作为采煤机设备的关键零部件齿圈是保证采煤机动力传递的重要部分。在齿圈生产制造的过程中,要获得良好的耐磨性、抗疲劳强度和硬度,就需要对齿圈进行热处理,而渗氮是关键热处理之一。因此控制渗氮齿圈的质量和对齿圈的热处理工艺进行优化研究对提高齿圈的使用性能有着重要的意义。本文针对采煤机齿圈的热处理工艺进行研究分析,选用材料42CrMo钢,通过分析总结影响齿圈渗氮的质量因素,先建立三维模型并利用Deform对齿圈进行淬火工艺的有限元分析,然后采用正交试验对齿圈进行渗氮工艺的模拟仿真,最后通过渗氮试验来验证仿真的可靠性并进行齿圈的质量控制,进而实现工艺优化研究。为了提高齿圈渗氮的质量,论文主要研究内容如下:（1）对采煤机齿圈的生产全过程进行现场的数据收集与整理,综合分析采煤机齿圈的加工工艺和影响齿圈渗氮的质量因素,并对影响齿圈质量的因素进行了机理的分析,然后采用数值模拟来研究齿圈淬火仿真过程中的微观组织、表面硬度、残余应力和变形的影响。（2）通过渗氮仿真得出影响齿圈渗氮层深度的主要因素依次为氨气分解率、渗氮温度和渗氮时间,并利用单一因素控制法对齿圈进行渗氮试验研究,然后进行齿圈渗氮的质量控制,其中包括表面硬度、渗氮层深、氮化物、疏松性,最终得出齿圈的质量控制方案,与仿真结果基本保持一致。（3）对齿圈的加工工艺存在的问题进行分析,然后提出工艺改进方案,并通过试验验证了改进方案的有效性,最后对齿圈的渗氮工艺进行优化,得出渗氮温度在510℃,渗氮时间为70h,氨气分解率控制在25%左右并进行空冷的工艺优化方案,从而控制了齿圈深层渗氮的质量,达到生产率高、合格率高的要求。