年产500吨的热处理车间设计Word文件下载.docx

1、规格单重（kg）年热处理件重量/t1齿轮铣刀M2.25M100.11.4185.82滚刀80800.851151153.13车刀A50.28A60.641.3 车间的工作制度及年时基数1.3.1 工作制度热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。1.3.2 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

2、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损失，此处取6%。计算F设的值， F设 =24928（1-6%）=3744.963745（h）1.3.3 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 =249（14%）=1912.321912（h）第二章

3、工艺分析和设备选择2.1 产品技术要求的分析2.1.1 材料的选择本设计车间的生产产品为齿轮铣刀、滚刀、车刀。查热处理手册第三版第三册可知三种刀具的可用钢号。为了简化工艺和生产成本，本设计中，三类产品都选用W6Mo5Cr4V2钢号，属高速钢类。W6Mo5Cr4V2的化学成分如表2-1。表2-1 W6Mo5Cr4V2的化学成分牌号化学成分（质量分数）/%CWMoCrVCoSiMnSPW6Mo5Cr4V20.80 0.905.506.754.505.503.804.401.752.200.200.450.150.400.0302.1.2 技术分析刀具在高速切削时，其刃部的温度可达600以上，而刀具

4、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，齿轮铣刀的尺寸数据如表2-2。表2-2 齿轮铣刀的尺寸数据（单位：mm）品种DdB60228.21203231.0齿轮铣刀的外形如图2-1所示。尺寸63191502.2 工艺设计2.2.1 工艺路线高速钢W6Mo5Cr4V2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 查金属材料手册363页，设计W6Mo5Cr4V2的热处理工艺参数如表2

5、-3。表2-3 W6Mo5Cr4V2常规热处理工艺参数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回火后硬度HRC加热温度/保温时间/h冷却硬度HBS温度/时间（s/mm）介质850炉冷至750，保温4h，再炉冷至550，出炉空冷25524中性盐浴12001220615油560，3次，每次1h，空冷62123063124064115012002060注： 高强薄刃刀具淬火温度 复杂刀具淬火温度 简单刀具淬火温度 冷作模具淬火温度对于不同的产品，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（规格863）和铣刀M2.25由于尺寸较小，选用一次预热法预热；铣

6、刀M10、滚刀和车刀（规格19150）由于尺寸较大，选用二次预热法预热。预热的具体工艺参数见表2-4。滚刀和铣刀都是较复杂的工件，淬火温度选1230，车刀选1240。表2-4 各刀具采用的预热工艺参数刀具预热方法炉型加热时间/（s/mm）适用范围车刀（863）、齿轮铣刀M2.25一次预热法盐浴炉适于形状简单，截面较小的工件齿轮铣刀M10、滚刀、车刀（19150）二次预热法第一次预热空气炉550100适于形状复杂或截面较大的工件65040第二次预热在淬火工艺中，油淬适用于简单的刀具淬火，在油中冷却至300400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。工业生

7、产中几乎80%的刀具都采用一次分级淬火，将淬火加热后的工件放入580620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。故本设计中车刀采用油淬，齿轮铣刀和滚刀采用一次分级淬火。2.2.3 各刀具工艺曲线各刀具工艺曲线如图2-2所示。 A） 车刀863的热处理工艺曲线 B） 车刀19150的热处理工艺曲线 C）滚刀和铣刀的热处理工艺曲线 图2-2 铣刀、滚刀和车刀的工艺曲线2.3 热处理设备选择2.3.1 预备热处理设备的选择 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

8、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，此处取15/h则等温退火各阶段的时间：t升温 =3h，t保温=4+2h，t空冷=（750-550）/15=13.3h上下料时间t上下=0.5h则，退火总时间 t退火=3+4+2+13.3+0.5=22.8h 生产齿轮铣刀a） 生产M2.25规格的铣刀，由表2-2可知该铣刀的尺寸，则该铣刀每一个所占的空间为：v =60608.2=29520 mm则，每炉可装该铣刀

9、的个数为：n =V/v =18650.0718650个则，装料总重量为：M =0.1n =1865kg1200kg所以，n取12000时，M=1200kg1200kgRX3-75-9型中温箱式炉的生产率为P =M/t退火=52.63kg/h则，该设备处理M2.25齿轮铣刀的年负荷时数为E1=Q/P =87500/52.63=1662.55hb） 生产M10规格的铣刀，同理计算：v=12012031.0=446400mmn=1233个M=1.41n=1738.35kg1200kg当n=851时， M=1199.91kg则，生产率为 P=52.62kg/hE2=87500/52.62=1662.8

10、6h 滚刀 a）滚刀80 生产8080规格的滚刀，滚刀每一个所占的空间为：v =808080=512000 mm则，每炉可装该滚刀的个数为：n =V/v =1075.291075个M =0.85n =913.99kg1200kg所以，n取1075个P =M/t退火=40.08kg/h则，该设备处理8080滚刀的年负荷时数为E1=Q/P =87500/40.08=2183.13hb）滚刀115生产115115规格的滚刀，滚刀每一个所占的空间为：v =115115115=1520875 mmn =V/v =361.99362个M =3.1n =1122.2kg1200kg所以，n取362个P =M

11、/t退火=49.22kg/hE1=Q/P =87500/49.22=1777.73h3 生产车刀a） 车刀8 同上，计算各参数当n=4286时，M=1199.8kgP=1199.8/22.8=52.62kg/hE5=87500/52.62=1662.87hb） 车刀19当n=1875时，M=1200kgP=1200/22.8=52.63kg/hE5=87500/52.63=1662.55h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+E6=10611.69h设备数量为 C=E/F設=2.834，C=3设备负荷率为 K=C/C100%

12、=94.47%符合二班制设备负荷率80%90%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2-4。1 一次预热法初步选用RDM-35-13型埋入式高温盐浴炉，炉膛尺寸200200500（单位：mm），额定温度1300，预热温度850。加热系数为24s/mm。a） 生产齿轮铣刀M2.25由于该刀具采用一次预热法，在预热中加热时间为t加热=248.2=196.8s查热处理实用技术问答，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），查热处理实用技术问答表3-4，本设计选取0.35 K工件装炉方式修正

13、系数，根据热处理实用技术问答表3-5选取1.0 D工件有效厚度（mm）则，M2.25的保温时间为 保温=0.351.08.2=2.87min= 172.2s所以，该刀具预热工艺时间为t= t加热+保温= 369s该齿轮铣刀M2.25的装料设计:埋入式盐浴炉炉膛尺寸的设计如图2-3所示。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一般为5070mm，本设计取50mm；电极高度65235mm，本炉型的电极高度e取113mm，则工件距离底部的

14、距离大于163mm，本设计f取180mm。则，该盐浴炉工作空间尺寸大约为100100240（单位：mm）。由于铣刀外径D=60mm，则一横排可以挂1个。铣刀有效厚度B=8.2mm，则一列排可以挂9个，所以工件间隙宽度L=36/8=4.5mm,符合零件间距要求。铣刀一纵排最多可以挂3个。360=180mm，则工件间隙L=60/2=30mm。及对应工作空间尺寸，装料的方式为193。所以，该铣刀的挂具可设计为横挂3行，竖挂5列的形状。综上，RDM-35-13型盐浴炉，一炉可以挂的铣刀M2.25的个数为n=13=27 个 则一炉装料量 M=0.1n=2.7kg 生产率 P=M/t=（2.7/369）3

15、600=26.34kg/h 设备年负荷时数 E=Q/P=87500/26.34=3321.94h 设备数量 C=E/F设=3321.94/3744.96=0.887 C=1 台设备负荷率 K=C/C100%=88.7%b）车刀8该车刀采用的是一次预热法。计算该车刀预热时间为 t= 360s选用RDM-35-13型埋入式高温盐浴炉。该盐浴炉工作空间尺寸大约为100装料设计如下：对应工作空间尺寸，装料方式为32 各方向工件之间的距离分别为L1= 33mm，L2= 42mm综上，一次装载个数为 n=12 一次装料量为 M=0.28n= 3.36kg 生产率为 P=M/t= 33.6kg/h 设备年负

16、荷时数 E=Q/P= 2604.17h 设备台数 C= 0.7011, C=1设备负荷率 K=70.11%故，一次预热法需用RDM-35-13型盐浴炉2台，分別处理这两种刀具。2 二次预热法第一次预热本次预热初步选用RDM75-8型埋入式中温盐浴炉，炉膛尺寸为350450665（单位：mm），额定温度为850，工作空间尺寸为250350405（单位:由表2-4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= 651+ 1240= 1891s使用RDM35-8型盐浴炉，装料设计如下：工件之间的距离分别为 L1= 22.5mm ，L2=10mm,

17、综上，一次装载个数为 n=54一次装料量为 M=1.41n=76.14kg生产率为 P=M/t=40.11kg/h设备年负荷时数 E1=Q/P=2181.5hb）滚刀80 计算该刀具的预热时间为t=1680+ 3200= 4880s45工件之间的距离分别为 L1= 5mm ，L2= 10mm综上，一次装载个数为 n=60一次装料量为 M=0.85n=51kg生产率为 P=M/t=37.62kg/h设备年负荷时数 E2=Q/P=2325.89hb） 滚刀115t=4600+2415=7015s对应工作空间尺寸，装料方式为24工件之间的距离分别为 L1= 5mm ，L2= 2.5mm综上，一次装载

18、个数为 n=24一次装料量为 M=3.1n= 74.4kg生产率为 P=M/t= 38.18kg/h设备年负荷时数 E3=Q/P= 2291.77hc） 车刀19计算该刀具的预热时间为t= 760 + 399 = 1159 s对应工作空间尺寸，装料方式为10工件之间的距离分别为 L1= 17.78m ，L2= 9.88mm综上，一次装载个数为 n=180一次装料量为 M=0.64n= 115.2kg生产率为 P=M/t= 357.83kg/h设备年负荷时数 E=Q/P= 244.53h綜上所述，以上四种刀具都选用RDM-75-8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+E

19、3+E4= 7043.69h设备台数 C= 1.88， C=2100%=94% 二次预热法第二次预热该铣刀采用的是二次预热法，该方法的第二次预热温度为850，加热系数为24s/mm。该铣刀的有效厚度为29.2mm，则预热中的加热时间为29.2= 700.8s保温时间为 29.2=10.22min=613.2s预热工艺总时间为 t= t加热+保温= 1314s由于该铣刀的尺寸太大，RDM-35-13型埋入式高温盐浴炉已不适用，现选用RDM-90-13型埋入式高温盐浴炉（热处理手册第三版第三卷228页），炉膛尺寸为450700（单位：同理可估出该盐浴炉工作空间尺寸大约为350250440（单位：a

20、）铣刀外径为D=115mm10即，铣刀的排列方向与浴槽的宽平行。铣刀间的间隙为L=（440-1031）/9=14.4mm综上，RDM-90-13型盐浴炉可以一次装载铣刀的个数为n=60则一次装料量为 M=1.41n=84.6kg生产率为 P=M/t=231.78kg/h设备年负荷时数 E1=Q/P=377.51hb） 滚刀80该滚刀采用二次预热法，该方法第二次预热的该方法的第二次预热温度为850，加热系数为24s/mm。该滚刀的有效厚度为80mm，则预热中的加热时间为80= 1920st保温=0.3580= 28min= 1680s预热工艺总时间为t=t加热+t保温= 3600s同上，此刀具尺

21、寸大，选用RDM-90-13型埋入式高温盐浴炉。对应于工作空间尺寸，装料方式为4则，滚刀之间的间距为L1=10mm，L2=5mm综上，该滚刀的一次装载个数为 n=60一次装料量为 M=0.85n= 51kg生产率为 P=M/t= 51kg/h设备年负荷时数 E2=Q/P= 1715.68hc）滚刀115该滚刀采用的是二次预热法，同理可计算出该刀具的第二次预热时间为t=5175s同上，选用RDM-90-13型埋入式高温盐浴炉。工件之间的距离分别为L1=10mm，L2=2.5mm综上，该锥柄钻的装载个数为 n=18一次装料量为 M=3.1n= 55.8g生产率为 P=M/t= 38.82kg/h设

22、备年负荷时数 E3=Q/P= 2253.99hd）生产车刀19该车刀采用的是二次预热法。计算该车刀预热时间为 t= 456s+ 399s= 855s选用RDM-90-13型埋入式高温盐浴炉。对应工作空间尺寸，装料方式为9工件之间的距离为 L1= 9.7mm，L2=17.8mm综上，一次装载个数为 n=162一次装料量为 M=0.64n= 103.68kg生产率为 P=M/t= 436.5kg/h设备年负荷时数 E4=87500/P= 200.7h综上所述，使用RDM-90-13型埋入式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=4547.88h设备台数 C=1.297,C=2设备负荷率为 K=70.85%2.3.3 淬火加热设备的选择高速钢的淬火加热在氯化钡盐浴中进行,加热前对盐浴进行脱氧,以防工件氧化和脱碳。高速钢加热时碳化物的溶解主要取决于加热温度，但是在一定的加热温度下，有一个最合适的加热时间，超过这个时间，不但对提高钢的硬度和热硬性不起作用，反而会使钢的晶粒长大，力学性能下降，使冲击韧度和强度都降低。在盐浴炉中加热时，各种