《年产1000t热处理车间课程设计--大学毕业设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产1000t热处理车间课程设计--大学毕业设计.doc（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一、车间的任务和工作制度1.1 车间生产任务 本次设计热处理车间的生产任务是年产1000t，生产三类六种规格的刀具，各种规格刀具的年产量各占总年产量的1/6。详见专业课程设计任务书。 本热处理车间生产的废品率为3%（包括热处理报废和运输报废），达30吨，故热处理车间的实际生产任务为970吨/年。则六种刀具各自的年产量为161.7吨，见表1-1表1-1序号品种规格单重(kg)热处理件重量 1齿轮铣刀M101.41161.7tM5.50.53 2车刀A100.002A120.004 3锥柄钻11.8X850.10514.1X1920.3251.2 车间的工作制度及年时基数 1.2.1 工作制度 热
2、处理车间常有长工艺周期的生产和热处理炉空炉升温时间长的情况，所以多数采用二班制或三班制。本设计采用二班制。 1.2.2 设备年时基数 设备年时基数为设备在全年内的总工时数，等于在全年工作日内应工作的时数减去各种时间损失。根据文献热处理车间设计的公式计算，公式如下：F设 =D设Nn（1-b%） 式中 F设设备年时基数（h）； D 设 设备全年工作日，等于全年日数（365天）-全年假日（10 天）-全年双修日（106天）=249天； N每日工作班数； n每班工作时数，取8h； b损失率，时间损失包括设备检修及事故损失，工人非全日缺 勤而无法及时调度的损失，以及每班下班前设备和场地清洁工作所需的停工
3、损失，此处取5%。 计算F设的值，F设 =24928（1-5%）=3744.963783（h）1.2.3 工人年时基数 工人年时基数可依据下式计算： F人=D人n（1b%） 式中 F人工人年时基数（h）； D人工人全年工作日（249天）； b时间损失率，包括病假、事假、探亲假、产假及哺乳、设备 清扫、工间休息等工时损失，本设计取4%。 计算F人 的值，F人 =2498（14%）=1912.321912（h）二、工艺分析和设备选择2.1 材料选择及刀具规格 2.1.1 材料的选择 本设计车间的生产产品为齿轮铣刀、锥柄钻、车刀。查查热处理工艺规范数据手册P94及热处理工艺设计与选择P194，可知三
4、种刀具宜用高速钢类，最终材料的选择是车刀选用w6mo5cr4v2，锥柄钻选用w9mo3cr4v，齿轮铣刀选用w18cr4v。2.1.2 刀具规格尺寸 刀具在高速切削时，其刃部的温度可达600以上，而刀具硬度只有轻微的下降，要求有较高的红硬性。在这样的条件下，一般都选用高速钢。高速钢在650是的实际硬度仍然高于50HRC。高速钢需要经过退火、淬火和回火处理，具体热处理工艺后面将有介绍。 查机械加工常用刀具数据速查手册，各刀具的尺寸数据如下： 表2-1品种规格DdB齿轮铣刀M101203231.0M5.5953217.3 表2-2品种规格尺寸车刀A1010x6x4A1212x8x5 表2-3品种规
5、格锥柄钻11.88514.11922.2 工艺设计 2.2.1 工艺路线 高速钢的热处理一般工艺路线如下： 预备热处理淬火预热淬火加热淬火三次回火 2.2.2 详细工艺参数 查热处理工艺与实践P116-119，得三种材料工艺参数如下：表2-4牌号退火工艺淬火和回火工艺等温退火淬火预热淬火加热淬火介质回火制度备注加热温度/C保温时间/h冷却温度/C时间（s/mm)介质温度C时间（s/mmW6Mo5Cr4V28502炉冷至750，保温4h，再炉冷至550，出炉空冷85024中性盐浴1200 12201215油560，3次，每次1h，空冷薄刃刀具1230复杂刀具1240简单刀具1150120020冷
6、拉模具W18cr4v8702炉冷至750，保温4h，再炉冷至550，出炉空冷85024126012801215560，3次，每次1h，空冷薄刃、复杂刀具128013001215简单刀具120012401520冷作模具W9mo3cr4v8502炉冷至750，保温4h，再炉冷至550，出炉空冷85024121012501215560，3次，每次1h，空冷 对于不同的产品，由于规格尺寸的不同，则各种的热处理工艺参数略有不同。在预热阶段，车刀由于尺寸较小，选用一次预热法预热；铣刀及锥柄钻由于尺寸较大，形状复杂选用二次预热法预热。预热的具体工艺参数下表。锥柄钻淬火温度选1250，车刀选1240，齿轮铣刀
7、选1270。加热时间都选择12s/mm。表2-5刀具预热方法炉型加热温度/加热时间/(s/mm)适用范围车刀一次预热法 盐浴炉 85024适于形状简单，截面较小的工件齿轮铣刀、锥柄钻二次预热法第一次预热65040适于形状复杂或截面较大的工件第二次预热 85024 在淬火工艺中，车刀形状简单，直接使用油淬，即在油中冷却至350后空冷。对于形状较复杂的刀具，为了减小刀具畸变和开裂的倾向，都采用分级淬火工艺。齿轮铣刀和锥柄钻都采用一次分级淬火，将淬火加热后的工件放入620的中性盐浴炉中，保持一段时间（相当于淬火加热时间），然后空冷至室温。2.2.3 各刀具工艺曲线 各刀具工艺曲线如图所示(1)车刀工
8、艺曲线（2）锥柄钻工艺曲线（3）齿轮铣刀工艺曲线2.3 热处理设备选择2.3.1预备热处理设备的选择 由热处理设备可知工件退火一般选用箱式炉。本设计等温退火温度为850，故选用中温箱式炉。查热处理设备P67，初步选用RX3-75-9型中温箱式炉，炉膛尺寸为1800900550（单位：mm），最大装料量1200kg，查热处理手册第三版第三卷表3-5知道炉温850时空炉升温时间为3.5小时。 装料时，工件与电热元件或工件与炉膛之间应保持一定的距离，查热处理炉附表22，RX3-75-9型中温箱式炉的有效装料体积为： V =1430770500=550550000 mm 炉冷速度一般为1020/h，此
9、处取15/h 则等温退火各阶段的时间：t升温 =3.5h，t保温=4+2=6h；t随炉冷=（750-550）/15=13.3h ；上下料时间t上下=0.5h ；退火总时间 t退火=3+4+2+13.3+0.5=23.3h (1)生产齿轮铣刀（a)生产M10规格的铣刀，由表2-1可知该铣刀的尺寸，则该铣刀每一个所占的空间为： v=12012031.0=446400mm n=V/v1233个 M=1.41n=1738.35kg1200kg 当n=851时M=1199.91kg1200kg 生产率为P=M/t退火=52.62kg/h E1=161700/52.62=3140.41h（b) 生产M5.
10、5规格的铣刀，由表2-1可知该铣刀的尺寸，则该铣刀每一个所占的空间为： v=959517.3=156132.5mm 则，每炉可装该铣刀的个数为：n=V/v3526个 装料总重量为：M=0.1n=1868.78kg1200kg 所以，n取2264时，M=1199.92kg1200kg 生产率为P=M/t退火=51.49kg/h 年负荷时数 E2=Q/P=3140.41h(2)生产车刀 (a)A10车刀 1064 同上，计算各参数 v=240 mm 当n=600000时，M=1200kg P=51.50kg/h E3=3139.81h (b)车刀A12 1285 v=480 mm 当n=30000
11、0时，M=1200kg P=51.50kg/h E4=3139.81h (3) 生产锥柄钻(a)生产11.885规格的锥柄钻 锥柄钻每一个所占的空间为： v =11.811.885=11835.4 mm 则，每炉可装的个数为：n=V/v45617个 则，装料总重量为：M=0.105n=4884.291200kg 可取n=11428 M=1199.94kg 生产率为P=M/t退火=51.5kg/h 年负荷时数为： E5=Q/P=3139.81h (b)滚刀14.1X192滚刀每一个所占的空间为： v=38171.5mm 每炉可装的个数为：n=V/v14423个 装料总重量为：M=0.325n=4
12、687.47kg1200kg 所以n=3692时 M=1199.9kg 生产率为P=51.5kg/h 年负荷时数为 E6=Q/P =3139.81h 综上所述，RX3-75-9型中温箱式炉用做等温热处理炉适用于所有产品， 则该设备的年负荷时数为E=E1+E2+E3+E4+E5+E6=18839.47h;设备数量为 C=E/F设=4.98，C=6 ;设备负荷率为 K=C/C100%=83% 符合二班制设备负荷率80%90%的要求的要求。2.3.2 预热处理设备的选择 预热时，分一次预热和二次预热两种工艺。各刀具采用的预热工艺见表2-5 一次预热法 由热处理手册第四版第三册P237243初步选用R
13、DM-45-13型埋入式高温盐浴炉，炉膛尺寸350300700（单位：mm），额定温度1300，预热温度850。加热系数为24s/mm。 a)生产车刀A10 由于该刀具采用一次预热法，在预热中加热时间为 t加热=244=96s查热处理工艺参数手册P21，保温时间可按下列经验公式计算： =KD 式中 保温时间（min） 保温时间系数（min/mm），查热处理工艺参数手册表1-18， 本设计选取0.35 K工件装炉方式修正系数，通常取1.01.5本设计选取1.0 D工件有效厚度（mm） 则A10的保温时间为 =0.351.04=1.4min= 84s 所以，该刀具预热工艺时间为 t= t加热+=1
14、80s 车刀A10的装料设计埋入式盐浴炉炉膛尺寸的设计如下图 工件距离熔盐表面的距离一般不小于30mm，本设计a取30mm；工件距离炉膛内壁的距离约为50mm，本设计b取50mm；熔盐表面与炉膛口的距离约为50100mm，本设计c取50mm；电极下端距离炉膛底的距离d一般为5070mm，本设计取50mm；电极高度由炉型而定，本炉型的电极高度e取113mm，则工件距离 底部的距离大于163mm，本设计f取200mm。则，该盐浴炉工作空间尺寸大约为250200500（单位：mm）车刀A10的尺寸为10X6X4，则装料方式可设计为横排10个，纵排15个，列排20个，即装料的方式为10x15x20。综
15、上，RDM-35-13型盐浴炉，一炉可以放置的车刀A10的个数为 n=101520=3000个 则一炉装料量 M=0.002n=6kg 生产率 P=M/t=（6/180）3600=120kg/h 设备年负荷时数 E1=Q/P=161700/120=1347.5h (b)车刀A12 该车刀采用的是一次预热法。 选用RDM-45-13型埋入式高温盐浴炉。该盐浴炉工作空间尺寸大约为250200500（单位：mm）。 计算该车刀预热时间为 t= 225s装料设计如下： 对应工作空间尺寸，装料方式为10x10x15 综上，一次装载个数为n=1500个 一次装料量为 M=0.004n= 6kg 生产率为
16、P=M/t=96kg/h 设备年负荷时数E2=Q/P=1684.38 h E=E1+E2=3031.88h 设备数量 C=E/F设=3031.88/3783=0.801 C=1 台 设备负荷率 K=C/C100%=80.1% 二次预热法第一次预热 本次预热初步选用RDM-70-8型埋入式中温盐浴炉，炉膛尺寸为450350700（单位：mm），额定温度为850，工作空间尺寸为350250500（单位:mm）。由表2-5可知，预热温度为650，加热时间是40s/mm。 (a)生产齿轮铣刀M10 同上，计算铣刀的预热时间为 t= 1891s 装料设计如下： 对应工作空间尺寸，装料方式为2213 综上
17、，一次装载个数为n=52 一次装料量为M=1.41n=73.32kg 生产率为P=M/t=139.58kg/h 设备年负荷时数E1=Q/P=1158.48h(b)生产齿轮铣刀M5.5计算该刀具的预热时间为 t=1055.3s 对应工作空间尺寸，装料方式为3215 综上，一次装载个数为 n=90 一次装料量为 M=0.53n=47.7kg 生产率为P=M/t=162.72kg/h 设备年负荷时数E2=Q/P=993.73h(c)锥柄钻11.885 计算该刀具的预热时间为 t=719.8s 对应工作空间尺寸，装料方式为31530 综上，一次装载个数为n=1350 一次装料量为 M=0.105n=1
18、41.75kg 生产率为P=M/t= 708kg/h 设备年负荷时数E3=Q/P=228.39h(d)锥柄钻14.1192 计算该刀具的预热时间为 t= 860.1 s 对应工作空间尺寸，装料方式为15x10x2综上，一次装载个数为n=300 一次装料量为 M=0.325n= 97.5kg 生产率为P=M/t=408kg/h 设备年负荷时数E=Q/P=396.32h 綜上所述，以上四种刀具都选用RDM-70-8型盐浴炉，则盐浴炉处理各刀具所需年负荷时数的和为 E=E1+E2+E3+E4=2776.92h 设备台数C= 0.734， C=1 设备负荷率 K=C/C100%=73.4% 。第二次预
19、热 初步选用RDM-45-13型埋入式高温盐浴炉，炉膛尺寸为350300700（单位：mm），额定温度为1300，工作空间尺寸为250200500（单位:mm）。由表2-5可知，预热温度为850，加热时间是24s/mm。（a）生产齿轮铣刀M10 预热工艺总时间为 t= 1395s对应工作空间尺寸，装料方式为串挂253 盐浴炉可以一次装载铣刀的个数为 n=30 则一次装料量为M=1.41n=34.2kg 生产率为P=M/t=88.26kg/h 设备年负荷时数E1=Q/P=1832.09h（b）生产齿轮铣刀M5.5 同理可计算出该刀具的第二次预热时间为t=778.5s 对应工作空间尺寸，装料方式为
20、串挂284装载个数为n=64一次装料量为M=0.53n= 33.92kg 生产率为 P=M/t= 156.86kg/h设备年负荷时数E2=Q/P=1030.86h（c）生产锥柄钻11.885 预热工艺总时间为 t=531s 对应于工作空间尺寸，装料方式为竖放15104 综上，一次装载个数为 n=600 一次装料量为M=0.105n= 63kg 生产率为P=M/t= 427.12kg/h 设备年负荷时数E3=Q/P= 378.58h（d）生产锥柄钻14.1192 预热时间为t= 634.5s 对应工作空间尺寸，装料方式为1292 一次装载个数为 n=216 一次装料量为M=0.325n= 70.
21、2kg 生产率为P=M/t=398.3kg/h 设备年负荷时数E4=Q/P= 405.98h综上所述，现选用RDM-45-13型埋入式高温高温盐浴炉处理以上刀具的年负荷时数之和为 E=E1+E2+E3+E4=3647.51h 设备台数 C=0.964,C=1设备负荷率为 K=96.4%，符合要求。2.3.3 淬火加热设备的选择 淬火设备初步选用RDM-90-13型埋入式高温盐浴炉，炉膛尺寸为450350700（单位：mm），额定温度为1300，工作空间尺寸为350250500（单位:mm）。加热时间取12s/mm。（a）车刀A10t加热=48s查热处理工艺参数手册P21，保温时间可按下列经验公
22、式计算： =KD 其中查表1-18取0.17，以下相同 =（0.17x1.0x4）x60=40.8s则预热总时间t=48+40.8=88.8s对应于工作空间尺寸，装料方式为172030一次装载个数为 n=10200则一炉装料量 M=0.002n=20.4kg 生产率 P=M/t=827.03kg/h设备年负荷时数 E1=Q/P=195.52h （b）车刀A12 t=111s对应于工作空间尺寸，装料方式为151525一次装载个数为n=5625个则一炉装料量 M= 0.004n=22.5kg生产率 P=M/t=729.73kg/h设备年负荷时数 E2=Q/P=221.58h（c）齿轮铣刀M10 t
23、=688.2s 对应工作空间尺寸，装料方式为串挂233一次装载个数为n=18 一次装料量为M=1.41n= 25.38kg 生产率为P=132.77kg/h 设备年负荷时数E3= 1217.94h（d）齿轮铣刀M5.5 t=384.06s 对应工作空间尺寸，装料方式为串挂3102 一次装载个数为n=60一次装料量为M=0.53n= 31.8kg 生产率为P=298.08kg/h 设备年负荷时数E4= 542.48h（e）锥柄钻11.885t=261.96s 对应工作空间尺寸，装料方式为竖放10x10x5 一次装载个数为n=500 一次装料量为M=0.105n=52.5kg 生产率为P=721.
24、49kg/h 设备年负荷时数E5= 224.12h（f）锥柄钻14.1192 t=313.02s 对应工作空间尺寸，装料方式为竖放7x10x2 一次装载个数为n=140 一次装料量为M=0.325n=45.5kg 生产率为P=523.29kg/h 设备年负荷时数E6= 309h年负荷时数之和为 E=E1+E2+E3+E4+E5+E6=2710.64h设备台数 C=0.717 C=1设备负荷率为 K=71.7%2.3.4 淬火冷却设备的选择 由于高速钢的合金含量高，因此具有很好的淬透性。高速钢淬火冷却方法主要有油冷、分级淬火、等温淬火三种，本设计主要采用油冷和分级淬火两种。 1淬火油槽 将加热后
25、的工件在油中冷却至300400后，取出空冷。这种方法简单易行，工件表面油迹烧尽后，可趁热校直。但冷速块，淬火应力大，容易引起畸变和开裂；同时，油燃烧时产生烟雾，污染工作环境。此法只适用于形状简单、尺寸较大的刀具淬火或单件的淬火。 由于车刀形状简单，故采用油冷淬火。淬火槽主要由槽体、搅动装置、控温装置组成。槽体选用35mm（小型槽）的钢板焊成，周围附以型钢为加强肋，以提高其强度和刚性；底座由型钢制成，便于安装和运输。为保证工件淬入槽中或淬火介质膨胀时，淬火介质不致溢出槽外，以及便于介质循环冷却，一般在槽口边缘外侧设有溢流槽。盐浴炉用的淬火槽多为立方体，槽的长宽尺寸应大于最大炉底长宽尺寸，深度大于
26、最长垂直淬火零件的长度。搅动装置选用螺旋桨搅动。控温装置分加热装置和冷却装置，加热采用管状加热元件置于淬火槽内将淬火介质加热；冷却采用更换淬火介质的方法.分级淬火盐浴炉 分级温度一般为580620。分级淬火可以大大减少畸变和开裂倾向。加热后的工件经分级停留后，工件表里温度都降低到分级温度，内外温差减小。随后，从分级温度在空气中冷却是，冷却速度比较缓慢，沿工件截面产生马氏体转变的不同时性减小，因而可显著减小组织应力和热应力，从而减小畸变可开裂倾向。 分级淬火可分为一次、二次或多次分级淬火。本设计采用一次分级淬火，将工件放入580620的中性盐浴中，保持一段时间（相当于淬火加热时间），然后空冷至室
27、温。一次分级淬火用于一般刀具，操作简单，能保证质量。 选用RDM-35-6型埋入式低温温盐浴炉，额定温度为680，炉膛尺寸为350450665(单位：mm)，则工作空间尺寸大约为350300600（单位：mm）。 为了便于工人操作，减少不必要的麻烦，各刀具装料方式仍然采用淬火加热时对应的的装料方式。即除了温度不同，其它所有分级淬火工艺跟淬火加热相同。故，使用RDM-35-6型盐浴炉处理各刀具的年负荷时数之和仍然E=E1+E2+E3+E4+E5+E6=2710.64h设备台数 C=0.717 C=1设备负荷率为 K=71.7%2.3.5回火设备的选择 高速钢的回火温度一般为550570，保温时间
28、通常为60min，回火次数不少于三次，每次回火冷却都要冷至室温。 选用RJ2-55-6型低温井式电阻炉 额定温度为650，外形尺寸1967X1470X2485炉膛尺寸为700（直径）900（高），最大一次装料量750kg。设计一次装炉量为300kg，则生产率为300kg/h。该井式炉用于处理所有刀具，故其年产量为970t。 设备年负荷时数为E=970000/300=3233.3h 设备台数C=0.855 C=1 设备负荷率为K=85.5%全部所要的炉子等温退火的炉子:RX3-75-9型中温箱式炉X6预热炉:一次预热法RDM-45-13型埋入式高温盐浴炉X1二次预热法第一次预热：RDM-70-8
29、型埋入式盐浴炉X1第二次预热：RDM-45-13型埋入式中温盐浴炉X1淬火炉：RDM-90-13型高温盐浴炉X1分级淬火盐浴炉：RDM-35-6型埋入式低温温盐浴炉X1回火炉:RJ2-5-6型低温井式电阻炉X12.3.6 热处理车间辅助设备的选择 起重运输设备 起重运输设备应根据所起吊零件的最大起重量，并考虑到零件吊具、吊架、垫盘及各种装料罐的重量，以及特殊设备的安装、维修等需要而进行选用。 简单机械化热处理车间，主要采用吊车起重运输，如桥式起重机、梁式起重机、单轨吊车（单轨气动或电动葫芦）。本设计车间属简单机械化车间，且生产中小零件，故采用梁式起重机（起重5t），地面操作。 车间内部运输可用手推车、电瓶车、电动平车。对车间外运输采用电瓶车、汽车。清洗清理设备 为清除零件淬油后油污垢，可采用清洗槽、室式清洗机或输送带式清洗机，选用碱性清洗液或合成洗涤剂。