熱處理工藝與設(shè)備課程設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-10 11:59 本頁(yè)面
【正文】 承受一定沖擊載荷；，承受很大的接觸壓應(yīng)力及摩擦力的作用。按照工作條件的不同，齒輪的失效形式主要有以下幾種：：主要從根部發(fā)生，齒輪最嚴(yán)重的失效形式，常常因?yàn)橐积X斷裂引起數(shù)齒或所有齒斷裂；：由于齒面相互接觸摩擦，使齒厚變?。唬航蛔儜?yīng)力作用下，齒面產(chǎn)生微裂紋，微裂紋的發(fā)展，引起點(diǎn)狀剝落；：主要是沖擊載荷過(guò)大造成的斷齒。根據(jù)齒輪的工作條件及失效形式，對(duì)齒輪的性能要求如下：；；。20鋼材料簡(jiǎn)介 材料名稱：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號(hào)：20鋼 標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 6991999 20 。20鋼材料的性能及用途 性能：強(qiáng)度比15號(hào)鋼稍高，很少淬火，無(wú)回火脆性。冷變形塑性高、一般供彎曲、壓延、彎邊和錘拱等加工，電弧焊和接觸焊的焊接性能好，氣焊時(shí)厚度小，外形要求嚴(yán)格或形狀復(fù)雜的制件上易發(fā)生裂紋。切削加工性冷拔或正火狀態(tài)較退火狀態(tài)好、一般用于制造受力不大而韌性要求高的。該鋼屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼，冷擠壓、滲碳淬硬鋼。該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性和焊接性均好。抗拉強(qiáng)度為355~500MPa，伸長(zhǎng)率≥24%。用途：常用于制造受力不大，韌度較高的結(jié)構(gòu)件和零件以及制造強(qiáng)度要求不太高的滲碳受磨零件,如焊接容器、螺母、螺釘、凸輪、齒輪等。表1 20鋼材料化學(xué)成分牌號(hào)化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%CSiMnCrNiCu ≤20~~~表2 20鋼材料力學(xué)性能機(jī)械性質(zhì)硬度（HB）抗拉強(qiáng)度 Mpa屈服強(qiáng)度 Mpa伸長(zhǎng)率 %面積縮減 %沖擊功（J）156≥420≥250≥25≥55無(wú)第三章工藝設(shè)計(jì)材料的加工工藝路線是比較復(fù)雜的，根據(jù)對(duì)工件性能要求的不同，熱處理在加工工藝路線中的位置通常有以下三種情況：⑴ 毛坯→正火（退火）→機(jī)械加工→工件成品（一般工件） ⑵ 毛坯→預(yù)先熱處理（正火、退火或調(diào)質(zhì)）→粗加工→最終熱處理（淬火、回火、化學(xué)熱處理等）→精加工（要求較高的工件） ⑶ 毛坯→預(yù)先熱處理→粗加工→淬火、回火或化學(xué)熱處理→半精加工→穩(wěn)定化處理或化學(xué)熱處理→精加工→穩(wěn)定化處理→工件成品（精密工件）根據(jù)所選20鋼材料的特點(diǎn)及性能要求，該材料的加工工藝路線為： 毛坯→預(yù)先熱處理（正火、退火或調(diào)質(zhì)）→粗加工→最終熱處理（淬火、回火、化學(xué)熱處理等）→精加工（要求較高的工件）零件加工工藝具體步驟：鑄造制坯→預(yù)先熱處理（正火）→車削加工→滾、插齒→剃齒→熱處理→磨削加工→修整。鑄造制坯預(yù)先熱處理（正火）:正火的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度,防止機(jī)加工發(fā)黏和為最終熱處理做組織預(yù)備，以有效減少熱處理變形。車削加工：了滿足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數(shù)控車床，既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質(zhì)量。數(shù)控車床加工的高效率還大大減少了設(shè)備數(shù)量，經(jīng)濟(jì)性好。滾、插齒：加工齒部所用設(shè)備采用普通滾齒機(jī)和插齒機(jī)，調(diào)整維護(hù)方便 。剃齒：剃齒加工是根據(jù)一對(duì)螺旋角不等的螺旋齒輪嚙合的原理，剃齒刀與被切齒輪的軸線空間交叉一個(gè)角度，它們的嚙合為無(wú)側(cè)隙雙面嚙合的自由展成運(yùn)動(dòng)。 熱處理：精加工之前的最終熱處理，按照零件所需達(dá)到的性能，最終熱處理工藝為表面滲碳以獲得一定得表面硬度，然后淬火加低溫回火，使零件具備必須的韌度，以及穩(wěn)定合理的心部組織。磨削加工：主要是對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分進(jìn)行精加工，以提高尺寸精度和減小形位公差。修整：這是變速器、驅(qū)動(dòng)橋齒輪裝配前對(duì)齒部進(jìn)行磕碰毛刺的檢查清理，以消除它們?cè)谘b配后引起噪聲異響。通過(guò)單對(duì)嚙合聽(tīng)聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來(lái)完成。 20鋼材料的CCT及TTT圖從TTT圖可看出，亞共析鋼過(guò)冷奧氏體在高溫轉(zhuǎn)變時(shí)首先轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體（F），隨著含碳量的減少，C曲線位置往左移，同時(shí)Ms、Mf往上移。從該材料CCT圖可看出，隨著過(guò)冷奧氏體冷卻 方式的不同，得到的最終組織產(chǎn)生很大差異。 因?yàn)?0號(hào)鋼屬于低碳鋼，所以預(yù)先熱處理采用正火處理，否則硬度太低，機(jī)加工發(fā)黏。正火的主要目的是細(xì)化組織，改善鋼的性能，獲得接近平衡狀態(tài)的組織，為后續(xù)機(jī)加工做準(zhǔn)備。l 預(yù)備熱處理工藝制度的制訂 根據(jù)所加工零件的性能要求以及所選20鋼材料的性質(zhì)，選擇預(yù)先熱處理方式為正火。正火鋼號(hào)加熱溫度/℃保溫時(shí)間/h冷卻方法硬度/HB20880~920 1~3靜止空氣中冷卻≤156溫 度 ℃保溫空冷加熱時(shí)間/h 20鋼正火工藝曲線216。 加熱速度加熱速度主要與鋼的成分、工件的尺寸和形狀等因素有關(guān)。為防止變形開(kāi)裂，應(yīng)該適當(dāng)控制加熱速度。碳鋼和低合金鋼的中、小件的加熱速度一般控制在100～200℃/h；中、高合金鋼形狀復(fù)雜的或截面大的工件一般應(yīng)進(jìn)行預(yù)熱或采用低溫入爐進(jìn)行隨爐升溫的加熱方式，在溫度低于600～700℃是的加熱速度為30～70℃/h，高于此溫度后控制在80～100℃/h。根據(jù)本設(shè)計(jì)中零件尺寸及形狀的實(shí)際情況，采用低溫入爐加熱，加熱速度為90～100℃/h能夠達(dá)到目的。216。 加熱溫度淬火是將工件加熱至Ac3或Acm以上40~60℃，保溫一段時(shí)間后，從爐中取出在空氣中或噴水、噴霧或吹風(fēng)冷卻的金屬熱處理工藝。其目的是在于使晶粒細(xì)化和碳化物分布均勻化，去除材料的內(nèi)應(yīng)力，降低材料的硬度，為接下來(lái)的加工做準(zhǔn)備。20鋼屬于低碳鋼，正火后硬度略高于退火，韌性也較好，可作為切削加工熱處理。20鋼的相變臨界點(diǎn)Ac1=735℃，Ac3或Acm=854℃，Ar1=682℃，Ar3=835℃。所以確定加熱溫度為900℃。此時(shí)自由鐵素體全部轉(zhuǎn)化為奧氏體。216。 保溫時(shí)間
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