热处理车间课程设计报告

-1.1车间生产任务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序号品种规格单重(kg)热处理件重量1.2.2设备年时基数去各种时间损失。-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%〕F设——设备年时基数〔h〕；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5%。计算F设的值，F设=249×2×8×〔1-5%〕=3744.96≈3783〔h〕工人年时基数可依据下式计算：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%。-本设计车间的生产产品为齿轮铣刀、锥柄钻、车刀。查查"热处理工艺规数据手册"P94及"热处理工艺设计与选择"P194，可知三种刀具宜用高速钢类，最w18cr4v。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：品种规格M5.5DdB品种规格A10品种规格A10A12品种规格品种锥柄钻锥柄钻淬火加热介淬火加热介温度°C质-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→查"热处理工艺与实践"P116-119，得三种材料工艺参数如下：牌号退火工艺加热保温度温/°C时间W6Mo5C8502r4V2炉冷至750℃,保淬火和回火工艺淬火预热温度/°时间C〔s/mm)温4h，再炉冷温4h，再炉冷至550℃,冷W18cr4v8702炉冷至850750℃,保温4h，再炉冷至550℃,冷中性盐浴时间〔s/mm淬火介质油回火制度℃,3次，每次1h，空冷℃,3次，每次1h，空冷备注复杂刀具简单刀具杂刀具简单刀具-W9mo3cr4vW9mo3cr4v℃,3次，每次1h，空冷750℃,保温4h，再炉冷至550℃,冷度选1250℃,车刀选1240℃,齿轮铣刀选1270℃。加热时间都选择12s/mm。法预热方法炉型一次预热法次热第次热加热温度/℃加热时间/(s/mm)适用围适于形状简单，截面较小的工件适于形状复杂或截面较大的工件在淬火工艺中，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-各刀具工艺曲线如下图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℃,应选用中温箱式炉。查"热处理设备"P67，初步选用R*3-75-9型中温箱式炉，炉膛尺寸为1800×900×550〔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，R*3-75-9型中温箱式炉的有效装料体积为：V=1430×770×500=550550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〔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v=120×120×31.0=4464n=V/v≈1233个-当n=851时M=1199.91kg≤1200kg生产率为P=M/t退火=52.62kg/h〔b)生产M5.5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=95×95×17.3=156132则，每炉可装该铣刀的个数为：n=V/装料总重量为：M=0.1n=1868.78kg＞所以，n取2264时，M=1199.92kg≤1200kg生产率为P=M/t退火=51.49kg/h同上，计算各参数E3=3139.81h-E4=3139.81h(a)生产φ11.8×85规格的锥柄钻锥柄钻每一个所占的空间为：v=11.8×11.8×85=11835.4mm³则，装料总重量为：M=0.105n=4884.29可取n=11428M=1199.94kg生产率为P=M/t退火=51.5kg/hE5=Q/P=3139.81h装料总重量为：M=0.325n=4687.47kg所以n=3692时M=1199.9kgE6=Q/P=3139.81h综上所述，R*3-75-9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/C’×100%=83%符合二班制设备负荷率80%~90的%要求的要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由"热处理手册第四版第三册"P237~243初步选用RDM-45-13型埋入式高温盐浴炉，炉膛尺寸350×300×700〔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=24×4=96s查"热处理工艺参数手册"P21，保温时间可按以下经历公式计算：取0.35，，则A10的保温时间为所以，该刀具预热工艺时间为t=t加热+τ=180s车刀A10的装料设计-埋入式盐浴炉炉膛尺寸的设计如以下图膛壁的距离约为50mm，本设计b取50mm；熔盐外表与炉膛口的距离约为250×200×500〔单位：mm〕综上，RDM-35-13型盐浴炉，一炉可以放置的车刀A10的个数为则一炉装料量M=0.002n=6kg设备年负荷时数E1=Q/P=161700/120=1347.5h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250×装料设计如下：对应工作空间尺寸，装料方式为10*10*15-设备年负荷时数E2=Q/P=1684.38hE=E1+E2=3031.88h设备数量C=E/F设=3031.88/3783=0.801C’=1台设备负荷率K=C/C’×100%=80.1%第一次预热由表2-5可知，预热温度为650℃,加热时间是40s/mm。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2×2×13设备年负荷时数E1=Q/P=1158.48h-对应工作空间尺寸，装料方式为3×2×15设备年负荷时数E2=Q/P=993.73h对应工作空间尺寸，装料方式为3×15×30设备年负荷时数E3=Q/P=228.39h对应工作空间尺寸，装料方式为15*10*2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-E=E1+E2+E3+E4=2776.92h设备台数C=0.734，C’=1设备负荷率K=C/C’×100%=73.4%第二次预热额定温度为1300℃,工作空间尺寸为250×200×500〔单位:mm〕。由表2-5可知，预热温度为850℃,加热时间是24s/mm。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2×5×3则一次装料量为M=1.41n=34.2kg设备年负荷时数E1=Q/P=1832.09h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，装料方式为串挂2×8×4装载个数为n=64设备年负荷时数E2=Q/P=1030.86h-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15×10×4设备年负荷时数E3=Q/P=378.58h预热时间为t=634.5s对应工作空间尺寸，装料方式为12×9×2设备年负荷时数E4=Q/P=405.98h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。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450×350×加热时间取12s/mm。-t加热=48s查"热处理工艺参数手册"P21，保温时间可按以下经历公式计算：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17×20×30则一炉装料量M=0.002n=20.4kg设备年负荷时数E1=Q/P=195.52h对应于工作空间尺寸，装料方式为15×15×25则一炉装料量M=0.004n=22.5kg设备年负荷时数E2=Q/P=221.58h对应工作空间尺寸，装料方式为串挂2×3×3-设备年负荷时数E3=1217.94h对应工作空间尺寸，装料方式为串挂3×10×2设备年负荷时数E4=542.48h对应工作空间尺寸，装料方式为竖放10*10*5设备年负荷时数E5=224.12h对应工作空间尺寸，装料方式为竖放7*10*2-设备年负荷时数E6=309h设备台数C=0.717C’=1设备负荷率为K=71.7%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火油槽将加热后的工件在油中冷却至300~400℃后，取出空冷。这种方法简单易行，工件外表油迹烧尽后，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3~5mm〔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将淬火介质加热；冷却采用更换淬火介质的方法.后的工件经分级停留后，工件表里温度都降低到分级温度，外温差减小。随后，-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。冷至室温。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350 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一样。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=0.717C’=1设备负荷率为K=71.7%回火设备的选择高速钢的回火温度一般为550~570℃,保温时间通常为60min，回火次数不选用RJ2-55-6型低温井式电阻炉额定温度为650℃,外形尺寸1967*1470*2485炉膛尺寸为700〔直径〕×900设备年负荷时数为E=970000/300=3233.3h设备台数C=0.855C’=1-设备负荷率为K=85.5%等温退火的炉子:R*3-75-9型中温箱式炉*6预热炉:RDM-45-13型埋入式高温盐浴炉*1第一次预热：RDM-70-8型埋入式盐浴炉*1第二次预热：RDM-45-13型埋入式中温盐浴炉*1淬火炉：RDM-90-13型高温盐浴炉*1分级淬火盐浴炉：RDM-35-6型埋入式低温温盐浴炉*1回火炉:RJ2-5-6型低温井式电阻炉*12.3.6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、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-为去除零件淬油后油污垢，可采用清洗槽、室式清洗机或输选用碱性清洗液或合成洗涤剂。为清理零件外表的氧化皮等，可采用喷砂机、喷丸机、清理滚筒、软砂轮机、风动砂轮机及酸洗槽等。如：可选用6GM-5M5R履带式抛丸机。为切削工具焊接刀杆，用对焊机；镶焊刀头可用钎焊机或高频焊接设备。存放工夹具的装置一般中小工具可用工具架；大型热处理件的各式装配吊具，应专设吊挂具的支架及卸吊具的卸料坑。切取试样设备为从零件上切取试样，可采用各种锯床或切割机。间配有一定的各式机械加工车床、气焊、电焊及制造感应器的钳工设备；仪表修理间配有简单的仪表校正维修设备；维修组配有维护、修筑各种炉子、装置的设备。-3.1热处理车间的位置与工序相邻的车间共用一幢厂房。本设计车间采用独立的厂房建筑，与锻工车间邻近。热处理车间如锻工车间的位置关系如图3-1所示。此，对它有以下要求。二级，要求隔墙、墙、地面、顶棚等必须耐火。对改建厂的木构造厂房用作热处理车间时，应根据防火要求作相应的防火处理。2、通风条件厂房要有足够的高度，合风条件，保证散热、逸出烟气和有害气体，确保厂房的卫生和温度。上对外开有大门，以便运输和防火。还应保证有良好的采光条件。3.3热处理车间面积指标为三类：生产面积、辅助面积和生活面积。加热装置及淬火槽〔淬火机床〕等。本身所占用的面积，操作所需的面积及工-热装置、喷砂〔丸〕、酸洗等室所占的面积也属于生产面积。校直、检查等工序的工作地也属于生产面积〔检查也有放在辅助面积的〕。面积。其大小一般约占生产面积的30%~50%。辅助面积包括车间配电室、控制气体发生站、煤气发生站、油冷却装置〔有时也可认为是主要设备〕、修配室、仪表室、通风室、车间仓库、中间仓库、辅助材料库及车间总车道等所占的面积不妨害生产起见，一般生活面积的位置设在车间外部较为合理，多半布置在车间外部的两侧或两端。但照顾到男女工人或工作人员的使用方便，又不能影响车间的将来开展。具体布置由土建考虑。热处理车间面积除上述三局部外，设计时还应考虑到所设计的热处理车间的开展远景，在生产面积中应留有备用面积。序号车间类型规模指标中大中-34123大小中大小中大指标t/m2辅助面积计算电工、钳工、管道值班室25㎡化学检验室20㎡取样室20㎡仪表室20㎡辅助总面积s2=155㎡-则，成品仓库面积为A=21.67㎡为了为了够用取25㎡则车间总面积S=S1+S2+A=990㎡由于热处理车间生产规模、产品特点、工艺特点、操作特点、设备及组织生产的要求也不尽一样。一般来说，热处理车间厂房多为长方形，用单跨、双跨平行单层建筑。原则上应减少占地面积、减少外墙面积、减少柱基，以利于节约。车间之间的距离称柱距，每一个跨度围称为开间。车间高度常以车间地面为基准，离不同规模的热处理车间跨度和柱距-则车间的长宽尺寸为24*41.25m。高度，决定于井式炉平台标高、最长零件长度、吊具长度、吊车有关尺寸等。自地面到车间吊车轨顶高的距离，可以用下面公式估算。输设备查得〕所通过的车辆种类以及所需进入设备的需要确定4.1设备布置间距炉子后端距墙柱的距离,一般箱式炉取1~2m；炉子之间的距离，小型炉0.8~1.2m；-的开展、产品质量的提高和进展本钱核算.5.2根本工作人员考指标如下表格.在初步设计阶段则要根据加热设备及其他生产设备的实际定员数和负荷率计算确定：根本工人数=计算设备的年负荷时数*设备定员数/工人年时基数.设备定员数应根据实际需要，尽量考虑多机台管理，减少设备定员，使工人满负荷工作，提高劳动成产率.序号设备类型热处理工序数1R*3-75-9型中温箱式炉*612RDM-45-13型埋入式高温盐浴炉*13RDM-70-8型埋入式中温盐浴炉*1炉子第一次预热114RDM-45-13型埋入式高温盐浴炉*1第二次预热1-5RDM-90-13型高温盐浴炉*1淬火16RDM-35-6型埋入式低温温盐浴炉*1分级淬火17RJ2-55-6型低温井式电阻炉*1回火18喷砂〔丸〕机*1清理19清洗机*1清洗1105名辅助+2名工程技术人员+1名管理人员+1名效劳人员10+1名电工合计24工艺用电是指热处理各工序加热金属用的电能.设备明细表等温退火，使用的设备是R*3-75-9，功率75kw，年时基数共18839.47h，备负荷率为0.83，故：Q1=75×18839.47×0.83×0.5=586378.5kw·h-同理可得预热，设备为RDM-45-13Q2=35×5926.08×0.7914×0.5=82073.24kw·h淬火加热预热，设备