车刀热处理车间设计.docx

1、车刀热处理车间设计 编号 热处理车间设计说明书 二级学院 材料科学与工程学院 专 业 材料科学与工程 班 级 107090302 学生姓名骆江学号 10709030218 指导教师 刘成龙 职称 副教授 时 间 2010年12月XX日 目 录摘 要 Abstract1 绪论12 货币市场的一般理论分析2 2.1 货币市场的概念及其特征2 2.2 货币市场的功能和作用3 2.3 国外货币市场发展的特征63 中国货币市场发展问题研究8 3.1 中国货币市场发展现状分析8 3.2 中国货币市场发展中存在的问题106 结论77致谢78参考文献80文献综述83第一章 车间的任务和工作制度1.1 车间的类

2、别本次车间设计的类别定为成品热处理车间，主要承担产品最终阶段的热处理任务，以达到产品最终技术要求。这类车间常独立设置，常与机加工车间相邻或设在机加工车间内。本次设计的车间采用独立设置，故也称作独立热处理车间。1.2 车间生产任务车间生产任务（或称生产纲领）是指车间承担的年产量。本次设计热处理车间的生产任务是年产500t，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15吨，故热处理车间的实际生产任务为515吨/年。则六种刀具各自的年产量为85.8吨，见表1-1。表1-1 热处理车间生产纲领

3、序号产品名称规格单重（kg）年热处理件重量/t1齿轮铣刀M10M11.410.485.8M2.25M70.15.492锥柄钻11.88522.42480.1050.7620320162270.850.363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（

4、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%

5、。计算F人 的值， F人 =2498（14%）=1912.321912（h）第二章 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、锥柄钻、车刀。查热处理手册第3版第2卷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.

6、400.0300.0302.1.2 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）品种规格DdB齿轮铣刀M2.2560228.2M101203231.0齿轮铣刀的外形如图2-1所示。2.2 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

7、火三次回火2.2.2 详细工艺参数 查金属材料手册，设计W6Mo5Cr4V2的热处理工艺参数如表2-3。表2-3 W6Mo5Cr4V2常规热处理工艺参数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)介质温度/时间(s/mm)W6Mo5Cr4V28502炉冷至750，保温4h，再炉冷至550，出炉空冷25585024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

8、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8863）和铣刀M2.25由于尺寸较小，选用一次预热法预热；铣刀M9、锥柄钻和车刀（规格1919150）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。锥柄钻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温度/加热时间/(s/mm)适用范围车刀（8863）、齿轮铣刀M2.25一次预热法盐浴炉85024适于形状简单，截面较小的工件齿轮铣刀M9、锥柄钻、车刀（1919150）二次预热法第一次预热空气炉550100适于形状复杂

9、或截面较大的工件盐浴炉65040第二次预热盐浴炉85024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，齿轮铣刀和锥柄钻采用一次分级淬火。2.2.3 各刀具工艺曲线各刀具工艺曲线如图2-2所示。图2-2 铣刀、锥柄钻和车刀的工艺曲线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

10、尺寸为1800900550（单位：mm），最大装料量200kg，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，RX3-45-9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 =13.8h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

11、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，每炉可装该铣刀的个数为：n =V/v =18650.0718650个则，装料总重量为：M =0.17n =3170.5kg1200kg所以，n取7058时，M=1199.86kg1200kgRX3-45-9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M9规格的铣刀，同理计算：v=11511529.2=386170 mmn=14237 个M=2.18n=31036.66kg1200kg

12、当n=550时， M=1199kg则，生产率为 P=52.59kg/hE2=87500/52.59=1663.81h 生产锥柄钻 a）锥柄钻10.6195同上，计算各参数当n=8571时，M=1199.94kg1200kgP=1199.94/22.8=52.63kg/hE3=87500/52.63=1662.55hb）锥柄钻20254当n=4444时，M=1199.88kgP=1199.88/22.8=52.63kg/hE4=87500/52.63=1662.55h3 生产车刀a） 车刀8863当n=40000时，M=1200kgP=1200/22.8=52.63kg/hE5=87500/52

13、.63=1662.55hb） 车刀1919150当n=2857时，M=1199.94kgP=1199.94/22.8=52.63E6=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，则该设备的年負荷時數為E=E1+E2+E6=9975.56h設備數量為 C=E/F設=2.664，C=3設備負荷率為 K=C/C100%=88.79%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

14、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

15、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5个，所以工件间隙宽度L

16、=59/4=14.75mm,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。及對應工作空間尺寸，裝料的方式為153。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=153=15 个 则一炉装料量 M=0.17n=2.55kg 生产率 P=M/t=（2.55/369）3600=24.88kg/h 设备年负荷时数 E=Q/P=87500/24.88=3516.88h 设备数量 C=E/F设=3516.88/3744.96=0.9391 C=1 台设备负荷率 K=C/C100

17、%=93.91%符合二班制设备负荷率80%90%的要求。b）生产车刀8863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100100240（单位：mm）。装料设计如下：对应工作空间尺寸，装料方式为563 各方向工件之间的距离分别为L1= 15mm，L2= 10.4mm，L3= 25.5mm综上，一次装载个数为 n=90 一次装料量为 M=0.03n= 2.7kg 生产率为 P=M/t= 27kg/h 设备年负荷时数 E=Q/P= 3240.74h 设备台数 C= 0.8654, C=1设备负荷率 K=86.5

18、4%符合二班制设备负荷率80%90%的要求。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RDM35-8型埋入式中温盐浴炉，炉膛尺寸为300250600（单位：mm），额定温度为850，工作空间尺寸为200150340（单位:mm）。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M9同上，计算铣刀的预热时间为t= 613.2+ 1168= 1781.2s使用RDM35-8型盐浴炉，装料设计如下：对应工作空间尺寸，装料方式为512工件之间的距离分别为 L1= 13.5mm ，L2=110mm综上，一次装载

19、个数为 n=10一次装料量为 M=2.18n=21.8kg生产率为 P=M/t=44.06kg/h设备年负荷时数 E1=Q/P=1985.93hb）生产锥柄钻10.6195 计算该刀具的预热时间为t= 222.6+ 424= 646.6s装料设计如下： 对应工作空间尺寸，装料方式為1391工件之间的距离分别为 L1= 5.18mm ，L2= 6.825mm综上，一次装载个数为 n=117一次装料量为 M=0.14n=16.38kg生产率为 P=M/t=91.2kg/h设备年负荷时数 E2=Q/P=959.43hb） 生产锥柄钻20254 计算该刀具的预热时间为t=800+420=1220s装料

20、设计如下： 对应工作空间尺寸，装料方式为861工件之间的距离分别为 L1= 5.714mm ，L2= 6mm综上，一次装载个数为 n=48一次装料量为 M=0.27n= 12.96kg生产率为 P=M/t= 38.24kg/h设备年负荷时数 E3=Q/P= 2288.18hc） 生产车刀1919150计算该刀具的预热时间为t= 760 + 399 = 1159 s装料设计如下： 对应工作空间尺寸，装料方式为762工件之间的距离分别为 L1= 11.17mm ，L2= 7.2mm综上，一次装载个数为 n=84一次装料量为 M=0.42n= 35.28kg生产率为 P=M/t= 109.58kg/

21、h设备年负荷时数 E=Q/P= 798.5h綜上所述，以上四种刀具都选用RDM-35-8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= 6032.04h设备台数 C= 1.611， C=2设备负荷率 K=C/C100%=80.54%符合二班制设备负荷率80%90%的要求。 二次预热法第二次预热a）生产齿轮铣刀M9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t加热=2429.2= 700.8s保温时间为 保温=0.351.029.2=10.22min=613.2s预热工艺总时间

22、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-50-13型埋入式高温盐浴炉，炉膛尺寸为300250500（单位：mm）。同理可估出该盐浴炉工作空间尺寸大约为200150240（单位：mm）。装料设计如下：铣刀外径为D=115mm对应工作空间尺寸，装料方式为511即，铣刀的排列方向与浴槽的宽平行。铣刀间的间隙为L=（150-529.2）/3=13.5mm综上，RDM-50-13型盐浴炉可以一次装载铣刀的个数为n=5则一次装料量为 M=2.18n=10.9kg生产率为 P=M/t=29.86kg/h设备年负荷时数 E1=Q/P

23、=2930.34hb) 生产锥柄钻10.6195该锥柄钻采用二次预热法，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。该锥柄钻的有效厚度为10.6mm，则预热中的加热时间为t加热=2410.6= 254.4s保温时间为 t保温=0.351.010.6= 3.71min= 222.6s预热工艺总时间为t=t加热+t保温= 477s此刀具尺寸不大，可选用RDM-50-13型埋入式高温盐浴炉。前文已经算出该盐浴炉工作空间尺寸大约为200150240（单位：mm）。装料设计如下：对应于工作空间尺寸，装料方式為1391则，锥柄钻之间的间距为L1=5.18mm，L2=6.825

24、mm综上，该锥柄钻的一次装载个数为n=117一次装料量为 M=0.14n= 16.38kg生产率为 P=M/t= 123.62kg/h设备年负荷时数 E2=Q/P= 707.81hc）生产锥柄钻20254该锥柄钻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=900s选用RDM-50-13型埋入式高温盐浴炉，炉膛尺寸为300250500（单位：mm）。同理可估出该盐浴炉工作空间尺寸大约为200150240（单位：mm）。装料设计如下：对应工作空间尺寸，装料方式为861工件之间的距离分别为L1=5.71mm，L2=6mm综上，该锥柄钻的装载个数为 n=48一次装料量为 M=0.27n

25、= 12.96kg生产率为 P=M/t= 51.84kg/h设备年负荷时数 E3=Q/P= 1687.89hd）生产车刀1919150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-50-13型埋入式高温盐浴炉。该盐浴炉工作空间尺寸大约为200150240（单位：mm）。装料设计如下：对应工作空间尺寸，装料方式为861工件之间的距离为 L1= 6.86mm，L2=7.2mm综上，一次装载个数为 n=48一次装料量为 M=0.42n= 20.16kg生产率为 P=M/t= 84.88kg/h设备年负荷时数 E4=87500/P= 1030.87h

26、综上所述，使用RDM-50-13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=6356.91h设备台数 C=1.697,C=2设备负荷率为 K=84.85%符合二班制设备负荷率80%90%的要求。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，各种高速钢刀具的加热系数一般为615s/mm。

27、选取加热系数时，应考虑刀具的不同、装炉量、夹具等因素。一般大型刀具选用小的加热系数，小型刀具选用大的加热系数；小型刀具装炉量大时，由于碳化物的溶解需要一定的时间，因此，加热时间最小不得小于45s。初步选用RDM-50-13型埋入式高温盐浴炉。a） 加热齿轮铣刀M2.29 计算该刀具的加热时间：由于该刀具的有效厚度只有8.2mm，则加热系数取15s/mm，则t加热=158.2=123s计算该刀具的保温时间：t保温=KD（=0.17min/mm，K=1.0）所以 t保温=0.171.08.2=83.64s该刀具淬火加热总共时间为t=123+83.64=206.64s装料方式设计：由上文可知，该炉型的工作空间尺寸大约为200150240（单位：mm）。对应该尺寸，装料方式为1523。一次装载个数为 n=90一次装料量为 M=15.3kg生产率为 P=M/t=266.55kg/h设备年负荷时数为 E1=Q/P=328.27hb） 加热齿轮铣刀M9同上，计算该刀具的淬火加热时间：该刀具有效厚度29.2mm，加热系数取6s/mm。则t=175.2+297.84=473.04s装料方式设计：对应工作空间尺寸，装料方式为511一次装载个数为 n=5一次装料量为 M=10.9kg生产率为 P=82.95kg/h设备年负荷时数为 E2=1054.85h