工科类毕业设计论文范文

1、关于毕业设计撰写规范的说明及徉本请毕业设计指导教师指导学生参照校发毕业设计撰写规范并按照样本格式及批注中的说明对论文进行排版。统一要求：1、A4纸，单面打印，边距：上30mm,下25mm,左25mm,右25mm,行间距1.5倍。2、论文所有阿拉伯数字（包括章、节、条、目序号）非特殊说明一律使用TimesNewRoman字体，不用其它任何字体。3、该说明及样本未尽事宜，请参照毕业设计撰写规范（教务处网页资料下载）执行。注：样本的论文内容不具有参考价值，仅作格式上的规定摘要设备及42CrMo本设计主要分为综述、产品方案制定、典型产品热处理工艺制度的制定、参数选择、热处理炉的计算、车间经济指标计算和

2、专题等几个部分。通过对钢采用适当的热处理工艺，可获得良好的强度、硬度、塑性、韧性、抗疲劳性能以及尺寸稳定性。综合力学性能的提高可使钢的使用寿命得到大幅度的提高。关键词:42CrMo钢；齿轮；热处理工艺；热处理炉ABSTRACTThisdesignmainlyincludesthesummary,theproductplanningformulation,thetypicalproduct,thechoiceofequipmentandtheparameter,the,theworkshopeconomicindicatorcomputationandthetopicandsoon.Keywor

3、d:42CrMosteel;gear;Heattreatmentcraft;Heat-treatmentfurnace1综述11.1 我国热处理技术发展历史11.2 我国热处理发展方向11.2.1 我国热处理现状11.3 热处理设备及材料的发展31.4 环境材料学的提出对热处理工艺发展的影响31.4.1 产生了热处理工艺的四大发展趋势31.4.2 简约热处理41.4.3 兼并热处理41.4.4 在线热处理51.5 环境材料学的提出对热处理设备发展的影响51.5.1 产品市场对热处理生产的要求51.5.2 热处理设备和工艺材料的发展必须适应环境材料学理念52车间产品方案的确定62.1 产品列表6

4、2.1.1 调质82.1.2 去应力退火92.1.3 砌体平均表面积计算112.1.4 .计算炉子功率121综述1.1 我国热处理技术发展历史我国现代热处理技术的发展历程大体上可分3个时期，即1949-1965年，70年代中后期，改革开放（1978年）以后的时期。第一个时期是恢复经济，实行第一、第二个五年计划时期，在此期间我国建设了一批大型现代化的骨干企业，其中的汽车、拖拉机、柴油机、机床和工具、轴承等机械厂大都设置了热处理车间或工段；购买了大批原苏联制造的箱式炉、井式渗碳炉和回火炉及盐浴炉、高频淬火加热设如备等，并建立了自己的电炉厂，各厂应用的热处理技术基本上是常规技术。70年代至80年代期

5、间，在政府的重视和推动下，全国性和地区性学术交流会议纷纷召开，加速了热处理新技术、新设备的研究和推广；气体碳氮共渗、气体氮碳共渗（气体软氮化）、滴注法可控渗碳、渗硼、多元共渗、离子渗氮、各种新型淬火介质、流动粒子炉及流态床热处理、真空热处理、超音频感应热处理、低碳马氏体淬火等热处理新技术新设备，都在此期间获得迅速推广和应用，取得了显著的社会效益和经济效益。1.2 我国热处理发展方向1.2.1 我国热处理现状资深金属热处理专家、原中国热处理行业协会副理事长樊东黎教授分析：我国热处理行业市场前景尽管十分看好，但问题仍然不少，如企业发展不平衡、专业化程度还不高和能源浪费比较大等。(1)专业化生产我国

6、早在20世纪80年代初就倡导开展专业化生产调整，曾在41个城市撤消2000多个生产量不足、技术条件差、能耗污染高的厂点，建立30多个热处理专业厂和420多个生产协作点，几年内就使其平均电耗由15000kWh嶙到1000kWht以下，专业化厂可达500kWht。如某光学仪器厂未专业化生产前，热处理电耗高达3000kWhto(2)使用新型淬火介质采用有机物和无机物等配制而成的水溶性聚合物淬火介质和淬火油添加剂，由于冷却能力可调整，使用中介质浓度可简便测定，具有减少变形、防止淬裂，无锈蚀、免清洗、无味、无烟雾、不燃，使用温度高、环保、正常消耗仅是传统油淬火的40%等特点，因而在国外早已普及应用。(3

7、)感应加热取代盐浴炉加热在满足技术要求的前提下，减少盐浴炉加热是节能无污染的有效方法。众所周知，以氯化钢为主经多种化学盐类熔化后，对金属件进行加热，虽有加热速度快，可防止氧化、温度均匀等特点，但温控由于有盐雾影响准确率不高，且操作安全性欠佳，更重要的是由于氯化钢高温加热会产生严重的有害气体、烟尘及盐渣等污染，故采用感应加热等新设备对其进行热处理不仅质量达标而且绝无污染。(4)以新钢种替代传统钢种以新钢种取代传统钢种制造零件，也是降低物耗、能耗、污染的好办法。如用非调质钢替代45钢制造的50铃汽车前轴，减少原45钢在830c加热+保温+淬水油+高温回火工序，避免淬火时产生的切污染，还可节能、缩短

8、生产周期、提高工效。经50铃汽车前轴按规范试验横向、纵向、垂直弯曲疲劳各30万次、50万次和100万次的循环后再加3万km路试后性能均达标，仅以每根锻造成本下降64元计算，就可节约企业采购成本110万元a。（5）合理利用余热将锻造、热轧、铸造及热处理工序有机地结合在一起。用其余热进行处理，这不但可减免重复加热、提高设备利用率、缩短生产周期，可节能、降低成本、提高制件的综合性能及质量，更为明显的是减少污染有利于环保。1.3 热处理设备及材料的发展企业技改的强劲势头给设备制造业带来更多机会。在热处理加热炉中，箱式、井式和盐浴炉等常规设备的需求会进一步减少。需要更多的是工艺先进、可靠性和自动化程度高

9、、节能和无污染的设备。这就要求制造厂能清楚、准确地把握国内外新设备发展动向和用户的市场需求，提出自己的产品发展规划和实现目标的措施。热处理工艺材料（淬火剂、渗剂、防渗剂、气氛和盐浴）和辅助材料（清洗剂、防锈剂、干燥剂、催化剂等）是热处理技术的重要组成部分。缺乏优质工艺材料，就不能保证热处理零件和各种制品的优异质量。在热处理工艺材料中用量最大的是淬火剂。1.4 环境材料学的提出对热处理工艺发展的影响1.4.1 产生了热处理工艺的四大发展趋势环境材料学要求在材料工程中贯彻节能、环保、节约资源的原则，使传统热处理工艺形成了以下发展趋势：节能热处理一一减少能源消耗，直接法；精密热处理一一提高产量质量和

10、档次，间接法；复合热处理一一提高热处理效率和效果，直接一间接法；修复热处理一一减少不可再生资源的消耗量，长寿命法则的另版。1.4.2 简约热处理非调质钢是非常有利于再生循环的新型结构钢，可实现制造过程的大量节能。这种钢采用微量合金元素如锐、锂、钛等与碳、氮化合，通过控制钢材的锻（轧）态冷却，使其以弥散形式沉淀析出，能有效地阻止锻轧前加热、锻轧过程和锻轧后冷却过程中奥氏体晶粒长大，在供货态就能使力学性能满足使用要求。与普通调质钢相比，由于某些碳氮化合物冷却析出后再加热时很难充分溶解并均匀分布，故微合金非调质钢只有在正确的锻（轧）和控冷工艺条件下才能发挥潜力。非调质钢包括以下几种主要类型：普通用钢

11、，适用于不需感应加热淬火的零件，主要用于引进汽车国产化生产用钢。这些钢要控制的元素种类多、范围窄，由于考虑再生循环而被视为残余元素的铭、锲、钥的控制很严。35Mn基本钢号，添加氮可使韧性稍有提高，添加硫可改善切削性能，如连杆用钢38MnVS前轮毂用钢30MnV等。现国产非调质钢30MnV和35MnV也取代40CriM质用于轻型载货车的重要零件11。感应加热淬火用钢，这种钢的碳含量较高，以保证表面淬火硬度，如40MnVI于制造汽车半轴、花键轴等，48Mnffl于制造发动机曲轴。热锻空冷低碳贝氏体钢，如12Mn2VBE15J也是有前途的新型钢材，有的将其归入另一类非调质钢。1.4.3 兼并热处理B

12、H（BakingHardening）钢，即烤漆硬化钢。它圆满地解决了汽车抗凹陷性和生产过程中成型性对屈服强度不同要求的矛盾，同时将时效热处理与烤漆合二为一。BFffi在交货状态屈服强度低，易于成型，而当零件进行烤漆时，所处温度相当于人工时效，强度升高可达40MP拟上，既简化工艺，又节省能源，而且由于微合金化而易于再生循环。1.4.4 在线热处理现代化工业生产正在形成无人工厂、无光工厂，零库存生产，在线热处理的应用将越来越多。目前主要应用于原材料生产和一些特殊产品的生产上。如前述各种用途的钢材的在线控制冷却技术；载重车辆用螺旋弹簧的在线感应调质热处理；石油工业用焊管的焊缝热处理；时速300km勺

13、高速铁路钢轨的热处理等。温度、时间和炉气成分是热处理质量的在线控制技术最基本的控制参数。目前计算机控制的在线热处理已涉及几乎所有的碳素钢、低合金钢、微合金钢、易切削钢、弹簧钢等线材。综上所述，今后在大量生产领域的热处理将不断简化，发展重点将在航空、航天、工模具、能源工业等领域。事实上，非调质钢的开发使感应热处理的优势得以发挥，若再配合目前发展较快的激光熔覆工艺，不仅可替代传统的化学热处理，而且使修复热处理也更易于实现。1.5 环境材料学的提出对热处理设备发展的影响1.5.1 产品市场对热处理生产的要求随着汽车、农机、工程机械、建筑机械、兵器、航空、航天、环保设备、机械基础件、零配件的重点发展，

14、以及专业化生产协作优势的发挥，在工业化地区热处理中小企业竞争将更激烈。在环境材料学观念的推动下，这些热处理企业将不再进行落后、低水平的重复劳动，而是受舆论监督、市场规范、力求采用先进技术和科学的管理，以“绿色技术”为标志维持其竞争实力，力求向优质、高效和低消耗方向发展，形成良性循环。1.5.2 热处理设备和工艺材料的发展必须适应环境材料学理念(1)热处理生产要求不断开发长寿命、清洁、高效、节能、精确的热处理技术和相应的设备，实现优质高效低消耗的生产，不断节约能源和资源、降低成本、提高劳动生产率，向热处理生产的零污染和质量的零分散度目标迈进。(2)少无氧化热处理生产技术是现阶段热处理技术发展的重

15、点，关键是研究开发具有自主知识产权的可靠性高的可控气氛和真空热处理设备。针对汽车、农机、工程建筑机械、机械基础件、工模具行业围绕气氛和真空热处理的技术改造和设备更新趋势，预计推杆、滚底、网带、震底和链板等连续式气氛炉或生产线在这些行业仍有较大的市场份额；密封多用炉由于其普适性和灵活性，市场需求更大，其中预抽真空的气氛炉需求将上开；真空热处理炉需求将逐年上升，其中0.6Mpa勺高压气淬炉估计更受欢迎，贯通式和连续式真空炉亦将有新的需求，能进行真空高温渗碳、二次加热淬火、清洗、回火的生产线亦将有一定市场。不同功率和频率的感应加热设备、激光热处理和激光熔覆设备是材料热处理的新宠，它将成为设备市场的后

16、起之秀，有条件和有能力开发的企业对此应给予充分的重视。(3)在线热处理的发展及热处理设备更新热潮必将导致对优质配套元器件、器材。2车间产品方案的确定本车间设计的是中型综合热处理车间,典型产品是铭铝钢42CrMo制作的汽车转向泵齿轮，同时还生产连杆螺栓、汽车后桥半轴、连杆、轴类等。2.1产品列表产品的材料繁多，现只介绍其典型材料的热处理工艺，如下表。表2.1产品名称典型材料热处理工艺汽车转向家齿轮42CrMo调质、去应力退火、时效处理、离了氮化连杆螺栓40Cr退火、调质、去应力退火、时效、离了氮化汽车后桥半轴40MnB退火、调质、去应力退火、时效、离了氮化连杆40Cr退火、调质、去应力退火、时效

17、、离了氮化轴类35CrMo调质、去应力退火、时效处理、离了氮化汽车转向泵齿轮的技术要求为：材质42CrM。氮化后表面硬度650HVI,渗氮层深度0.5mm零件实物图片如附图所示。零件外形尺寸为小63mme37mm。图3.1汽车转向泵齿轮实物汽车转向泵齿轮制造工艺流程汽车转向泵齿轮制造工艺流程为：下料一锻造一内外形粗加工一调质，去应力退火一精加工一时效处理一磨削一离子氮化一抛光一装机工艺试验用材料化学成分（质量分数）见表3.3表3.3（衿CSiMnCrMo0.410.220.681.10.233.2.1调质零件在调质过程中要尽可能避免脱碳现象，或在零件调质后的机加工过程中确保氧化脱碳层能够全部去

18、除，这样才能保证零件的表面基体组织为很细的索氏体。1 .调质的定义，调质通常指淬火+高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。方法也就是先淬火，淬火温度：亚共析钢为Ac3+3050C；过共析钢为Ac1+3050C；合金钢可比碳钢稍稍提高一点。淬火后在500650c进行回火即可。调质的主要目的是得到强度、塑性、韧性都比较好的综合机械性能。2 .调质的目的，调质件大都在比较大的动载荷作用下工作，它们承受着拉伸、压缩、弯曲、扭转或剪切的作用，有的表面还具有摩擦，要求有一定的耐磨性等等。总之，零件处在各种复合应力下工作。这类零件主要为各种机器和机构的结构件，如轴类、连杆、螺栓、齿轮等，在机床、汽车和拖拉

19、机等制造工业中用得很普遍。尤其是对于重型机器制造中的大型部件，调质处理用得更多.因此，调质处理在热处理中占有很重要的位置。在机械产品中的调质件，因其受力条件不同，对其所要求的性能也就不完全一样。一般说来，各种调质件都应具有优良的综合力学性能，即高强度和高韧性的适当配合，以保证零件长期顺利工作。3 .本产品的调质采用盐浴炉加热、井式电阻炉回火。在调质过程中，42CrM0气车转向泵齿轮没有回火脆性。淬火之后用20糊1油来冷却至200300C。回火之后空冷。热处理的具体参数如下表3.4淬火温度C保温时间min回火温度C调质硬度HRC840±0155803134调质的热处理工艺曲线如图3.2

20、所示。图3.2(a)淬火工艺曲线图3.2(b)高温回火工艺曲线3.2.2去应力退火1 .去应力退火的定义在加热温度为625±25C的范围内，对已经焊接了的结构钢的25mn#结构彳进行1小时的加热处理。然后，使其在炉内缓慢冷却。2 .去应力退火的目的对于精度要求较高和容易变形的齿轮，调质以及粗加工后应进行去应力退火。退火温度低于调质时的回火温度，而高于渗氮温度2030C。从而去除内部应力、恢复韧性并抑制热变形等。另外，对于冷扎制品，采用500700c的力口热温度，可以有效去除内部应力，使其软化。3 .本产品去应力退火采用的是中温箱式电阻炉。空冷或炉冷至200300C。表3.5去应力退火

21、工艺规范碳素工具钢及合金工具钢加热至600C,保温12h去应力退火的热处理工艺曲线如图3.3所示。图3.3去应力退火工艺曲线时效处理的工艺曲线如图3.4所示图3.4实效处理的工艺曲线【每幅插图均应有图序和图题。图序号按章编排。例如，第一章第一个图的图序为图1.1。图序和图题置于图下，用5号黑体。有图注或其他说明时应置于图题之上，用小5号宋体。图题与图序之间空一格。引用图应说明出处，在图题右上角加引用文献号。图中若有分图时，分图序号用a,b,等置于分图之下，分图图题用小5号宋体。图中各部分说明应采用中文（引用的外文图除外）或数字项号，各项文字说明置于图题之上（有分图题者，置于分图题之上）。插图与

22、其图题为一个整体，不得拆分排写于两页。插图处的该页空白不够排写该图整体时，可将其后文字部分提前排写，将图移至次页最前面。对坐标轴必须进行说明，有数字标注的坐标图，必须注明坐标单位且轴端无箭头。毕业设计（论文）原件中的照片图应是直接用数码相机拍照的照片，或是原版照片经过扫描后粘贴的图片，不得采用复印方式。照片可为黑白或彩色，应主题突出、层次分明、清晰整洁、反差适中。照片采用光面相纸，不宜用布纹相纸。对金相显微组织照片必须注明放大倍数。照片图同插图一起排序，图序和图题与其它插图要求相同。时间，一般认为2030min能达到启辉时的真空度即可。目前国内一般选用油封式双级旋片泵，抽气速率870Ls,极限

23、真空度10-310-4mmHgo管路是连接真空泵与真空罩的通路，一般要求管路的直径大于真空泵抽气口的直径，管路可用真空橡皮管也可以用无缝钢管。管路的连接方式除焊接外，需要拆修的部位可以用法兰盘连接，用。形密封圈密封。供电系统3、炉衬材料及厚度的确定侧墙、前墙及后墙的工作条件相似，采用相同炉衬结构，即113mmQN-1.0轻质粘土砖+50mm密度为250kgm的普通硅酸铝纤维毡+113mm敢硅藻土砖。炉顶采用113mmQN-1.黔质粘土砖+80mr®度为250kgm的普通硅酸铝纤维毡+115mnB胀珍珠岩。炉底采用三层QN-1.0轻质粘土砖(67X3)mm+50m密度为250kgm的普

24、通硅酸铝纤维毡+182mm酸硅藻土砖和膨胀珍珠岩复合炉衬。炉底搁砖采用重质粘土砖，电热元件搁砖选用重质高铝砖。炉底板材料选用Cr-Mn-Ni耐热钢，根据炉底实际尺寸给出，分三块或四块，厚20mm炉门用65mmQN-1.06质粘土砖+80mn®度为250kgm的普通硅酸铝纤维毡+65mmAK硅藻土砖。5.2.2砌体平均表面积计算砌体尺寸如下：1_外=1_+2乂(115+50+115)=2300mm3外=3+2乂(115+50+115)=1430mmHU=H+f+(115+80+115)+67X4+50+182=640+116+310+268+50+182=1566mm其中：f拱顶高度，

25、此炉子采用60。标准拱顶，取拱顶半径R=B,式中f=R(1cos30°)1、炉顶平均面积2F顶内=XL=2X3.14X0.869X1.7416=1.585m22F顶外=B外XL外=1.430X2.300=3.318m、12F顶均=(F顶内XF顶外)=2.29m2、炉墙平均面积炉墙面积包括侧墙及前后墙，为简化计算炉门包括在前墙内。F墙内=2H(L+B)=2X0.640X(1.741+0.869)=3.341m2_一一、一.,.一2F墙外=2H外(L外+B外)=2X1.566X(2.300+1.430)=11.68mF墙均=(F墙内XF墙外)12=(3.341X11.68)12=6.25

26、m23、炉底平均面积2F底内=BXL=0.869X1.741=1.51m2F底外=B外XL外=1.430X2.300=3.36mF底均=(F底内XF底外)12=(1.51X3.36)12=2.23m25.2.3.计算炉子功率1、根据经验公式法计算炉子功率P安=Cra(-0.5)FA(0.9)(t1000)A(1.55)取式中系数C=30(KWA(1.8)?CA(1.55)，空炉升温时间定为s=4h,炉温t=950C,炉膛内壁面积F壁=2X(1.741X0.640)+2X(0.869X0.64)+1.741X0.869+2X3.14X0.869X(60°3600)11.741=6.44m2所以P安=74.1KW由经验公式法计算得P产75KW根据热平衡计算炉子功率。2、加热工件所需的热量Q件热平衡计算法式根据炉子的输入总功率(收入项)应等于各项能量消耗(支出项)总和的原则确定炉子功率的方法。电阻炉主要热量支出项目：加热工件所需的热量Q件。Q件=P(c件2t2-C件ltl)kJ第i层的平均热导率WmE,B