我公司是汽车零部件制造商，加工的产品主要有为变速箱配套的同步器、行星排产品，以及汽车差速器产品。在**用户中为**轿车变速箱配套的同步器产品中，多数齿毂类产品的热处理采用氮化工艺。而对于同步器齿套类产品来讲，热处理多数采用的是先进行渗碳后再压淬的工艺流程，因为这样更能有效的减少工件热处理变形量，控制好工件的精度。齿套类产品渗碳工序采用的设备是带有缓冷室的箱式渗碳炉。因为箱式渗碳炉加工为单炉循环方式，每炉的加工时间相对较长，其加工效率偏低，同时又随着**用户对产品质量，包括外观质量的不断提高，工件在渗碳时**不能受到任何挤压与磕碰，像以往那种料筐中通过隔网将工件分层摆放的方式是不允许的。所以长期以来如何提高箱式渗碳炉的一次装载件数成为热处理工装技术人员的一个课题。

当前对于此种同步器齿套渗碳工装的设计普遍采用的是用分层料盘加围板方案，该方案虽具有一定的通用性，能够满足以上要求，依旧存在装炉量相对少的缺陷，其渗碳效率低也造成单件热处理成本偏高。

为彻底解决上述问题，我们与热处理挂具厂商合作针对齿套产品渗碳确立了一种新型工装的设计方案。改变以往那种料盘加隔垫的方式，将渗碳料盘设计成对称分布带有边框的结构，盘与盘之间可以直接进行码放，盘面上除了中间有两个支撑座外成一个整体平面，可**限度的装载工件，边框上下支撑面与料盘中心布有的支撑座起到支撑的作用。我们将选用高Ni含铌的**耐热材进行精铸，再基于科学的结构设计可将渗碳料盘筋架**限度做的相对单薄，以此减少工装自身所占有的空间，即在同等装炉空间下**限度的提高层数来增加装炉件数，同时也减轻热处理工装的整体质量，降低热处理过程中工装的能量损耗，达到提效节能的作用。

1.方案设计

（1）我们通过对现有产品进行汇总后，根据工件的高度与外径的大小确定了单件渗碳料盘高度与筋骨的间隙分布，依据我公司现有使用的箱式炉主底盘关键尺寸进行了初步设计，初版工装图样如图1所示，在主料盘上并列放置两个渗碳料盘，单个渗碳料盘的中间部位设计了一个框架来增加强度。

因为我们和挂具厂都是**次做这个事情，相互都并没有经验可鉴，为了保证项目的可行性，我们反复对上述方案进行了总结分析，结果如下：首先从力学角度看单个空冷料盘中间加的框架固然对提高整个料盘的强度起到关键作用，但我们设计的工装应是具有一定的通用性，即要满足外圆直径在一定范围内的工件都能在上面进行码放，通过演示我们发现中间增加框架后，对于一定直径范围工件的码放件数影响不大，但对于其他工件要少装一排，这样统计下来整体料筐装满后，单炉就会少装上百件产品。其结果很不经济。

（2）于是我们将方案又进行了两次改进，即去掉了原先中间框架，只是在外围长向框架中心处做了小范围的局部加强。为了提高空冷料盘与主料盘之间配合后的稳定系数，我们将方案一中的单方挡块变为双向，使得一个挡块发生损坏后还会有另一个挡块进行限位固定作用。至此我们完成图样的绘制确认。

（a）****改进

（b）**次改进

2.样件试验与设计改进

因为双方都缺少相关经验，为避免批量后出现其他没有预料的问题，我们先期只是了20个样件。样件到厂后我们进行了空筐装配与装料实验，并在送料滑到上运行演示，结果发现两个问题：首先是料盘平面度超差严重，个别位置处的工件层层之间有挤压的现象；再有就是成排码放好的料筐在运料滑道上运行时向单方倾斜。

为此，我们与挂具厂经过多次探讨研究后再次决定对原设计进行了改进，在料盘边框中心部位增加了一个固定孔座，料盘装载完毕后可用一固定杆从上层顺着固定孔贯穿插到底层料盘，因固定杆直径与固定座孔径的间隙较小，故此可缓解料筐在运料滑道运行时向单方倾斜的现象，同时也提高了料筐的强度。另外，通过优化料盘底面筋骨的卸应力间隙的位置，以及在铸造过程中增加蜡模支撑等措施来降低了铸造难度。

3.新型热处理工装应用前后的效果对比

按照方案的料盘果然避免了以往的不足。料盘的底面平面度提高了很多，工件的受压现象没有了，满载的料盘在运转过程中也不在发生大的倾斜，完全能够的需求。且在实际装料过程中，因为新型料盘的质量只有原先老式料盘重量的35%。 原先需要两个人合作码放的操作，现在一个人就能完成，减轻了操作轻度 。

因为单件空冷料盘重量的降低，使得我们在每一炉增加了装炉件数的同时，整体工件与工装重量的总和非但没有增加反而降了下来。以我公司加工的一种产品为例，原先每炉的满载工件个数为1050件，采用新型工装后每一炉的满载装炉个数一下增加到1496件。单是装炉效率提高了42.5%。我们对采用新型工装加工出来的工件进行了渗碳层的均匀性检测，其结果显示比原先使用老式工装的散差还小，完全符合技术要求。更值得一提的是采用新型工装后在提高了装炉量的同时每一炉的加工时间还有所减少，降低了电能与渗碳介质的消耗，进一步起到了节能增效的作用。