锉刀的设计及热处理工艺.doc

课 程 设 计 任 务 书 设 计 题 目 年产量为 99 6 吨的扁平中齿双纹 T12A 锉刀 学 生 姓 名 学 生 学 号 专 业 班 级 金属材料 13 2 班 指 导 教 师 设计 题目 成绩 课 程 设 计 主 要 内 容 各位同学根据设计题目 编制课程设计任务书 其中应包括如下内 容 制定热处理工艺 工作制度 年时基数 生产纲领 选择所需要的 热处理设备 最后应给出参考文献 并绘制出设备在车间的平面布置图 具体要求如下 1 确定工件的形状 尺寸 制定出车间的工作制度 年时基数 生 产纲领 将题目变更为 年产 的热处理生产线 2 对于没有给出材料的零件 选择材料 要论述工件的服役条件及 对材料性能的要求 3 确定工件的加工工艺流程 制定热处理工艺 并且 加以论述其 依据 4 根据热处理工艺选择适当的热处理设备 对主要的加热设备的炉 体结构 炉膛尺寸要进行计算和论述 根据计算结果选择定型热处 理设备 并确定其详细参数 根据生产率 热处理工艺及设备装载 量确定所需要的设备台套数 5 合理地设计工件的热处理生产线 画出设备在车间里面的平面布 置图 该图要求用计算机绘制 并用 A3 纸打印出来 图中设备用 参考图例画出 其它的要按照国家标准画出 6 设计任务书按照如下顺序进行装订 封面 表格 目录 具体内 容 参考文献 设计任务书封面 表格请见后面附件 表格中设计 题目由同学填写 设计任务书除了封面 表格 目录以外 其余每 页应该标注页码 并在目录部分自动生成 7 将上述工作内容按学校要求规定装订成册 由班长在课程设计结 束前一天交给相关老师 同时将每个同学的电子文挡一起上交 指 导 教 师 评 语 目录 一 综述 5 二 热处理车间任务 6 1 工作条件分析 6 2 零件的形状与尺寸 7 2 21 锉刀认知 7 2 22 锉刀分类 7 2 23 锉刀规格 8 2 24 锉刀的选用 9 2 25 锉刀的保养 9 2 26 本车间所选用的锉刀尺寸 9 3 车间生产纲领 年时基数 工作制度 11 2 31 生产纲领 11 2 32 年时基数 11 2 33 车间工作制度 13 三 锉刀 15 1 锉刀的服役条件 15 2 锉刀的失效形式 15 3 锉刀的性能特点 16 四 热处理工艺方法及选择 16 1 锉刀的热处理工艺 16 4 11 T12 钢制锉刀 其工艺路线 16 4 12 球化退火的具体工艺 18 4 13 淬火 19 4 14 回火 20 五 热处理设备选择与计算 20 1 热处理设备选型的原则和依据 20 5 11 热处理设备选择的原则 20 5 12 热处理设备选择的依据 20 2 热处理设备的选型 21 5 21 热处理炉型的选型 21 5 23 退火台车式炉设计 22 5 24 淬火盐浴炉炉结构简介 23 5 25 淬火盐浴炉设计 23 5 26 回火炉结构简介 24 5 27 回火炉结构设计 24 3 热处理设备数量的计算 25 六 热处理辅助设备选择 27 1 冷却设备 27 6 11 淬火槽的基本结构 27 6 12 淬火冷却水槽需要考虑的因素 27 6 13 淬火槽尺寸设计要求 27 2 辅助设备 27 6 21 校直设备 27 6 23 起重运 输机械 28 6 24 清理设备 30 七 车间设计 30 1 车间在厂区内的位置 30 2 车间面积及面积指标 31 3 布局原则 31 4 车间设备布局间距 32 5 电气 34 6 生产用水消耗量及费用 34 八 参考文献 35 一 综述 金属热处理是机械制造中的重要工艺之一 与其他加工工艺相比 热处理 一般不改变工件的形状和整体的化学成分 而是通过改变工件内部的显微组织 或改变工件表面的化学成分 赋予或改善工件的使用性能 其特点是改善工件 的内在质量 而这一般不是肉眼所能看到的 为使金属工件具有所需要的力学 性能 物理性能和化学性能 除合理选用材料和各种成形工艺外 热处理工艺 往往是必不可少的 正所谓 工欲善其事 必先利其器 那么也就必须给热处理一个良好的环 境及先进设备 总的来说就是一个设计得当的热处理车间 设计的主要内容整 个热处理车间的设计过程 热处理车间生产任务 工作制度及年时基数 工艺 设计 热处理设备的选择与计算 车间设备组织与布置 车间动力和辅助材料 消耗量计算 热处理的生产安全与环境保护 热处理车间人员定额 热处理车 间的建设投资及技术经济指标等方面 对热处理车间进行设计 从热处理技术 的现状和水平 掌握其发展趋势 大力发展先进的热处理新技术 新工艺 新 材料 新设备 用高新技术改造传统的热处理技术 实现 优质 高效 节能 降耗 无污染 低成本 专业化生产 的方向上设计热处理车间 车间设计的主要内容 一般热处理车间的设计 应包括如下主要内容 1 确定材料 服役条件 对材料性能的要求 2 确定零件形状 尺寸 3 车间生产纲领 工作制度 年时基数 4 确定工件加工工工艺流程 确定热处理工艺 5 根据热处理工艺选择适当的热处理设备 6 合理设计工件热处理生产线 7 对公共系统设计的要求 8 生产安全与环境保护 9 工艺设备平面布置图与设备明晰表 二 热处理车间任务 本设计的任务是设计一间生产 T12A 钢锉刀的热处理车间 1 工作条件分析 T 碳 12 1 2 含碳量 A 高级 T12A 钢 高级优质碳素工具钢 T12A 碳素工具钢 该钢是过共析钢 由于含碳量高 淬火后仍有较大的过剩 碳化物 可加工性好 价格便宜 来源容易 但其缺点是 淬透性低 耐磨性 差 淬火变形大 因此 只适于制造一些尺寸小 形状简单 轻负荷的工具以 及要求硬化层不深并保持高韧性的冷像模等 T12A 工具钢化学成份 C Mn Si S P 1 15 1 24 0 40 0 35 0 032 0 035 物理性能 表 T12 钢的临界温度 表 T12 钢的线膨胀系数 温度 20 100 20 200 20 300 20 500 20 700 20 900 线膨胀 系数 11 5x10 6 13 0 x10 6 14 3x10 6 15 1x10 6 15 8x10 6 32 4x10 6 表 T12 钢的质量定压热容 温度 300 500 700 900 质量定压热容 cp J kg k 1 548 4 728 5 649 0 636 4 临界点 Ac1 Acm Ar1 温度 近似值 730 820 700 参考对应牌号 中国 GB 标准牌号 T12 中国台湾 CNS 标准牌号 SK120 德国 DIN 标准 材料编号 1 1663 德国 DIN 标准牌号 C125W2 法国 AFN0R 标准牌号 Y2120 法国 NF 标准牌号 C12E3U 意大利 UNI 标 准牌号 C120KU 酉班牙 UNE 标准牌号 C120 日本 JIS 标 准牌号 SK120 美国 ASTM AISI SAE 标准牌号 W1A 11 美国 UNS 标准牌号 T72301 俄罗斯 r0CT 标准 牌号 Y12 国际标准化组织 ISO 标准牌号 TC120 瑞典 SS 标准牌号 1885 英国 B5 标准牌号 BW1C 韩国 KS 标准牌 号 STC2 1 2 零件的形状与尺寸 2 21 锉刀认知 1 锉刀 用于手工锉削的工具 由锉刀和锉刀手柄组成 2 用途 条形 多刃 主要用来对金属 木料 皮革等工件表面层作微量加 工 锉削的最高精度可达 0 01mm 表面粗糙度可达 1 6 0 8 m 锉削加工范围包括 平面 台阶面 角度 曲面 沟槽和各种复杂的表面等 以及配键 只做样板和装配时对工件的修整等 2 22 锉刀分类 A 按锉齿的大小分 粗齿锉 中齿锉 细齿锉和油光锉等 B 按齿纹分为单齿锉和双齿锉 单齿锉 是锉刀上只有一个方向齿纹 呈条形 与锉刀中心线成 70 一般 用于锉软金属 如铜 锡 铅等 双齿锉 双齿锉有 2 种齿纹 有低齿和面齿之分 呈多齿 低齿纹与锉刀中 心线成 45 齿纹间距较疏 面齿纹与锉刀中心线成 60 65 间距较密 适 用于锉削硬材料 C 锉按断面形状分 板锉 平锉 用于锉削平面 外圆和凸圆弧面 如图 方锉 用于锉削平面和方孔及方槽 如图 三角锉 用于锉削平面 方孔及 60 以上的锐角 如图 圆锉 用于锉削圆内弧面 如图 半圆锉 用于锉削平面 内弧面和大的圆孔 如图 D 锉刀按用途不同分 A 普通锉 或称钳工锉 使用最多的是异形锉 异形锉是用来锉削工件特殊 表面用的 有刀口锉 菱形锉 扁三角锉 椭圆错 圆肚锉等 B 整形锉 或称什锦锉 用于修整细小部分的表面 通常以 5 支 6 支 8 支 10 支或 12 支为一组 2 23 锉刀规格 A 尺寸规格 圆锉刀 以直径表示 如 方锉刀 以断面边长表示 如 B 粗细规格 以锉刀每 10mm 长度内主锉纹条数表示 分通流的有 1 粗齿纹 CUT1 2 中齿纹 CUT2 3 细齿纹 CUT3 特殊的 00 特粗齿纹 CUT00 0 加粗齿纹 CUT0 4 特殊齿纹又称油光锉 特殊齿 2 24 锉刀的选用 A 根据加工件的形状和加工面的大小选择锉刀形状和规格 B 根据价格材料的软硬 价格余量 精度和表面粗糙度的要求选择锉刀齿的粗 细 a 粗齿纹锉刀 齿距大 不易堵塞 适宜粗加工 加工余量大 精度等 级和表面质量要求低 如铜 铝 锡 铅等软金属 b 适宜加工钢和铸铁等 c 只用于精加工 做最后表面修光 2 25 锉刀的保养 为延长锉刀的使用寿命 必须遵守以下几个原则 A 不准用新锉刀锉屑硬金属 B 不准用锉刀锉淬硬材料 C 不准锉屑有氧化皮和表面粘砂的材料 待清理完后再行锉削加工 D 锉削时 要经常用钢丝刷清理齿纹 槽 的锉屑 E 锉削速度要慢 快速易磨损锉齿 F 锉刀不能沾水 沾油 2 26 本车间所选用的锉刀尺寸 A 本车间设计的锉刀是用高碳素工具钢 又称过共析钢其组织是由珠光体 和渗碳体组成 选用必须具备高硬度 高耐磨性和足够的韧性的 T12A 钢 经 热处理后 在将工作部分淬硬至 62HRC 67HRC 锉刀的结构及各部分名称 型号 8 类型 T12A 材质 高级碳素钢 锉纹号 3 横截面形状 扁 平 形 规格 工作部分 150mm 长度 260mm mm 重量 200g 锉齿粗细 中齿 锉纹 双纹 宽 厚 20 5 mm 用途 锉平面 外圆面和凸弧面 3 车间生产纲领 年时基数 工作制度 2 31 生产纲领 一个热处理车间或工段所承担的生产纲领 是设计热处理车间的基础 只 有明确了车间的纲领 所确定的车间生产规模 所选定的工艺和设备才能符合 实际需要 所谓生产纲领 首先是所承担本企业的生产产品的热处理零件年产 量 也就是设计纲领 以满足零件热处理新的技术要求为前提 三创新 即 材料创新 工艺创新和工装创新 的结果是行之有效的结果 热处理工艺设计 是热处理车间设计的中心环节 是设备选择的主要依据 所确定的热处理工艺 必须先进 可靠 经济合理 并与车间生产规模相适应 常规工艺应力求工艺 路线简化 运输量最小 工序较小 节省能源及劳动量 采用先进工艺应经过 技术经济论证或实验研究 取得可信的试用效果 企业机械产品热处理零件生 产纲领 包括铸件 锻件毛坯的预备热处理和机械产品零件的最终热处理 这 些就是根据产品零件图纸所规定的技术所决定的 热处理车间还应该承担本企 业自制的切削工具 各类模具 机械修理备件 配件的热处理任务 根据其任 务量的大小确定车间的设置 为提高设备负荷率 应尽量结合车间的特点接受 对外协作任务 对于比较固定的长期协作任务 也应列入车间生产任务内 年处理件 kg 产品 材料 日产件 数 个 工件重 kg 计划量 备品量 实际量 备注 锉刀 T12A 428 0 2 97608 1992 99600 备品率 2 废品率 2 所设计的热处理车间的年产量为 99 6 吨的扁平中齿双纹 T12A 锉刀 2 32 年时基数 根据车间生产性质和任务 一般单件小批量生产性质的综合热处理车间 应采用三班工作制 其中个别工艺周期较长应连续生产的设备或大型设备应考 虑三班工作制 安装在生产流水线上的热处理设备 应与生产线生产班制相一 致 详细见下表 1 设备年时基数 为设备在全年内的总工时数 等于在全年日内应工作的的时数减去各 种时间损失 即 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 星期双休日 106 天 249 天 N 每日工作班数 n 每班工作时数 一般为 8 小时 对于有害健康的工作 有时为 6 5 小时 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 一般取 4 表 热处理车间设备设计年时基数 项目 生产性质 工作班制 全年工作日 全年工作时数 年时基数 一般设备及 热处理设备 阶段工作制 3 249 8 6 5 5378 4 2 工人年时基数 F 人 D 人 n 1 b 式中 F 人 工人年时基数 h D 人 工人全年工作日 等于全年日数 365 天 全年假日 10 天 全年星期 双休日 104 天 249 天 热处理车间设备和工人年时基数 表 热处理车间工人车间设计年时基数 项目 全年工作日 工作班制 每班工作时数 年时基数 一般工作条件 249 3 8 6 5 5378 4 2 33 车间工作制度 为了加强热处理车间管理 减少车间设备故障率 确保产品的热处理质量 特制订本制度 热处理操作员 必须掌握常用钢的热处理基本知识及化学热处理的基本原理 熟悉公司现有热处理设备型号 规格 一般构造 使用性能及维护保养 知识 具备独立处理一般故障及突发故障的应变能力 了解公司主要产品的热 处理过程 确保 设备按工艺要求正常运转 零件周转 熟悉公司主要产品加工流程 热处理之前工件进入热处理车间需对照批 次控制卡确认信息与实物相符合 热处理之后 再次确认批次控制卡 信息 确认无误 在签名栏 签名确认 完成该批次工件在热处理区 域流转 新锻件淬透性测试或上一工序要求追踪的零件 需做好标示 直至整个 加工过程完成 热处理工艺 热处理操作员依据工程部下发受控工艺文件 按照零件类型选择合适的 工艺及装炉方式进行生产 保温时间按照热电偶显示温度及碳势值已达到设定要求开始计算 适当 补充保温时间 15 30min 新材料或难度较大且无生产经验产品的热处理 均应先做热处理工艺评 定及试生产 然后进行量产 工件的热处理 工件入炉前应经过外观检查 如磕碰伤 未打标号 确认无误后方 可进炉生产 操作员将工件进炉后 需按照要求填写生产追踪表 生产监控表 确认记录仪表正常 运行 记录热处理过程时间 温度曲线 必须严格执行热处理工艺 遵守热处理工艺守则 严格按照操作规程操作 不合格品的复检 在热处理的检验过程中 有一个试样检验不合格 应以加倍数量的 试样重新检验 如仍 然有一件或全部不合格 则应对该批次工件判 定隔离 做好标识送往 MRB 区域 对于判定为不合格的工件 上报工程部 确认返修工艺 可进行 2 次返工处理 不包括 第一次 按照上述检验方法对工件取样 如 检验不合格 则报废 检验员职责 检验员按照零件技术要求取样 完成试样检验项目 填写检验单 检验员将检验完成试样装入专用样品袋 对照检验单填写试样标签 每个试样标签应具有下列永久且唯一的信息 样品编号 样品状 态 分析要求 及必要的送检或取样时间 检验员将做好标识的试样 按序装入金相检测室试样抽屉 每月的 15 日 将保存在抽屉里的试样转移到试样保存柜 摆放整齐 按时间或 状态 有逻辑性 做好防锈防潮工作 方便追溯及保存试样的完整 金相检测室抽屉只保存当月试样 试样保存周期 Valve 烧伤检测试样保存周期 6 个月 CCR若锉刀厚度为 5 10mm 则保温 15min 由于淬火时奥氏体化时间较短 加上球化退火后渗碳体颗粒较粗 溶入奥氏体中的碳浓度较低 经快速加热淬火 后就可得到以板条马氏体和隐晶马氏体为主的基体组织 其上分布有较大颗粒的 残余渗碳体 板条马氏体是一种具有高强度 高韧性和良好耐磨性的组织 不仅 可以提高锉刀基体的韧性 而且对提高锉刀的磨削性能有很大帮助 采用充分 球化退火和快速加热淬火相结合的热处理新工艺后 克服了通常热处理后产生高 碳片状马氏体引起的脆性增加 提高了基体韧性 克服了锉刀使用中的严重崩刃 现象 大大提高了锉刀使用寿命 淬火的目的 使钢件获得所需的马氏体组织 提高工件的硬度 强度和耐 磨性 为后道热处理作好组织准备等 4 14 回火 锉刀通常在 160 180 的硝盐中回火 1h 回火后齿部硬度 64HRC 炉子开小 火焰 锉刀不要靠火焰太近 最好是用砂纸将 刚淬火后的刀子磨出一些金属本 色 在回火的时候掌握不要让刀子变蓝色就可以 回火的目的 主要是消除钢件在淬火时所产生的应力 使钢件具有高的硬度和耐磨性外 并具有所需要的塑性和韧性等 五 热处理设备选择与计算 1 热处理设备选型的原则和依据 5 11 热处理设备选择的原则 设备选择的基本原则是质量安全可靠 能产出优质的产品 高的生产效率 低的生产成本和良好的工作环境 1 少品种大批量生产的热处理设备的选型 选用安全可靠 生产率高 运行 成本低的连续式热处理设备 2 批量生产的热处理设备的选型 原则上以连续式热处理生产线为主 考虑 产品种类问题 则所选用的设备便于工艺和生产调整 3 多品种单件生产的热处理设备的选型 宜采用周期式热处理设备 或以周 期式热处理设备组建局部机械化 自动化联动线的方式 5 12 热处理设备选择的依据 零件热处理工艺要求 技术条件 零件的形状 尺寸 重量和材质 零件生产量和劳动量 热处理所需的辅料及能源供应 车间劳动安全卫生和环保要求 设备投资和运行成本 与前后工序的关系和衔接 企业及车间的自动化 机械化 现代物流和现代管理要求 项目所在地及企业的特殊要求和条件 2 热处理设备的选型 5 21 热处理炉型的选型 选择热处理炉型时 应根据热处理件特点 工艺要求和批量 合理选择炉型 本设计是制造锉刀 应是比较大批量生产 退火选用台车式电阻炉 锉刀大致 相同 因此我们选择连续式热处理设备 淬火温度在 770 780 水冷在 150 160 淬火最好使用高频感应加热和 流态床通保护气氛 但是我厂选择 NaCI KCI 盐浴炉 一方面考虑到我厂生产的 锉刀比较单一 同时精确度要求不是非常高 另一方面盐浴炉相比其他热处理 炉价格更为合理 设计更为简便 同时 NaCI KCI 盐浴炉污染也相对小一点 因为锉刀的回火是在 160 180 所以为了便于工人操作 仍然选择台车式 炉 综上所述 本次的热处理炉型有三种 两种不同温度的台车式炉及一种盐浴 炉 5 22 退火台车式炉结构简介 本系列台车式炉炉体由炉衬 炉壳 台车 加热器和炉用机械组成 炉衬是 用耐火材料砌筑成炉膛 相对台车面用耐火砖砌筑 炉墙及炉顶采用全纤维结 构 使其在加热过程中能承受高温热负荷 减少散热损失 炉衬具有一定的结构 强度 以保证炉内热交换过程的正常进行 炉壳是炉体的钢结构部份 由支柱 炉墙钢板及固定构件的各种型钢构成 炉壳的作用 是固定炉衬并承受其重量 前支柱则用以承受炉门 龙门架等 构件的重量 台车式炉体的活动式炉底 由车架 炉衬 加热器 炉底板 行 走牵引机构和铜插刀等组成的一个独立体 以方便较大型工件在炉外通过起吊 设备装卸工件 台车上的加热器是通过铜插刀接触炉壳后部的插座供电的 台 车密封是由沙封槽和砂封刀组成 借小车行走机构的动力自行实现密封 可防 止冷空气吸入炉内 当炉膛为正压时 则防止高温炉气外逸 此外 还可隔绝 炉内热辐射 保护台车金属构件不被烧坏和防止炉内轨道受热变形 加热器采用铁铬铝高温合金丝带绕成螺旋状和波纹状 悬挂于炉膛内壁和平置 于台车上 炉用机械有炉门升降机构和台车牵引机构 均采用链轮减速传动 分别通过 电动葫芦和电动减速机带动实现炉门升降和台车移动 由于设置有制动器 消 除了到位时的位置误差 在炉门关闭行程终点设置有限位开关 当炉门一旦开 启时 加热器电源自动切断 确保操作人员安全作业 同时有台车与炉门联锁 装置 当炉门在关闭状态时 台车牵引机构电源不能接通 防止由于误操作造 成事故 5 23 退火台车式炉设计 根据我设计的锉刀的规格 长 宽 高 260 20 5 mm 重量 200g 因为我选择的炉子最大装载量为 1000kg 每一个锉刀的质量为 0 2kg 1000 0 2 5000 件 每台台车炉的最大产量 但因为实际要考虑料框的重量 厚度 以及占用炉膛的有效体积等 所以在 退火过程中选用实际的每台台车炉生产约 500 件 3 19 9 假设料框的高度是 50mm 在高度上可以放 9 个 即总共 108kg 的锉刀 在球化退火过程中 加热到 760 摄氏度所花费的时间是 2 7 小时左右 保温 时间取 3 小时 接着冷却到 550 600 摄氏度 以 20 30 h 的速度冷却 需要 760 600 30 h 5 3h 接着出炉空冷 即在用台式炉退火过程中一共需 要 11 个小时 根据全天三班倒 工人工作 24 小时的工作时间 一台炉子退火 工艺每天只能进行两次 每台退火炉的日产量为 216kg 1080 件锉刀 表 台车式电阻炉的型号及设计参数 炉温 850 时的指标型号 功率 KW 电压 V 相数 最高工作 温度 炉膛尺寸 长 宽 高 mm 空载损 耗 KW 空炉升 温时间 h 最大装载 量 kg RT2 65 9 65 380 3 950 1100 550 450 14 2 5 1000 5 24 淬火盐浴炉炉结构简介 中温电极盐浴炉系国家标准节能型周期式电极盐浴炉 供电极熔化的盐液 中加热金属工件 以进行淬火 退火 回火 无氧化加热等热处理 工作温度 为 850 1000 炉体和炉胆 中温电极盐浴炉外壳由角钢及钢板焊成方形结构 配防止熔 盐渗漏的盐槽 由钢板制成内胆 当盐槽损坏时可以吊出修理 电极 中温电极盐浴炉电极是从盐槽底部侧面插入 经过专业电极埋入式 结构延长电极使用寿命 并可避免两电极短路 另有专门设计的水冷套避免长 期使用而漏盐 控温系统 与电极盐浴炉配套供应的有电炉控制柜 以控制电极盐浴炉的 温度 控制柜上装有指示温度用的测量控温计 经补偿导线与浸入盐槽中的热 电偶相连接 可指示记录及自动调节温度 盐浴炉原理 中温电极盐浴炉采用盐类加热 盐在固体状态下不导电 盐 浴炉使用电极时电流通过导电的溶盐产生持续热量 电极通过自然对流和电磁 搅拌而使熔盐不断循环 可迅速和均匀的持续加热工件 5 25 淬火盐浴炉设计 因为我的工件厚度为 5mm 根据 1mm 的淬火时间为 30s 为了让淬火充分一点 选择 5min 淬火温度为 770 780 水冷至 150 200 以 30 40 h 速度升 温至 770 度 所需时间为 770 35 22min 水冷至 150 200 所需时间大概为 30min 表 埋入式盐浴炉的型号及设计参数 炉温 850 时的指标型号 功 率 KW 电 压 V 相 数 最高工作 温度 炉膛尺寸 长 宽 高 mm 外形尺寸 长 宽 高 mm 空载损耗 KW 空炉升 温时间 h 重量 kg RDM 70 8 70 380 3 850 450 350 700 1310 1010 1070 24 2 5 1640 序号 盐混合物名称 化学符号 含量 熔点 使用温度 1 氯化钠 NaCL 28 500 540 870 2 氯化钾 KCL 72 500 540 870 由上表 V 炉膛 450 350 700 V 锉刀 20 5 260 V 炉膛 V 锉刀 4240 件 如果用料筐 那么一层可以放 22 件锉刀 因为高度是 700 我的锉刀的厚 度只有 5mm 料筐的高度假设为 70mm 那就可以摆 10 层 一次淬火可以淬 220 件锉刀 则我厂一个小时可以淬火 440 件锉刀 一天 24 个小时可以淬火 10560 把 当然其中要考虑废品率 大概一天也能生产 10400 把锉刀 5 26 回火炉结构简介 台车式回火炉 台车炉 系周期式作业炉 主要用于金属机件 铜件 铜 棒 铜管 铝件 铝管的正火 回火 时效等热处理之用 其额定温度为 650 内衬采用节能型全纤维炉墙 该炉为了炉温均匀性 顶部装有 x 台风机 顶部和炉膛内侧全部采用不锈钢板制成风道 轴流式风机有独立风道 风力行 走方式为顶部风机从两边风道压下炉膛 再从工件中自下而上吸入风机 周而 复始 达到炉温均匀 风道板有保护加热元件不被工件损坏起到作用 5 27 回火炉结构设计 回火是在 160 180 的温度下回火 回火 1h 选择台车式炉 原因是装料 和卸料比较方便 并且和退火选择的是相同的型号 有利于炉子的选择和利用 回火一次可回火 500 件锉刀 加热 0 5h 每次回火保温 1h 再加上冷却的时间 一共用三个小时 所以一天一台炉子回火可以回火约 4000 件 表 台车式电阻炉的型号及设计参数 炉温 850 时的指标型号 功率 KW 电压 V 相数 最高工作 温度 炉膛尺寸 长 宽 高 mm 空载损 耗 KW 空炉升 温时间 h 最大装载 量 kg RT2 65 9 65 380 3 950 1100 550 450 14 2 5 1000 3 热处理设备数量的计算 表 单位炉底面积的平均生产率参考指标 单位 kg m 2 h 炉子类型 退火 回火 淬火 台车式炉 35 50 50 70 盐浴炉 39 表 热处理车间设备设计年时基数 项目 生产性质 工作班制 全年工作日 全年工作时数 年时基数 一般设备及 热处理设备 阶段工作制 3 249 8 6 5 5378 4 1 设备年负荷基数 设备年负荷基数 G 为 G Q p 式中 Q 设备年需完成的生产量 Kg 年 p 设备生产率 Kg h p m t A m 炉子一次工件装载量 kg t 工件在炉内停留时间 A 该设备的附加系数 1 02 1 2 2 设备数量计算 C G F 式中 F 设备年时基数 h a 所以退火过程中 G 500 0 2kg 2 249 500 0 2kg 11 1 02 5372 C 5372 5378 0 99 所以退火台车式炉选一台 但是因为退火过程时间太长 为了三班制能综合 利用淬火炉和回火炉的效率 所以我厂选择两个退火台式炉 这样的话 Q 49800 2 99600kg b 所以淬火过程 Q 99600 P 39 G 2500 C 0 6 所以淬火炉取一台 c 回火过程中 G 500 0 2kg 2 249 500 0 2kg 3 1 02 2500 C 0 6 所以回火炉选择一台 综上 备品率 2 废品率 2 根据我的实际生产是 99600kg 99600 98 97608kg 99600 97608 1992kg 废品 备品 99600 2 1992kg 年处理件 kg 产品 材料 日产件 数 kg 工件重 kg 计划量 备品量 实际量 备注 锉刀 T12A 400 0 2 97608 1992 99600 备品率 2 废品率 2 六 热处理辅助设备选择 1 冷却设备 淬火槽是装有淬火介质的容器 当工件浸入槽内冷却时 需能保证工件以 合理的冷却制度均匀地完成淬火操作 使工件达到技术要求 6 11 淬火槽的基本结构 淬火槽结构比较简单 主要由槽体 介质供入或排出管 溢流槽等组成 有的附加有加热器 冷却器 搅拌器和排烟防火装置等 6 12 淬火冷却水槽需要考虑的因素 根据工艺要求确定允许的介质温度 即盐或碱的水溶液 低于 30 考虑淬火件单位重量的表面积 考虑介质的搅拌方式 配备介质搅拌装置和对提高其冷却能力和冷 却的均匀性 本设计配备螺旋桨式搅拌的淬水槽 则淬火件重量与淬火考 虑每次淬火冷却的间隔和安全因素 6 13 淬火槽尺寸设计要求 淬火槽底部均流装置 均流装置与工件底部之间预留 300 500mm 工件 上部与油液面也要预留 300 800mm 液面上部预留液体膨胀的升高尺寸 槽 体上板到最高液面之间再预留大于 200mm 的尺寸 根据上述要求 设计出 淬火水槽的尺寸长 宽 高 3m 3m 2 6m 2 辅助设备 6 21 校直设备 校直设备用于矫正零件的翘曲和变形 根据锉刀的热处理工艺为 淬火 加热 冷却 热矫直 冷透 清洗 回火 清洗 检查 采用热矫直 淬火热矫直是指 锉刀在水中淬火冷却到 180 200 时 从溶液中取出在谁槽边矫直的方法 准 确掌握锉刀在水中的冷却时间十分重要 出水过早 会因锉刀内部热量的散出 而使锉刀回火 因而较低锉刀的硬度 出水过晚 则因锉刀完全淬硬增加矫直 的困难 甚至造成锉刀开裂或折断 锉刀应在短时间内矫直好 然后完全浸入 水中冷却 表 矫直机的选用 序号 零件直径 mm 矫直机压力 kN 矫直机类型 零件状态 1 20 30 100 300 手动 液压 淬火 表 矫直机主要技术参数 设备名 称 型号 公称压 力 10 4N 工作台 高度 mm 最大行程 mm 外形尺寸 长 宽 高 mm 重量 t 手动齿 条压力 机 J01 1 1 250 570 400 1000 0 32 6 22 工装夹具 工装夹具是热处理过程中必要的辅助用具 正确的使用工装夹具有助于热 处理的生产安全 确保品质量 降低成本 a 盐浴炉工装夹具用材料 表 盐浴炉工装夹具 工艺和温度范围 电极 坩埚 热电偶保 护管 夹具 盐浴淬火加热炉 675 870 Cr25Ti Ni35Cr18 Ni35Cr18 陶瓷 Cr17Ni35 Cr19Ni39 Inco nel Cr25Ti Ni35Cr18 Cr25Ti 低碳 钢 Ni35Cr18 b 热处理夹具和料盘用钢 根据我在热处理中的最高温度 我的材料牌号选择 22Cr21Ni12N 6 23 起重运输机械 桥式起重机是横架于车间 仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备 由 于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上 形状似桥 桥式起重机的桥 架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行 可以充分利用桥架下面的空间吊运物 料 不受地面设备的阻碍 它是使用范围最广 数量最多的一种起重机械 桥 式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化 自动化的重要工 具和设备 起重设备根据设备安装 修理 工艺所需起吊运输最大零件重量以及工艺 平面布置决定 起重设备适用范围及选择原则见下表 设备名称 常用规格 主要适用范围 选用意见 桥式起重机 5 10 大型设备维修 大型零件运输 装卸 一般厂房长 50 米 选用一台 梁式起重机 1 3 中小型设备维修 中小零件运输 装卸 每一跨可选用一 台 悬臂起重机 0 25 1 工作量较大局部 区 桥式 梁式 起重机达不到的 地方 为某项设备及工 艺专设 平板车 a 辊道辊道 可运输和贮存部分零件 将不同工序联系起来 有着不同形式 布置 如直线型 U 型 L 型 环型等 如用辊道将清理 矫直 检查等工序联 系起来以辊道连接渗碳生产线 以便输送 b 轨道车 根据不同的设备操作和布置选用 如利用倾式轨道和小车为推杆 式炉返回底盘和垫板 利用普通轨道车和激动轨道车联系渗碳 淬火 清洗 回火等周期作业炉 c 单轨电动葫芦 单轨葫芦可将各工序设备联系起来 可布置成一字型 L 型 环型 d 悬挂运输链 用于车间之间或工序之间的运输 连续运行 通过与下降 段配合 可实现连续式炉生产线的全过程机械化运输 6 24 清理设备 a 清洗设备 随着热处理工艺的发展和对环境卫生的要求日益提高 零件热处理前后的 清洗更加重要 一些化学热处理工艺如渗碳 渗氮 操作前要求比较彻底的除 油 有的利用热处理炉废气烧尽表面油污 以保证热处理质量 零件的热处理 后除油 可防止回火过程中产生大量的烟雾 污染环境 同时保持零件表面光 亮 目前主要清洗设备有 室内和输送带式 悬挂输送链式 滚筒式清洗机 溶剂清洗及其他超净清洗设备 b 清理设备 为清理零件热处理后表面的氧化皮 可采用喷砂机 喷丸机 抛丸机 喷 丸清理滚筒 砂轮机 抛光机 酸洗槽等 随着检验设备的发展 过去常用酸 洗方式清理氧化皮 现已多采用喷丸清理 并发展了强化喷丸和应力喷丸等先 进技术 七 车间设计 1 车间在厂区内的位置 对热处理车间在总体布置中要求 1 热处理车间散发大量燃烧废气 保护气氛废气 其他有害气体及油烟 粉尘 等 所以应位于其他厂房下风向 且要有卫生防护带 2 热处理车间靠近各类震源时 应该有一定间距或采取相应的隔震措施 震源 如锻锤 空压机 氧气机 铁路等 热处理车间为综合性处理车间 为全厂服 务 在工厂总体位置中应选择适中的位置或靠近与其联系多的车间 2 车间面积及面积指标 车间总面积包括工艺设计中用于基本生产设备和辅助设备所占用的面积 包括 厂房 披屋 露天起重机下的有效面积 1 生产面积 生产设备 设备之间通道 工人操作 工件存放地所占用的面积 以及 清洗 清理 矫正 取样 运输设备所占用的面积 占总面积 50 70 2 辅助面积 变配电间 变频间 电容期间 检验间 快速实验室 保护气氛制备间 机修间 仪表间 通风机室 各类仓库 主要通道 露天仓库等所占用 的面积 占总面积 30 50 3 厂房结构的确定 我们的热处理车间厂房采用常见的单跨双层厂房建筑型式 厂房的平面 形状为形状规整的长方形 其结构简单 施工方便 在确定跨区和柱距 的尺寸时 应符合厂房建筑统一化基本规则中的有关规定 大型车间厂 房跨度在 18m 以上时应采用 6m 的倍数 24 30 36 厂房的柱距应采 用 6m 根据估算的车间面积 我们确定车间的跨度为 24m 长 42m 3 布局原则 大型连续式设备及机组的布置 根据数量确定是否跨厂房跨度 尽 量在同一跨度中 有利于使用起重设备 车间有一端封闭墙体时 大型 设备尽量靠在内墙布置 以利用采光和通风 热处理车间在工艺流程基 本顺畅的情况下 可按设备分片布置 设备布置应符合工艺流程的需要 零件的流向应尽量由入料端向出料端 避免交叉和往返运输 设备应尽 量布置整齐 箱式炉以炉口取齐 井式炉以中心线取齐 需要起重运输工具的设备 应布置于起重机有效范围内 需局部通 风的设备应靠外墙或靠近柱子布置 以利于通风管的引出 车间内应避 免隔断 对必须设置隔离间的应集中于车间的一端 喷砂间靠外墙隔断 有利于砂的储存和设置除尘装置 生产区内应留有零件装卸及存储面积 或立体仓库 车间需留出必要的通道 通道的尺寸随车间使用运输车型 而异 车间预留扩建面积可采取车间内预留设备空地或预留增跨或接长 厂房空地 留有计算机控制管理房地 4 车间设备布局间距 a 炉子后端距离墙柱的距离 一般箱式炉采用 1 2m 煤气炉和油 炉取 1 5 1 8m 可控气氛炉应留出辐射管取出的距离 b 炉子之间的距离 小型炉 0 8 1 2m 中型炉 1 2 1 5m 大型炉 1 5 2m 间隙式炉组成的生产线 0 5 0 8m 连续式炉 3 0 4 0m c 连续式炉的炉前后区空地 锻件热处理炉 炉前 6 8m 炉后 8 12m 连续气体渗碳炉 炉前 4 6m 炉后 2 3m 一般连续式炉炉前 后 4 6m d 炉子安装高度 即炉口平面到地平的距离 人工操作时 一般为 0 85 0 9m 厂房高度 因为设有起重机构 所以厂房高度 8 9 米 e 炉子与淬火槽的间距 1 5 2 0m 序号 设备名称 占用面积 m 2 台 备注 1 台车式炉 2 盐浴炉 20 30 包括淬火水 槽及堆放面 积 3 矫直机 15 25 4 f 门洞设计 单位 mm 通行 要求 单人 双人 手推车 电瓶车 轻型货 车 重型货 车 汽车起 重机 洞口 宽 900 1500 1800 2100 3000 3300 3900 洞口 高 2100 2100 2100 2400 2700 3000 4200 g 窗的尺寸是 300mm 的倍数 h 地面载荷及地面材料 表 地面载荷 部门名称 地面载荷 试验及辅助部门 0 5 1 0 工具 机修备件热处理部门 1 0 2 0 综合性热处理部门 中小件 1 5 2 0 大批大量流水生产半成品热处理 2 0 3 0 表 热处理厂房的地面材料 地面层材料部门名称 混凝土 水磨石 块石 耐酸水泥 毛坯热处理 半成品热处 理 辅助热处理 盐浴炉间 酸洗间 i 车间的输送带 通道和门 桥式吊车两端轨道中心线与纵向定位轴线重合 吊车的跨度 比屋架的跨度小 1500mm 车间的通道和门除了满足平时生产运输和工人通行的需要外 还需保证在发生事故时 工人能够很快疏散出车间 车间内设有 两条纵向通道 根据跨间设备布置情况 将通道对称布置在跨度 中间的两侧 通道的宽度取决于运输车种和工件的尺寸 行车线 是单向的 一般通行汽车和电动车的通道宽度为 3 5m 本任务中约 取 3m 人行道的宽度根据车间人流情况而定 在本任务 中设置人行通道宽 0 8m 热处理车间主要出入大门的位置取决于 相邻生产车间的位置及其出入大门的位置或厂区的道路网 我们 设计本任务中的车间共有 4 个门 西南角的大门为主要大门 东 北和西北角的门分别通往锻工和机械加工车间 车间大门的尺寸 为了可供中型汽车通行 设定为 3m 5 电气 表 各种热处理工序加热 1kg 金属所需电能 煤气 重油概略指标 工序 温度范围 电能 煤气 重油 Q 3 6 10 6J K W h 10 6J kg Q 5024KJ m 3 m3 kg Q 41868KJ kg kg kg 淬火 800 850 1 44 1 80 0 5 0 7 0 08 0 09 正火 860 880 1 80 2 16 0 6 0 8 0 08 0 09 短时间退火 850 870 2 16 2 52 0 7 0 9 0 1 0 12 长时间退火 850 870 3 60 5 40 2 0 2 4 0 2 0 25 低温回火 180 200 0 36 0 54 0 15 0 2 时效 100 120 0 14 0 18 照明用电年消耗量及费用 Q 年 3 FqTh 1000 kw h Q 年 3 年照明用电量 F 照明面积 42 24 1008m q 单位照明面积的消耗量 取 11w m h 同时照明系数 取 0 8 T 年照明时数三班制取 249 24 5976h 所以 Q 年 3 1008 11 0 8 5976 1000 53009kw h 费用 39757 元 0 75 元 度 6 生产用水消耗量及费用 根据此热处理车间工艺可得 车间全年生产用水主要包括一般淬火 回火冷却 用水 发黑 消沉 酸洗等工艺用水 该项日用水量按下式计算 W Ae m3 年 式中 A 工恤的年生产纲领 吨 年 e 工艺耗水指标 米 3 吨 钢件在水中淬火取 6 8 在水中淬火取 12 15 回火冷却取 3 一 4 洁洗取 0 3 0 5 发蓝 酸洗取 5 可计算得全年 生产用水约为 6000 吨 费用 6000 3 5 21000 元 3 5 元 t 所以 用水总消耗量 73500 总费用 21000 元 3 5 元 t 车间布局图见附图 八 参考文献 1 热处理设备及设计 山东人民出版社 2 热处理手册 第三分册 机械工业出版社 3 热处理炉的安装 调试与维修 何晓敏编 化学工业出版社 2008 4 热处理工艺规范数据手册 张伟编著 化学工业出版社 2007 5 热处理操作简明手册 安继儒 刘耀恒等编 化学工业出版社 2008 6 热处理手册 第 1 卷 工艺基础 第 4 版 王忠诚编著 化学工业出版社 2008 7 热处理手册 第 3 卷 热处理设备和工辅材料 第 4 版 杨满编著 机械工 业出版社 2008 8 热处理手册 第 2 卷 典型零件热处理 第 4 版 热处理学会编 机械工业 出版社 2008 9 热处理工工作手册 中国机械工程学会热处理学会编 机械工业出版社 2008 10 热处理技术与装备 马永杰编著 化学工业出版社 2008 11 热处理车间设备与设计 安运铮主编 机械工业出版社 1982 12 热处理工程师手册 马肇曾编著 冶金工业出版社 1989 13 热处理技术数据手册 主编樊东黎 徐跃明 佟晓辉 机械工业出版社 2005 14 热处理手册 第一卷 工艺基础 樊东黎 徐跃明 佟晓辉主编 机械工业 出版社 2006 15 热处理技师手册 中国机械工程学会热处理专业学会 热处理手册 编 委会编 机械工业出版社 2001 7 16 热处理炉 李泉华编著 机械工业出版社 2002 17 中国机械工程学会热处理专业分会 热处理手册 编委会 热处理手册 第 2 版 第 2 3 卷 北京 机械工业出版社 1992 18 实用热处理手册 上海市热处理协会编 薄鑫涛 郭海洋 袁凤松 主编