桁架機(jī)器人、齒形外圓淬火、工件周向位置找正、Key淬火及下料轉(zhuǎn)盤(pán)等。桁架機(jī)器人完成各轉(zhuǎn)盤(pán)間的運(yùn)料、異件智能識(shí)別等功能。



圖7 粉末冶金正時(shí)齒輪感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)

自動(dòng)化與智能化體現(xiàn)：
（1）全數(shù)字化電源。
（2）質(zhì)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(chǔ)及追溯。⑥異件智能判斷。⑦工件周向位置自動(dòng)找正。
（3）伺服電機(jī)位置閉環(huán)控制檢測(cè)。
（4）故障智能診斷、遠(yuǎn)程診斷。
（5）上下工序?qū)印?br />
4．組裝型凸輪軸凸輪片感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)
隨著汽車(chē)輕量化發(fā)展，組裝型凸輪軸被大量應(yīng)用。組裝型凸輪軸由軸和凸輪片（見(jiàn)圖8）組成。凸輪片因其升程小壁厚差異較大、側(cè)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(yīng)熱處理設(shè)備（見(jiàn)圖9）為轉(zhuǎn)盤(pán)全自動(dòng)形式，包括自動(dòng)上料機(jī)構(gòu)（可與上道工序自動(dòng)對(duì)接）、自動(dòng)排序機(jī)構(gòu)、成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智能翻面機(jī)構(gòu)、異件智能判斷、外圓淬回火、智能打標(biāo)，以及自動(dòng)下料機(jī)構(gòu)（含NG件通道）并與下道工序自動(dòng)對(duì)接等。
自動(dòng)化與智能化體現(xiàn)：
（1）全數(shù)字化電源。
（2）質(zhì)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(zhì)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(chǔ)及追溯。⑥異件智能判斷。⑦成像監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。⑧正反面智能判斷與糾正。⑨工件周向位置自動(dòng)找正。⑩不合格件自動(dòng)剔除。
（3）伺服電機(jī)位置閉環(huán)控制檢測(cè)。
（4）故障智能診斷、遠(yuǎn)程診斷。
（5）上下工序?qū)印?br />


圖9 組裝型凸輪軸凸輪片感應(yīng)熱處理自動(dòng)線(xiàn)