20CrMo钢齿轮的热处理工艺设计
【摘要】齿轮是机械设备中的关键零件，齿轮质量的优劣直接关系到整个设备的使用寿命。而齿轮质量的好坏在很大程度上取决于齿轮材料及其热处理工艺。因此，国内外与齿轮制造相关的厂家都极为重视齿轮材料及其热处理技术的研究开发，并先后开发一系列新型齿轮材料及先进的热处理工艺。20CrMo钢是制造齿轮的主要材料，于是研究一套以20CrMo为原料的齿轮热处理工艺便是研究任务的重中之重。
【关键词】齿轮齿轮钢发展热处理特性缺陷工艺
1概述
1.1齿轮的材料选择
齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件，合理地选择和使用金属材料尤为重要。大致上讲，应主要满足齿轮材料所需的机械性能、工艺性能和经济性要求三个方面：
1.1.1满足齿轮材料的机械性能
材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
1.1.2满足齿轮材料的工艺性能
材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强
度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。
1.1.3满足齿轮材料的经济性要求
所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益。在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。我们可以从以下几方面考虑：从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。从金属资源和供应情况来看，应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。
从齿轮生产过程的耗费来考虑：采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样；通过改进热处理工艺也可以降低成本；所选钢种应尽量少而集中，以便采购和管理；我们还可以通过改进工艺来提高经济效益。
1.2齿轮钢
齿轮是汽车制造业中的关键零部件之一。汽车齿轮用钢应具有高强度、耐疲劳、耐磨损和良好的尺寸精度。齿轮钢的强度特性包括轮齿的弯曲强度、齿面强度、冲击强度和耐磨性能等。高质量齿轮钢要求淬透性带宽度窄、纯净度高、晶粒细小均匀和较高的抗弯曲冲击力。窄淬透性带宽度的齿轮钢热处理后的弯曲变形量小从而齿轮的修磨量小、啮合精度高。冶炼时化学成分的控制是保证窄淬透性带的关键。钢中的氧含量是影响齿轮疲劳寿命的重要因素，在冶炼过程中应采取降低氧含量的工艺技术。在生产和加工过程中应控制晶粒度，防止出现混晶，从而稳定齿轮性能。然而车辆经常换挡，使齿轮端部受到多次撞击，加之车辆使用时因路况、环境、车速等的不同，齿轮有时在过载和强烈冲击条件下工作，使齿轮出现多种不同的失效形式。因而车辆齿轮在要求的尺寸表面精度、正常的承载和良好的润滑条件下，影响其失效的主要因素除了制造齿轮所用材料的化学成分和冶金质量之外，还与齿轮热处理缺陷有关。据此可以加强齿轮材料热处理技术的研发和应用，从而在车辆行业等方面逐步实现强韧性、轻量化、高效化的目标。
齿轮钢使用覆盖面较广，除轿车、货车、农用车和摩托车等车辆齿轮制造使
用外，工程机械齿轮使用量也较大。目前我国齿轮钢的年需求量在5O万t以上，从国内市场供需情况看，国产齿轮钢在数量上基本能满足国内汽车及工程机械齿轮的需求。我国汽车用齿轮钢的钢种及系列是与汽车产品技术引进分不开的。如引进德系品牌的桑塔纳、奥迪、捷达轿车技术时，齿轮钢也同时采用了大众企标的Mn—Cr系列齿轮钢。在引进日系汽车品牌的同时，其相关的零部件用材也基本采用了JIS标准和对应牌号。
1.3 国内外汽车齿轮钢的发展现状
我国汽车用齿轮钢的钢种及系列是与汽车产品技术引进分不开的。如引进德系品牌的桑塔纳、奥迪、捷达轿车技术时，齿轮钢也同时采用了大众企标的Mn—Cr系列齿轮钢，在引进日系汽车品牌的同时，其相关的零部件用材也基本采用了JIS标准和对应牌号。
当前国内齿轮钢的主体钢种仍是20CrMnTiH。配合国内汽车工业引进而试制的新产品有Cr系、Cr—Mo系、Ca—Mn系、Ca一Mn一B系、Cr一Ni—Mo系、Cr—Mn —Ni系等20多个钢种。其产量基本能满足国产化的要求并对齿轮钢的结构调整起了先导作用。引进钢号的新产品试制也基本上是按国外企业标准订货而后组织生产，与老产品相比，标准要求高得多，主要表现在以下方面：
a．淬透性，奥迪、桑塔纳、切诺基、捷达轿车及153中型载货车用齿轮钢要求单点控制，带宽≤7 HRC；标致、富康轿车及斯太尔重型车要求全带(多点)控制，带宽≤4—7HRC。
b．纯净度，氧含量≤0.02,B系夹杂《2级。
c．S及Al含量，硫含量处于0.0150％—0.035％之间或0.025％—0.040％之间；铝含量处于0.015％—0.040％之间。
国外汽车齿轮钢是在通用的渗碳结构钢基础上开发的，有Cr系、Cr—Mn系、Cr—Mn—B系、Cr—Mo系、Cr—Ni—Mo系、Q—Mn—Ni系多种系列。在德国渗碳钢标准Dl72l0中合金钢有8个钢号，有Cr系、Cr—Mn系、Cr—Mo系、Q—Ni—Mo系。其中用得最多的是Q钢和Cr—Mn钢。我国从德国引进的奥迪、桑塔纳和捷达轿车用的齿轮钢为Cr钢和Q—Mn钢。它们除符合DIN17210标准的一般要求外，还要符合德国大众公司的标准要求。
德国大众公司用的齿轮钢有如下特点：
a．根据齿轮的工况和尺寸大小选择不同的钢号，例如奥迪轿车变速箱的主动齿轮、从动齿轮就分别选用上述标准中的4221、4l29和4l25钢号。
b．钢材的淬透性范围窄。一般为8—7HRc。而且要求同一批投料要在4HRC 以内。主要是为了控制齿轮热处理后的变形。这比DIN17210中规定的要严得多，也比国内齿轮钢的淬透性带窄得多。
c．含硫量控制在0．02O％—0．035％。这是为了改善钢材的切削性能，而不像国内标准那样仅规定上限，如S≤O.035％，这意味着越低越好。
d．含硅量要求严，Si( ％)≤O．12。这是为了改善渗碳层组织和性能比DIN17210(0．15％—0．35％)和国内规定(O，l7％—0．37％)都要严格。
e．通过控制钢中含铝量(0．02％—0．055％)来控制钢材晶粒度。国产20 Mn 是通过加钛来细化晶粒，但加工易形成TiN夹杂物丽降低齿轮的接触疲劳寿命。用铝控制晶粒度可以避免这种缺点。
f．对钢的纯净度有较高的要求。这是为了提高齿轮的疲劳寿命。采用K法来评定钢中夹杂物。为了保证钢的纯净度，要控制钢中含氧量，通常要求小于
0.000015。
日本工业标准JISG4052保证淬透性的结构钢中含碳量低的Mn钢、Cr钢、Cr—Mo钢、Cr—Ni钢和Cr—Ni—Mo钢都可作渗碳齿轮钢使用，但是用得最普通的还是Cr
钢(SCr420H)和Cr—Mo钢(SCM420H)。这些钢号在成分范厨、性能要求及纯净度方面比我国的合金结构钢标准的同类钢号都有更为严格的要求。
1.4汽车齿轮钢的质量要求
汽车齿轮材科与其他许多工程材料一样，要求经济耐用、工艺性能和使用性能良好。除了强度、韧性等共性要求，齿轮材料还有其特性要求。在长期的生产实践中总结出最基本的三项要求是特定的淬透性及窄的淬透性带宽，高的纯净度和细的晶粒度。
1.4.1淬透性
根据齿轮的工况条件和有效截面来选择与之相匹配的淬透性的材料，不仅对满足使用性能是重要的，而且对于减小热处理变形也是十分必要的。淬透性和淬透性带宽的控制，主要决定于化学成分和化学成分的均匀性。淬透性确定后，
淬透性带宽的大小很大程度上影响热处理变形。为此近年来齿轮行业对钢厂提出了越来越严的要求。但是，为了减少热处理变形，齿轮制造厂本身也加强了内部技术管理，针对不同有效截面的齿轮进行了合理选择。例如，选择不同的合金系列或者同一合金系列改变碳含量来保证不同有效截面齿轮对淬透性微量的不同要求。国外对常用_的代表性钢种都建立以碳为核心的系列，例如美国的“86'’系列，从 8615开始到8630，仅仅改变碳含量就分成 7个钢号。德国的锰铬系列就有 16MnCr5、 20MnCr5、25MnCr5、27MnCr5等。法国有 l6CD4、20CD4、25CD4、28CD4等。相比之下，我国年用量达数十万吨的20CrMnTi，却没有自己的系列，这是值得研究和完善的。
1.4.2 纯净度
钢的纯净度要求，主要是指氧化物夹杂含量的降低及除s以外其他有害元素的降低 (齿轮钢中有时需保持一定的硫含量以改善切削性)。氧化物夹杂对齿轮的疲劳性能，特别是接触疲劳有显著的危害作用。氧化物夹杂总量的高低，直接决定于氧含量的高低。降低钢中氧含量的主要方法是真空处理。此外．为了提高纯净度，减少有害夹杂物，不用H作为齿轮钢的合金元素也是很重要的。因为过量的在钢中易形成颗粒大、带棱角的 TIN，是疲劳裂纹的发源地。这是Cr—Mn—Ti这一类钢疲劳寿命不高的主要原因。因此，工业发达国家标准中都没有含的齿轮钢，如原西德莱希钢厂的内控标准中明确规定不得大于 0．01％，足见Ti的夹杂物对疲劳性能的危害已经引起各国的高度重视。
1.4.3 晶粒度
晶粒尺寸大小是齿轮钢的又一项重要指标，因为粗粒的晶粒使渗层碳浓度相对增高导致脆性增加，使弯曲强度下降，齿面容易剥落。如果出现混晶，有可能使齿牙之间的热处理变形失去规则而无法配对。晶粒细化主要通过舔加一定量的细化晶粒元素如Al、 Nb等来达到。另外通过生产厂、用户厂、科研单位联手也是可以解决的。由于上面提到的原因，在要求疲劳性能的钢中，是不宜用来细化晶粒的。因此，晶粒细化主要靠适量的Al来保证。以细化晶粒的钢，从冶金方面保证既定的成分，只是细晶的基础，实际产品的晶粒能否细化还要取决于炼钢后的锻、轧热处理工艺是否顺应 AIN的溶解一析出规律。因此在研究生产中出现的粗晶或混晶问题时，不仅要看钢中Al量和与之相匹配的 N量是否
合适，同时也要看相应的工艺是否合理。
2 热处理工艺
2.1 齿轮钢常用热处理工艺
1．表面淬火常用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr钢等。表面淬火后，齿面硬度一般为40～55HRC。特点是抗疲劳点蚀、抗胶合能力高，耐磨性好。由于齿心部末淬硬，齿轮仍有足够的韧性，能承受不大的冲击载荷。
2．渗碳淬火常用于低碳钢和低碳合金钢，如20、20Cr钢等。渗碳淬火后齿面硬度可达56～62HRC，而齿心部仍保持较高的韧性，轮齿的执弯强度和齿面接触强度高，耐磨性较好，常用于受冲击载荷的重要齿轮传动。齿轮经渗碳淬火后，轮齿变形较大，应进行磨齿。
3．渗氮渗氮是一种表面化学热处理。渗氮后不需要进行其他热处理，齿面硬度可达700～900HV。由于渗氮处理后的齿轮硬度高，工艺温度低，变形小，故适用于内齿轮和难以磨削的齿轮，常用于含铬、铜、铅等合金元素的渗氮钢，如38CrMoAlA。
4．调质调质一般用于中碳钢和中碳合金钢，如45、40Cr、35SiMn钢等。调质处理后齿面硬度一般为220～280HBS。因硬度不高，轮齿精加工可在热处理后进行。
5．正火正火能消除内应力，细化晶粒，改善力学性能和切削性能。机械强度要求不高的齿轮可采用中碳钢正火处理，大直径的齿轮可采用铸钢正火处理。
2.2 齿轮材料的主要热处理特性
2.2.1 淬透性
含义: 指钢接受淬火而获得马氏体的能力，不同钢种接受淬火的能力不同。
淬透性不同的钢，淬火后得到的淬透层深度不同，从而沿截面分布的金相组
织以及机械性能也不同。淬透层深度是指由淬火表面马氏体到50%马氏体层的深度。全部淬透的工件通常表面残留着拉力，容易产生变形和开裂，同时对工作的疲劳性能也不利。
设计时考虑要点：
1. 零件尺寸越大，内部热容量越大，淬火时零件的冷却速度越慢，因此，淬透层越薄，性能越差，这种现象叫做“钢材的尺寸效应”。所以，不能根据小尺寸的性能数据用于大尺寸零件的强度计算，而必须考虑钢材的淬透性。
2. 大截面或结构复杂的齿轮采用多元合金钢，保证足够而适当的淬透性，保证沿整个截面有良好的综合机械性能，同时，减少变形，防止开裂。
3. 对碳钢齿轮，由于碳钢的淬透性低，在设计大尺寸时，正火和调质效果相似，而正火可降低成本，不必要求调质。
4. 大模数高质齿轮由于受到钢材淬透性的限制，应当开齿后调质。
2.2.2 淬硬性
含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。
设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。钢中含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬透性。
2.2.3 过热敏感性
含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。
设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。钢中含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬透性。
2.2.4 回火稳定性
含义：指钢在正常淬火条件下，以超过临界冷却速度所形成马氏体组织能够达到最高硬度。
设计时考虑要点：淬硬性与淬透性不同，它主要取决于钢中的含碳量。钢中
含碳量越高，淬火后硬度越高，而与合金元素关系不大。所以，淬火硬度高的钢不一定就淬透性高，而硬度低的钢，也可能具有高的淬透性。
2.2.5 变形开裂倾向
含义：指钢在加热和冷却过程中产生热应力和组织应力，其综合作用超过钢的σs或σb而产生变形开裂的倾向。
设计时考虑要点：加热或冷却速度太快，加热和冷却不均匀都容易造成工件变形甚至开裂，因此：
1. 设计齿轮时，在结构上应尽量避免尖角和厚薄断面的突然变化。
2. 采用缓和的淬火介质或淬火方法。
2.2.6 尺寸稳定性
含义：指零件在长期存放或使用中尺寸稳定不变的性能。这对精密齿轮是很重要的。
设计时考虑要点：引起尺寸变化的主要原因是内应力的存在以及组织中残余奥氏体的分解，因此，设计精密齿轮时，应当要求稳定化处理，如淬火后进行冷处理或低温时效。使马氏体趋于稳定，并减少内应力，以使齿轮尺寸稳定。2.2.7回火脆性
含义：指钢在某一温度范围回火时所发生的冲击性降低现象。
产生回火脆性的钢，不仅室温下冲击韧性较正常为低，而且使钢的冷脆温度大为提高。
设计时考虑要点：
合金结构钢在250℃～400℃回火时引起冲击韧性及断裂韧性下降，这种现象一般称为第一类回火脆性。它不能通过热处理方法来消除，设计时应考虑到这一点。
2.3 20CrMo齿轮钢的热处理过程中常见的热处理缺陷
2.3.1马氏体粗大及奥氏体过量
这主要是由于实际淬火温度过高，材料表面碳含量过高所造成的，因此，可以适当的降低淬火温度和表面脱碳或者是渗碳的时候掌握好时间等措施来解决这个缺陷
2.3.2碳氮化合物过量
齿轮经过碳氮共渗能够增加硬化层的强度，但是由于操作不当，可能导致面层浓度过高，是析出的碳化物以角状或网状形态析出，会导致组织表面组织性能严重降低，容易产生齿崩，并且容易应力集中。解决方式是按照正确的工艺操作，严格按照工艺要求进行每一步热处理操作，并在热处理后仔细检测热处理参数，看能否达到既定要求，否则必须重新热处理至达到要求。
2.3.3碳氮化合物过量
齿轮经过碳氮共渗能够增加硬化层的强度，但是由于操作不当，可能导致面层浓度过高，是析出的碳化物以角状或网状形态析出，会导致组织表面组织性能严重降低，容易产生齿崩，并且容易应力集中。解决方式是按照正确的工艺操作，严格按照工艺要求进行每一步热处理操作，并在热处理后仔细检测热处理参数，看能否达到既定要求，否则必须重新热处理至达到要求。
2.3.4碳氮共渗缺陷组织
碳氮共渗中最容易出现的缺陷组织是黑色组织，可能造成齿轮的接触疲劳、弯曲疲劳及降低齿轮的耐磨性等，其产生的主要原因由于合金元素Mn被内氧化而生成合金氧化物及氮原子的渗入而生成含Cr、Mn的C、N化合物造成Cr、Mn贫化，使奥氏体的稳定性下降，淬透性降低。这种缺陷是在渗碳是造成的，因此在渗碳的过程中做好气体保护，控制好渗碳炉内的温度满足渗碳是环境条件，使齿轮内部合金元素不被氧化，贫化等使其达到渗碳所具备的条件。
2.3.5热处理畸变
在齿轮的热处理过程中，由于原材料的悬着，材料原始组织，热处理前序以及齿轮的几何形状等因素可能造成齿轮整体尺寸发生畸变。这中畸变可以通过适当的改变材料，增加预处理工艺，热处理工序中的热处理参数、增加后续处理工艺及控制设备，装炉方式等来减小齿轮的尺寸畸变。
3 热处理工艺的设计
3.1 最初热处理工艺
在齿轮的渗碳淬火中，要做到完全不变形是不可能的。其变形主要是在渗碳淬火工序中发牛，主要受材料的淬透性、锻造后齿坯的组织状态、淬火温度、淬火介质和齿轮装夹方式等因素的影响。20CrMo合金结构钢广泛用于心部强度要求高,能承受较高冲击负荷、耐磨损、有一定表面硬度的零件。如摩托车上使用优质链条的重要链轮，起重、运输、矿山、化工、通用机械的变速箱中的部分齿轮以及一些结构复杂仅要求局部表面为HRc45~50的零件。20CrMo低台金结构锅经激光强化处理．表面硬度和耐磨性均有显著的提高，可取代常规热处理方法．满足相关零件表面改性要求。20CrMo钢淬透性好，中、小模数齿轮一般均能淬透；为了改善锻造后的切削加工性能和消除锻造应力，应进行渗碳淬火的前处理 850-880℃的退火；根据实际情况及参考工艺手册，确定初始工艺为普通的气体渗碳淬火，其工艺路线为：锻造—退火—轮齿加工—淬火同火—气体渗碳淬火—测定尺寸。
最初的热处理工艺如图1所示。
图1 20CrMo钢初始热处理工艺图
3.2 淬火变形的原因分析
在渗碳淬火之前，进行的前处理不适当。即由于锻造后的退火奥氏体化温度低，坯料组织均匀化不充分，而且由于加热后的冷却速度缓慢，使铁素体增多，生成近似于带状和块状组织。因此，由于渗碳时的奥氏体化，就产生组织变化和内应力变化这些变化是产生淬火变形的原因之一。对易产生淬火变形的齿轮，由于对下述问题注意不够，也会导致变形的发生：预热时的缓慢加
热采用较低的渗碳温度；齿轮的装夹方式。一般来说，相对于外径而言，在内径较小的情况下，没有采取对应措施，就会造成内径收缩。
3.3 最终热处理工艺
在齿轮的渗碳淬火中，为了防止淬火变形，多采用压力淬火，但在品种多、批量小的周期式渗碳淬火中，由于效率低并且不经济，一般不采用这种淬火。
综合上面分析，采取措施，对初始工艺进行改进，有效地防止了热处理变形：
调整渗碳淬火的前处理。前处理在粗加工后进行，940℃油淬成马氏体；淬火后在700℃温度下回火，进行球化处理。经过这种处理后，坯料组织能达
到预期的细化和均匀化，大大减少出现铁素体的带状组织和块状组织，从而降低比容变化引起的体积变化以及热应力引起的应变。
将锥形轴衬装入花键孔内并进行加热，防止淬火时的花键孔收缩变形。安装方法如图 2所示。
将齿轮竖着装夹。考虑到油淬时齿轮的淬入方向，当将齿轮调整到与油面平行(平放)的位置和将齿轮调整到与油面垂直 (竖放)的位置作比较时，由于冷却速度的快慢对外径的收缩或膨胀很敏感，所以两种方法产生的变形不同。如图 3所示将齿轮竖放得到的结果较好 (图 3中虚线表示淬火后的变形量，“+”表示膨胀，“一”表示收缩)。
图2 锥形轴衬安装示意图图3 齿轮装夹方法对变形影响示意图改善渗碳淬火工艺。为了避免快速加热，在 750 ℃(相变点附近)预热 40 min；降低渗碳温度(最高加热温度)和淬火温度。在降低渗碳温度、控制组织粗大的同时，渗碳深度达到所规定的下限值。另外，降低淬火温度在减小冷却时的热变形方面也有一定的效果。最终的渗碳淬火热处理工艺如图 4所示。
图4 20CrMo钢最终热处理工艺
综上所述，采取措施后，确定工艺路线如下：锻造一退火一粗加工一淬火回火一轮齿加工一测定尺寸一气体渗碳淬火一测定尺寸。
4总结
影响热处理变形的因素很多，如材料性能、锻造后齿坯的组织状态、淬火温度、淬火介质和齿轮装炉方式等，因此找出合适的防止变形方法是不容易的，但在我们详细的研究工艺过程中，可以发现解决问题的线索，从而找到合适的工艺，达到产品的设计要求，这也是我们此次研究的主要内容。
《机械制造工程》课程设计 设计说明书 院系：工程学院机电工程系 专业年级： 姓名： 学号： 指导老师： 时间：2011年8月18日 中国海洋大学工程学院
目录 一设计任务书 ..................................................................................................................... - 2 -1.1 设计目的 ................................................................................................................... - 2 -1.2 设计题目.................................................................................................................... - 2 -1.3设计任务..................................................................................................................... - 2 - 1.4 进度计划.................................................................................................................... - 3 - 二、零件分析 ....................................................................................................................... - 3 - 2.1 零件作用分析 ............................................................................................................ - 3 -2.2 零件材料分析 ............................................................................................................ - 4 - 2.3 零件工艺分析 ............................................................................................................ - 4 - 三、毛坯的确定 ................................................................................................................... - 5 - 四、工艺规程设计 ............................................................................................................... - 5 - 4.1零件定位基准的选择 ................................................................................................. - 5 - 4.1.1粗基准的选择 ...................................................................................................... - 6 - 4.1.2经基准的选择 ...................................................................................................... - 6 -4.2 零件表面加工方法的选择 ........................................................................................ - 7 -4.3 加工顺序安排 ............................................................................................................ - 8 -4.4 热处理工序 ................................................................................................................ - 8 -4.5 制定工艺路线 ............................................................................................................ - 8 - 4.6 加工工序.................................................................................................................... - 9 - 五、夹具和刀具的选择 ................................................................................................... - 11 - 5.1 夹具的选择 .............................................................................................................. - 11 -5.2 刀具的选择 .............................................................................................................. - 11 -结束语 ................................................................................................................................. - 12 -参考文献 ............................................................................................................................. - 13 -
齿轮热处理工艺【详细介绍】 内容来源网络，由深圳机械展收集整理！ 一、工作条件以及材料与热处理要求 1.条件: 低速、轻载又不受冲击 要求: HT200 HT250 HT300 去应力退火 2.条件: 低速(＜1m/s)、轻载,如车床溜板齿轮等 要求: 45 调质,HB200-250 3.条件: 低速、中载,如标准系列减速器齿轮 要求: 45 40Cr 40MnB (5042MnVB) 调质,HB220-250 4.条件: 低速、重载、无冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr(42MnVB) 淬火中温回火HRC40-45 5.条件: 中速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴箱齿轮 要求: 40Cr、40MnB、42MnVB 调质或正火,感应加热表面淬火,低温回火,时效,HRC50-55 6.条件: 中速、中载或低速、重载,如车床变速箱中的次要齿轮 要求: 45 高频淬火,350-370℃回火,HRC40-45(无高频设备时,可采用快速加热齿面淬火) 7.条件: 中速、重载 要求: 40Cr、40MnB(40MnVB、42CrMo、40CrMnMo、40CrMnMoVBA)淬火,中温回火,HRC45-50.
8.条件: 高速、轻载或高速、中载,有冲击的小齿轮 要求: 15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC56-62.38CrAl 38CrMoAl 渗氮,渗氮深度0.5mm,HV900 9.条件: 高速、中载,无猛烈冲击,如机床主轴轮. 要求: 40Cr、40MnB、(40MnVB)高频淬火,HRC50-55. 10.条件: 高速、中载、有冲击、外形复杂和重要齿轮,如汽车变速箱齿轮 (20CrMnTi淬透性较高,过热敏感性小,渗碳速度快,过渡层均匀,渗碳后直接淬火变形较小,正火后切削加工性良好,低温冲击韧性也较好) 要求: 20Cr、20Mn2B、20MnVB渗碳,淬火,低温回火或渗碳后高频淬 火,HRC56-62.18CrMnTi、20CrMnTi(锻造→正火→加工齿轮→局部镀同→渗碳、 预冷淬火、低温回火→磨齿→喷丸)渗碳层深度1.2-1.6mm,齿轮硬度HRC58-60,心部硬度HRC25-35.表面:回火马氏体+残余奥氏体+碳化物.中心:索氏体+细珠光体 11.条件: 高速、重载、有冲击、模数＜5 要求: 20Cr、20Mn2B 渗碳、淬火、低温回火,HRG56-62. 12.条件: 高速、重载、或中载、模数＞6,要求高强度、高耐磨性,如立车重要螺旋锥齿轮 要求: 18CrMnTi、20SiMnVB 渗碳、淬火、低温回火,HRC56-62 13.条件: 高速、重载、有冲击、外形复杂的重要齿轮,如高速柴油机、重型载重汽车,航空发动机等设备上的齿轮. 要求: 12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、18Cr2Ni4WA、20CrMnMoVBA(锻造→退火
齿轮材料的选择及其热处理工艺 1、齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考： 1）齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量小、传递功率大和可靠性高的要求，因此必须选择机械性能高的合金银；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘含量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能在少润滑或无润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氨化和表面淬火。采用渗碳上艺时，应选用低碳钢或低碳含金钢作齿轮材料；氨化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 4）合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 5）飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 6）金属制的软齿面齿轮，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质）；且速度又较高时，较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面会起较显著的冷作硬化效应，从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的接触疲劳许用应力可提高约 20％，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 2、齿轮材料的选择 齿轮齿条是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件。齿轮传动通过轮齿互相啮合来传递空间任意两轴间的运动和动力，并可以改变运动的形式和速度。齿轮传动使用范围广，传动比恒定，效率较高，使用寿命。在机械零件产品的设计与制造过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工工艺性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗。如果齿轮材料选择不当，则会出现零件的过早损伤，甚至失效。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。 满足材料的机械性能，材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。 例如，在确定大、小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的齿面硬度高30-50HBS，是因为小齿轮受载荷次数比大齿轮多，且小齿轮齿根较薄，强度低于大齿轮。为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿轮的齿面硬一些。 另一方面，根据材料的使用性能确定了材料牌号后。要明确材料的机械性能或材料硬度，然后我们可以通过不同的热处理工艺达到所要求的硬度范围，从而赋予材料不同的机械性能。如材料为40Cr合金钢的齿轮，当840-860℃油淬，540-620℃回火时，调质硬度可达28-32HRC，可改善组织、提高综合机械性能；当860-880℃油淬，240—280℃回火时，硬度可达46-51HRC，则钢的表面耐磨性能好，芯部韧性好，变形小；当500-560℃氮化处理，氮化层0.15 -0.6mm时，硬度可达52-54HRC，则钢具有高的表面硬度、高的耐磨性、高的疲劳强度，较高的抗蚀性和抗胶合性能且变形极小；当通过电镀或表面合金化处里后，则可改善齿轮工作表面摩擦性能，提高抗腐蚀性能 3、齿轮常用材料 齿轮常用材料摘要：齿轮依靠结构尺寸材料强度承受载荷要求材料具有强度韧性耐磨性齿轮形状复杂齿轮精度要求要求材料工艺常用材料锻钢铸钢铸铁锻钢硬度分为大类HB称为软齿称为硬度HB工艺过程锻造毛坯正火粗车调质加工常用材料SiMnCr 液体动静压轴承常用轴壳配轴承轴承的密封类型精密轴承工序间防锈新工艺轴承寿命强化
攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目：滚动轴承的热处理工艺设计 学生姓名： 学号： 所在院(系)：材料工程学院 专业：级材料成型及控制工程 班级：材料成型及控制工程一班 指导教师：职称：讲师 2013年12月15日 攀枝花学院教务处制
攀枝花学院本科学生课程设计任务书 题目滚动轴承的热处理工艺设计 1、课程设计的目的 使学生了解、设计滚动轴承的热处理工艺，融会贯通相关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 内容： （1）明确设计任务（包括设计的技术要求） （2）绘出热处理件零件图 （3）给出设计方案 （4）写出设计说明 （5）设计质量检验项目 （6）设计热处理工艺卡片 （7）滚动轴承的热处理缺陷及预防或补救措施 要求： （1）通过查找资料充实、完善各项给定的设计内容。 （2）分析热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。 （3）提交设计说明书（报告），2千字以上。报告格式请参照“毕业论文（设计）”格式。 3、主要参考文献 [1] 夏立芳主编. 金属热处理工艺学. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2005 [2] 中国机械工程学会热处理分会．热处理工程师手册［Ｍ］．机械工业出版社．2003．第一版. [3] 张玉庭主编．热处理技师手册［Ｍ］．机械工业出版社．2006．第一版 [4] 中国机械工程学会热处理学会．热处理手册［Ｍ］．机械工业出版社．2003．第三版. 4、课程设计工作进度计划 第十六周：对给定的题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。 第十七周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。 指导教师（签字）日期年月日 教研室意见： 年月日 学生（签字）： 接受任务时间：年月日 注：任务书由指导教师填写。
工业大学 材料工艺学课程设计（论文）题目：40Cr机床齿轮热处理工艺设计
课程设计（论文）任务及评语
前言 现代工业的飞速发展对机械零部件及热处理对锻造机械加工的顺利进行和保证加工效果起着重要作用，而且在改善或消除加工后缺陷，提高工件的使用寿命等方面起着重要作用。为获得理想的组织与性能，保证零件在生产过程中的质量稳定性和使用寿命，就必须从工件的特点﹑要求和技术条件，认真分析产品在使用过程中的受力状况和可能失效形式，正确选择材料；再根据生产规模﹑现场条件﹑热处理设备提出几种可行的热处理方案。 由于块规在使用过程中易磨损和碰撞，另外块规本身尺寸精确，因此要求块规具有高的硬度，高的耐磨性和高的尺寸稳定性以及一定的韧性。但块规没有单独专用的钢种，为了满足上述性能要求，块规选用，低合金工具钢（40Cr）。 40Cr机床齿轮规采用淬火及低温回火热处理工艺，其组织是回火马氏体和残余奥氏体，并残存一定的淬火应力。这种组织状态在长期放置和使用过程中，将发生变化，从而使块规的尺寸也发生变化，对于高精度的块规，这种变化是不允许的。尺寸变化的原因主要是残余奥氏体转变为马氏体使尺寸增大，以及残留应力在量具内部重新分布和消失所引起的组织变化。为使40Cr机床齿轮规尺寸和形状稳定，确保其精度，对要求较高的精密的，淬火温度应低些。同时在淬火后立即将其冷却到-80℃左右，甚至在液氮中进行冷处理，然后取出再进行正常回火。为了进一步提高40Cr机床齿轮规尺寸稳定性，在精磨或研磨前，必须进行时效处理，进一步消除内应力，必要时，这种处理要重复多次[1]。 本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和尝试，其内容讨论如何设计40Cr 机床齿轮规淬火回火时效热处理工艺技术，重点是制定合理的热处理规程，并按此设计40Cr机床齿轮规热处理工艺方法。
天津冶金职业技术学院 毕业论文 热处理的现状及发展方向 系别冶金工程系 专业材料成型与控制技术 班级制品08-1 学生姓名李晓龙 指导教师张学辉 2011年 4 月 15 日
摘要 科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，作为支柱产业之一的材料热处理工业淬火、回火等精整加工，新理论、新技术、新工艺、新的材料性能及其开发应用层出不穷。 通过大学三年的学习和近一年的实习工作已对理论知识熟练应用，实习阶段中核机械为我提供了很好的学习条件，本文总结了关于我国热处理的现状及发展方向的一些分析，并结合本单位的实际情况编写了此篇论文，意在供同行参考借鉴。 关键词：热处理，新工艺，精准加工，环保
目录 摘要................................................................ I 1 企业及岗位概况 (1) 2 热处理的现状及发展方向 (2) 2.1大力发展多参数热处理和复合热处理工艺 (2) 2.1.1多参数热处理 (2) 2.1.2复合热处理 (3) 2.2采用新的加热源和新的加热方式 (4) 2.2.1新的加热源 (4) 2.2.2新的加热方式 (5) 2.3采用新的淬火介质和改进淬火方法 (5) 2.3.1改进原有的淬火介质，采用新型淬火介质 (5) 2.3.2改进老的淬火方法，采用新的淬火方法 (6) 2.4研制开发各种新型热处理设备 (6) 2.5加强新材料与热处理工艺的紧密结合和相互促进 (8) 2.5.1低碳马氏体及其应用 (8) 2.5.2空冷贝氏体钢 (8) 2.5.3无莱氏体高速钢 (8) 2.5.4奥氏体-贝氏体球墨铸铁(A-B球铁) (9) 2.6重视热处理节能和环境保护 (9) 2.6.1大幅度降低热处理的能耗 (9) 2.6.2高度重视热处理生产的环境保护 (10) 2.7热处理生产的自动化和专业化 (10) 2.7.1计算机和机器人在热处理中的应用 (10) 2.7.2热处理生产的专业化 (11) 3 小结 (12) 4 实习的收获和体会 (13) 5 对本专业的课程设置及改革的建议 (14) 参考文献 (15)
优秀论文审核通过 未经允许切勿外传 毕业论文(设计)任务书 题目：曲轴的数控工艺分析与设计 成绩__________ 姓名陆国豪 班级10261 学号
设计日期：2012年5月 毕业论文(设计)任务书 题目：曲轴的数控工艺分析与设计 成绩__________ 姓名王磊 班级10261 学号
设计日期：2012年5月 摘要 曲轴是汽车发动机的关键零件之一,其性能好坏直接影响到汽 车发 动机的质量和寿命.曲轴在发动机中承担最大负荷和全部功率, 承受 着强大的方向不断变化的弯矩及扭矩，同时经受着长时间高速 运转 的磨损，因此要求曲轴材质具有较高的刚性、疲劳强度和良好 的耐 磨性能。发动机曲轴的作用是将活塞的往复直线运动通过连杆 转化 为旋转运动，从而实现发动机由化学能转变为机械能的输出。 abstract
The crankshaft is one of the key parts of the car engine, the performance of a direct influence on the automobile engine quality and life. The crankshaft engine for maximum load and all of the power, under the direction of the powerful changing bending moment and torque, and suffering from long time reciprocating linear motion through the connecting rod into the rotary motion, thus realize engine by chemical energy into mechanical energy output. 绪论 对轴类零件及夹具结构设前言计，不仅在加深我们对课程基本理论的理而且在加强对解决加工实际问题能力的方面有着很好的促进作用。可以让我们可以够将在湖北职业技术学院机电工程系两年所学知识融会贯通，也使我们在设计过程中不断学习一些新知识。通过毕业设计这个意义重大的课程，可以培养我们广泛查找资料、分析解决问题的能力，使我们养成严
浙江科技学院 本科毕业设计 (2013届) 题目螺旋输送机驱动轴设计及制造学院机械与汽车工程学院 专业材料成型与控制工程 班级材料092 学号109012050 学生姓名杨鹏飞 指导教师奚基学 完成日期2013年5 月14 号
螺旋输送机驱动轴设计及制造 学生姓名：杨鹏飞指导教师：奚基学 浙江科技学院机械学院 摘要 随着工业生产的发展，螺旋输送机的应用越来越广泛，但由于具体工作环境的不同，技术参数的不同，对螺旋输送机的一些组成设备要求也不一样。本文通过对螺旋输送机的结构，发展历程的分析，然后就对螺旋输送机性能影响较大的部分，即驱动轴作了详细的设计说明，并对轴的加工工艺做了分析。最终设计出了一种主要用于输螺旋输送机驱动端的驱动轴 关键词：螺旋输送机驱动轴加工工艺
浙江科技学院毕业设计 II II
Design of Screw Conveyor Live Axle and Product Student: Yang Pengfei Advisor: Dr. Xi Jixue School of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and Technology Abstract With the development of the industry, the flexible screw conveyors are used more and more widespread, but because the concrete working conditions are different, so the leak-proof requests of spiral conveyer are different too. Through different plan contrast, This article has chosen one kind of perfect plan considering the efficiency, structure compact and the usable angle embarked. Then explaned two major parts- the reducting gear and the screw shaft detailedly that h ave large affects on the flexible screw conveyer’ performance,and has given the brief explanation to the flexible screw conveyer’s seal and lubrication. At last ,a high quality flexible screw conveyor was desiganed out,which is primarily used to transport the cement, seal completely , work safely, have high efficiency and long work life, and can proceeds the cement during the course of transporting. Key words: Screw Conveyor Live Axle Processing technic
渤海船舶职业学院 毕业设计（论文）题目：42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺 系：材料工程系专业：金属材料与热处理姓名：吴超指导教师：王学武 班级：11G541 评阅教师： 学号：17 完成日期：
42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺 摘要：本文阐明42CrMo齿轮传动轴热处理工艺路线的选用及工艺参数的确定，具体包括，材料的选择、正火、调制处理、低温回火及齿轮的感应淬火等工艺内容。满足轧机齿轮传动轴的基本技术要求。热处理工艺的制定有利于提高传动轴的质量及加工效率。 关键词：42CrMo齿轮传动轴；调制处理；感应淬火
目录 2 42CrMo齿轮传动轴热处理工艺设计 (5) 2.1 齿轮传动轴的服役条件、失效形式及性能要求 (5) 2.1.1 服役条件、失效形式 (5) 2.1.2 性能要求 (5) 2.2 齿轮轴材料的选择 (5) 2.3 42CrMo齿轮传动轴的热处理工艺设计 (6) 2.3.1 42CrMo的工艺流程 (6) 2.3.2 42CrMo钢的热处理工艺设计 (7) （1）预备热处理工序--正火 (7) 感应加热淬火工艺原理 (9) 2.4选择设备 (10) 2.6 42CrMo齿轮传动轴热处理质量检验项目、内容及要求 (12) 2.8 42CrMo齿轮传动轴热处理常见缺陷的预防和补救方法 (13) 2.8.1加热时常见的缺陷的预防及补救方法 (13) （1）过热现象及其预防、补救 (13) 2.8.2调质时常见的缺陷的预防及补救方法 (14) 2.8.3感应加热淬火缺陷与预防、补救 (15) 3.结论 (16) 4.致谢 (17) 5.参考文献 (19)
装订线 目录 摘要-----------------------------------------------------------------------------3 关键词--------------------------------------------------------------------------3 第一章任务介绍---------------------------------------------------------3 1.1轴的零件图-------------------------------------------------------3 1.2零件图的分析----------------------------------------------------3 1.3选择加工设备（题目给定用数控车）-----------------3 第二章数控车床的简介-----------------------------------------------4 2.1概述-------------------------------------------------------------------4 2.1.1数控车床的特点及应用----------------------------------------4 2.1.2数控车床的发展前景-------------------------------------------6 2.1.3数控车床加工轴类零件的优势-----------------------------7 第三章轴类零件的分析--------------------------------------------------7 3.1该零件的功能分析----------------------------------------------7 3.2该零件的结构分析----------------------------------------------7 3.3该零件材料及受力分析-----------------------------------------8 3.4该零件的精度分析-----------------------------------------------9第四章轴的加工工艺方案---------------------------------------------9 4.1零件图工艺分析----------------------------------------------------9 4.2选择毛坯--------------------------------------------------------------10 4.3确定加工顺序-------------------------------------------------------10 4.4选择夹具及确定装夹方案--------------------------------------11 4.5选择加工刀具---------------------------------------------------11
优秀论文审核通过未经允许切勿外传 曲轴加工工艺设计 摘要 曲轴是发动机中承受冲击载荷、传递动力的重要零件，由于曲轴服役条件恶劣，因此对曲轴材质的选择，毛坯的加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格，因此要制定合理的加工工艺。首先要根据要求选择合适的毛坯，在加工过程中要选择合理的加工设备及刀具、通用夹具、量具及测量方法，在加工工艺中要进行加工工序设计，加工尺寸计算，零件加工要设计合理的专用夹具。伴随着曲轴加工工艺的发展，加工方法不断改进，加工方法越来越先进，所以设计合理的曲轴加工工艺和装夹的夹具，不但可以提高加工精度，还可以提高生产效率，从而降低生产的成本，以期
提高产品的竞争力。 关键词：曲轴，工艺，夹具
CRANK SHAFT PROCESSING TECHNOLOGY ABSTRACT The crank shaft is to launch to bear pound at to carry a lotus and deliver in the machine motive of importance spare parts, because of the crank shaft undergo military service a condition bad, so to crank shaft material, semi-finished product processing technology, accuracy, surface rough degree, the process of process in want to choose reasonable of process equipments and knife, tongs, quantity and measure method, want to carry on to process a work preface design in process the craft, process size, time settle sum of calculation, the spare parts process to want design reasonable of appropriation tongs. Accompany with crank shaft to process a develop of craft, process a method to not only improve, process a method more and more advanced, so the crank shaft of design reasonable process a craft and pack to clip of tongs, not only can raise to process accuracy,
北京信息科技大学继续教育学院 毕业设计（论文） 论文题目：传动轴（1）加工工艺设计及典型夹具分析教学点：小营校区 指导老师：职称：讲师 学生姓名：学号: 专业：机械制造技术及其自动化 北京信息科技大学继续教育学院制 年月日
毕业设计（论文）中文摘要
毕业设计（论文）外文摘要
目录 一、概述 (1) 1 齿轮轴类零件的功用与结构 (1) 2 齿轮轴类零件的技术要求 (1) 2.1 加工精度 (1) 2.2 表面粗糙度 (2) 3 齿轮轴类零件的材料和毛坯 (2) 3.1齿轮轴类零件的材料 (2) 3.2齿轮轴类零件的毛坯 (3) 二零件分析 (3) 1技术条件分析 (3) 2工艺路线 (4) 2.1基本加工路线 (4) 2.2 典型加工工艺路线 (4) 3车削步骤的选择 (5) 4车削过程程序分析 (8) 三、机床设备及工艺装备的选用 (8) 1 机床设备的选用 (8) 2 工艺装备的选用 (8) 四、加工余量、工序尺寸和公差的确定 (9) 1轴外圆面φ18的确定如表： (9) 2轴外圆面φ21的确定如表： (9) 3轴外圆面φ20js 6的确定如表： (9) 4轴左边部分外圆面φ34h6的确定如表： (10) 5轴右边部分外圆面φ20js6的确定如表11： (10) 6 轴左边部分外圆面φ24k6的确定如表12： (10) 五、切削用量和时间定额的计算 (11) 1 工序7—半精车齿轮轴各外圆面切削用量的计算 (11) 2 工序7—半精车齿轮轴各外圆面时间定额的计算 (12) 3 工序11—铣键槽切削用量和时间定额的计算 (14) 六、典型夹具分析设计 (14) 1应用定位原理几种情况 (14) （1）完全定位 (14) （2）部分定位 (14) （3）过定位（重复定位） (15) 2确定要限制的自由度 (15) 3夹具的作用、定位原理、定位元件选择 (15) 4 定位误差的计算与校核 (16) 结束语 (18) 致谢 (19) 参考文献 (20)
1 齿轮热处理概述众所周知，齿轮是机械设备中关键的零部件，它广泛的 用于汽车、飞机、坦克、齿轮传动是近代机它具有传动准确、结构紧凑使用寿命长等优点。轮船等工业领域。是机械产品重要器中最常见的一种机械振动是传递机械动力和运动的一种重要形式、基础零件。它与带、链、摩擦、液压等机械相比具有功率范围大，传动效率高、圆周速度高、传动比准确、使用寿命长、尺寸结构小等一系列优点。因此它已成为许多机由于齿轮在工业械产品不可缺少的传 动部件，也是机器中所占比例最大的传动形式。得益于近年来汽车、风电、. 发 展中的突出地位，使齿轮被公认为工业化的一种象征据大规格齿轮加工机床的需求增长十分耀眼。核电行业的拉动，汽车齿轮加工机床、近年来涉及齿轮加工机床制造的企业也日益增随着齿轮加工机床需求的增加，了解，多。无论是传统的汽车、船舶、航空航天、军工等行业，还是近年来新兴的高铁、铁对齿轮加工机床制都对机床工具行业的快速发展提出了紧迫需求，路、电子等行业，万吨。但 我国齿轮的质量年将达到200 2012 造商提出了新的要求。据权威部门预测主要 表现在齿轮的平均使用寿与其他发达国家的同类产品相较还是具有一定的差距，本设计是在课堂学习热处理知识后的探索和单位产品能耗、生产率这几方面上。命、并按重点是制定合理的热处理规程，尝试，其内容讨论如何设计齿轮的热处理工艺，此设计齿轮的热处理方法。齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。其主要作用是传递动力，改变运 动速度和方向。是主要零件。其服役条件如下：齿轮工作时，通过齿面的接触来传递动力。两齿轮在相对运动过程中，既有滚动，(1)在齿根部位受因此，齿轮 表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。又有滑动。到很大的弯曲应力作用；word 编辑版． ⑵高速齿轮在运转过程中的过载产生振动，承受一定的冲击力或过载；⑶在一些特殊环境下，受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。因此，齿轮的表面有高的硬度和耐磨性，高接触疲劳强度，有较高的齿根抗弯强度，高的心部 抗冲击能力。齿轮常用材料有。20Cr ，20CrMnTi, 18Cr2Ni4WA①20Cr降温直接淬火对渗碳时有晶粒长大倾向，有较高的强度及淬透性，但韧性较差。可切削性良好，冲击韧性影响较大，因而渗碳后进行二次淬火提高零件心部韧性；20Cr 为珠光体，焊接性较好，焊后一般不需热处理。但退火后较差；②20CrMnTi 20CrMnTi是性能良好的渗碳钢，淬透性较高，经渗碳淬火后具有高的强度和 韧性，特别是具有较高的低温冲击韧性，切削加工性良好，加工变形小，抗疲劳性能好。 ③18Cr2Ni4WA
目录 第一章 热处理工设计目的 (1) 第二章 课程设计任务 (1) 第三章 热处理工艺设计方法 (1) 3.1 设计任务 (1) 3.2 设计方案 (2) 3.2.1 12CrNi3叶片泵轴的设计的分析 (2) 3.2.2 钢种材料 (2) 3.3设计说明 (3) 3.3.1 加工工艺流程 (3)
3.3.2 具体热处理工艺 (4) 3.4分析讨论 (11) 第四章 结束语 (13) 参考文献 (14)
12CrNi3叶片泵轴的热处理工艺设计 一. 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是： （1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 二. 课程设计的任务 进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择热处理设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各热处理工序的工艺参数的选择依据和各热处理后的显微组织作出说明。 三. 热处理工艺设计的方法 1. 设计任务 12CrNi3叶片泵轴零件图如图3.1
图3.1 12CrNi3叶片泵轴 2、设计方案 2.1.工作条件 叶片泵是由转子、定子、叶片和配油盘相互形成封闭容积的体积变化来实现泵的吸油和压油。叶片泵的结构紧凑，零件加工精度要求高。叶片泵转子旋转时，叶片在离心力和压力油的作用下，尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积，先由小到大吸油再由大到小排油，叶片旋转一周时，完成两次吸油与排油。泵轴在工作时承受扭转和弯曲疲劳，在花键和颈轴处收磨损。因此，要求轴有高的强度，良好的韧性及耐磨性。 2.1.1失效形式 叶片泵轴的主要失效形式是疲劳断裂，在花键和轴颈处可能发生工作面的磨损、咬伤，甚至是咬裂。 2.1.2性能要求 根据泵轴的受力情况和失效分析可知 ,叶片泵轴主要是要求轴具有高的强度，良好的韧性及耐磨性，以保证轴在良好的服役条件下长时间的工作。 2.2钢种材料 12CrNi3A钢属于合金渗碳钢，比12CrNi2A钢有更高的淬透性，因此，可以用于制造比12CrNi2A钢截面稍大的零件。该钢淬火低温回火或高温回火后都具有良好的综合力学性能，钢的低温韧性好，缺口敏感性小，切削加工性能良好，当硬度为HB260～320时，相对切削加工性为60%～70%。另外，钢退火后硬度低、塑性好，因此，既可以采用切削加工方法制造模具，也可以采用冷挤压成型方法制造模具。为提高模具型腔的耐磨性，模具成型后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有高硬度、高耐磨性而心部具有很好的韧性，该钢适宜制造大、中型塑料模具。12CrNi3高级渗碳钢的淬透性较高 ,退火困难。由于不渗碳表面未经镀铜防渗 ,因此渗碳后进行低温回火 , 降低硬度 , 便于切去不渗碳表
西南科技大学 机械制造与自动化专业 毕业设计（论文）齿轮轴的加工工艺设计 学院: 四川航天职业技术学院 系部: 飞行器制造系 班级: G11飞行器制造工艺套读班学生姓名: 准考证号: 指导教师（签名）: 成绩:
I 摘要 毕业设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是由我们大学三年学习课程的综合分析而做出的设计,也是一次理论联系实际的训练,是我们用实际与理论的结合，因此,它是我们在社会上实习所做出的一份对大学三年的答卷。 这次设计的是齿轮轴，有零件图、毛坯图、装配图、夹具装配图各一张，机械加工零件工艺卡一张，设计说明书一份。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是齿轮轴。首先必须要了解齿轮轴的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定主动齿轮的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图，夹具体零件图。 这就是我设计的基本过程。 齿轮轴是机械传动中的最主要部件，一般是电机通过带传动在大小齿轮间传递力矩以及调整好转速最后达到所需要的转速。各齿轮间相互齿合相互传递力矩，齿轮与筒体把合，齿轮的精度决定传递的准确性，而齿轮的热处理工艺—加工
工艺决定了齿轮的使用的寿命和承载的最大力矩。齿轮传动很早以前就出现了，随着科学技术的进步，出现了一系列的齿轮传动形式，并形成了相应的齿轮啮合理论、设计、加工方法，这些工作都丰富和发展了齿轮传动理论体系。 齿轮是机械行业量大面广的基础件，广泛应用于机床，汽车，摩托车，农机，建筑机械，工程机械，航空，兵器，工具等领域，而且对加工精度，效率和柔性提出的要求越来越高。目前在国内绝大部分仍采用普通机床加工齿轮，精度很难提高。近几年，我国齿轮加工技术在发展的过程中取得了一定的进，但是总体还远远落后与西方发达国家，很多东西都在格里森齿轮等基础上发展过来的。随着科学技术的发展，齿轮加工技术必定会朝着数控化、智能化、高速化、集成化、环保化的方向发展。