热处理车间设计.docx

热处理课程设计

变速箱齿轮热处理车间设计

学

院

：

专

业

：

班

级

：

姓

名

：

指导老师：

日 期：

热处理设计

热处理设计

PAGE

PAGE2

目录

一、概述 3.

二、热处理车间任务 3

（一）车间生产纲领 3.

（二）工作条件分析 3.

（三）材料的选用 3.

三、热处理工艺设计及主要设备选用 4

（一）工艺设计 4.

（二）设备选用及数量计算 9.

（三）冷却设备 1.2

（四）清理设备 1.2

（五）辅助设备 1.3

（六）起重运输及自动化设备 1.3

四、车间布局 14

（一）车间在厂区的位置 1.4

（二）车间面积及面积指标 1.4

（三）布局原则 1.5

（四）车间设备布局间距 1.5

（五）车间布局图 1.5

一、概述

热处理是机械工业的一项重要基础技术，通常像轴、轴承、齿轮、连杆等重要的机械零件和工模具都是要经过热处理的。热处理对于充分发挥金属材料的性能潜力，提高产品的内在质量，节约材料，减少能耗，延长产品的使用寿命，提高经济效益都具有十分重要的意义。正所谓“工欲善其事,必先利其器”，那么也就必须给热处理一个良好的环境及先进设备，总的来说就是一个设计得当的热处理车间。

设计的主要内容整个热处理车间的设计过程。热处理车间生产任务、工作制度及年时基数、工艺设计、热处理设备的选择与计算、车间设备组织与布置、车间动力和辅助材料消耗量计算、热处理的生产安全与环境保护、热处理车间人员定额、热处理车间的建设投资及技术经济指标等方面，对热处理车间进行设计。从热处理技术的现状和水平，掌握其发展趋势，大力发展先进的热处理新技术、新工艺、新材料、新设备，用高新技术改造传统的热处理技术，实现“优质、高效、节能、降耗、无污染、低成本、专业化生产”的方向上设计热处理车间。

二、热处理车间任务

本设计的任务是设计一间主要生产变速箱齿轮的热处理车间。

（一）车间生产纲领

所设计的热处理车间的年产量为1500吨的变速箱齿轮，属于中等批量的生产任务。

（二）工作条件分析

变速箱齿轮为汽车、拖拉机等发动机的重要部件，用于改变发动机曲轴和传动轴的速度比。故齿面在较高的载荷（冲击载荷和交变载荷等）下工作，因此磨损快。在工作过程中，通过齿面的接触传递动力，两齿面在相对运动过程中，既有滚动也有滑动，存在较大的压应力和摩擦力，经常换挡使齿轮根部受到冲击。要求变速箱齿轮具有高的抗弯强度、接触疲劳强度和良好的耐磨性，心部有足够的强度和冲击韧性。

其失效的主要形式为：

热处理设计

齿面接触疲劳磨损；

齿面磨损；

轮齿折断；

齿端磨损、齿面塑性变形和崩角。

（三）材料的选用

根据变速箱齿轮的服役条件，采用20CrMnTi低合金渗碳钢是适宜的，该钢的淬透性和心部强度较高，含碳量低，故可使齿轮心部具有良好的韧性；合金元素铬和锰的存在提高了淬透性，心部得到低碳马氏体组织，增强了钢的强度；而铬元素还有促进渗碳、提高渗碳速度的作用；锰具有减弱渗碳时表面含碳量过高的作用；而钛阻止加热时奥氏体晶粒的长大，提高钢的强度和韧性。

三、热处理工艺设计及主要设备选用

（一）工艺设计

典型工件名称

SH130载重汽车变速箱第二轴倒挡齿轮外形尺寸如下图所示。所使用材料为20CrMnTi钢。

4

热处理设计

热处理设计

PAGE

PAGE5

热处理技术条件

齿轮齿顶硬度应为58～63HRC，距齿顶2/3齿高处的心部硬度为33～48HRC。渗碳层深度应为0.9～1.3mm。观察金相组织（400倍）齿顶角处碳化物应≦5级，分度圆处马氏体及残余奥氏体为

1～5级。心部游离铁素体为1～4级。

花键孔尺寸应≦39.73mm，键宽应满足最好尺寸要求。

加工工艺流程

锻坯→预先热处理（正火）→粗机械加工→最终热处理（渗碳→淬火→低温回火）→精机械加工

→成品。

热处理工艺规范

①正火

加热温度920～1000℃、保温时间2h，采用吹风冷却或喷雾冷却以适当提高坯料硬度。

温度

温度

(930±10)℃

2.0h

空冷

时间

②渗碳

采用滴注式气体渗碳炉，渗碳温度为920℃、保温时间3.5h，出炉后迅速置入撒有适量甲醇的密封缓冷坑中冷却至室温。甲醇在和高温工件接触后，立即燃烧成还原性气体，工件就在该气氛保护下冷却。

温度

温度

(920±10)℃

3.5h

坑冷

时间

③淬火

渗碳后采用一次淬火工艺，盐浴炉淬火加热温度为860℃、保温时间0.5～1h，油冷淬火。

温度

温度

(850±10)℃

1.0h

油冷

时间

④低温回火

回火加热温度为185℃、保温时间1.～2h。

热处理设计

温度

(180±10)℃

2.0h 空冷

时间

热处