1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè) 計(jì) 題 目 平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號(hào)專業(yè)班級(jí)指導(dǎo)老師設(shè)計(jì) 題目平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)成績(jī)課 程 設(shè) 計(jì) 主 要 內(nèi) 容各位同學(xué)根據(jù)設(shè)計(jì)題目，編制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，其中應(yīng)包括如下內(nèi)容：制定 熱處理工藝、工作制度、年時(shí)基數(shù)、生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇所需要的熱處理設(shè)備，最后 應(yīng)給出參考文獻(xiàn)，并繪制出設(shè)備在車間的平面布置圖。具體要求如下： （1）確定工件的形狀、尺寸，制定出車間的工作制度、年時(shí)基數(shù)、生產(chǎn)綱領(lǐng)； （2）對(duì)于沒有給出材料的零件，選擇材料，要論述工件的服役條件及對(duì)材料性能 的要求； （3）確定工件的加工工藝流程，制定熱處理工藝，并且，加以論述其依據(jù)； （

2、4）根據(jù)熱處理工藝選擇適當(dāng)?shù)臒崽幚碓O(shè)備，對(duì)主要的加熱設(shè)備的爐體結(jié)構(gòu)、爐 膛尺寸、功率要進(jìn)行計(jì)算和論述，根據(jù)生產(chǎn)率確定所需要的臺(tái)數(shù)； （5）合理地設(shè)計(jì)工件的熱處理生產(chǎn)線，畫出設(shè)備在車間里面的平面布置圖（該圖 要求用計(jì)算機(jī)繪制，并用 A3 紙打印出來，圖中設(shè)備用參考圖例畫出，其它的要按 照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)畫出） ； （6）設(shè)計(jì)任務(wù)書按照如下順序進(jìn)行裝訂：封面、表格、目錄、具體內(nèi)容、參考文 獻(xiàn)；設(shè)計(jì)任務(wù)書封面、表格請(qǐng)見后面附件，表格中設(shè)計(jì)題目、課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 部分由同學(xué)填寫，設(shè)計(jì)任務(wù)書除了封面、表格、目錄以外，其余每頁(yè)應(yīng)該標(biāo)注頁(yè) 碼，并在目錄部分自動(dòng)生成。（ 7）用同學(xué)名字作為文件夾名稱，內(nèi)含設(shè)計(jì)任務(wù)書的

3、Word 文檔和車間平面布置圖 CAD 文檔，兩個(gè)文件均用同學(xué)名字，和課程設(shè)計(jì)紙質(zhì)材料一起上交。（ 8）有關(guān)參考文獻(xiàn)請(qǐng)參見目錄，例如馬永杰編著，熱處理技術(shù)與裝備，北京：化 學(xué)工業(yè)出版社， 2008，共計(jì) 16 本。指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 語目錄第 1 章 生產(chǎn)線設(shè)計(jì)任務(wù)書概述 11.1 項(xiàng)目任務(wù) . 11.2 熱處理概述 11.3 軸類零件概述 11.3.1 機(jī)床主軸的工作條件 . 11.3.2 機(jī)床主常見的失效形式 . 11.3.3 機(jī)床主軸的主要性能要求 . 2第 2 章 材料的選擇和介紹 . 22.1 材料的選用 22.2 材料成分及組分的作用 32.2.1 化學(xué)成分 . 32.2.2 主要

4、組分的作用 . 3第 3 章 熱處理工藝設(shè)計(jì) 33.1 熱處理技術(shù)要求 . 33.2 加工工藝流程 33.3 熱處理工藝 33.3.1 預(yù)備熱處理 . 43.3.2 最終熱處理 . 4第 4 章 熱處理車間主要設(shè)備的選擇與計(jì)算 54.1 熱處理設(shè)備選型的原則和依據(jù) 54.1.1 熱處理設(shè)備選擇的原則 . 54.1.2 熱處理設(shè)備選擇的依據(jù) . 64.2 熱處理設(shè)備的選型 . 64.2.1 預(yù)備熱處理設(shè)備 64.2.2 最終熱處理設(shè)備（一）調(diào)質(zhì)處理設(shè)備 7（二）感應(yīng)加熱表面淬火回火設(shè)備 8（三）低溫時(shí)效處理設(shè)備 84.3 熱處理主要設(shè)備數(shù)量計(jì)算 84.3.1 工作制度和年時(shí)基數(shù) . 84.3.2

5、 設(shè)備數(shù)量的計(jì)算 . 104.3.3 車間生產(chǎn)綱領(lǐng) . 104.4 淬火槽的設(shè)計(jì) 104.4.1 淬火油需要考慮的因素 . 104.4.2 淬火油槽及其輔助設(shè)備的設(shè)計(jì). 104.4.3 淬火油槽的防火 . 11平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書4.5 輔助設(shè)備的選擇 124.5.1 清洗設(shè)備 . 124.5.2 校直設(shè)備 . 124.5.3 檢查設(shè)備 . 12第 5 章 車間布局 125.1 車間在廠區(qū)內(nèi)的位置 125.2 車間面積及面積指標(biāo) 135.3 布局原則 135.4 車間設(shè)備布局間距 13第 6 章 動(dòng)力消耗及對(duì)公用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 146.1 電力安裝容量 146.2 蒸汽 146.3

6、生產(chǎn)用水 14第 7 章 熱處理車間的生產(chǎn)組織與人員 147.1 組織 147.2 工作人員 15第 8 章 參考文獻(xiàn) 16第 1 章 生產(chǎn)線設(shè)計(jì)任務(wù)書概述1.1 項(xiàng)目任務(wù)本任務(wù)書主要對(duì)給定軸類零件的要求自主選定零件，并通過對(duì)軸服役條件 的分析，合理地選擇材料，完成對(duì)材料的成分分析，制定熱處理工藝 , 選擇熱處 理設(shè)備，最后對(duì)生產(chǎn)軸類零件的熱處理生產(chǎn)車間進(jìn)行設(shè)計(jì)， 并作出車間平面布置 圖。本任務(wù)書選定的軸類零件為平面磨床砂輪主軸， 重點(diǎn)是針對(duì)熱處理工藝方面， 對(duì)軸類零件的設(shè)計(jì)沒有做深層次的研究。1.2 熱處理概述熱處理是機(jī)械工業(yè)的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)技術(shù)， 熱處理對(duì)于充分發(fā)揮金屬材料的性 能潛力，提高

7、產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量，節(jié)約材料，減少能耗，延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，提 高經(jīng)濟(jì)效益都具有十分重要的意義。正所謂 “工欲善其事 , 必先利其器”，那么就 必須提供給熱處理工藝良好的環(huán)境及先進(jìn)的設(shè)備， 總的來說就是一個(gè)設(shè)計(jì)得當(dāng)?shù)?熱處理車間。對(duì)于軸類零件的熱處理加工工藝是要在滿足零件使用性能要求的前 提下，達(dá)到熱處理生產(chǎn)的可行性和工藝性； 既設(shè)計(jì)零件的材料和結(jié)構(gòu)同時(shí)又與零 件生產(chǎn)流程和熱處理工藝過程的各環(huán)節(jié)密切相關(guān)。 所以，在軸類零件設(shè)計(jì)時(shí)必須 充分重視熱處理生產(chǎn)的工藝性，合理選擇材料， 正確提出技術(shù)要求， 同時(shí)在制定 生產(chǎn)流程時(shí)應(yīng)合理安排，正確地制定熱處理工藝，確保產(chǎn)品質(zhì)量， 同時(shí)提高生產(chǎn) 效率和降低生產(chǎn)成

8、本也是十分必要的。1.3 軸類零件概述1.3.1 機(jī)床主軸的工作條件機(jī)床主軸是切削機(jī)床的重要零件， 在傳遞動(dòng)力時(shí)承受著多種形式的載荷， 在 工作中作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其主要作用是支撐傳動(dòng)零件并傳遞動(dòng)力（扭矩） ，其工 作條件如下：（1）傳遞扭矩，承受交變扭轉(zhuǎn)載荷，往往還受有交變彎曲應(yīng)力。有時(shí)還承受 拉-壓軸向載荷作用。（2）軸頸處及花鍵等滑動(dòng)表面處，承受著較大的摩擦和磨損。（3）主軸大多還承受一定的過載或沖擊載荷的作用。1.3.2 機(jī)床主軸常見的失效形式（ 1）磨損失效 由于軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面（如軸頸處） 過度磨損或潤(rùn)滑不良 等而導(dǎo)致磨損失效。 例如帶內(nèi)錐孔或外錐度的主軸， 工作時(shí)和配合件雖無相對(duì)

9、滑 動(dòng)，但頻繁裝拆，易于使錐面拉毛磨損；特別是主軸與滑動(dòng)軸承相配的軸頸，由平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書于潤(rùn)滑不良、軸承材料選擇不當(dāng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、加工精度不夠、裝配不良、 間隙不均或潛入雜質(zhì)微粒等都可能發(fā)生咬死（即抱軸） ，使軸頸工作面咬傷，這 是機(jī)床主軸正常工作情況下常見的失效形式。（ 2）變形或腐蝕失效 個(gè)別情況下發(fā)生過量彎曲或扭轉(zhuǎn)變形 （彈性的和塑性 的）失效，可能發(fā)生振動(dòng)或腐蝕失效的現(xiàn)象。1.3.3 機(jī)床主軸的主要性能要求機(jī)床切削加工時(shí)， 主軸高速旋轉(zhuǎn)， 受到彎曲、 扭轉(zhuǎn)、沖擊等多種載荷的作用。根據(jù)工作條件和失效條件分析，可以對(duì)軸用材料提出如下主要性能要求：（1）高的疲勞強(qiáng)度

10、，防止軸疲勞斷裂；（2）良好的綜合力學(xué)性能，即強(qiáng)度與塑性、韌性有良好的配合，以防止過載和 沖擊斷裂；（3）高的硬度、 熱硬性、熱強(qiáng)度的良好耐磨性， 以增強(qiáng)抗咬死能力， 防止軸頸、 花鍵局部承受摩擦的部位過度磨損或咬死。第2章 材料的選擇和介紹主軸為機(jī)床上主要傳遞動(dòng)力的部件，在實(shí)際工作過程中，經(jīng)常承受扭轉(zhuǎn)、 疲勞、沖擊疲勞作用，因此應(yīng)具有良好的綜合力學(xué)性能。從主軸的工作條件、技 術(shù)要求和結(jié)構(gòu)分析，要求其具有足夠的強(qiáng)度，高的硬度和耐磨性。2.1 材料的選用根據(jù)該主軸的工作特點(diǎn)， 結(jié)合其使用要求，應(yīng)該選用調(diào)質(zhì)鋼。 調(diào)質(zhì)鋼一般指 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理（淬火 +高溫回火）后使用的結(jié)構(gòu)鋼。淬火后得到的馬氏體組織經(jīng)高

11、 溫回火后，得到在 相基體上分布上有極細(xì)小的顆粒狀碳化物的回火屈氏體或回 火索氏體組織。這種組織使鋼具有較高的強(qiáng)度， 良好的塑性和韌性。 調(diào)質(zhì)鋼經(jīng)過 調(diào)質(zhì)處理后可以滿足機(jī)械零件對(duì)使用性能提出的具有比較全面的力學(xué)性能的要 求。調(diào)質(zhì)鋼一般為中碳鋼， 主軸基體的強(qiáng)度和韌性得到了保障， 能夠滿足主軸的 工作要求。 并且調(diào)質(zhì)鋼含有較多的合金元素，確保了調(diào)質(zhì)處理的淬透性， 減少主 軸的變形量。因此，根據(jù)工作特點(diǎn)，要求以及經(jīng)濟(jì)成本等因素最后選用 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼作為 平面磨床砂輪主軸的材料。平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書2.2 材料成分及組分的作用2.2.1 化學(xué)成分碳 C： 0.370.45 硅 S

12、i:0.200.40 錳 Mn:0.500.80鉻 Cr： 0.801.10 磷 P：0.035 硫 S：0.035 （質(zhì)量分?jǐn)?shù)， %）2.2.2 主要組分的作用Cr：鉻在調(diào)質(zhì)鋼中的主要作用是提高淬透性，使鋼經(jīng)淬火回火有具有較好 的綜合力學(xué)性能。 另外鉻的加入能顯著地提高抗氧化、 防腐蝕能力， 改善回火穩(wěn) 定性以及鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時(shí)降低塑性和韌性。Mn: 錳是良好的脫氧劑和脫硫劑。 鋼中一般都含有一定量的錳， 它能消除或 減弱由于硫所引起的鋼的熱脆性， 從而改善鋼的加工性能。 另外錳的存在提高了 鋼淬透性，心部得到馬氏體組織，增強(qiáng)了鋼的強(qiáng)度。Si：硅作為還原劑和脫氧劑， 能溶于鐵素體

13、和奧氏體中提高鋼的硬度和強(qiáng)度。 S、P：雜質(zhì)元素，嚴(yán)格控制。第 3 章 熱處理工藝設(shè)計(jì)3.1 熱處理技術(shù)要求要求主軸心部調(diào)質(zhì)到（ 25010）HBW；主軸表面采用中頻感應(yīng)加熱淬火。硬 度應(yīng) 59HRC。3.2 加工工藝流程下料鍛造退火處理粗切削加工調(diào)質(zhì)處理精機(jī)械加工感應(yīng)加熱 表面淬火處理低溫回火精磨加工低溫時(shí)效。3.3 熱處理工藝工件名稱：平面磨床砂輪主軸，其外形尺寸如下圖所示：圖 3.1 平面磨床砂輪主軸簡(jiǎn)圖平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書3.3.1 預(yù)備熱處理1）技術(shù)要求為消除鍛造工藝造成的組織缺陷，起到均勻組織、細(xì)化晶粒、改善切削加工性能的作用，要求對(duì)工件進(jìn)行軟化預(yù)備熱處理。（ 2）

14、工藝流程加熱溫度 800、保溫時(shí)間 3h、然后爐冷至 550出爐空冷。其工藝曲線如下:3.3.2 最終熱處理（1）技術(shù)要求工件的最終熱處理有調(diào)質(zhì)處理，感應(yīng)加熱表面淬火回火處理以及最后的低 溫時(shí)效處理。調(diào)質(zhì)處理：賦予主軸整體良好的綜合力學(xué)性能。感應(yīng)加熱表面淬火：根據(jù)所要求的硬化層深度來確定感應(yīng)加熱的頻率。由 于主軸尺寸較大、淬硬層深度要求 2mm，故選用中頻感應(yīng)加熱表面淬火。中頻 感應(yīng)加熱表面淬火課賦予主軸表面高硬度、高耐磨性及高的疲勞強(qiáng)度。低溫回火： 保證主軸表面的高硬度、高耐磨性及高疲勞強(qiáng)度，減少內(nèi)應(yīng)力， 降低脆性。低溫時(shí)效：進(jìn)一步減少精機(jī)械加工造成的殘余內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定主軸尺寸平面磨床砂輪主軸

15、熱處理車間設(shè)計(jì)說明書（ 2）工藝流程 調(diào)質(zhì)處理：加熱溫度 810，保溫 2.5h 雙液淬火（水淬油冷法）高溫 回火 600，保溫 4h出爐空冷。感應(yīng)加熱表面淬火回火：使用 ZP-100 中頻感應(yīng)加熱進(jìn)行感應(yīng)淬火加熱至 160、保溫 4h 空冷。低溫時(shí)效處理：加熱至 160、保溫 10h溫度圖/時(shí)間 /h擇與計(jì)算4.1 熱處理設(shè)備選型的原則和依據(jù)4.1.1 熱處理設(shè)備選擇的原則設(shè)備選擇的基本原則是質(zhì)量安全可靠，能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，高的生產(chǎn)效 率，低的生產(chǎn)成本和良好的工作環(huán)境。少品種大批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型：選用安全可靠、生產(chǎn)率高、運(yùn) 行成本低的連續(xù)式熱處理設(shè)備。批量生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型：原

16、則上以連續(xù)式熱處理生產(chǎn)線為主，考 慮產(chǎn)品種類問題，則所選用的設(shè)備便于工藝和生產(chǎn)調(diào)整。多品種單件生產(chǎn)的熱處理設(shè)備的選型：宜采用周期式熱處理設(shè)備，或以 周期式熱處理設(shè)備組建局部機(jī)械化、自動(dòng)化聯(lián)動(dòng)線的方式。4.1.2 熱處理設(shè)備選擇的依據(jù)平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書1）零件熱處理工藝要求、技術(shù)條件；2）零件的形狀、尺寸、重量和材質(zhì)；3）零件生產(chǎn)量和勞動(dòng)量；4）熱處理所需的輔料及能源供應(yīng)；5）車間勞動(dòng)安全衛(wèi)生和環(huán)保要求；6）設(shè)備投資和運(yùn)行成本；7）與前后工序的關(guān)系和銜接；8）企業(yè)及車間的自動(dòng)化、機(jī)械化、現(xiàn)代物流和現(xiàn)代管理要求；9）項(xiàng)目所在地及企業(yè)的特殊要求和條件。4.2 熱處理設(shè)備的選型4.2

17、.1 預(yù)備熱處理設(shè)備根據(jù)工藝條件的要求，選擇型號(hào)為 RT2-180-9 的臺(tái)車式電阻爐，其產(chǎn)品規(guī)格 及技術(shù)參數(shù)見下表：表 4.1 RT2-180-9 的臺(tái)車式電阻爐的技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定 功率 /kW額定 電壓 /V相數(shù)額定 溫度 /工作空間 尺寸（長(zhǎng) 寬高）/mm在 890時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)空爐 損耗 功率 /kW空爐 升溫 時(shí)間 /h最大 裝載 量/kgRT2-180-918038039502100 1050 750404.55000由于退火為預(yù)備熱處理工序，工件有較大的加工余量，熱處理過程對(duì)工件的 尺寸變形量要求沒有那么嚴(yán)格， 因此選擇了裝載量相對(duì)較大且裝卸料方便的的臺(tái) 車式爐。這類爐子的爐底為一個(gè)

18、可移動(dòng)臺(tái)車的箱式電阻爐， 它適用于處理較大尺 寸的工件。按工件之間間隔距離與工件尺寸相等原則將工件水平排列在電阻爐爐 膛中，爐膛長(zhǎng) 2100mm，工件長(zhǎng)為 880mm；爐膛寬 1050mm，工件最大直徑為 125mm， 故每層可放置 6 件工件，又由于爐膛高度為 750mm，工件的最大直徑為 125mm， 并且根據(jù) 40Cr 材料的要求，因此工件在爐內(nèi)堆放共 2 層。考慮到爐內(nèi)的面積不 能完全利用，同時(shí)第二次工件放置量比第一層少，由此可得， 使用此型號(hào)臺(tái)車式 電阻爐一爐可加工 9 件工件。要完成工件的退火處理需要 3小時(shí)，故此設(shè)備的設(shè)備生產(chǎn)率為 3 件/h平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書4

19、.2.2 最終熱處理設(shè)備（一）調(diào)質(zhì)處理設(shè)備根據(jù)工藝條件的要求， 淬火選用選擇型號(hào)為 RJ2-90-9 的中溫井式電阻爐， 其 產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù)見下表 4.2 ；高溫回火選擇型號(hào)為 RJ2-140-9 的臺(tái)車式電阻爐，其產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)參數(shù)見 下表 4.2 ：表 4.2 井式電阻爐的型號(hào)及技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定 功率 /kW額定 電壓 /V相數(shù)額定溫 度 / 爐膛尺寸（直 徑深度） /mm在 890 時(shí)有關(guān)數(shù)據(jù)空爐 損耗 功率 /kW空爐 升溫 時(shí)間 /h最大裝 載量 /kgRJ2-90-99038039501000 12001841500RJ2-140-914538039501000 2400264

20、3000RJ系列自然對(duì)流井式電阻爐均有一個(gè)井式爐膛， 且爐內(nèi)不設(shè)風(fēng)扇的電阻爐。 它主要用于長(zhǎng)桿工件在空氣介質(zhì)中加熱或加密封措施用作通保護(hù)氣體保護(hù)加熱， 防止工件氧化等。 由于本次處理的軸類工件尺寸較大， 調(diào)質(zhì)作為最終熱處理加工 余量變小， 因此須避免工件在淬火和回火過程中由于內(nèi)應(yīng)力而造成的變形， 所以 選擇井式電阻爐。按工件之間間隔距離與工件尺寸相等原則將工件豎直排列在電阻爐爐膛中， 考慮到爐內(nèi)面積不能完全利用，爐膛直徑為 1000mm，工件的最大直徑為 125mm； 爐膛深 1200mm，工件長(zhǎng) 880mm，同樣考慮夾具所占尺寸， 由此可得，使用 RJ2-90-9 型號(hào)井式電阻爐一爐可裝載

21、6 件工件。要完成工件的淬火處理需要 2.5 小時(shí)，故 此設(shè)備的設(shè)備生產(chǎn)率為 2件/h 。同理， RJ2-140-9 型號(hào)井式電阻爐爐膛直徑為 1000mm，工件的最大直徑為 125mm；爐膛深 2400mm，工件長(zhǎng) 880mm，可一爐裝載 12 件工件。要完成工件的高 溫回火處理需要 4 小時(shí)，故此設(shè)備的設(shè)備生產(chǎn)率為 3 件/h。（二）感應(yīng)加熱表面淬火回火設(shè)備（1）感應(yīng)加熱表面淬火：根據(jù)所要求的淬硬層深度來確定感應(yīng)加熱的頻率。 由于主軸尺寸較大、淬硬層深度要求 2mm，故選用中頻感應(yīng)加熱表面淬火。選平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書用 ZP-100， 2500Hz的中頻感應(yīng)加熱進(jìn)行表面淬火

22、。表 4.3 磨床砂輪主軸中頻感應(yīng)加熱表面淬火參數(shù)淬火部位尺寸 /mm功率 /Kw移動(dòng)速度/（mm/min）溫度/感應(yīng)器尺寸 /mm淬火介質(zhì)1001435011013082011529噴水1002241252050同時(shí)加熱84013534噴霧 20s 空冷（2）低溫回火 :根據(jù)工藝要求仍選用型號(hào)為 RJ2-140-9 的井式電阻爐，其產(chǎn)品規(guī) 格及技術(shù)參數(shù)表 4.2 。（三）低溫時(shí)效處理設(shè)備 低溫時(shí)效處理是為了進(jìn)一步減少精機(jī)械加工造成的殘余內(nèi)應(yīng)力， 穩(wěn)定主軸尺 寸。由于此階段所需時(shí)間很長(zhǎng)， 因此選用裝載量更大的熱處理爐。 根據(jù)生產(chǎn)要求 選擇型號(hào)為 RT2-320-9 的臺(tái)車式電阻爐，其產(chǎn)品規(guī)格及

23、技術(shù)參數(shù)表 4.2 。同上，按工件之間間隔距離與工件尺寸相等原則將工件水平排列在電阻爐爐 膛中，爐膛長(zhǎng) 3000mm，工件長(zhǎng)為 880mm；爐膛寬 1350mm，工件最大直徑為 125mm， 故每層可放置 15 件工件，同樣工件在爐內(nèi)堆放共 2 層。因此使用此型號(hào)臺(tái)車式 電阻爐一爐可加工 30 件工件。要完成工件的低溫時(shí)效處理需要 10小時(shí)，故此設(shè)備的設(shè)備生產(chǎn)率為 3 件/h。4.3 熱處理主要設(shè)備數(shù)量計(jì)算4.3.1 工作制度和年時(shí)基數(shù) 本車間生產(chǎn)平面磨床砂輪主軸，其包括鍛造、退火、調(diào)質(zhì)處理、感應(yīng)加熱表 面淬火、回火，低溫時(shí)效等工序，采用三班制，階段工作制。（1）年時(shí)基數(shù) 設(shè)備年時(shí)基數(shù)為設(shè)備在

24、全年內(nèi)的總工時(shí)數(shù)，等于在全年日內(nèi)應(yīng)工作的的間數(shù) 減去各種時(shí)間損失，即：F設(shè) D設(shè) Nn(1 b%)式中 F設(shè) 設(shè)備年時(shí)基數(shù)（ h）；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 星期雙休日（ 104 天） =251天；N 每日工作班數(shù)；n 每班工作時(shí)數(shù)， 一般為 8 小時(shí)，對(duì)于有害健康的工作， 有時(shí)為 6.5 小時(shí)；平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書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(chǎng)地清潔工作所需的停工損失。（2）工人年時(shí)基數(shù)F人D人 n（1 b%）式中 F人 工人年時(shí)基數(shù)（ h）；D人工人全年

25、工作日，等于全年日數(shù)（ 365天） -全年假日（ 10天）-全年 星期雙休日（ 104 天） =251天；b 時(shí)間損失率，一般取 4%，時(shí)間損失包括病假、事假、探親假、產(chǎn)假及哺乳、設(shè)備請(qǐng)掃、工作休息等工時(shí)損失。表 4.4 熱處理車間設(shè)備和工人年時(shí)基數(shù)項(xiàng)目生產(chǎn)性質(zhì)工 作 班 制全年 工作日每班工 作時(shí)數(shù)全年時(shí) 間損失 （%）年時(shí) 基數(shù)一、設(shè)備一般設(shè)備連續(xù)工作制3355897722重要設(shè)備階段工作制32518164718小型簡(jiǎn)易熱處 理爐階段工作制3251875571大型復(fù)雜熱處 理爐連續(xù)工作制33558147326二、工人一般工作條件251881830較差工作條件2518121748此熱處理車間

26、中設(shè)備為小型簡(jiǎn)易熱處理爐，采用階段工作制，工作班制為3 班制，每班工作 8 小時(shí)，全年工作日為 251 天，全年時(shí)間損失為 7%，年時(shí)基數(shù) 為 5571。4.3.2 設(shè)備數(shù)量的計(jì)算（1 ）設(shè)備年負(fù)荷基數(shù) 設(shè)備年負(fù)荷基數(shù) G為G Q/ p 式中 Q-設(shè)備年需完成的生產(chǎn)量（件 / 年）平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書P- 設(shè)備生產(chǎn)率（件 /h ）（2）設(shè)備數(shù)量計(jì)算C G/ F式中 C-設(shè)備年時(shí)基數(shù)（ h） 根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)率計(jì)算可以確定，此熱處理車間所需熱處理加工設(shè)備為：退 火用 RT2-180-9臺(tái)車式電阻爐 2臺(tái)，調(diào)質(zhì)用 RJ2-90-9 中溫井式爐 3臺(tái)，RJ2-140-9 中溫井式電阻爐

27、2臺(tái)；感應(yīng)加熱表面淬火回火用 RJ2-140-9 中溫井式電阻爐 2臺(tái)； 低溫時(shí)效處理用 RT2-320-9 臺(tái)車式電阻爐 2 臺(tái)。4.3.3 車間生產(chǎn)綱領(lǐng)生產(chǎn)綱領(lǐng)是指車間承擔(dān)的熱處理件生產(chǎn)量， 是根據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品產(chǎn)量已經(jīng)單臺(tái)產(chǎn) 品熱處理件數(shù)量、重量和零件熱處理工藝要求， 同時(shí)結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)、 企業(yè)生產(chǎn)工 藝水平確定的備（廢） 品率基數(shù)出產(chǎn)品熱處理綱領(lǐng)， 然后加上輔助專業(yè)提出的工 具機(jī)修件數(shù)量總和編制而成的。由于本次設(shè)計(jì)軸類零件尺寸較大，所以按照爐內(nèi)尺寸計(jì)算裝載量。根據(jù) 4.2 中計(jì)算出的所選用爐子的生產(chǎn)率以及 4.3 中計(jì)算出的爐子的數(shù)量和年時(shí)基數(shù)可 以得出車間的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 32000件/ 年。4

28、.4 淬火槽的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是雙液淬火（水淬油冷）法，即先在濃度為 5%10%的鹽水中 淬冷 20s 后，隨即轉(zhuǎn)入油中冷卻至室溫。 因此淬火槽以鹽水溶液淬火槽和由盛油 的槽子構(gòu)成，油的粘度對(duì)冷卻能力和冷卻均勻性有顯著的影響。4.4.1 淬火油需要考慮的因素淬火油介質(zhì)需要考慮的因素很多，主要有：（1）根據(jù)工藝要求確定允許的介質(zhì)溫度。控制淬火油的使用溫度4095的范圍之內(nèi)；（2）考慮淬火件單位重量的表面積；本設(shè)計(jì)淬火介質(zhì)可以選擇較大值；（3）考慮介質(zhì)的攪拌方式，配備介質(zhì)攪拌裝置和對(duì)提高其冷卻能力和冷卻的 均勻性，本設(shè)計(jì)配備螺旋槳式攪拌的淬火油槽， 則淬火件重量與淬火油的體積比 可以為 1:（58

29、）（t/m3）；（4）考慮每次淬火冷卻的間隔和安全因素；（5）應(yīng)該設(shè)有淬火介質(zhì)冷卻裝置，和集液槽防止著火。4.4.2 淬火油槽及其輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)要求：淬火槽底部均流裝置，均流裝置與工件底部之間預(yù)留300500mm，工件上部與油液面也要預(yù)留 300800mm，液面上部預(yù)留液體膨脹10平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書的升高尺寸，槽體上板到最高液面之間再預(yù)留大于 200mm 的尺寸。根據(jù)上述要 求，設(shè)計(jì)出淬火油槽的尺寸長(zhǎng)寬高 =3m2m2.6m。要對(duì)淬火介質(zhì)進(jìn)行攪拌， 要安裝螺旋攪拌器，使介質(zhì)均勻。在槽體的上口邊 緣，應(yīng)該設(shè)有溢流槽和管路。 本設(shè)計(jì)是對(duì)在井式爐中調(diào)質(zhì)處理后的磨床砂輪煮粥

30、加進(jìn)行油淬， 選用的是普通淬火槽即可。由于軸類零件尺寸較大，應(yīng)注意淬火時(shí) 的操作，以防工件的變形。4.4.3 淬火油槽的防火淬火油槽最害怕的是發(fā)生火災(zāi)， 所以應(yīng)該非常重視防火。 一般淬火油槽發(fā)生 火災(zāi)的原因有以下一些：（1）油的閃點(diǎn)和著火點(diǎn)過低；（2）油槽容量不足，換熱器能力太小，造成油溫過高；（3）油液不流動(dòng)或油粘度過大，造成淬火部位局部的油液溫度過高，熱量不 能及時(shí)散到周圍介質(zhì)中去；（4）油中含有水分，粘著油的水泡上浮到油槽表面，水泡爆破時(shí)噴射油霧， 引起著火；（5）在油槽底部積存一定量的水當(dāng)油溫超過 100時(shí)，會(huì)引起底部的水達(dá)到蒸 發(fā)點(diǎn)而沸騰引起的體積迅速膨脹， 使油槽內(nèi)的油溢出淬火油槽

31、， 引起大面積著火；（6）過熱的工件被提出油槽而引發(fā)的著火；（7）大量熱油蒸汽從槽蓋等處冒出，引起著火；（8）熱工件入油途中發(fā)生吊車故障或停電而引發(fā)著火；（9）油泄露而著火。預(yù)防火災(zāi)的措施如下：（1）合理選擇淬火油，油的閃點(diǎn)應(yīng)高于使用溫度 50以上；（2）應(yīng)設(shè)有冷卻系統(tǒng)以控制油溫在一個(gè)合理的范圍。油溫過高，易被點(diǎn)燃； 油溫過低，油的粘度大，易局部過熱；（3）設(shè)置功能強(qiáng)的油攪拌或循環(huán)系統(tǒng)，淬火時(shí)液面的高溫油能被及時(shí)地被帶 走；（4）設(shè)置大于淬火油槽容積的集油槽和與之匹配的拍油泵，當(dāng)淬火油槽燃燒 起火時(shí)，可以在較短時(shí)間內(nèi)把油迅速排放到距油槽較遠(yuǎn)的集油槽內(nèi)；（5）淬火油槽應(yīng)設(shè)置槽蓋和排煙裝置；（6）

32、油槽加熱器應(yīng)安裝在油面下 150mm 處，或延長(zhǎng)電加熱管的非加熱區(qū)， 使 其非加熱區(qū)的埋液深度大于液面波動(dòng)；（7）經(jīng)常排除混入油中的水，尤其對(duì)于在 100以上使用的油槽。（8）淬火吊車應(yīng)有備用電源；對(duì)于經(jīng)常停電的地區(qū)，要考慮采用有停電緊急11平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書入油功能的吊鉤或吊車；（9）配備足量的消防器材，二氧化碳滅火、泡沫滅火、干粉滅火，切忌用水 滅火；（10）定期進(jìn)行安全培訓(xùn)和安全檢查。4.5 輔助設(shè)備的選擇4.5.1 清洗設(shè)備清洗設(shè)備有連續(xù)式、 室式、槽式等清洗機(jī)和清洗槽。 常用于清除殘油和殘鹽， 選用堿性清洗液。本設(shè)計(jì)中采用雙液淬火（水冷油淬） ，并且零件尺寸較大，因

33、 此選擇 QXLT 型清洗機(jī)。4.5.2 校直設(shè)備校直設(shè)備用于矯正零件的翹曲變形。 本設(shè)計(jì)的砂輪主軸在退火和油淬后可能 會(huì)出現(xiàn)零件的翹曲變形， 因此要對(duì)零件進(jìn)行校直。 本設(shè)計(jì)選用的校直的裝置為單 柱矯直液壓機(jī) Y41-63（長(zhǎng)寬高 =140010002750）。4.5.3 檢查設(shè)備為檢查零件熱處理后的硬度，一般采用布式、洛式、肖式硬度計(jì)。檢查薄件 和淺滲層零件用維氏硬度計(jì)。 為了特殊需要還需要各式特種硬度計(jì)， 如里式硬度 計(jì)。為檢查零件表面裂紋，采用磁粉探傷儀，為檢查零件內(nèi)部質(zhì)量，采用超聲波 探傷儀、射線探傷儀。4.5.4 起重運(yùn)輸設(shè)備起重設(shè)備根據(jù)設(shè)備安裝、 修理、工藝所需起吊運(yùn)輸最大零件重量

34、以及工藝平面布 置決定，簡(jiǎn)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(dòng)或電動(dòng)葫蘆） 。本設(shè)計(jì)車間屬簡(jiǎn)單機(jī)械化車間， 且生 產(chǎn)中小零件，采用橋式起重機(jī)，地面操作。第 5 章 車間布局5.1 車間在廠區(qū)內(nèi)的位置對(duì)熱處理車間在總體布置中要求：（1）熱處理車間散發(fā)大量燃燒廢氣、保護(hù)氣氛廢氣，其他有害氣體及油煙、 粉塵等，所以應(yīng)位于其他廠房下風(fēng)向，且要有衛(wèi)生防護(hù)帶。（2）考慮日曬的影響，盡可能采用南北向；為了保證良好的通風(fēng)，最好能和12平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書夏季主導(dǎo)風(fēng)向垂直。（3）熱處理車間靠近各類震源時(shí)，應(yīng)該有一定間距或采取相應(yīng)的隔震措施，

35、震源如鍛錘、空壓機(jī)、氧氣機(jī)、鐵路等。（4）熱處理車間為綜合性處理車間，為全廠服務(wù)，在工廠總體位置中應(yīng)選擇 適中的位置或靠近與其聯(lián)系多的車間。 要設(shè)有單獨(dú)通入外部的通道及出入口， 并 避免其他車間運(yùn)輸通道穿過。5.2 車間面積及面積指標(biāo)車間總面積包括工藝設(shè)計(jì)中用于基本生產(chǎn)設(shè)備和輔助設(shè)備所占用的面積， 包 括廠房、披屋、露天起重機(jī)下的有效面積。（1）生產(chǎn)面積生產(chǎn)設(shè)備、設(shè)備之間通道、工人操作、工件存放地所占用的面 積，以及清洗、 清理、矯正、取樣、運(yùn)輸設(shè)備所占用的面積， 占總面積 50%70%。（2）輔助面積變配電間、變頻間、電容期間、檢驗(yàn)間、快速實(shí)驗(yàn)室、保護(hù)氣 氛制備間、機(jī)修間、儀表間、通風(fēng)機(jī)室、

36、各類倉(cāng)庫(kù)、主要通道、露天倉(cāng)庫(kù)等所占 用的面積，占總面積 30% 50%。5.3 布局原則（1）大型連續(xù)式設(shè)備及機(jī)組的布置，根據(jù)數(shù)量確定是否跨廠房跨度，盡量在 同一跨度中，有利于使用起重設(shè)備。（2）車間有一端封閉墻體時(shí)，大型設(shè)備盡量靠在內(nèi)墻布置，以利用采光和通 風(fēng)。熱處理車間在工藝流程基本順暢的情況下， 可按設(shè)備分片布置。 設(shè)備布置應(yīng) 符合工藝流程的需要， 零件的流向應(yīng)盡量由入料端向出料端， 避免交叉和往返運(yùn) 輸。設(shè)備應(yīng)盡量布置整齊，箱式爐以爐口取齊，井式爐以中心線取齊。需要起重 運(yùn)輸工具的設(shè)備， 應(yīng)布置于起重機(jī)有效范圍內(nèi)。 需局部通風(fēng)的設(shè)備應(yīng)靠外墻或靠 近柱子布置，以利于通風(fēng)管的引出。（3）車

37、間內(nèi)應(yīng)避免隔斷，對(duì)必須設(shè)置隔離間的應(yīng)集中于車間的一端。噴砂間 靠外墻隔斷，有利于砂的儲(chǔ)存和設(shè)置除塵裝置。（ 4）生產(chǎn)區(qū)內(nèi)應(yīng)留有零件裝卸及存儲(chǔ)面積或立體倉(cāng)庫(kù)。 車間需留出必要的通 道，通道的尺寸隨車間使用運(yùn)輸車型而異。 車間預(yù)留擴(kuò)建面積可采取車間內(nèi)預(yù)留 設(shè)備空地或預(yù)留增跨或接長(zhǎng)廠房空地。留有計(jì)算機(jī)控制管理房地 。5.4 車間設(shè)備布局間距（ 1）爐子后端距離墻柱的距離，一般箱式爐采用12m；煤氣爐和油爐取1.5 1.8m；可控氣氛爐應(yīng)留出輻射管取出的距離。（2）爐子之間的距離， 小型爐 0.8 1.2m；中型爐 1.2 1.5m；大型爐 1.513平面磨床砂輪主軸熱處理車間設(shè)計(jì)說明書2m；間隙式爐

38、組成的生產(chǎn)線 0.5 0.8m；連續(xù)式爐 3.0 4.0m。（3）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。（4）井式爐爐口距地面距離，滲碳爐 0.3m；正火、回火爐 0.7 0.8m。（ 5）連續(xù)式爐的爐前后區(qū)空地，鍛件熱處理爐：爐前： 6 8m；爐后 812m； 連續(xù)氣體滲碳爐：爐前 4 6m；爐后 23m；一般連續(xù)式爐爐前后 46m。（6）爐子安裝高度即爐口平面到地平的距離， 人工操作時(shí)，一般為 0.85 0.9m。第 6章 動(dòng)力消耗及對(duì)公用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 熱處理車間需消耗的各種動(dòng)力和輔助材料，包括電力、燃料、壓縮空氣、蒸 汽、水、油類、鹽類。

39、活血熱處理滲劑及保護(hù)加熱氣體等等。6.1 電力安裝容量熱處理車間電力消耗包括動(dòng)力用電、 工藝用電和照明用電。動(dòng)力用電，是指 熱處理車間各種機(jī)械裝置的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所消耗的電量。 其消耗量按照各設(shè)備安裝 容量和設(shè)備負(fù)荷時(shí)間計(jì)算。由熱處理車間設(shè)備明細(xì)表，得出用電總量為 3910.8KW，加上在熱處理工程中加 熱工件和工作介質(zhì)所消耗的工藝用電和照明用電，取 4500KW。6.2 蒸汽蒸汽在熱處理車間主要用于加熱清洗槽、 熱水淬火冷卻槽、 重油燃燒霧化及 預(yù)熱、石油液化氣液化、煤氣管路清掃等。熱處理車間使用的蒸汽為飽和蒸汽、 常用壓力為 200400KPa。蒸汽的比熱容為 2100KJ/Kg. 重油燃燒用蒸汽霧化的蒸 汽