一种半轴淬火装置和应用于该装置的冷却系统及淬火、冷却方法与流程

1.本发明涉及电动三轮车配件加工技术领域，特别涉及一种半轴淬火装置。


背景技术：

2.半轴也叫驱动轴，是对电动三轮车驱动轮传递扭矩的轴，其生产过程中需要进行淬火。
3.对半轴淬火时会在淬火机床上设置用于向半轴工件喷射冷却水的喷水装置和用于加热半轴工件的感应线圈。感应线圈是连接绝缘栅双极型晶体管(igbt)感应加热电源并产生交变磁场的线圈，通过它使感应加热电源输出的电流所形成的磁场在工件表面产生集肤效应，使钢铁材料的工件表面瞬时加热至高温，感应线圈设计的好坏直接影响淬火质量及能耗，传统的轴类零件感应器的感应线圈多采用单圈或螺旋多圈结构，这种感应线圈对轴径变化较小的轴类感应加热淬火效果较好。
4.但是感应线圈加热时需要半轴保持平衡稳定以及需要半轴尽可能的与感应线圈保持同轴，但是目前半轴在固定安装时，需要人工先平稳托住半轴再进行固定，这无法保障半轴左右端处于同一水平线，会造成半轴圆周面与感应线圈的距离产生变化，导致半轴与感应线圈的间隙不均，使得感应线圈对半轴的加热温度不均，影响半轴的淬火效果。


技术实现要素：

5.本发明目的之一是解决现有技术中半轴不能固定安装时无法保障半轴处于横向水平，影响半轴圆周面与感应线圈的间隙距离，进而影响半轴淬火效果的问题。
6.本发明目的之二是提供一种应用于半轴淬火装置的冷却系统。
7.本发明目的之三是提供一种半轴淬火、冷却方法。
8.为达到上述目的之一，本发明采用以下技术方案：一种半轴淬火装置，其中，包括：淬火箱、感应线圈、冷却板组。
9.所述淬火箱中具有：淬火仓、伸缩头、旋转电机、第一承载板、第二承载板、第三承载板。
10.所述伸缩头安装在所述淬火仓一侧，所述旋转电机安装在所述淬火仓另一侧，所述旋转电机左侧连接有接头。
11.所述第一承载板活动安装在所述淬火仓上，所述第一承载板上具有从动齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮相连。
12.所述第二承载板活动安装在所述淬火仓上，所述第二承载板位于所述第一承载板的相对面，所述从动齿轮或所述主动齿轮动力连接所述第一承载板，所述从动齿轮或所述主动齿轮转动带动所述第一承载板旋转。
13.所述第三承载板活动安装在活动盖板底部，所述活动盖板活动安装在所述淬火仓上端，所述活动盖板密封所述淬火仓的上端，所述第三承载板位于所述第一承载板与所述
第二承载板之间，所述第三承载板具有被动齿轮，所述被动齿轮与驱动齿轮相连。
14.所述第一承载板、所述第二承载板、所述第三承载板均为弧形，所述第一承载板、所述第二承载板、所述第三承载板与所述伸缩头轴线的径向距离相等。
15.所述感应线圈具有沿所述淬火仓底部的滑槽进行滑动的功能。所述冷却板组安装在所述淬火仓中。
16.在上述技术方案中，本发明实施例在当需要对半轴进行淬火时，首先同时控制主动齿轮和驱动齿轮转动，促使第一承载板、第二承载板、第三承载板同步旋转设定的角度，使得第一承载板与第二承载板之间的空隙小于半轴的直径。
17.其次打开淬火仓上的活动盖板，将待淬火的半轴放入到第一承载板与第二承载板上，通过弧形的第一承载板与第二承载板作用，使得半轴的轴线与伸缩头的轴线上下对齐。
18.之后盖上活动盖板，再次控制主动齿轮和驱动齿轮转动，使得第一承载板、第二承载板、第三承载板同步旋转，对半轴进行固定，此时，半轴与伸缩头同轴，且半轴处于横向水平状态。
19.然后通过伸缩头推动半轴穿过感应线圈，并与接头相互配合固定半轴，此时，半轴圆周面与感应线圈的间隙相等。感应线圈启动对半轴加热时，控制感应线圈沿半轴滑动，对半轴进行全面加热。
20.最后在半轴加热完成，并保温一段时间后，通过冷却板组对半轴进行喷淋冷却。
21.进一步地，在本发明实施例中，所述半轴淬火装置还包括控制系统，所述控制系统用于控制所述旋转电机、所述主动齿轮、所述驱动齿轮转动，以及控制所述感应线圈加热。
22.进一步地，在本发明实施例中，所述伸缩头由气缸或液压缸或电机进行控制伸缩。
23.进一步地，在本发明实施例中，所述从动齿轮下活动连接有换向齿轮，所述换向齿轮与所述从动齿轮啮合，所述换向齿轮通过传动带与所述第三承载板相连。
24.进一步地，在本发明实施例中，所述活动盖板上具有施力槽，该施力槽用于容纳工人的手或工具，以便于打开所述淬火仓的上方。
25.进一步地，在本发明实施例中，所述感应线圈下具有平移块，所述平移块与所述淬火仓底部的滑槽滑动连接。
26.进一步地，在本发明实施例中，所述接头侧设置有活动头，所述活动头具有内槽筒，所述内槽筒内设置有条状凹槽，所述接头的环形表面上均匀设置有凸起的凸条，该凸条用于与所述条状凹槽配合，所述凸条嵌入在所述条状凹槽中。
27.所述活动头还具有抵压块，所述抵压块设置在所述内槽筒侧，所述抵压块用于接触限制半轴，与伸缩头配合，对半轴固定，所述抵压块与所述活动头的固定块进行环槽的滑动连接，所述固定块固定在所述淬火仓中，环槽的滑动连接处采用t型块进行稳定。
28.为减少半轴对旋转电机侧向压力，使得旋转电机可能产生旋转不稳定，影响淬火效果。因此，通过固定块与抵压块的旋转连接，使得半轴对抵压块压力，由固定块进行承受，并且通过接头与内槽筒进行可旋转的伸缩连接，即使固定块产生轻微晃动，在接头与内槽具有可滑动的功能性下，对接头的影响也会减小，进而使得半轴对旋转电机侧向压力减小，有利于旋转电机旋转稳定，提高半轴的淬火效果。
29.本发明的有益效果是：本发明在淬火箱内设置第一承载板、第二承载板、第三承载板，且将三者设置成与伸缩头的轴线径向距离相等，使得第一承载板、第二承载板不仅能够
形成对半轴的盛放支撑，并且在第三承载板的配合下，还能将不同直径的半轴固定成与伸缩头同轴，在此基础上，当半轴穿过感应线圈后，半轴表面与感应线圈的间隙均能保持稳定，不易发生大小变化，影响感应线圈对半轴表面的加热发生变化，导致淬火效果不佳。另外，在加热时，通过旋转电机带动半轴旋转，能够使得半轴圆周面绕感应线圈的内侧面转动，即使半轴表面与感应线圈的间隙发生变化，半轴某一处表面受到感应线圈加热的温度较高，通过旋转半轴的作用，也能减少半轴淬火的影响。
30.为达到上述目的之二，本发明采用以下技术方案：一种冷却系统，应用于上述发明目的之一中任一所述半轴淬火装置，其中，所述冷却板组以折叠贴合淬火仓侧壁的方式活动安装在所述淬火仓中，所述冷却板组在所述淬火仓的相对壁端各安装有至少一个。
31.所述冷却板组上设有容纳半轴用的半圆槽，所述半圆槽的内环面上分布有冷却头。
32.所述冷却系统上具有触发头与弧板。所述触发头在该半圆槽的同一侧上伸缩连接所述冷却板组。所述触发头与位于所述冷却板组内的所述弧板相互接触，所述弧板滑动设置在所述冷却板组内，所述弧板上设有对接口，所述对接口与所述冷却板组内的冷却腔连通，所述对接口与进水口相互错开，所述进水口与分流通道连通，所述分流通道与所述冷却头连通。
33.在对半轴冷却时，旋转淬火仓内两侧的冷却板组，使得冷却板组上的触发头相互挤压，推动冷却板组内的弧板，促使弧板上的对接口与进水口连通，继而使得冷却腔的水流通过对接口和进水口进入分流通道，最后从冷却头喷出，对半轴进行喷淋；另外在冷却板组旋转完成后，冷却板组的半圆槽相互贴合形成容纳半轴的圆，此时半圆槽内环面的冷却头环绕半轴，对半轴进行圆周面的同步喷淋冷却。不使用时，通过折叠进行收纳，节省空间，不易造成干扰，而在使用时，通过展开接触挤压方式解锁冷却，并且冷却头在半轴上形成环绕，实现了快速实现无死角和同步喷淋冷却，因此，淬火效果更好。
34.进一步地，在本发明实施例中，所述触发头与所述冷却板组直接设有复位弹簧。
35.进一步地，在本发明实施例中，所述冷却头凸出于所述半圆槽的内环面。通过凸出的设置，喷淋下来的半轴上的氧化物，不易堵住冷却头，能够从两冷却板组下的开口流出。
36.为达到上述目的之三，本发明采用以下技术方案：一种半轴淬火、冷却方法，应用于上述发明目的之一中所述的半轴淬火装置或上述发明目的之二中所述的冷却系统，其中，包括以下步骤：当需要对半轴进行淬火时，首先同时控制主动齿轮和驱动齿轮转动，促使第一承载板、第二承载板、第三承载板同步旋转设定的角度，使得第一承载板与第二承载板之间的空隙小于半轴的直径，并且第一承载板、第二承载板、第三承载板各自与伸缩头的轴线径向距离相等；其次打开淬火仓上的活动盖板，将待淬火的半轴放入到第一承载板与第二承载板上，通过弧形的第一承载板与第二承载板作用，使得半轴的轴线与伸缩头的轴线上下对齐；之后盖上活动盖板，再次控制主动齿轮和驱动齿轮转动，使得第一承载板、第二承载板、第三承载板同步旋转，促使第一承载板、第二承载板向上推动半轴，而第三承载板则向下抵住半轴，对半轴进行固定，并使得半轴与伸缩头同轴，使得半轴处于横向水平状态；然后通过伸缩头推动半轴穿过感应线圈，并与接头相互配合固定半轴，此时，半轴圆周面与感应线圈的间隙相等；再然后，控制第一承载板、第二承载板、第三承载板复位，感
应线圈启动对半轴加热时，控制感应线圈沿半轴滑动，对半轴进行全面加热；最后在半轴加热完成，并保温一段时间后，通过冷却板组对半轴进行喷淋冷却。
37.进一步地，在本发明实施例中，冷却板组的冷却过程具体为：旋转淬火仓内两侧的冷却板组，使得冷却板组上的触发头相互挤压，推动冷却板组内的弧板，促使弧板上的对接口与进水口连通，继而使得冷却腔的水流通过对接口和进水口进入分流通道，最后从冷却头喷出，对半轴进行喷淋；另外在冷却板组旋转完成后，冷却板组的半圆槽相互贴合形成容纳半轴的圆，此时半圆槽内环面的冷却头环绕半轴，对半轴进行圆周面的同步喷淋冷却。
附图说明
38.图1为本发明实施例半轴淬火装置的平面示意图。
39.图2为本发明实施例淬火箱的平面结构示意图。
40.图3为本发明实施例淬火箱的结构侧面结构示意图。
41.图4为本发明实施例淬火箱的侧面第一运动效果示意图。
42.图5为本发明实施例淬火箱的侧面第二运动效果示意图。
43.图6为本发明实施例淬火箱的侧面第三运动效果示意图。
44.图7为本发明实施例淬火箱推夹固定半轴的示意图。
45.图8为本发明实施例冷却板组的平面示意图。
46.图9为本发明实施例冷却板组的结构示意图。
47.图10为本发明实施例冷却板组安装在淬火箱的侧面示意图。
48.图11为本发明实施例冷却板组的运动效果示意图。
49.图12为本发明实施例冷却板组的结构活动效果示意图。
50.图13为本发明实施例活动头的结构示意图。
51.图14为本发明实施例活动头的另一处结构示意图。
52.附图中:100、半轴淬火装置
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110、控制系统10、淬火箱
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11、淬火仓
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12、伸缩头13、旋转电机
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14、接头
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141、凸条15、第一承载板
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151、从动齿轮
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152、主动齿轮153、换向齿轮
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154、传动带
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16、第二承载板17、第三承载板
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171、被动齿轮
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172、驱动齿轮18、活动盖板
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181、施力槽20、感应线圈
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21、平移块30、冷却板组
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31、半圆槽
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32、冷却头33、触发头
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34、弧板
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341、对接口35、冷却腔
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36、分流通道
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361、进水口40、活动头
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41、内槽筒
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42、抵压块43、固定块
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44、t型块。
具体实施方式
53.为了使本发明的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
54.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
55.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
56.出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是。对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知半轴淬火、冷却方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
57.实施例一：一种半轴淬火装置100，其中，如图1、2所示，包括：淬火箱10、感应线圈20、冷却板组30。
58.如图2、3所示，淬火箱10中具有：淬火仓11、伸缩头12、旋转电机13、第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17。
59.伸缩头12安装在淬火仓11一侧，旋转电机13安装在淬火仓11另一侧，旋转电机13左侧连接有接头14。
60.第一承载板15活动安装在淬火仓11上，第一承载板15上具有从动齿轮151，从动齿轮151与主动齿轮152相连。
61.第二承载板16活动安装在淬火仓11上，第二承载板16位于第一承载板15的相对面，从动齿轮151或主动齿轮152动力连接第一承载板15，从动齿轮151或主动齿轮152转动带动第一承载板15旋转。
62.第三承载板17活动安装在活动盖板18底部，活动盖板18活动安装在淬火仓11上端，活动盖板18密封淬火仓11的上端，第三承载板17位于第一承载板15与第二承载板16之间，第三承载板17具有被动齿轮171，被动齿轮171与驱动齿轮172相连。
63.第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17均为弧形，第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17与伸缩头12轴线的径向距离相等。
64.感应线圈20具有沿淬火仓11底部的滑槽进行滑动的功能。冷却板组30安装在淬火仓11中。
65.实施步骤：如图4所示，当需要对半轴进行淬火时，首先同时控制主动齿轮152和驱动齿轮172转动，促使第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17同步旋转设定的角度，使得第一承载板15与第二承载板16之间的空隙小于半轴的直径。
66.如图5所示，其次打开淬火仓11上的活动盖板18，将待淬火的半轴放入到第一承载板15与第二承载板16上，通过弧形的第一承载板15与第二承载板16作用，使得半轴的轴线与伸缩头12的轴线上下对齐。
67.如图6所示，之后盖上活动盖板18，再次控制主动齿轮152和驱动齿轮172转动，使得第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17同步旋转，对半轴进行固定，此时，半轴与伸缩头12同轴，且半轴处于横向水平状态（因第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17与伸缩头12的轴线径向距离相等，因此，不同直径的半轴，在三者的固定后，都能与伸缩头12同轴）。
68.如图7所示，然后通过伸缩头12推动半轴穿过感应线圈20，并与接头14相互配合固定半轴，此时，半轴圆周面与感应线圈20的间隙相等。控制第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17复位，感应线圈20启动对半轴加热时，控制感应线圈20沿半轴滑动，对半轴进行全面加热。
69.最后在半轴加热完成，并保温一段时间后，通过冷却板组30对半轴进行喷淋冷却。
70.本发明在淬火箱10内设置第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17，且将三者设置成与伸缩头12的轴线径向距离相等，使得第一承载板15、第二承载板16不仅能够形成对半轴的盛放支撑，并且在第三承载板17的配合下，还能将不同直径的半轴固定成与伸缩头12同轴，在此基础上，当半轴穿过感应线圈20后，半轴表面与感应线圈20的间隙均能保持稳定，不易发生大小变化，影响感应线圈20对半轴表面的加热发生变化，导致淬火效果不佳。另外，在加热时，通过旋转电机13带动半轴旋转，能够使得半轴圆周面绕感应线圈20的内侧面转动，即使半轴表面与感应线圈20的间隙发生变化，半轴某一处表面受到感应线圈20加热的温度较高，通过旋转半轴的作用，也能减少半轴淬火的影响。
71.如图1所示，半轴淬火装置100还包括控制系统110，控制系统110用于控制旋转电机13、主动齿轮152、驱动齿轮172转动，以及控制感应线圈20加热。
72.伸缩头12由气缸或液压缸或电机进行控制伸缩。
73.如图3所示，从动齿轮151下活动连接有换向齿轮153，换向齿轮153与从动齿轮151啮合，换向齿轮153通过传动带154与第三承载板17相连。
74.活动盖板18上具有施力槽181，该施力槽181用于容纳工人的手或工具，以便于打开淬火仓11的上方。
75.如图2所示，感应线圈20下具有平移块21，平移块21与淬火仓11底部的滑槽滑动连接。
76.实施例二：一种半轴淬火装置100，其中，如图13、14所示，接头14侧设置有活动头40，活动头40具有内槽筒41，内槽筒41内设置有条状凹槽，接头14的环形表面上均匀设置有凸起的凸
条141，该凸条141用于与条状凹槽配合，凸条141嵌入在条状凹槽中。
77.活动头40还具有抵压块42，抵压块42设置在内槽筒41侧，抵压块42用于接触限制半轴，与伸缩头12配合，对半轴固定，抵压块42与活动头40的固定块43进行环槽的滑动连接，固定块43固定在淬火仓11中，环槽的滑动连接处采用t型块44进行稳定。
78.为减少半轴对旋转电机13侧向压力，使得旋转电机13可能产生旋转不稳定，影响淬火效果。因此，通过固定块43与抵压块42的旋转连接，使得半轴对抵压块42压力，由固定块43进行承受，并且通过接头14与内槽筒41进行可旋转的伸缩连接，即使固定块43产生轻微晃动，在接头14与内槽具有可滑动的功能性下，对接头14的影响也会减小，进而使得半轴对旋转电机13侧向压力减小，有利于旋转电机13旋转稳定，提高半轴的淬火效果。
79.实施例三：一种冷却系统，应用于上述实施例一或二中的半轴淬火装置100，其中，如图2、8、9、10所示，冷却板组30以折叠贴合淬火仓11侧壁的方式活动安装在淬火仓11中，冷却板组30在淬火仓11的相对壁端各安装有至少一个。
80.冷却板组30上设有容纳半轴用的半圆槽31，半圆槽31的内环面上分布有冷却头32。
81.冷却系统上具有触发头33与弧板34。触发头33在该半圆槽31的同一侧上伸缩连接冷却板组30。触发头33与位于冷却板组30内的弧板34相互接触，弧板34滑动设置在冷却板组30内，弧板34上设有对接口341，对接口341与冷却板组30内的冷却腔35连通，对接口341与进水口361相互错开，进水口361与分流通道36连通，分流通道36与冷却头32连通。
82.如图11、12所示，在对半轴冷却时，旋转淬火仓11内两侧的冷却板组30，使得冷却板组30上的触发头33相互挤压，推动冷却板组30内的弧板34，促使弧板34上的对接口341与进水口361连通，继而使得冷却腔35的水流通过对接口341和进水口361进入分流通道36，最后从冷却头32喷出，对半轴进行喷淋；另外在冷却板组30旋转完成后，冷却板组30的半圆槽31相互贴合形成容纳半轴的圆，此时半圆槽31内环面的冷却头32环绕半轴，对半轴进行圆周面的同步喷淋冷却。不使用时，通过折叠进行收纳，节省空间，不易造成干扰，而在使用时，通过展开接触挤压方式解锁冷却，并且冷却头32在半轴上形成环绕，实现了快速实现无死角和同步喷淋冷却，因此，淬火效果更好。
83.如图9所示，触发头33与冷却板组30直接设有复位弹簧。
84.冷却头32凸出于半圆槽31的内环面。通过凸出的设置，喷淋下来的半轴上的氧化物，不易堵住冷却头32，能够从两冷却板组30下的开口流出。
85.实施例四：一种半轴淬火、冷却方法，应用于上述实施例一或二中的半轴淬火装置100或上述实施例三中的冷却系统，其中，包括以下步骤：当需要对半轴进行淬火时，首先同时控制主动齿轮152和驱动齿轮172转动，促使第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17同步旋转设定的角度，使得第一承载板15与第二承载板16之间的空隙小于半轴的直径，并且第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17各自与伸缩头12的轴线径向距离相等；其次打开淬火仓11上的活动盖板18，将待淬火的半轴放入到第一承载板15与第二承载板16上，通过弧形的第一承载板15与第二承载板16作用，使得半轴的轴线与伸缩头12
的轴线上下对齐；之后盖上活动盖板18，再次控制主动齿轮152和驱动齿轮172转动，使得第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17同步旋转，促使第一承载板15、第二承载板16向上推动半轴，而第三承载板17则向下抵住半轴，对半轴进行固定，并使得半轴与伸缩头12同轴，使得半轴处于横向水平状态；然后通过伸缩头12推动半轴穿过感应线圈20，并与接头14相互配合固定半轴，此时，半轴圆周面与感应线圈20的间隙相等；再然后，控制第一承载板15、第二承载板16、第三承载板17复位，感应线圈20启动对半轴加热时，控制感应线圈20沿半轴滑动，对半轴进行全面加热；最后在半轴加热完成，并保温一段时间后，通过冷却板组30对半轴进行喷淋冷却。
86.冷却板组30的冷却过程具体为：旋转淬火仓11内两侧的冷却板组30，使得冷却板组30上的触发头33相互挤压，推动冷却板组30内的弧板34，促使弧板34上的对接口341与进水口361连通，继而使得冷却腔35的水流通过对接口341和进水口361进入分流通道36，最后从冷却头32喷出，对半轴进行喷淋；另外在冷却板组30旋转完成后，冷却板组30的半圆槽31相互贴合形成容纳半轴的圆，此时半圆槽31内环面的冷却头32环绕半轴，对半轴进行圆周面的同步喷淋冷却。
87.尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。