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文檔簡介
1、<p> 一、車間的任務(wù)和工作制度</p><p> 1.1 車間生產(chǎn)任務(wù) </p><p> 本次設(shè)計(jì)熱處理車間的生產(chǎn)任務(wù)是年產(chǎn)1000t,生產(chǎn)三類六種規(guī)格的刀具,各種規(guī)格刀具的年產(chǎn)量各占總年產(chǎn)量的1/6。詳見《專業(yè)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書》。 本熱處理車間生產(chǎn)的廢品率為3%(包括熱處理報(bào)廢和運(yùn)輸報(bào)廢),達(dá)30噸,故熱處理車間的實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)為970噸/年。則六種刀具各自的年產(chǎn)量
2、為161.7噸,</p><p><b> 見表1-1</b></p><p><b> 表1-1</b></p><p> 1.2 車間的工作制度及年時(shí)基數(shù) </p><p> 1.2.1 工作制度 </p><p> 熱處理車間常有長工藝周期的生產(chǎn)和熱處理爐空
3、爐升溫時(shí)間長的情況,所以多數(shù)采用二班制或三班制。本設(shè)計(jì)采用二班制。 </p><p> 1.2.2 設(shè)備年時(shí)基數(shù) </p><p> 設(shè)備年時(shí)基數(shù)為設(shè)備在全年內(nèi)的總工時(shí)數(shù),等于在全年工作日內(nèi)應(yīng)工作的時(shí)數(shù)減去各種時(shí)間損失。</p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)《熱處理車間設(shè)計(jì)》的公式計(jì)算,公式如下:</p><p> F設(shè) =D設(shè)Nn(1-b%
4、) </p><p><b> 式中 </b></p><p> F設(shè)——設(shè)備年時(shí)基數(shù)(h); </p><p> D 設(shè) ——設(shè)備全年工作日,等于全年日數(shù)(365天)-全年假日(10 天)-全年雙修日(106天)=249天; </p><p> N——每日工作班數(shù);
5、 </p><p> n——每班工作時(shí)數(shù),取8h; </p><p> b——損失率,時(shí)間損失包括設(shè)備檢修及事故損失,工人非全日缺 勤而無法及時(shí)調(diào)度的損失,以及每班下班前設(shè)備和場地清潔工作所需的停工損失,此處取5%。</p><p> 計(jì)算F設(shè)的值,F(xiàn)設(shè) =249×2×8×(1-5%)=3744.96≈3783(h
6、)</p><p> 1.2.3 工人年時(shí)基數(shù) </p><p> 工人年時(shí)基數(shù)可依據(jù)下式計(jì)算: </p><p> F人=D人n(1—b%) </p><p><b> 式中 </b></p><p> F人——工人年時(shí)基數(shù)(h); </p><
7、p> D人——工人全年工作日(249天); </p><p> b——時(shí)間損失率,包括病假、事假、探親假、產(chǎn)假及哺乳、設(shè)備 清掃、工間休息等工時(shí)損失,本設(shè)計(jì)取4%。 </p><p> 計(jì)算F人 的值,F(xiàn)人 =249×8×(1—4%)=1912.32≈1912(h)</p><p> 二、工藝分析和設(shè)備選擇<
8、;/p><p> 2.1 材料選擇及刀具規(guī)格 </p><p> 2.1.1 材料的選擇 </p><p> 本設(shè)計(jì)車間的生產(chǎn)產(chǎn)品為齒輪銑刀、錐柄鉆、車刀。查查《熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊》P94及《熱處理工藝設(shè)計(jì)與選擇》P194,可知三種刀具宜用高速鋼類,最終材料的選擇是車刀選用w6mo5cr4v2,錐柄鉆選用w9mo3cr4v,齒輪銑刀選用w18cr4v。<
9、;/p><p> 2.1.2 刀具規(guī)格尺寸 </p><p> 刀具在高速切削時(shí),其刃部的溫度可達(dá)600℃以上,而刀具硬度只有輕微的下降,要求有較高的紅硬性。在這樣的條件下,一般都選用高速鋼。高速鋼在650℃是的實(shí)際硬度仍然高于50HRC。高速鋼需要經(jīng)過退火、淬火和回火處理,具體熱處理工藝后面將有介紹。 </p><p> 查《機(jī)械加工常用刀具數(shù)據(jù)速查手冊》,各
10、刀具的尺寸數(shù)據(jù)如下:</p><p><b> 表2-1</b></p><p><b> 表2-2</b></p><p><b> 表2-3</b></p><p><b> 2.2 工藝設(shè)計(jì) </b></p><p>
11、 2.2.1 工藝路線 </p><p> 高速鋼的熱處理一般工藝路線如下: 預(yù)備熱處理→淬火預(yù)熱→淬火加熱→淬火→三次回火 </p><p> 2.2.2 詳細(xì)工藝參數(shù) </p><p> 查《熱處理工藝與實(shí)踐》P116-119,得三種材料工藝參數(shù)如下:</p><p><b> 表2-4</b>&l
12、t;/p><p> 對于不同的產(chǎn)品,由于規(guī)格尺寸的不同,則各種的熱處理工藝參數(shù)略有不同。在預(yù)熱階段,車刀由于尺寸較小,選用一次預(yù)熱法預(yù)熱;銑刀及錐柄鉆由于尺寸較大,形狀復(fù)雜選用二次預(yù)熱法預(yù)熱。預(yù)熱的具體工藝參數(shù)下表。錐柄鉆淬火溫度選1250℃,車刀選1240℃,齒輪銑刀選1270℃。加熱時(shí)間都選擇12s/mm。</p><p><b> 表2-5</b></p&
13、gt;<p> 在淬火工藝中,車刀形狀簡單,直接使用油淬,即在油中冷卻至350℃后空冷。對于形狀較復(fù)雜的刀具,為了減小刀具畸變和開裂的傾向,都采用分級淬火工藝。齒輪銑刀和錐柄鉆都采用一次分級淬火,將淬火加熱后的工件放入620℃的中性鹽浴爐中,保持一段時(shí)間(相當(dāng)于淬火加熱時(shí)間),然后空冷至室溫。</p><p> 2.2.3 各刀具工藝曲線 </p><p> 各刀具工藝
14、曲線如圖所示</p><p><b> (1)車刀工藝曲線</b></p><p> ?。?)錐柄鉆工藝曲線</p><p> ?。?)齒輪銑刀工藝曲線</p><p> 2.3 熱處理設(shè)備選擇</p><p> 2.3.1預(yù)備熱處理設(shè)備的選擇 </p><p>
15、; 由《熱處理設(shè)備》可知工件退火一般選用箱式爐。本設(shè)計(jì)等溫退火溫度為850℃,故選用中溫箱式爐。查《熱處理設(shè)備》P67,初步選用RX3-75-9型中溫箱式爐,爐膛尺寸為1800×900×550(單位:mm),最大裝料量1200kg,查《熱處理手冊》第三版第三卷表3-5知道爐溫850℃時(shí)空爐升溫時(shí)間為3.5小時(shí)。 </p><p> 裝料時(shí),工件與電熱元件或工件與爐膛之間應(yīng)保持一定的距離,查
16、《熱處理爐》附表22,RX3-75-9型中溫箱式爐的有效裝料體積為: </p><p> V =1430×770×500=550550000 mm³
17、
18、 </p><p> 爐冷速度一般為10~20℃/h,此處取15℃/h </p><p> 則等溫退火各階段的時(shí)間:<
19、/p><p> t升溫 =3.5h,t保溫=4+2=6h;t隨爐冷=(750-550)/15=13.3h ;</p><p> 上下料時(shí)間t上下=0.5h ;退火總時(shí)間 t退火=3+4+2+13.3+0.5=23.3h </p><p><b> (1)生產(chǎn)齒輪銑刀</b></p><p> ?。╝)生產(chǎn)M10規(guī)格
20、的銑刀,由表2-1可知該銑刀的尺寸,則該銑刀每一個(gè)所占的空間為:</p><p> v=120×120×31.0=446400mm³ </p><p> n =V/v≈1233個(gè) </p><p> M=1.41n=1738.35kg>1200kg</p><p>
21、 當(dāng)n=851時(shí)M=1199.91kg≤1200kg </p><p> 生產(chǎn)率為 P=M/t退火=52.62kg/h </p><p> E1=161700/52.62=3140.41h</p><p> ?。╞) 生產(chǎn)M5.5規(guī)格的銑刀,由表2-1可知該銑刀的尺寸,則該銑刀每一個(gè)所占的空間為:</p>
22、<p> v =95×95×17.3=156132.5 mm³ </p><p> 則,每爐可裝該銑刀的個(gè)數(shù)為: n =V/v≈3526個(gè) </p><p> 裝料總重量為: M =0.1n =1868.78kg>12
23、00kg </p><p> 所以,n取2264時(shí),M=1199.92kg≤1200kg </p><p> 生產(chǎn)率為 P=M/t退火=51.49kg/h </p><p> 年負(fù)荷時(shí)數(shù) E2=Q/P=3140.41h </p><p><b&
24、gt; (2)生產(chǎn)車刀 </b></p><p> (a)A10車刀 10×6×4 </p><p><b> 同上,計(jì)算各參數(shù)</b></p><p> v=240 mm³</p><p> 當(dāng)n=600000時(shí),M=1200kg</p><
25、p> P=51.50kg/h </p><p> E3=3139.81h </p><p> (b)車刀A12 12×8×5 </p><p><b> v=480 mm³</b></p><p> 當(dāng)n=300000時(shí),M=1200kg</p><p&
26、gt; P=51.50kg/h </p><p> E4=3139.81h </p><p><b> 生產(chǎn)錐柄鉆</b></p><p> (a)生產(chǎn)φ11.8×85規(guī)格的錐柄鉆</p><p> 錐柄鉆每一個(gè)所占的空間為: v =11.8×11.8×85=11835.4 m
27、m³</p><p> 則,每爐可裝的個(gè)數(shù)為:n=V/v≈45617個(gè) </p><p> 則,裝料總重量為:M=0.105n=4884.29>1200kg </p><p> 可取n=11428 M=1199.94kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=M/t退火
28、=51.5kg/h </p><p> 年負(fù)荷時(shí)數(shù)為: E5=Q/P =3139.81h </p><p> (b)滾刀φ14.1X192滾刀每一個(gè)所占的空間為:<
29、/p><p> v=38171.5mm³ </p><p> 每爐可裝的個(gè)數(shù)為:n=V/v≈14423個(gè) </p><p> 裝料總重量為:M=0.325n=4687.47kg>1200kg </p><p> 所以n=3692時(shí) M=1199.
30、9kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=51.5kg/h </p><p><b> 年負(fù)荷時(shí)數(shù)為 </b></p><p> E6=Q/P =3139.81h</p><p> 綜上所述,RX3-75-9型中溫箱式爐用做等溫?zé)崽幚頎t適用于所有產(chǎn)品, 則該設(shè)備的年負(fù)荷時(shí)數(shù)為E=E1
31、+E2+E3+E4+E5+E6=18839.47h;</p><p> 設(shè)備數(shù)量為 C=E/F設(shè)=4.98,C’=6 ;</p><p> 設(shè)備負(fù)荷率為 K=C/C’×100%=83% 符合二班制設(shè)備負(fù)荷率80%~90%的要求的要求。</p><p> 2.3.2 預(yù)熱處理設(shè)備的選擇 </p><p> 預(yù)熱時(shí),分一次預(yù)熱
32、和二次預(yù)熱兩種工藝。各刀具采用的預(yù)熱工藝見表2-5</p><p><b> ?、?一次預(yù)熱法</b></p><p> 由《熱處理手冊第四版第三冊》P237~243初步選用RDM-45-13型埋入式高溫鹽浴爐,爐膛尺寸350×300×700(單位:mm),額定溫度1300℃,預(yù)熱溫度850℃。加熱系數(shù)為24s/mm。
33、 </p><p> a)生產(chǎn)車刀A10 由于該刀具采用一次預(yù)熱法,在預(yù)熱中加熱時(shí)間為 </p><p> t加熱=24×4=96s</p><p> 查《熱處理工藝參數(shù)手冊》P21,保溫時(shí)間可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: </p><p><b> τ=αKD </b></p>&
34、lt;p><b> 式中 </b></p><p> τ——保溫時(shí)間(min) </p><p> α——保溫時(shí)間系數(shù)(min/mm),查《熱處理工藝參數(shù)手冊》表1-18, 本設(shè)計(jì)選取0.35 </p><p> K——工件裝爐方式修正系數(shù),,通常取1.0~1.5本設(shè)計(jì)選取1.0 <
35、/p><p> D——工件有效厚度(mm) </p><p> 則A10的保溫時(shí)間為 </p><p> τ =0.35×1.0×4=1.4min= 84s </p><p> 所以,該刀具預(yù)熱工藝時(shí)間為 t= t加熱+τ=180s </p><p> 車刀A10的裝料設(shè)計(jì)&l
36、t;/p><p> 埋入式鹽浴爐爐膛尺寸的設(shè)計(jì)如下圖</p><p> 工件距離熔鹽表面的距離一般不小于30mm,本設(shè)計(jì)a取30mm;工件距離爐膛內(nèi)壁的距離約為50mm,本設(shè)計(jì)b取50mm;熔鹽表面與爐膛口的距離約為50~100mm,本設(shè)計(jì)c取50mm;電極下端距離爐膛底的距離d一般為50~70mm,本設(shè)計(jì)取50mm;電極高度由爐型而定,本爐型的電極高度e取113mm,則工件距離 底部的距
37、離大于163mm,本設(shè)計(jì)f取200mm。則,該鹽浴爐工作空間尺寸大約為250×200×500(單位:mm)</p><p> 車刀A10的尺寸為10X6X4,則裝料方式可設(shè)計(jì)為橫排10個(gè),縱排15個(gè),列排20個(gè),即裝料的方式為10x15x20。</p><p> 綜上,RDM-35-13型鹽浴爐,一爐可以放置的車刀A10的個(gè)數(shù)為 </p><p&
38、gt; n=10×15×20=3000個(gè)</p><p> 則一爐裝料量 M=0.002n=6kg </p><p> 生產(chǎn)率 P=M/t=(6/180)×3600=120kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù) E1=Q/P=161700/120=1347.5h </p><p>&
39、lt;b> (b)車刀A12 </b></p><p> 該車刀采用的是一次預(yù)熱法。</p><p> 選用RDM-45-13型埋入式高溫鹽浴爐。該鹽浴爐工作空間尺寸大約為250×200×500(單位:mm)。</p><p> 計(jì)算該車刀預(yù)熱時(shí)間為 t= 225s</p><p> 裝料設(shè)計(jì)如
40、下: 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為10x10x15 </p><p> 綜上,一次裝載個(gè)數(shù)為n=1500個(gè) </p><p> 一次裝料量為 M=0.004n= 6kg </p><p> 生產(chǎn)率為 P=M/t=96kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E2=Q/P=1684.38 h</p>
41、<p> E=E1+E2=3031.88h </p><p> 設(shè)備數(shù)量 C=E/F設(shè)=3031.88/3783=0.801 </p><p><b> C’=1 臺 </b></p><p> 設(shè)備負(fù)荷率 </p><p> K=C/C’×100%=
42、80.1% </p><p><b> ?、?二次預(yù)熱法</b></p><p><b> 第一次預(yù)熱 </b></p><p> 本次預(yù)熱初步選用RDM-70-8型埋入式中溫鹽浴爐,爐膛尺寸為450×350×700(單位:mm),額定溫度為850℃,工作空間尺寸為350×250
43、5;500(單位:mm)。由表2-5可知,預(yù)熱溫度為650℃,加熱時(shí)間是40s/mm。 </p><p> (a)生產(chǎn)齒輪銑刀M10</p><p> 同上,計(jì)算銑刀的預(yù)熱時(shí)間為 t= 1891s </p><p><b> 裝料設(shè)計(jì)如下: </b></p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為2×
44、;2×13 </p><p> 綜上,一次裝載個(gè)數(shù)為n=52</p><p> 一次裝料量為M=1.41n=73.32kg</p><p> 生產(chǎn)率為P=M/t=139.58kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E1=Q/P=1158.48h</p><p> (b)生產(chǎn)齒輪銑刀M5.
45、5</p><p> 計(jì)算該刀具的預(yù)熱時(shí)間為</p><p> t=1055.3s </p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為3×2×15 </p><p> 綜上,一次裝載個(gè)數(shù)為 n=90 </p><p> 一次裝料量為 M=0.53n=47.7kg </p>
46、;<p> 生產(chǎn)率為P=M/t=162.72kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E2=Q/P=993.73h</p><p> (c)錐柄鉆φ11.8×85</p><p> 計(jì)算該刀具的預(yù)熱時(shí)間為 t=719.8s </p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為3×15×3
47、0 </p><p> 綜上,一次裝載個(gè)數(shù)為n=1350 </p><p> 一次裝料量為 M=0.105n=141.75kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=M/t= 708kg/h</p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E3=Q/P=228.39h</p><p> (d)錐柄鉆φ14.1×192
48、 </p><p> 計(jì)算該刀具的預(yù)熱時(shí)間為 t= 860.1 s </p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為15x10x2</p><p> 綜上,一次裝載個(gè)數(shù)為n=300 </p><p> 一次裝料量為 M=0.325n= 97.5kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=M/t=408kg/h
49、 </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E=Q/P=396.32h</p><p> 綜上所述,以上四種刀具都選用RDM-70-8型鹽浴爐,則鹽浴爐處理各刀具所需年負(fù)荷時(shí)數(shù)的和為 </p><p> E=E1+E2+E3+E4=2776.92h 設(shè)備臺數(shù)C= 0.734, C’=1</p><p> 設(shè)備負(fù)荷率 K=C/C’×
50、;100%=73.4% </p><p><b> 。</b></p><p><b> 第二次預(yù)熱 </b></p><p> 初步選用RDM-45-13型埋入式高溫鹽浴爐,爐膛尺寸為350×300×700(單位:mm),額定溫度為1300℃,工作空間尺寸為250×200×5
51、00(單位:mm)。由表2-5可知,預(yù)熱溫度為850℃,加熱時(shí)間是24s/mm。</p><p> ?。╝)生產(chǎn)齒輪銑刀M10 </p><p> 預(yù)熱工藝總時(shí)間為 t= 1395s</p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為串掛2×5×3 </p><p> 鹽浴爐可以一次裝載銑刀的個(gè)數(shù)為 n=30&
52、lt;/p><p> 則一次裝料量為M=1.41n=34.2kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=M/t=88.26kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E1=Q/P=1832.09h</p><p> ?。╞)生產(chǎn)齒輪銑刀M5.5 </p><p> 同理可計(jì)算出該刀具的第二次預(yù)熱時(shí)間為t=778.5s &
53、lt;/p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為串掛2×8×4</p><p><b> 裝載個(gè)數(shù)為n=64</b></p><p> 一次裝料量為M=0.53n= 33.92kg </p><p> 生產(chǎn)率為 P=M/t= 156.86kg/h</p><p> 設(shè)備
54、年負(fù)荷時(shí)數(shù)E2=Q/P=1030.86h</p><p> ?。╟)生產(chǎn)錐柄鉆φ11.8×85 </p><p> 預(yù)熱工藝總時(shí)間為 t=531s </p><p> 對應(yīng)于工作空間尺寸,裝料方式為豎放15×10×4 </p><p> 綜上,一次裝載個(gè)數(shù)為 n=600 </p>&
55、lt;p> 一次裝料量為M=0.105n= 63kg</p><p> 生產(chǎn)率為P=M/t= 427.12kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E3=Q/P= 378.58h</p><p> (d)生產(chǎn)錐柄鉆φ14.1×192 </p><p> 預(yù)熱時(shí)間為t= 634.5s </p><
56、p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為12×9×2 </p><p> 一次裝載個(gè)數(shù)為 n=216 </p><p> 一次裝料量為M=0.325n= 70.2kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=M/t=398.3kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E4=Q/P= 405.98h&
57、lt;/p><p> 綜上所述,現(xiàn)選用RDM-45-13型埋入式高溫高溫鹽浴爐處理以上刀具的年負(fù)荷時(shí)數(shù)之和為</p><p> E=E1+E2+E3+E4=3647.51h</p><p> 設(shè)備臺數(shù) C=0.964,C’=1</p><p> 設(shè)備負(fù)荷率為 K=96.4%,符合要求。</p><p> 2.3.
58、3 淬火加熱設(shè)備的選擇 </p><p> 淬火設(shè)備初步選用RDM-90-13型埋入式高溫鹽浴爐,爐膛尺寸為450×350×700(單位:mm),額定溫度為1300℃,工作空間尺寸為350×250×500(單位:mm)。加熱時(shí)間取12s/mm。</p><p><b> (a)車刀A10</b></p>&l
59、t;p><b> t加熱=48s</b></p><p> 查《熱處理工藝參數(shù)手冊》P21,保溫時(shí)間可按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: </p><p> τ=αKD 其中α查表1-18取0.17,以下相同 </p><p> τ=(0.17x1.0x4)x60=40.8s</p><p> 則預(yù)熱總時(shí)間t=48
60、+40.8=88.8s</p><p> 對應(yīng)于工作空間尺寸,裝料方式為17×20×30</p><p> 一次裝載個(gè)數(shù)為 n=10200</p><p> 則一爐裝料量 M=0.002n=20.4kg </p><p> 生產(chǎn)率 P=M/t=827.03kg/h</p><p> 設(shè)
61、備年負(fù)荷時(shí)數(shù) E1=Q/P=195.52h </p><p> ?。╞)車刀A12
62、
63、 </p><p><b> t=111s</b></p><p> 對應(yīng)于工作空間尺寸,裝料方式為15×15×25</p>
64、<p> 一次裝載個(gè)數(shù)為n=5625個(gè)</p><p> 則一爐裝料量 M= 0.004n=22.5kg</p><p> 生產(chǎn)率 P=M/t=729.73kg/h</p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù) E2=Q/P=221.58h</p><p> ?。╟)齒輪銑刀M10 </p><p>
65、;<b> t=688.2s </b></p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為串掛2×3×3</p><p> 一次裝載個(gè)數(shù)為n=18 </p><p> 一次裝料量為M=1.41n= 25.38kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=132.77kg/h </p>&l
66、t;p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E3= 1217.94h</p><p> ?。╠)齒輪銑刀M5.5 </p><p> t=384.06s </p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為串掛3×10×2 </p><p> 一次裝載個(gè)數(shù)為n=60</p><p> 一次裝料量為M=
67、0.53n= 31.8kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=298.08kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E4= 542.48h</p><p> (e)錐柄鉆φ11.8×85</p><p> t=261.96s </p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為豎放10x10x5 <
68、;/p><p> 一次裝載個(gè)數(shù)為n=500 </p><p> 一次裝料量為M=0.105n=52.5kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=721.49kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E5= 224.12h</p><p> (f)錐柄鉆φ14.1×192 </p><p
69、> t=313.02s </p><p> 對應(yīng)工作空間尺寸,裝料方式為豎放7x10x2 </p><p> 一次裝載個(gè)數(shù)為n=140 </p><p> 一次裝料量為M=0.325n=45.5kg </p><p> 生產(chǎn)率為P=523.29kg/h </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)E6= 309
70、h</p><p> 年負(fù)荷時(shí)數(shù)之和為 E=E1+E2+E3+E4+E5+E6=2710.64h</p><p> 設(shè)備臺數(shù) C=0.717 C’=1</p><p> 設(shè)備負(fù)荷率為 K=71.7%</p><p> 2.3.4 淬火冷卻設(shè)備的選擇 </p><p> 由于高速鋼的合金含量高,因
71、此具有很好的淬透性。高速鋼淬火冷卻方法主要有油冷、分級淬火、等溫淬火三種,本設(shè)計(jì)主要采用油冷和分級淬火兩種。 1.淬火油槽 將加熱后的工件在油中冷卻至300~400℃后,取出空冷。這種方法簡單易行,工件表面油跡燒盡后,可趁熱校直。但冷速塊,淬火應(yīng)力大,容易引起畸變和開裂;同時(shí),油燃燒時(shí)產(chǎn)生煙霧,污染工作環(huán)境。此法只適用于形狀簡單、尺寸較大的刀具淬火或單件的淬火。 由于車刀形狀簡單,故采用油冷淬火。淬火槽主要由槽體、攪動裝置、控溫裝置
72、組成。槽體選用3~5mm(小型槽)的鋼板焊成,周圍附以型鋼為加強(qiáng)肋,以提高其強(qiáng)度和剛性;底座由型鋼制成,便于安裝和運(yùn)輸。為保證工件淬入槽中或淬火介質(zhì)膨脹時(shí),淬火介質(zhì)不致溢出槽外,以及便于介質(zhì)循環(huán)冷卻,一般在槽口邊緣外側(cè)設(shè)有溢流槽。鹽浴爐用的淬火槽多為立方體,槽的長寬尺寸應(yīng)大于最大爐底長寬尺寸,深度大于最長垂直淬火零件的長度。攪動裝置選用螺旋槳攪動。控溫裝置分加熱裝置和冷卻裝置,加熱采用管狀加熱元件置于淬火槽內(nèi)將淬火介質(zhì)加熱;冷卻采用更換
73、淬火介質(zhì)的方法.</p><p><b> 分級淬火鹽浴爐 </b></p><p> 分級溫度一般為580~620℃。分級淬火可以大大減少畸變和開裂傾向。加熱后的工件經(jīng)分級停留后,工件表里溫度都降低到分級溫度,內(nèi)外溫差減小。隨后,從分級溫度在空氣中冷卻是,冷卻速度比較緩慢,沿工件截面產(chǎn)生馬氏體轉(zhuǎn)變的不同時(shí)性減小,因而可顯著減小組織應(yīng)力和熱應(yīng)力,從而減小畸變可開
74、裂傾向。 分級淬火可分為一次、二次或多次分級淬火。本設(shè)計(jì)采用一次分級淬火,將工件放入580~620℃的中性鹽浴中,保持一段時(shí)間(相當(dāng)于淬火加熱時(shí)間),然后空冷至室溫。一次分級淬火用于一般刀具,操作簡單,能保證質(zhì)量。 </p><p> 選用RDM-35-6型埋入式低溫溫鹽浴爐,額定溫度為680℃,爐膛尺寸為350×450×665(單位:mm),則工作空間尺寸大約為350×300
75、×600(單位:mm)。 為了便于工人操作,減少不必要的麻煩,各刀具裝料方式仍然采用淬火加熱時(shí)對應(yīng)的的裝料方式。即除了溫度不同,其它所有分級淬火工藝跟淬火加熱相同。故,使用RDM-35-6型鹽浴爐處理各刀具的年負(fù)荷時(shí)數(shù)之和仍然E=E1+E2+E3+E4+E5+E6=2710.64h</p><p> 設(shè)備臺數(shù) C=0.717 C’=1</p><p> 設(shè)備負(fù)荷率為
76、 K=71.7%</p><p> 2.3.5 回火設(shè)備的選擇 </p><p> 高速鋼的回火溫度一般為550~570℃,保溫時(shí)間通常為60min,回火次數(shù)不少于三次,每次回火冷卻都要冷至室溫。 </p><p> 選用RJ2-55-6型低溫井式電阻爐</p><p> 額定溫度為650℃,
77、外形尺寸1967X1470X2485爐膛尺寸為700(直徑)×900(高),最大一次裝料量750kg。設(shè)計(jì)一次裝爐量為300kg,則生產(chǎn)率為300kg/h。該井式爐用于處理所有刀具,故其年產(chǎn)量為970t。 </p><p> 設(shè)備年負(fù)荷時(shí)數(shù)為 E=970000/300=3233.3h </p><p>
78、; 設(shè)備臺數(shù) C=0.855 C’=1</p><p> 設(shè)備負(fù)荷率為 K=85.5% </p><p><b> 全部所要的爐子</b></p><p> 等溫退火的爐子:RX3-75-9型中溫箱式爐X6</p><p><b>
79、 預(yù)熱爐:</b></p><p><b> 一次預(yù)熱法</b></p><p> RDM-45-13型埋入式高溫鹽浴爐X1</p><p><b> 二次預(yù)熱法</b></p><p> 第一次預(yù)熱:RDM-70-8型埋入式鹽浴爐X1</p><p>
80、 第二次預(yù)熱:RDM-45-13型埋入式中溫鹽浴爐X1</p><p><b> 淬火爐:</b></p><p> RDM-90-13型高溫鹽浴爐X1</p><p> 分級淬火鹽浴爐:RDM-35-6型埋入式低溫溫鹽浴爐X1</p><p> 回火爐:RJ2-5-6型低溫井式電阻爐X1</p>
81、<p> 2.3.6 熱處理車間輔助設(shè)備的選擇 </p><p><b> 起重運(yùn)輸設(shè)備 </b></p><p> 起重運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)根據(jù)所起吊零件的最大起重量,并考慮到零件吊具、吊架、墊盤及各種裝料罐的重量,以及特殊設(shè)備的安裝、維修等需要而進(jìn)行選用。 簡單機(jī)械化熱處理車間,主要采用吊車起重運(yùn)輸,如橋式起重機(jī)、梁式起重機(jī)、單軌吊車(單軌氣動或電動葫
82、蘆)。本設(shè)計(jì)車間屬簡單機(jī)械化車間,且生產(chǎn)中小零件,故采用梁式起重機(jī)(起重5t),地面操作。 車間內(nèi)部運(yùn)輸可用手推車、電瓶車、電動平車。對車間外運(yùn)輸采用電瓶車、汽車。</p><p><b> 清洗清理設(shè)備 </b></p><p> 為清除零件淬油后油污垢,可采用清洗槽、室式清洗機(jī)或輸送帶式清洗機(jī),選用堿性清洗液或合成洗滌劑。 為清理零件表面的氧化皮等,可采
83、用噴砂機(jī)、噴丸機(jī)、清理滾筒、軟砂輪機(jī)、風(fēng)動砂輪機(jī)及酸洗槽等。如:可選用6GM-5M5R履帶式拋丸機(jī)。 </p><p><b> 校直設(shè)備 </b></p><p> 矯正零件淬火后的變形,可采用手動螺旋壓床、油壓校直機(jī)或機(jī)械壓床進(jìn)行校直</p><p><b> 檢查設(shè)備 </b></p><
84、;p> 為檢查工件淬火或調(diào)質(zhì)后的硬度,一般采用洛氏、肖氏、布氏硬度計(jì)。檢查大型零件,采用懸臂式或龍門式布氏硬度計(jì)、手提式布氏硬度計(jì)。為檢查零件表層裂紋,采用磁粉探傷儀、螢光探傷儀。為檢查零件內(nèi)部質(zhì)量,采用超聲波探傷儀。 </p><p><b> 刀具焊接設(shè)備 </b></p><p> 為切削工具焊接刀桿,用對焊機(jī);鑲焊刀頭可用釬焊機(jī)或高頻焊接設(shè)備
85、。 </p><p> 存放工夾具的裝置 一般中小工具可用工具架;大型熱處理件的各式裝配吊具,應(yīng)專設(shè)吊掛具的支架及卸吊具的卸料坑。 </p><p> 切取試樣設(shè)備 為從零件上切取試樣,可采用各種鋸床或切割機(jī)。 </p><p> 其他設(shè)備 視車間的規(guī)模和工藝需要而定,有的車間專設(shè)快速試驗(yàn)室,配有日常生產(chǎn)需要的金相、化學(xué)分析、滲碳層檢查、煤氣、保護(hù)氣等分
86、析試驗(yàn)設(shè)備;機(jī)修間配有一定的各式機(jī)械加工車床、氣焊、電焊及制造感應(yīng)器的鉗工設(shè)備;儀表修理間配有簡單的儀表校正維修設(shè)備;維修組配有維護(hù)、修筑各種爐子、裝置的設(shè)備。</p><p> 三、車間建筑物 </p><p> 3.1 熱處理車間的位置 </p><p> 根據(jù)工廠的生產(chǎn)性質(zhì)和特點(diǎn)的不同,熱處理車間可以單獨(dú)建筑廠房,也可以與工序相鄰的車間共用一幢廠
87、房。 本設(shè)計(jì)車間采用獨(dú)立的廠房建筑,與鍛工車間鄰近。熱處理車間如鍛工車間的位置關(guān)系如圖3-1所示。</p><p> 3.2 車間的要求 </p><p> 熱處理車間在生產(chǎn)過程中散發(fā)出大量的熱、煙、蒸氣以及其它有害氣體。因此,對它有以下要求。 </p><p> 1、防火 根據(jù)“關(guān)于建筑設(shè)計(jì)防火的原則規(guī)定”,熱處理建筑物耐火等級一般為二級,要求隔墻、
88、墻、地面、頂棚等必須耐火。對改建廠的木結(jié)構(gòu)廠房用作熱處理車間時(shí),應(yīng)根據(jù)防火要求作相應(yīng)的防火處理。 </p><p> 2、通風(fēng)條件 廠房要有足夠的高度,合理地開設(shè)天窗,使廠房有良好的自然通風(fēng)條件,保證散熱、逸出煙氣和有害氣體,確保廠房內(nèi)的衛(wèi)生和溫度。 </p><p> 3、采光和消防 廠房的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造應(yīng)注意防火,故廠房至少有一側(cè)靠外墻,墻上對外開有大門,以便運(yùn)輸和防火。還應(yīng)保
89、證有良好的采光條件。</p><p> 3.3 熱處理車間面積指標(biāo) </p><p> 3.3.1車間面積的組成 </p><p> 熱處理車間面積大小決定于生產(chǎn)規(guī)模(生產(chǎn)任務(wù)的大?。?、各種設(shè)備的型號及其數(shù)量、工藝操作的需要等因素。根據(jù)用途,將熱處理車間所占用的面積劃分為三類:生產(chǎn)面積、輔助面積和生活面積。</p><p> 生產(chǎn)
90、面積是指進(jìn)行各主要工序,輔助工序及與主要、輔助工序有關(guān)的操作所占用的面積。如退火、正火、淬火及回火、滲碳、氮化和感應(yīng)加熱小組中的爐子、加熱裝置及淬火槽(淬火機(jī)床)等。 本身所占用的面積,操作所需的面積及工人在操作時(shí)所需通路的面積等,均屬于生產(chǎn)面積。 此外,與車間隔開的感應(yīng)加熱裝置、噴砂(丸)、酸洗等室所占的面積也屬于生產(chǎn)面積。校直、檢查等工序的工作地也屬于生產(chǎn)面積(檢查也有放在輔助面積內(nèi)的)。 </p><
91、p> 輔助面積是指安設(shè)為生產(chǎn)服務(wù)的、不直接參與主要和輔助工序的機(jī)構(gòu)所占的面積。其大小一般約占生產(chǎn)面積的30%~50%。輔助面積包括車間配電室、控制氣體發(fā)生站、煤氣發(fā)生站、油冷卻裝置(有時(shí)也可認(rèn)為是主要設(shè)備)、修配室、儀表室、通風(fēng)室、車間倉庫、中間倉庫、輔助材料庫及車間總車道等所占的面積 </p><p> 生活面積主要是設(shè)置一些與生活有關(guān)的處、所所占的面積。如辦公室、會議室、更衣室、淋浴室、廁所等。為
92、充分發(fā)揮工業(yè)建筑在生產(chǎn)上的作用、減少投資、不妨害生產(chǎn)起見,一般生活面積的位置設(shè)在車間外部較為合理,多半布置在車間外部的兩側(cè)或兩端。但照顧到男女工人或工作人員的使用方便,又不能影響車間的將來發(fā)展。具體布置由土建考慮。 熱處理車間面積除上述三部分外,設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮到所設(shè)計(jì)的熱處理車間的發(fā)展遠(yuǎn)景,在生產(chǎn)面積中應(yīng)留有備用面積。</p><p> 3.3.2 車間面積指標(biāo) </p><p>
93、半成品、成品熱處理車間每平方米總面積生產(chǎn)指標(biāo)見表3-1。 </p><p> 表3-1 半成品、成品熱處理車間每平方米總面積生產(chǎn)指標(biāo)</p><p> 設(shè)計(jì)熱處理車間屬大型規(guī)模,生產(chǎn)指標(biāo)取1.2,則該車間的生產(chǎn)面積為 </p><p> S1=970/1.2=808.3 ㎡,取810㎡</p><p><b> 輔助面
94、積計(jì)算</b></p><p><b> 機(jī)修站 50㎡</b></p><p> 電工、鉗工、管道值班室 25㎡</p><p><b> 金相檢驗(yàn)室 20㎡</b></p><p><b> 化學(xué)檢驗(yàn)室 20㎡</b></p><p
95、><b> 取樣室 20㎡</b></p><p><b> 儀表室 20㎡</b></p><p> 輔助總面積s2=155㎡ </p><p> 成品倉庫面積,成品倉庫面積可根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)下式計(jì)算 </p><p><b> A=qd/H </b>&l
96、t;/p><p> 式中 A——倉庫面積(㎡) </p><p> d——零件存放天數(shù),成品熱處理車間為3~5天,取5天 </p><p> q——生產(chǎn)任務(wù)(t/天),3.90t/天 </p><p> H——每㎡倉庫面積荷重,對成品件為0.8~1t,取0.9t。</p>&l
97、t;p> 則,成品倉庫面積為 A=21.67㎡ 為了為了夠用取25㎡</p><p> 則車間總面積S=S1+S2+A=990㎡</p><p> 3.4 車間建筑物的要求 </p><p> 由于熱處理車間生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品特點(diǎn)、工藝特點(diǎn)、操作特點(diǎn)、設(shè)備及組織生產(chǎn)的特點(diǎn)、熱處理車間與相鄰車間的關(guān)系等因素不同,車間在生產(chǎn)過程中散發(fā)的熱量
98、、有害氣體的影響不同和需要采暖、通風(fēng)、照明等情況的差別,所以對廠房建筑的要求也不盡相同。一般來說,熱處理車間廠房多為長方形,用單跨、雙跨平行單層建筑。原則上應(yīng)減少占地面積、減少外墻面積、減少柱基,以利于節(jié)約。車間平面尺寸以支柱軸線為基準(zhǔn),兩行柱子之間的距離稱為跨度,一行中兩相鄰柱子之間的距離稱柱距,每一個(gè)跨度范圍稱為開間。 車間高度常以車間地面為基準(zhǔn),通常所稱車間高度為自地面至房架下弦的距離。吊車高度為地面至吊車軌面的距離</p
99、><p> 熱處理車間廠房的主要組成部分為:柱子、外墻、基礎(chǔ)、隔墻、地坪、門窗、梁架、天窗、房頂及地下室、地道、地溝等。</p><p> 不同規(guī)模的熱處理車間跨度和柱距</p><p> 本設(shè)計(jì)車間跨度取24米,柱距取6米</p><p> 則車間的長寬尺寸為24X41.25m。 </p><p> 廠房高度
100、決定于熱處理設(shè)備及垂直起吊最大零件的長度。裝有井式爐的車間高度,決定于井式爐平臺標(biāo)高、最長零件長度、吊具長度、吊車有關(guān)尺寸等。自地面到車間吊車軌頂高的距離,可以用下面公式估算。</p><p> H=A+B+L+E+C </p><p> 式中 </p><p> H——廠房吊車軌頂高度 </p><p> A——井
101、式爐突出地面的高度 </p><p> B——吊運(yùn)的最長件離A得距離,一般不小于400~500mm </p><p> L——最長件的長度(包括試樣和吊頭的長度) </p><p> E——吊具的長度 C——吊鉤中心與吊車軌面的最小極限距離(可從有關(guān)起重運(yùn)輸 設(shè)備查得) </p><p> 一般情況下,沒有吊車的成批生產(chǎn)的熱處理
102、車間的下弦高度為8~9m</p><p> 廠房一般人行出口寬1.2m、1.5m或1.8m,高2.4m,主要物流出入口應(yīng)根據(jù)所通過的車輛種類以及所需進(jìn)入設(shè)備的需要確定</p><p> 四、熱處理車間平面布置; </p><p> 4.1 設(shè)備布置間距 </p><p> 爐子后端距墻柱的距離,一般箱式爐取1~2m;</p
103、><p> 爐子之間的距離,小型爐0.8~1.2m;</p><p> 中型爐1.2~1.5m,大型爐1.5~2.0m,間隙式爐組成的生產(chǎn)線0.5~0.8m,連續(xù)爐3.0~4.0m;井式爐間的距離,小型爐0.8~1.2m,中型爐1.2~1.5m,大型爐2.5~4m。</p><p> 井式爐爐口距地面的距離,滲碳爐0.3m,正火、回火爐0.7~0.9m。爐子安裝的
104、高度,即爐口平面到地平的距離,工人操作時(shí),一般為0.85~0.9m</p><p> 五、熱處理車間的生產(chǎn)組織與人員 </p><p><b> 5.1生產(chǎn)組織 </b></p><p> 為適應(yīng)熱處理生產(chǎn)管理與調(diào)度方便,除一些規(guī)模較小的工段、小組和流水線上的熱處理部分,如鑄、鍛車間小型毛坯熱處理工段,機(jī)械加工生產(chǎn)線上的感應(yīng)加熱淬火部
105、分,可分屬各有關(guān)車間外,熱處理通常宜作為獨(dú)立的車間,以利生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和進(jìn)行成本核算. </p><p> 5.2基本工作人員 </p><p> 在規(guī)劃設(shè)計(jì)中,基本工人數(shù)量的確定是按指標(biāo)進(jìn)行估算,每一基本工人的產(chǎn)量參考指標(biāo)如下表格.在初步設(shè)計(jì)階段則要根據(jù)加熱設(shè)備及其他生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際定員數(shù)和負(fù)荷率計(jì)算確定: 基本工人數(shù)=計(jì)算設(shè)備的年負(fù)荷時(shí)數(shù)*設(shè)備定員數(shù)/工人年時(shí)基數(shù)
106、. 設(shè)備定員數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要,盡量考慮多機(jī)臺管理,減少設(shè)備定員,使工人滿負(fù)荷工作,提高勞動成產(chǎn)率. </p><p> 六、車間用電與用水量的計(jì)算 </p><p> 6.1車間用電量的計(jì)算 </p><p> 工藝用電是指熱處理各工序加熱金屬用的電能. </p><p> 每年的平均耗電量Q年= P×ф×
107、;K×k1(公式7-1) </p><p> 式中 Q年——年平均耗電量 </p><p> P ——爐子的功率 </p><p> Ф——爐子的年時(shí)基數(shù) </p><p> K——爐子的負(fù)荷率 </p><p> k1——爐子的功率利用系數(shù),一般不超過0.5
108、,這里取0.5. 表6-1熱處理車間設(shè)備明細(xì)表</p><p> 等溫退火,使用的設(shè)備是RX3-75-9,功率75kw,年時(shí)基數(shù)共18839.47h, 備負(fù)荷率為0.83,故: Q1=75×18839.47×0.83×0.5=586378.5kw·h </p><p><b> 同理可得</b></p
109、><p> 預(yù)熱,設(shè)備為RDM-45-13 Q2=35×5926.08×0.7914×0.5=82073.24kw·h </p><p> 淬火冷卻預(yù)熱,使用設(shè)備為RDM-90-13 Q3=75×7139.38×0.8423×0.5=225506.24kw·h </p><p>
110、; 淬火加熱預(yù)熱,設(shè)備為RDM-35-6 Q4=90×7269×0.7446×0.5=260469.01kw·h </p><p> 回火,設(shè)備為RJ2-55-6 Q5=55×3090×0.825×0.5=70104.38kw·h </p><p> 綜上所述: 每年的平均耗電量 Q年=Q1+Q2+
111、Q3+Q4+Q5=1044606.96kw·h</p><p> 6.2車間全年用水量的計(jì)算 </p><p> 根據(jù)文獻(xiàn)《熱處理車間設(shè)計(jì)》第八章內(nèi)容,熱處理車間全年生產(chǎn)用水包括如下幾個(gè)方面: </p><p> 淬火、回火冷卻、法藍(lán)、清洗、酸洗等工藝用水 </p><p> W1=Ae(m3/年) </p>
112、<p> 式中 W1——某種工藝年用水量(m3/年) </p><p> A——工藝年生產(chǎn)綱領(lǐng)(t/年) </p><p> e——工藝用水指標(biāo)(m3/t) 查《熱處理車間設(shè)計(jì)》表8-9b,得知鋼號零件在淬火槽中冷卻e為6-8,這里e取7;高溫回火冷卻,e為3-4,這里e取3;零件清洗e為0.3-0.5,e取0.4. </p><p>
113、該設(shè)計(jì)生產(chǎn)綱領(lǐng)是年產(chǎn)970噸,故W1=970×7+970×3+970×0.4=10088t. </p><p> 電極鹽浴爐和等溫浴爐用水 電極鹽浴爐的電極需通水冷卻.每根電極需用冷卻水量為0.2m³/h. 該設(shè)計(jì)中有埋入式電極鹽浴爐5臺,每臺鹽浴爐有兩根電極.故用于電極冷卻用水量 </p><p> W2=2×0.2
114、15;鹽浴爐設(shè)備使用總時(shí)間</p><p> 綜合計(jì)算得: </p><p> W2=2×0.2×2852×5=5704t </p><p> 綜上所述: 每年的平均用水量 W=W1+W2=15792t</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p&
115、gt;<p> 【1】《熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊》 安繼儒 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p> 【2】《熱處理工藝與實(shí)踐》 樊新民 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p> 【3】《熱處理工業(yè)設(shè)計(jì)與選擇》 馬伯龍 機(jī)械工業(yè)出版社</p><p> 【4】《熱處理手冊第四版第三卷》 中國機(jī)械剛才學(xué)會熱處理學(xué)會 機(jī)械工業(yè)出版社</p><
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