拨叉ca6140车床零件机械制造工艺规程及工艺装备设计课程设计(编辑修改稿)

拨叉ca6140车床零件机械制造工艺规程及工艺装备设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

的冷却速度为 20～ 60℃ /h。 最终热处理工艺制度的制订 淬火工艺制度的制订 加热速度 加热温度 保温时间 冷却速度 90～ 100℃ /h 760～ 780℃ 油淬 （ 1）加热速度 加热速度与退火时的加热速度相同，加热速度选择为 90～ 100℃ /h。 一般在空气炉中的加热比在盐浴炉中加热要高 10～ 30℃，采用油、硝盐淬火介质时，淬火加热温度比用水淬火时要提高 20℃左右。 （ 2）加热温度 钢的淬火加热温度与钢的含碳量有关，亚共析钢的加热温度为 Ac3+（ 30～ 50）℃；共析钢和过共析钢的淬火加热温度为 Ac1+（ 30～ 50）℃。 因为 9Mn2V 的 Ac1 点温度是730℃ ，所以加热温度为 760～ 780℃。 （ 3）加热时间与保温时间 炉中的工件应在规定的加热温度范围内保持适当的时间，以保证必要的组织转变和扩散。 加热时间和保温时间一共由三部分组成：①升温时间；②透热时间；③组织转变时间。 加热时间同退火工艺中的加热时间的确定一致，由于在最终热处理前，工件的尺寸发生了改变，所以其加热时间会有一定的变化，利用退火工艺中所引用的经验公式（ min）来计算。 根据本设计中零件的尺寸确定加热时间为：（ ～ 2）（ 35＋时间（ t/h） 温度(T/℃) O 760～ 780℃ 保温 油淬 空冷 9Mn2V 淬火工艺曲线 ＋ ）＝（ 20～ 70） min，还是取 1h。 其中保温时间可以 由经验公式 来加以确定。 其中 错误 !未找到引用源。 为保温时间系数，可从工具书查得； k 为工件在炉中装炉形式所相应的修正系数； D 为工件的有效厚度。 根据本设计中零件的相关尺寸计算，其中 k 取 1，所以保温时间为： 1（ 35＋ ＋ ）＝ ，即取 40min。 又由于手册推荐普通碳钢及低合金钢在透热后保温 5～ 15min 即可满足组织转变要求，合金结构钢则需要 15～ 25min。 本设计中的零件相对比较小，所以透热时间基本上可以忽略。 因此本设计中淬火的保温时间确定为 30min。 保温时间系数见下表单位 为（ min/mm）： 工件材料 直径 600℃ mm 气体介质炉中预热 800～ 900℃ 气体介质炉中预热 750～ 800℃ 盐浴炉中加热或预热 1100～ 1300℃ 盐浴炉中间加热 碳素钢 ≤ 50 50 ～ ～ ～ ～ 低合金钢 ≤ 50 50 ～ ～ ～ ～ 高合金钢 高速钢 ～ ～ ～ ～ ～ ～ （ 4）淬火冷却 9Mn2V 属于冷作模具钢，所以采用工模具钢较为常见的淬火冷却方式 —— 油冷淬火，以油为冷却介质的淬火冷却，当冷至油温的时候将工件取出空冷。 回火工艺制度的制订 加热速度 加热温度 保温时间 冷却速度 90～ 100℃ /h 150～ 180℃ 3h 空冷 （ 1）加热速度 加热速度与退火、淬火工艺中的加热速度一致，取 90～ 100℃ /h。 （ 2）加热温度 对于工具、模具钢的回火要求是能够保持高硬度的 条件下，使脆性有所降低，残余内应力有所减小，所以采用低温淬火。 根据手册查得低温回火温度范围在 150～ 250℃进行，但是 9Mn2V 的回火脆性温度区间在 190～ 250℃，所以加热温度为 150～ 180℃。 回火温度的选择见下表： 工件名称 回火温度 回火组织 回火目的 工艺名称 工具、轴承、渗碳件及碳氮共渗件表面淬火件 150～ 250℃ 回火马氏体 在保持高硬度的条件下使脆性有所降低，残余应力有所减小 低温回火 弹簧、模具等 350～ 500℃ 回火托氏体 在具有高屈服强度及优良的弹性的前提下使钢具有一定塑性和 韧性 中温回火 主轴、半轴、曲连杆等重要零件 500～ 650℃ 回火索氏体 使钢既有较高的强度又有良好的塑性和韧性 高温回火 切削加工量大而变形要求严格的工件及淬火返修件 500～ 760℃ 消除内应力 去应力回 火 精密工模具、机床丝杠、精密轴承 120～ 160℃长期保温 稳定化的回火索氏体及残留奥氏体 稳定钢的组织及工件尺寸 稳定化处 理 时间（ t/h） O 150～ 180℃ 空冷 9Mn2V回火工艺曲线 保温 3h 温度(T/℃) （ 3）保温时间 回火时间是从工件入炉后炉温升至回火温度是开始计算，回火温度一般为 1～ 3h。 也可以根据经验公式 加以确定。 其中 错误 !未找到引用源。 为回火时 间系数； 错误 !未找到引用源。 为回火时间系数； D 为工件的有效厚度。 本设计中的零件的有效厚度为 36mm，假设选择回火炉为箱式电阻炉，查表得 为 120， 为 1，所以计算结果为 156min，所以取 3h。 Kn 及 An 值推荐表如下： 回火条件 300℃以上 300～ 450℃ 450℃以上 箱式电炉 盐浴炉 箱式电炉 盐浴炉 箱式电炉 盐浴炉 Kn/min 120 120 20 15 10 3 An/(min/mm) 1 1 1 （ 4）冷却速度 工件回火后即可出炉空冷至室温。 7 热处理设备选择 预备热处理设备的选择 退火设备的选择 在本设计中的零件形状为矩形，形状规则且比较小，其预备热处理的目的为球化退火，使其获得满意的机械加工工艺性能，为最终热处理做好组织上的准备。 由于该材料的退火工艺中无需通过气体保护进行加热，所以可以采用空气气氛直接装炉加热；此外，进行预备热处理的工件有足够的加工余量，所以对工件脱碳层的要求相对就要小；并且本设计是针对单件小批量生产设计，所以退火炉选择普通间隙式箱式电阻炉即可满足设计要求。 中温箱式电阻炉的技术参数和结构如下图所示。 这类 炉子由炉体和电气控制柜组成。 炉体由炉架和炉壳、炉衬、炉门、电热元件及炉门升降机构等组成。 电热元件多分布于两侧墙和炉底。 炉内温度均匀度状态主要受电热元件布置，炉门的密封和保温等状态的影响。 通常炉膛前端温度较低。 工件在高中、温箱式电阻炉中加热主要靠电热元件和炉壁的热辐射。 根据形状、尺寸以及生产批量选择型号为 RX3— 15— 9 的中温箱式电阻炉作为该凹模的退火热处理设备。 最终热处理设备的选择 由热处理手册查得，对于热处理工件性能要求严格的工具钢、模具钢应该选用真空炉、盐浴炉或者流态化炉，这三种炉 是对模具和刃具进行热处理的常用的热处理设备。 （ 1）盐浴炉 盐浴炉是一种综合换热系数大，加热速度快，加热均匀，变形小，热容量较大，加热温度波动小，容易恒温加热的热处理设备；盐液容易保持中性状态，实现无氧化无脱碳加热，在盐液中加入含碳、含氮等物质，容易实现化学热处理；浴炉容易实现工件局部加热错做。 但是，浴液对环境有不同的污染程度；工件带出的废盐，不但造成浪费，而且对工件有腐蚀，特别是粘在工件缝隙和盲孔中的盐；中、高温浴炉的浴面辐射热损失较严重，不便于机械化和连续化生产。 （ 2）流态化炉 流态炉具有快速均匀接触 传热传质，能耗低，运行成本低，炉床温度均匀，使用温度范围宽，微（无）氧化脱碳，表面光洁，不需清洗，难以锈蚀（具有防锈性），热处理后零件性能均匀并有很好的重现性；而且可以根据工艺任意设定气氛，炉床内气氛换气净化只需 2~3 分钟，对易变形，易开裂及杆（轴）、片和异型疑难零件有着良好的工艺效果；操作灵活简便、维修少且方便，无毒害且安全。 流态炉还是柔性生产方式和批量生产作业相结合的经济炉型，是多类型工艺的热处理车间 ；它 减少各类单一功能设备投资，减少能源负荷配置的良好途径，可以随零件种类质量和性能要求，灵活调整组织生产 ，可改变目前存在装备（炉）单一的现状。 （ 3）真。