20CrMo鋼汽車拖拉機(jī)變速箱齒輪氣體滲碳熱處理生產(chǎn)線

1、設(shè)計(jì)學(xué)學(xué)專指生生業(yè)導(dǎo)課程設(shè)計(jì)任務(wù)題目姓名學(xué)號(hào)班級(jí)老師20CrMo鋼汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪氣體滲碳熱處理生產(chǎn)線.6.6.66.6.6.66.20CrMo鋼汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪氣體滲碳熱處理生產(chǎn)線設(shè)計(jì)說明書20CrMo鋼汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪氣體滲碳熱處理生產(chǎn)線設(shè)計(jì)說明書 .1變速箱齒輪的工作情況變速箱齒輪為汽車、拖拉機(jī)等發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和 傳動(dòng)軸的速度比。故齒面在較高的載荷（沖擊載荷和交變載荷等）下工作，因此 磨損快。在工作過程中，通過齒面的接觸傳遞動(dòng)力，兩齒面在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中， 既有滾動(dòng)也有滑動(dòng)，存在較大的壓應(yīng)力和摩擦力，經(jīng)常換擋使齒端部受到?jīng)_擊。3.2變速箱齒輪的性能要

2、求從上述齒輪的失效和變速齒輪的工作情況來看，要求變速箱齒輪具有較高 的抗彎強(qiáng)度、接觸疲勞和良好的耐磨性，心部有足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性。三、確定工件形狀、尺寸，制定車間工作制度、年時(shí)基數(shù)和生產(chǎn)綱領(lǐng)1、變速箱齒輪的設(shè)計(jì)1.1合理選用模數(shù)模數(shù)是齒輪的一個(gè)重要的基本參數(shù)、 模數(shù)越大，齒厚也就越大，齒輪的彎曲 強(qiáng)度也越大，它的承載能力也就越大。反之模數(shù)越小，齒厚就越薄，齒輪的彎曲 強(qiáng)度也就越小。考慮到變速箱齒輪其承受的彎曲應(yīng)力較大，本設(shè)計(jì)選擇變速箱齒 輪的模數(shù)m=3 mm。2.2合理選用壓力角齒輪的漸開線齒形取決于基圓的大小，基圓的大小受到壓力角的。對(duì)于同一分度圓的齒輪而言，若其分度圓壓力角不同，基圓也就

3、不同。分度圓相同時(shí)壓 力角越大，基圓直徑就越小，漸開線就越彎曲，輪齒的齒根就會(huì)變厚，齒面曲率 半徑增大，從而可以提高輪齒的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度。 本設(shè)計(jì)選擇我國(guó)規(guī)定的標(biāo) 準(zhǔn)壓力角0=20。3.3合理選用螺旋角與直齒輪相比，斜齒輪具有傳動(dòng)平穩(wěn)，重合度大，沖擊小和噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。 變速箱齒輪大多數(shù)使用斜齒輪。從理論上講，螺旋角越大越好，但螺旋角增大， 會(huì)使軸向分力也增大，從而使得傳遞效率降低了。為了保證齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性、 低噪聲和少?zèng)_擊，本設(shè)計(jì)選擇螺旋角 薩30。3.4合理選用正角度變位對(duì)于良好潤(rùn)滑條件的硬齒面齒輪傳動(dòng)，一般認(rèn)為其主要危險(xiǎn)是在循環(huán)交變應(yīng) 力作用下，齒根的疲勞裂紋逐漸擴(kuò)張?jiān)斐升X根斷裂而失

4、效。變速箱中的齒輪，為了避免齒輪折斷，應(yīng)盡量提高齒根彎曲強(qiáng)度，運(yùn)用正變位。一般變位系數(shù)越大， 齒形系數(shù)值越小，齒輪上彎曲應(yīng)力越小，齒輪彎曲強(qiáng)度就越高。硬齒面的齒輪傳動(dòng)中，齒面點(diǎn)蝕剝落也是失效原因之一，增大嚙合角可降低齒面間的接觸應(yīng)力和最大滑動(dòng)率， 能大大提高抗點(diǎn)蝕能力。而增大嚙合角，則必 須對(duì)一副齒輪都實(shí)行正變位，這樣既能提高齒面的接觸強(qiáng)度，又可提高齒根的彎 曲強(qiáng)度。但是對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，變位系數(shù)過大，又會(huì)是齒輪總的接觸線長(zhǎng)度縮短， 反而降低其承載能力；同時(shí)，變位系數(shù)越大，由于齒頂圓要隨之增大，其齒頂厚 度將會(huì)變小，這會(huì)影響齒頂?shù)膹?qiáng)度。所以變速箱齒輪的總變位系數(shù)要根據(jù)實(shí)際情 況來選定。本設(shè)計(jì)對(duì)齒

5、輪設(shè)計(jì)不是重點(diǎn)，所以在此也不做格外的要求，但是對(duì)齒 輪的基本設(shè)計(jì)還是有必要的。3.5提高齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)影響這重合度，在斜齒輪中主要影響斷面重合度，從而影響齒輪 傳動(dòng)平穩(wěn)度。但是，齒頂高系數(shù)越大，齒頂厚度就會(huì)越薄，從而影響齒頂強(qiáng)度。 因此，在保證不根切和齒頂強(qiáng)度足夠的情況下， 增大齒頂高系數(shù)。本設(shè)計(jì)選用齒 頂高系數(shù)為1.0。表2變速箱齒輪的基本參數(shù)齒頂圓直徑da(mm)法向模數(shù)mn(mm)齒輪齒數(shù)Z螺旋角P法向壓力角a齒頂高h(yuǎn)a(mm)196.25635530203齒根圓直徑df端面模數(shù)mt(mm)分度圓直接d(mm)全齒高h(yuǎn)(mm)端面壓力角a齒根高h(yuǎn)f(mm)187.7563.4611

6、90.5266.7522.803.752、變速箱齒輪形狀和尺寸根據(jù)上述齒輪的設(shè)計(jì)可以得出變速箱齒輪的尺寸如下圖所示:943084196, 26汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪(20CrMo)3、車間的生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指車間承擔(dān)的熱處理件生產(chǎn)量，是根據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品產(chǎn)量已經(jīng)單臺(tái)產(chǎn)品熱處理件數(shù)量、重量和零件熱處理工藝要求，同時(shí)結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)、企業(yè)生產(chǎn)工 藝水平確定的備（廢）品率基數(shù)出產(chǎn)品熱處理綱領(lǐng)，然后加上輔助專業(yè)提出的工 具機(jī)修件數(shù)量總和編制而成的。估算單個(gè)變速箱齒輪的重量：質(zhì)量 m=p/P取7.9g/cm3m n （190 X190X 26+94X 94 X 16-60 X 60 X 42）詔X 7.9=5.

7、763kg表3熱處理生產(chǎn)綱領(lǐng)表產(chǎn)品材料日產(chǎn)件 數(shù)個(gè)工件重量kg年熱處理件重/t備注計(jì)劃量備品量實(shí)際量齒輪20CrMo7815.76311204、車間的工作制度及年時(shí)基數(shù)3.1工作制度本車間生產(chǎn)變速箱齒輪，其包括鍛造、預(yù)熱處理、滲碳、最終熱處理等工序, 采用二班制，階段工作制。設(shè)備設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)為設(shè)備在全年內(nèi)的總工時(shí)數(shù)，等于在設(shè)=D 設(shè)備設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)為設(shè)備在全年內(nèi)的總工時(shí)數(shù)，等于在設(shè)=D 設(shè) Nn（1-b%）全年工作日內(nèi)應(yīng)工作的時(shí)數(shù)減去各種時(shí)間損失，即F式中：F設(shè)一設(shè)備年時(shí)基數(shù)；天一全年假日（10）天一6.5小時(shí);D設(shè)一設(shè)備全年工作日，等于全年日數(shù)（365） 全年星期雙休日（106天一全年假日（1

8、0）天一6.5小時(shí);N每日工作班數(shù)；n每班工作時(shí)數(shù)，一般為8小時(shí)，第三班是b損失率，時(shí)間損失包括設(shè)備檢修及事故損失，工人非全日缺勤而無(wú) 法及時(shí)調(diào)度的損失，以及每班下班前設(shè)備和場(chǎng)地清潔工作所需的停工損失。見表4為設(shè)備的年時(shí)基數(shù)表4熱處理車間設(shè)備設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)項(xiàng)目生產(chǎn)性質(zhì)工作班制全年工作日每班工作時(shí)數(shù)年時(shí)基數(shù)一般設(shè)備及熱處理 設(shè)備階段工作 制3249& 6.55378.4工人設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)熱處理車間工人年時(shí)基數(shù)可依下式計(jì)算F 人=D 人 n(1-b%)式中：F人一工人年時(shí)基數(shù)（h）；D人一工人全年工作日（249天）；b時(shí)間損失率，一般取4%時(shí)間損失包括病假、事假、探親假、 產(chǎn)假及哺乳、設(shè)備清掃、工作休

9、息等工時(shí)損失。見表5為熱處理工人車間時(shí)年基數(shù)表5熱處理車間工人車間設(shè)計(jì)年時(shí)基數(shù)項(xiàng)目全年工作日工作班制每班工作時(shí)數(shù)年時(shí)基數(shù)一般工作條件2493& 6.55378.4四、材料選擇和介紹1材料的選擇根據(jù)該齒輪的工作特點(diǎn)，結(jié)合其使用要求，應(yīng)該選用該低合金滲碳鋼，一 是含有較多的合金元素，確保了滲碳后淬透性，減少齒輪的變形量，二是齒輪基 體的強(qiáng)度和韌性得到了保障，能夠滿足齒輪的工作要求。給定的材料為20CrMo氣體滲碳鋼，用來制作變速箱齒輪是適合的，該鋼的淬透性和心部強(qiáng)度較高。含 碳量低故可使齒輪心部具有良好的韌性；2、材料成分及組分的作用2.1化學(xué)成分碳 C: 0.180.23 硅 Si: 0.170

10、.37 錳 Mn : 0.40-0.70 磷 P: 0.030 硫 S: 0.025 鉻 Cr： 0.80-1.10 鉬 Mo: 0.15-0.25 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）2.2主要組分的作用合金元素Cr和Mo的存在提高了淬透性，心部得到低碳馬氏體組織，增強(qiáng) 了鋼的強(qiáng)度；而Cr、Mo元素還有促進(jìn)滲碳、提高滲碳速度的作用，對(duì)高溫滲碳 溫度敏感；Cr和Mn元素能促進(jìn)回火脆性的顯著增大，而Mo能有效的抑制高溫 回火脆性，并且能夠提咼回火穩(wěn)定性。在滲碳時(shí)，晶粒容易長(zhǎng)大，Mo在一定程度下能夠降低晶粒長(zhǎng)大傾向。五、制定熱處理工藝1、變速箱齒輪熱處理技術(shù)要求1.1熱處理技術(shù)要求汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪常用鋼種為20

11、CrMnTi、20CrMo等，對(duì)其滲碳工藝有指定的技術(shù)要求：層深：mnv3 時(shí)，0.61.0mm； 3 mn5 時(shí)，1.11.5mm 齒面硬度：5864HRC心部硬度：mnW5時(shí)，3245HRC;mn5 時(shí)，2945HRC3245HRC。本設(shè)計(jì)的法向模數(shù)mn=3伽，根據(jù)上述技術(shù)要求，層深選擇：0.61.0伽，實(shí) 際選擇層深為1 mm；齒面硬度選擇：5864HRC;3245HRC。1.2制定熱處理工藝依據(jù)20CrMol岡材料的零界溫度 Aci=743C、Ac3=818C、Ari=504C、Ar3=746C、Ms=400C。在制定熱處理工藝的過程中，都會(huì)以這些溫度作為主要依據(jù)。2、變速箱齒輪加工流

12、程該齒輪加工工藝流程為：下料 T毛坯鍛造成型（始鍛溫度1200C，終鍛溫 度800C） f預(yù)備熱處理（正火）f切削加工f氣體滲碳f最終熱處理f噴丸（砂） f精加工。3、變速箱齒輪預(yù)備熱處理20CrMo鋼變速箱齒輪在加工時(shí)要求有較高的光潔度，良好的切削加工性， 使插齒的切削呈卷曲帶狀，減輕機(jī)床負(fù)荷也延長(zhǎng)刀具的壽命；消除經(jīng)過鍛造的變 速箱齒輪毛坯的內(nèi)應(yīng)力、細(xì)化晶粒、均勻組織等。因此要進(jìn)行正火處理，以滿足 上述要求。其正火工藝溫度為 9201000C（常用950970C），透燒后空冷，得 到均勻分布的片狀珠光體和鐵素體，硬度HBS為156207 （179217）。一般選擇正火溫度時(shí)，如果設(shè)備條件允許

13、，盡可能選用高于滲碳溫度3050C正火。本設(shè)計(jì)選擇正火溫度為950C，保溫2小時(shí)后空冷。4、變速箱齒輪氣體滲碳4.1氣體滲碳的概念和應(yīng)用氣體滲碳是將工件裝入密閉的滲碳爐內(nèi)，通入氣體化學(xué)劑（甲烷、乙烷等） 或液體化學(xué)劑（煤油或苯、酒精、丙酮等），在高溫下分解出活性碳原子，滲入 工件表面，以獲得表面層的一種滲碳操作工藝。氣體滲碳是為了獲得高碳的表面 層，提高工件表面的硬度和耐磨性，而心部仍保持原有的高韌性和高塑性， 并提 高工件的抗疲勞性能。氣體滲碳可應(yīng)用于可控氣氛中進(jìn)行，應(yīng)用比較廣泛，用于處理低碳鋼、低 合金鋼制作的、在沖擊條件下工作的滲碳耐磨件，如汽車、拖拉機(jī)齒機(jī)、活塞銷、 風(fēng)動(dòng)工具、機(jī)床主軸

14、等。4.2氣體滲碳方式氣體滲碳方法有滴注式氣體滲碳、吸熱式氣體、直生式氣體滲碳和氮基氣氛 氣體滲碳，目前生產(chǎn)中較多的是采用滴注式氣體滲碳。 本設(shè)計(jì)采用滴注式氣體滲 碳的方式。滴注式氣體滲碳的滲碳劑一般有甲醇（形成載氣），煤油、丙酮、醋（乙）酸乙酯（形成富化氣）等。本設(shè)計(jì)采用典型的滲碳滴注劑甲醇-煤油，其中甲醇是稀釋劑，煤油是滲碳劑。煤油價(jià)格低廉，滲碳能力強(qiáng)，是工業(yè)生產(chǎn)常采用的滴 注劑。甲醇-煤油滴注劑中煤油的含量一般在 15%r30%圍內(nèi)。高溫下甲醇的裂 解產(chǎn)物H20、CO2等將CH4和C氧化，可使?fàn)t氣成分和碳勢(shì)保持在一定的范圍 內(nèi)，可以采用C02紅外儀進(jìn)行控制。為了保證甲醇與煤油裂解反應(yīng)充分

15、進(jìn)行， 爐體應(yīng)保證四個(gè)條件：I爐氣靜壓1500Pa；n滴注劑必須直接滴入爐內(nèi)；m加濺 油板；W滴注劑通過400700C溫度區(qū)的時(shí)間 0.07s4.3變速箱齒輪氣體滲碳工藝氣體滲碳的工藝參數(shù)主要有：滲碳溫度、滲碳時(shí)間、爐內(nèi)氣氛的碳勢(shì)。一般情況下它們選擇如下：滲碳溫度：900950C，在催滲劑的情況下，有時(shí)可降低至 870C。滲碳溫 度越高，滲碳速度越快，滲層越深，但溫度過高會(huì)造成奧氏體晶粒粗大，降低零 件的力學(xué)性能，并增加工件畸變，降低設(shè)備使用壽命。滲碳時(shí)間：一般情況下，滲碳層深度與滲碳溫度、滲碳時(shí)間的關(guān)系可以利用Harris公式估算：式中：mm；K;homm；K;hoT滲碳溫度， t滲碳時(shí)間，

16、根據(jù)變速箱齒輪熱處理技術(shù)要求中層深 1伽，選擇滲碳溫度為9200C, 滲碳時(shí)間為2.5小時(shí)。爐內(nèi)氣氛的碳勢(shì)：指表征其在一定溫度下改變工件表面碳含量能力的參數(shù)， 通常用低碳鋼在含碳?xì)夥罩械钠胶馓剂縼肀硎?。爐內(nèi)碳勢(shì)越高，滲碳能力越強(qiáng)、 滲碳速度越快，但深層中的碳濃度梯度越陡，當(dāng)爐內(nèi)碳勢(shì)高于深層表面的吸碳能 力時(shí)，還會(huì)在工件表面積成炭黑，反而是滲碳速度下降。因此碳勢(shì)的測(cè)定、控制 和調(diào)節(jié)，對(duì)保證滲碳質(zhì)量和提高滲碳速度有非常重要的影響。4.4變速箱齒輪氣體滲碳工藝曲線通過上述選擇的滲碳劑、滲碳溫度、滲層深度及滲碳時(shí)間，制定出滲碳熱處 理工藝：在排氣過程加熱預(yù)熱到92010r并調(diào)整碳勢(shì)2.5h ;在甲醇-

17、煤油碳勢(shì)氣 氛下強(qiáng)滲擴(kuò)散2.5h后，在1h內(nèi)預(yù)冷到8400C,保溫1小時(shí)后油淬火。其工藝 曲線如下：92010C爐壓/Pa甲醵滴星煤油滴量用再加m)時(shí)間yh整碳勞爐壓/Pa甲醵滴星煤油滴量用再加m)時(shí)間yh整碳勞擴(kuò)散常壓150016001802002025a51030 VO5、變速箱齒輪滲碳后熱處理變速箱齒輪表面滲碳后，獲得高硬度、高強(qiáng)度的表層層和良好韌性的心部。 為了消除淬火殘余的應(yīng)力，淬火后從室溫加熱1h升溫到180C0C低溫回火保 溫2小時(shí)。其工藝曲線如下圖所示：八、熱處理設(shè)備選擇與計(jì)算八、熱處理設(shè)備選擇與計(jì)算1、熱處理設(shè)備選型的原則和依據(jù)1.1熱處理設(shè)備選擇的原則設(shè)備選擇的基本原則是質(zhì)

18、量安全可靠，能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，高的生產(chǎn)效率, 低的生產(chǎn)成本和良好的工作環(huán)境。少品種大批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型：選用安全可靠、生產(chǎn)率高、運(yùn) 行成本低的連續(xù)式熱處理設(shè)備。批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型：原則上以連續(xù)式熱處理生產(chǎn)線為主，考慮產(chǎn)品種類問題，則所選用的設(shè)備便于工藝和生產(chǎn)調(diào)整。多品種單件生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型：宜采用周期式熱處理設(shè)備，或以 周期式熱處理設(shè)備組建局部機(jī)械化、自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)線的方式。1.2熱處理設(shè)備選擇的依據(jù)車間勞動(dòng)安全衛(wèi)生和環(huán)保要求；設(shè)備投資和運(yùn)行成本；與前后工序的關(guān)系和銜接；企業(yè)及車間的自動(dòng)化、機(jī)械化、現(xiàn)代物流和現(xiàn)代管理要求； 項(xiàng)目所在地及企業(yè)的特殊要求和條件。2、熱處理設(shè)備的選

19、型2.1熱處理爐型的選型選擇熱處理爐型時(shí)，應(yīng)根據(jù)熱處理件特點(diǎn)、工藝要求和批量，合理選擇爐 型。本設(shè)計(jì)是制造變速箱齒輪，應(yīng)是比較大批量生產(chǎn)，選用推桿式連續(xù)滲碳淬火 自動(dòng)線。變速箱齒輪大致相同，但是在尺寸方面有些差異，因此我們選擇連續(xù)式 熱處理設(shè)備。2.2熱處理爐生產(chǎn)率熱處理爐生產(chǎn)率是指某熱處理爐在 1h內(nèi)完成某熱處理工序零件的重量，即 kg/h。它與爐型、爐膛尺寸、工藝類型、零件裝夾方式等因素有關(guān)。表 6為推桿 式爐的生產(chǎn)率參數(shù)指標(biāo)。表6推桿式爐單位爐底面積的平均生產(chǎn)率參考指標(biāo)單位：kg/(m2?h)爐子類型退火正火、淬火回火氣體滲碳推桿式爐607012016010012535452.3推桿式爐

20、的設(shè)計(jì)2.3.1推桿式爐的介紹推桿爐的應(yīng)用和工作特點(diǎn)推桿式可控氣氛爐是指零件在熱處理爐內(nèi)的輸送依靠液壓或壓縮空氣驅(qū)動(dòng)頂桿，一盤一盤進(jìn)入爐中和自爐內(nèi)頂出，用于中小零 件的退火、正火、淬火、回火和滲碳、碳氮共滲等普通熱處理和化學(xué)熱處理等。 推桿式爐以電能為熱源，電流通過電熱元件發(fā)熱，借助輻射和對(duì)流方式傳給零件，將零件加熱到要求的工藝溫度。該爐子有以下特點(diǎn)：爐膛內(nèi)溫度分布均勻，溫差 在，滿足多種熱處理工藝要求，熱量不易散失，故熱效率高；液壓推進(jìn)料 盤，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化操作；質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)條件好；通入可控氣氛能夠 進(jìn)行零件的保護(hù)加熱和化學(xué)熱處理。推桿式爐的結(jié)構(gòu)推桿式爐有下列部分組成：主推料機(jī)構(gòu)、

21、側(cè)推料機(jī)構(gòu)、前 室、前室門、防爆閥、內(nèi)爐門、爐體、側(cè)推料（或拉料）機(jī)構(gòu)、后爐門、后室、 淬火槽、升降臺(tái)等。可實(shí)現(xiàn)化學(xué)熱處理及光亮淬火等，與清洗機(jī)、回火爐以及料 盤傳動(dòng)機(jī)構(gòu)幾何過程生產(chǎn)線，可實(shí)現(xiàn)全過程的自動(dòng)化控制。在設(shè)計(jì)推桿式爐時(shí)，爐子的長(zhǎng)度要考慮推料機(jī)的推理和防止料盤推動(dòng)時(shí)的拱 起，推桿式爐的長(zhǎng)度一般不超過 1012m。一般推桿式熱處理爐的技術(shù)性能如下 表7所示。表7推桿式熱處理爐技術(shù)性能名 稱工作溫度/ r工作室尺寸/m電加熱器功率/kW一次最大裝載量/kg供電線路電壓/V加熱器連接數(shù)據(jù)950 06.1 X 0.7X 0.616810003804?2.3.2正火推桿式爐的設(shè)計(jì)推桿式爐用于正火

22、時(shí)，單位爐底面積的平均生產(chǎn)率為120160 kg/（m2?H，現(xiàn)取140 kg/（m2?h），每天需要正火預(yù)備熱處理的工件總重量m=4.5t,正火周期為3h,每天正火6次。則有效爐底面積S有效=4.5 X 103/ （140X 3X 6） =1.8m2,每次 推桿式爐應(yīng)該正火工件的總重量為 750kg。P=60 mnA/t125kg；,P=60 mnA/t125kg；,6個(gè);A 取 1.1）。式中：m個(gè)料盤裝載的工件重量， n次推入的料盤數(shù)量（個(gè)） t推料周期（min） 180minA 取 1.1）。則 P=60X 125X6X 1.1/180=275kg/h正火推桿式爐爐膛有效長(zhǎng)度的計(jì)算：L

23、 有效=P ta/g式中：P爐子的平均生產(chǎn)率為275kg/h; t工作總加熱時(shí)間為3h;a料盤沿爐子縱向的長(zhǎng)度為0.54m; g每盤工件的重量為125kg。貝U L 有效=275X 3X 0.54/125=3.564m正火推桿式爐爐膛寬度的計(jì)算：B=b+2S式中：b料盤沿爐子橫向的寬度為0.54m;S料盤與爐壁的距離（S值與爐體長(zhǎng)度有關(guān)，當(dāng)爐長(zhǎng)小于10m時(shí)，S 取 75100mm；大于 10m 時(shí)，取 100250mm。本設(shè)計(jì) S 取 80mm）則爐膛寬度 B=540+80X 2=700mm3750mm X 3750mm X 700mm x 400mm。7800mrX 7800mrX 2450

24、mX 2470mm。2.3.3氣體滲碳推桿式爐設(shè)計(jì)1500kg。推桿式爐用于氣體滲碳時(shí)，單位爐底面積的平均生產(chǎn)率為 3545 kg/（m2?h， 現(xiàn)取45 kg/（m2?h），每天需要?dú)怏w滲碳熱處理的工件總重量 m=4.5t,氣體滲碳周 期為7h,每天氣體滲碳3次。則有效爐底面積 S有效=4.5 X 103/ （45X 7X 3） =4.762m21500kg。P=60 mnA/t110kg；,14 P=60 mnA/t110kg；,14 個(gè);式中：m個(gè)料盤裝載的工件重量， n次推入的料盤數(shù)量（個(gè)）t推料周期（min） 420min；A 取 1.1A 取 1.1）。J則 P=60X 110X

25、14X 1.1/420=242kg/h氣體滲碳推桿式爐爐膛有效長(zhǎng)度的計(jì)算：L 有效=P ta/g式中：P爐子的平均生產(chǎn)率為 242kg/h;t工作總加熱時(shí)間為7h;a料盤沿爐子縱向的長(zhǎng)度為0.48m;g每盤工件的重量為110kg。貝U L 有效=242X 7X 0.48/110=7.392m氣體滲碳推桿式爐爐膛寬度的計(jì)算：B=b+2S式中：b料盤沿爐子橫向的寬度為0.48m;S料盤與爐壁的距離（S值與爐體長(zhǎng)度有關(guān)，當(dāng)爐長(zhǎng)小于10m時(shí),S 取 75100mm；大于 10m 時(shí)，取 100250mm。本設(shè)計(jì) S 取 110mm）則爐膛寬度 B=480+110X 2=700mm7600mmX 760

26、0mmX 700mm x 400mm。則氣體滲碳推桿式爐的外型尺寸為：11500mx 2450mx 2470mm。本設(shè)計(jì)采用三室推桿式連續(xù)氣體滲碳爐，第一室為燒脂預(yù)熱室；第二室為加熱、滲碳和擴(kuò)散室；第三室為降溫保持室。2.3.4回火推桿式爐的設(shè)計(jì)推桿式爐用于低溫回火時(shí)，單位爐底面積的平均生產(chǎn)率為100125 kg/（m2?h），現(xiàn)取110 kg/（m2?h），每天需要?dú)怏w滲碳熱處理的工件總重量 m=4.5t, 低溫回火周期為3h,每天回火6次。則有效爐底面積S有效=4.5 x 103/（ 110 x 3x 6） =2.273 m2，每次推桿式爐應(yīng)該回火工件的總重量為 750kg。P=60 mn

27、A/t150 kg；5P=60 mnA/t150 kg；5個(gè)；式中：m個(gè)料盤裝載的工件重量， n次推入的料盤數(shù)量（個(gè)）t推料周期（min） 180min；A 取 1.1）。A該設(shè)備的附加系數(shù)（一般 貝U P=60 x 150 x5A 取 1.1）。L 有效=P ta/g式中：P爐子的平均生產(chǎn)率為275kg/h;t工作總加熱時(shí)間為3h;a料盤沿爐子縱向的長(zhǎng)度為0.45m; g每盤工件的重量為150kg。貝U L 有效=275 x 3 x 0.45/150=2.475m低溫回火推桿式爐爐膛寬度的計(jì)算：B=b+2S式中：b料盤沿爐子橫向的寬度為0.45m;S料盤與爐壁的距離（S值與爐體長(zhǎng)度有關(guān)，當(dāng)爐

28、長(zhǎng)小于10m時(shí)，S 取 75100mm；大于 10m 時(shí)，取 100250mm。本設(shè)計(jì) S 取 110mm） 則爐膛寬度 B=480+75x 2=600mm2650mmx 2650mmx 600mm x 400mm。6440mm x 6440mm x 2350mm x 2470mm。2.4淬火油槽的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是油淬。以油為淬火介質(zhì)，設(shè)備主要是由盛油的槽子構(gòu)成。 油 的粘度對(duì)冷卻能力和冷卻均勻性有顯著的影響。2.4.1淬火油需要考慮的因素淬火油介質(zhì)需要考慮的因素很多，主要有：根據(jù)工藝要求確定允許的介質(zhì)溫度?？刂拼慊鹩偷氖褂脺囟?095C的范圍之內(nèi)；考慮淬火件單位重量的表面積；本設(shè)計(jì)淬火介質(zhì)

29、可以選擇較大值；考慮介質(zhì)的攪拌方式，配備介質(zhì)攪拌裝置和對(duì)提高其冷卻能力和冷卻的均勻性，本設(shè)計(jì)配備螺旋槳式攪拌的淬火油槽，則淬火件重量與淬火油的體積比可以為 1: (58) (t/m3);考慮每次淬火冷卻的間隔和安全因素；應(yīng)該設(shè)有淬火介質(zhì)冷卻裝置，和集液槽防止著火。本設(shè)計(jì)中，每次滲碳后的工件總質(zhì)量為 1.5t，則在良好攪拌的情況下淬火油 的體積應(yīng)為1.5 X 8=12m3。2.4.2淬火油槽及其輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)要求：淬火槽底部均流裝置，均流裝置與工件底部之間預(yù)留 300500mm,工件上部與油液面也要預(yù)留 300800mm,液面上部預(yù)留液體膨脹 的升高尺寸，槽體上板到最高液面之間再預(yù)留大于

30、200mm的尺寸。根據(jù)上述要求，設(shè)計(jì)出淬火油槽的尺寸長(zhǎng)X寬X高 =3nX3nX2.6m。要對(duì)淬火介質(zhì)進(jìn)行攪拌，要安裝螺旋攪拌器，使介質(zhì)均勻。在槽體的上口邊 緣，應(yīng)該設(shè)有溢流槽和管路。本設(shè)計(jì)是對(duì)推桿式滲碳后的變速箱齒輪進(jìn)行油淬， 應(yīng)該選用的是連續(xù)作業(yè)淬火槽，本設(shè)計(jì)選用的是與推桿式爐相配套的滑槽式淬火 系統(tǒng)。2.4.3淬火油槽的防火淬火油槽最害怕的是發(fā)生火災(zāi)，所以應(yīng)該非常重視防火。一般淬火油槽發(fā)生 火災(zāi)的原因有以下一些：1、油的閃點(diǎn)和著火點(diǎn)過低；2、油槽容量不足，換熱器能力太小，造成油溫過高；3、油液不流動(dòng)或油粘度過大，造成淬火部位局部的油液溫度過高，熱量不 能及時(shí)散到周圍介質(zhì)中去；4、油中含有水

31、分，粘著油的水泡上浮到油槽表面，水泡爆破時(shí)噴射油霧， 引起著火；5、 在油槽底部積存一定量的水當(dāng)油溫超過 100C時(shí)，會(huì)引起底部的水達(dá)到 蒸發(fā)點(diǎn)而沸騰引起的體積迅速膨脹，使油槽內(nèi)的油溢出淬火油槽，引起大面積著 火；&過熱的工件被提出油槽而引發(fā)的著火；7、大量熱油蒸汽從槽蓋等處冒出，引起著火；8、熱工件入油途中發(fā)生吊車故障或停電而引發(fā)著火；9、油泄露而著火。預(yù)防火災(zāi)的措施如下：1、合理選擇淬火油，油的閃點(diǎn)應(yīng)高于使用溫度 50C以上；2、應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)以控制油溫在一個(gè)合理的范圍。油溫過高，易被點(diǎn)燃； 油溫過低，油的粘度大，易局部過熱；3、設(shè)置功能強(qiáng)的油攪拌或循環(huán)系統(tǒng)，淬火時(shí)液面的高溫油能被及時(shí)地被

32、帶 走;4、設(shè)置大于淬火油槽容積的集油槽和與之匹配的拍油泵，當(dāng)淬火油槽燃燒 起火時(shí)，可以在較短時(shí)間內(nèi)把油迅速排放到距油槽較遠(yuǎn)的集油槽內(nèi)；5、淬火油槽應(yīng)設(shè)置槽蓋和排煙裝置；6油槽加熱器應(yīng)安裝在油面下150mm處，或延長(zhǎng)電加熱管的非加熱區(qū)，使 其非加熱區(qū)的埋液深度大于液面波動(dòng)；7、經(jīng)常排除混入油中的水，尤其對(duì)于在 100C以上使用的油槽。8、淬火吊車應(yīng)有備用電源；對(duì)于經(jīng)常停電的地區(qū)，要考慮采用有停電緊急 入油功能的吊鉤或吊車；9、配備足量的消防器材，二氧化碳滅火、泡沫滅火、干粉滅火，切忌用水 滅火；10、定期進(jìn)行安全培訓(xùn)和安全檢查。2.5其他輔助設(shè)備的選擇2.5.1氣氛控制執(zhí)行器本設(shè)計(jì)變速箱齒輪在

33、氣體滲碳時(shí)，要求對(duì)滲碳碳勢(shì)進(jìn)行控制。用甲醇-煤油滴注劑時(shí)，滲碳?xì)夥找话阌?CO2紅外儀進(jìn)行控制。測(cè)定露點(diǎn)與氣氛碳勢(shì)，控制 滴注劑的滴量。2.5.2清洗設(shè)備清洗設(shè)備有連續(xù)式、室式、槽式等清洗機(jī)和清洗槽。常用于清除殘油和殘鹽， 本設(shè)計(jì)中采用油淬火，選用連續(xù)式浸、淋、吹干相結(jié)合的兩室清洗設(shè)備。選擇 QXLT-40型清洗機(jī).本設(shè)計(jì)變速箱齒 噴丸、噴砂清洗 形成每秒幾十米的2.5.3清理及強(qiáng)化設(shè)備 主要用于清理零件熱處理后表面的氧化皮或進(jìn)行表面強(qiáng)化。 輪，對(duì)齒輪表面有較高的要求，因此要對(duì)它進(jìn)行表面噴丸處理。 設(shè)備以壓縮空氣為動(dòng)力，將金屬或非金屬?gòu)椡鑿膰姌尶趬撼觯?高速丸流，打擊零件表面，從而完成清理或者

34、強(qiáng)化處理。本設(shè)計(jì)變速箱齒 噴丸、噴砂清洗 形成每秒幾十米的本設(shè)計(jì)選擇 FDQ3512-2Z,外形 尺寸長(zhǎng)X寬X高=5600mm X 3900mm 43600mm 工作臺(tái) 2X 1200mm2.5.4校直設(shè)備校直設(shè)備用于矯正零件的翹曲變形。本設(shè)計(jì)的變速箱齒輪在油淬和退火可能 會(huì)出現(xiàn)零件的翹曲變形，因此要對(duì)零件進(jìn)行校直。本設(shè)計(jì)選用的校直的裝置為單 柱矯直液壓機(jī) 丫41-63（長(zhǎng)X寬X高=1400 X 1000 X 2750）。2.5.5運(yùn)輸設(shè)備本設(shè)計(jì)涉及的工藝有鍛造、熱處理、噴丸等，有些工藝不在同一車間，因此 要選擇平板車進(jìn)行運(yùn)輸零件。在熱處理車間中也應(yīng)選用輥道，用于推桿式爐連續(xù) 生產(chǎn)線上夾具和料

35、盤的輸送。3、推桿式爐熱處理主要技術(shù)參數(shù)表8推桿式爐熱處理主要技術(shù)參數(shù)處理工件名稱汽車、拖拉機(jī)變速箱齒輪生產(chǎn)率（kg/h）242占地面積m2滲 碳 爐料盤尺寸（mm）及數(shù)量（塊）480 X 530 X 5014料盤最大裝載量（kg）110爐子外型尺寸 長(zhǎng)X寬m211.5X 2.45加熱區(qū)800920r強(qiáng)滲區(qū)920 10r擴(kuò)散區(qū)920 10r預(yù)冷區(qū)840920r保溫區(qū)840 10r淬 火 槽體積容量（m3）3X 3X 2.6=23.4淬火介質(zhì)溫度r4095r攪拌裝置螺旋攪拌器清 洗 機(jī)清洗劑及其溫度Na2CO3 溶液 80r外形尺寸長(zhǎng)X寬X高2400 X 1150X 1750回 火 爐料盤尺寸（

36、mm）及數(shù)量（塊）450 X 500 X 50料盤最大裝載量（kg）150爐子外型尺寸 長(zhǎng)X寬m26.44X 2.35加熱溫度 r180 10r正 火 爐料盤尺寸（mm）及數(shù)量（塊）540 X 600 X 50料盤最大裝載量（kg）125爐子外型尺寸 長(zhǎng)X寬m27.8X2.45加熱溫度 r950 10C傳動(dòng)方式機(jī)械傳動(dòng)七、熱處理車間的布置1、熱處理車間廠房要求根據(jù)熱處理生產(chǎn)特性，對(duì)廠房的位置、結(jié)構(gòu)和尺寸都是有要求的。1.1車間廠房位置的要求熱處理車間應(yīng)遠(yuǎn)離產(chǎn)生煙氣、灰塵和有害氣體的車間。考慮日曬的影響， 盡可能采用南北向；為了保證良好的通風(fēng)，最好能和夏季主導(dǎo)風(fēng)向垂直。熱處理 車間與其它車間內(nèi)共

37、用一廠房時(shí)，應(yīng)占沿外墻的位置，并盡可能與聯(lián)系密切的車 間靠近，以縮短運(yùn)輸路程，要有一定的防震間距。還應(yīng)考慮企業(yè)規(guī)模和發(fā)展的需 要，考慮適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。要設(shè)有單獨(dú)通入外部的通道及出入口，并避免其他車間運(yùn)輸通道穿過。1.2車間廠房的結(jié)構(gòu)要求熱處理車間屬于熱加工車間，在生產(chǎn)過程中散發(fā)大量的熱量、蒸汽和有害 氣體等，要求陽(yáng)光充足，通風(fēng)良好，能防火。熱處理車間至少一面靠外墻，最后 是獨(dú)立建筑物，廠房要求高，窗戶大，有天窗。1.3車間廠房的寬度、高度要求廠房寬度可包括一個(gè)活幾個(gè)跨度?？缍仍?18米以內(nèi)時(shí)，應(yīng)采用3的倍數(shù)； 跨度18m以上時(shí)，應(yīng)采用6的倍數(shù)。柱距一般為6米,靠?jī)啥松綁Φ闹酁?.5 米。安裝

38、大型臺(tái)式爐的車間，柱距有時(shí)采用 9米和12米。機(jī)械制造廠的熱處理 車間廠房的跨度，一般為1224米。熱處理車間廠房高度根據(jù)設(shè)備高度、零件尺寸、吊運(yùn)情況、通風(fēng)和散熱等 因素決定。到屋架下弦高度一般為67米。有吊車的熱處理車間到軌頂高度一般 為68米。重型熱處理車間應(yīng)根據(jù)軸類等長(zhǎng)形零件的長(zhǎng)度來確定。2、熱處理車間內(nèi)的平面布置熱處理車間應(yīng)根據(jù)工藝流程合理劃分區(qū)域和布置設(shè)備。既要求布置緊湊、 節(jié)省面積，又應(yīng)考慮生產(chǎn)操作與設(shè)備檢修方便。一般要求注意一下幾點(diǎn)。2.1熱處理車間平面布置的原則1、根據(jù)生產(chǎn)性質(zhì)合理組織工作地。按照工藝工序和設(shè)備類別混合組織，滿 是生產(chǎn)時(shí)方便。2、合理組織工件在車間的流通路線。車

39、間設(shè)備平面布置應(yīng)盡量減少工件在 處理過程中的往返交叉。主通道寬度一般為23.5米。在布置設(shè)備時(shí)，應(yīng)首先依 工藝過程考慮工件在車間內(nèi)的走向，確定車間大門的位置和個(gè)數(shù)。一般熱處理車 間有兩個(gè)大門，分設(shè)在兩端，零件從一端送入，有另一端運(yùn)出，或分別為不同車間工件的各自進(jìn)出口。若車間較大，車間大門較多時(shí)，常在生產(chǎn)組直接設(shè)置中間 門，以減少各組間的混淆。車間大門不宜太多，以減少占地面積。其次，根據(jù)工 件進(jìn)出口的位置，按工藝流程的順序布置設(shè)備。3、要有利于車間通風(fēng)、采光和改善勞動(dòng)條件。小設(shè)備和安裝高度小的設(shè)備， 應(yīng)盡量靠外墻（或南側(cè)）；大設(shè)備應(yīng)盡量靠?jī)?nèi)墻（或北側(cè)），一面影響通風(fēng)采光。 處理大工件的爐子，應(yīng)安

40、排在門口附近，避免大工件貫穿車間搬運(yùn)和在車間內(nèi)散 發(fā)大量的熱量。4、設(shè)備布置應(yīng)考慮建設(shè)建筑面積、生產(chǎn)費(fèi)用和維修方便。需抽風(fēng)的設(shè)備應(yīng) 盡量集中并靠外墻；電力消耗大的爐子應(yīng)盡量靠近變電所； 循環(huán)水、油的管路應(yīng) 盡量短和減少拐彎；公用單軌吊車設(shè)備應(yīng)排成一條線；需挖地坑的設(shè)備應(yīng)盡量集 中，以便可能共同使用同一地坑；需安工業(yè)管路的燃料爐，應(yīng)注意管路安裝方便； 注意地下煙道的位置和走向；集油槽、水池應(yīng)盡量離開柱基等。5、根據(jù)生產(chǎn)操作及維修要求合理確定設(shè)備間的尺寸。設(shè)備間應(yīng)留有足夠的 工藝操作和裝卸工夾具工作地；設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整檢修地；半成品及成品件存放地。 對(duì)燃料爐，爐側(cè)空間應(yīng)能保證燒嘴操作以及檢修燒嘴、維修管道的方便。6充分利用車間面積，并注意整齊美觀。設(shè)備應(yīng)盡量靠墻布置，并排列整 齊，增加車間中的生產(chǎn)操作面積。在兩開間吊車吊不