热处理车间课程设计 

一、车间的任务和工作制度 1.1 车间生产任务

本次设计热处理车间的生产任务是年产1000t，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

表1-1 序号 品种 规格 单重(kg) 热处理件重量 1 齿轮铣刀 M10 1.41 161.7t M5.5 0.53 2 车刀 A10 0.002 A12 0.004 3 锥柄钻 Φ11.8X85 0.105 Φ14.1X192 0.325 1.2 车间的工作制度及年时基数

1.2.1 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。 1.2.2 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5%。

计算F设的值，F设 =249×2×8×（1-5%）=3744.96≈3783（h） 1.2.3 工人年时基数

工人年时基数可依据下式计算： F人=D人n（1—b%） 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

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间休息等工时损失，本设计取4%。

计算F人 的值，F人 =249×8×（1—4%）=1912.32≈1912（h）

二、工艺分析和设备选择 2.1 材料选择及刀具规格 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。查查《热处理工艺规范数据手册》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，最终材料的选择是车刀选用w6mo5cr4v2，锥柄钻选用w9mo3cr4v，齿轮铣刀选用w18cr4v。

2.1.2 刀具规格尺寸

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》，各刀具的尺寸数据如下：

表2-1 D d B 品种 规格 M10 120 32 31.0 齿轮铣刀 M5.5 95 32 17.3

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表2-2 品种 车刀

规格 A10 A12 尺寸 10x6x4 12x8x5

表2-3 品种 锥柄钻 规格 φ11.8×85 φ14.1×192

2.2 工艺设计 2.2.1 工艺路线

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→淬火→三次回火

2.2.2 详细工艺参数

查《热处理工艺与实践》P116-119，得三种材料工艺参数如下：

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表2-4 牌号 退火工艺 等温退火 加热温度/°C 保温时间/h 2 冷却 淬火和回火工艺 淬火预热 温度/°C 时间（s/mm) 淬火加热 介温度°质 C 淬时间火（s/介mm 质 回火制度 备注 W6Mo850 5Cr4V2 炉冷至850 750℃，保温 4h，再炉冷至550℃，出炉空冷 24 W18cr4v 870 2 炉冷至850 750℃，保温 4h，再炉冷至550℃，出炉空冷 24 中性盐浴 1200~ 1220 1230 1240 1150~ 1200 12~ 15 20 1260~ 1280 1280~ 1300 1200~ 1240 12~ 15 12~ 15 15~ 20 560薄刃刀具 ℃，3复杂刀具 次，简单刀具 每冷拉模具 次1h，空冷 薄刃、复杂刀具 简单刀具 560℃，3油 次，每次1h，空冷 冷作模具 W9mo3cr4v 850 2 炉冷至850 750℃，保温 4h，再炉冷至550℃，出炉空冷 24 1210~ 1250 12~ 15 560 ℃，3次，每次1h，空冷

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。

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在预热阶段，车刀由于尺寸较小，选用一次预热法预热；铣刀及锥柄钻由于尺寸较大，形状复杂选用二次预热法预热。预热的具体工艺参数下表。锥柄钻淬火温度选1250℃，车刀选1240℃，齿轮铣刀选1270℃。加热时间都选择12s/mm。 表2-5 刀具 车刀 预热方法 一次预热法 炉型 盐浴炉 加热温度/℃ 850 加热时间/(s/mm) 24 适用范围 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 齿轮铣刀、 锥柄钻 二次预热法 第一次预热 第二次预热 650 40 850 24 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。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

各刀具工艺曲线如图所示

(1)车刀工艺曲线

（2）锥柄钻工艺曲线

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