热处理设备课程设计题目：热处理车间设计学院:专业:学号:学生姓名:指导教师:日期:1 绪论 (4)2 车间生产纲领的确定 (4)3 热处理工艺设计 (5)4 车间工作制度和工作时间总数 (6)5 热处理设备的选择和计算 (7)5.1 感应加热设备选择 (7)5.2 设备生产率的计算 (7)5.3 设备年负荷时数及设备数量计算 (8)5.4 冷却设备的选择 (8)5.5 可控气氛发生装置的选择 (8)5.6 辅助设备选择 (8)6 车间的组织和人员 (10)6.1 车间的组织与管理 (10)6.2 车间的人员及其数量 (10)7 车间的面积组成 (10)7.1 各类面积的组成 (10)7.2 车间面积概算 (11)8 车间的平面布置 (11)8.1 平面布置设计基本原则 (11)8.2 设备布置间距 (11)8.3 设备区域布置图 (12)9 热处理车间的采暖、通风、采光 (12)9.1 车间的取暖 (12)9.2 车间的通风 (13)9.3 车间的采光 (13)10 热处理车间厂房建筑 (13)10.1 建筑物的设计 (13)10.2 厂房出入口 (13)10.3 地面载荷及地面材料 (13)10.4 特殊构筑物及附属建筑物的设计 (14)11 热处理车间技术计算 (14)11.1 电力安装容量 (14)11.2 压缩空气 (14)11.3 蒸汽 (14)11.4 氧、乙炔 (15)11.5 生产用水 (15)11.6 燃料 (15)12 热处理车间经济分析 (15)12.1 车间基本投资计算 (15)12.2 热处理车间的技术经济指标 (15)12.3 热处理生产的成本分析 (15)13 车间生产安全与环境保护 (16)13.1 生产安全 (16)13.2 环境保护 (16)参考文献 (16)摘要随着我国工业化进程的快速推进，无论在冶金部门还是机械制造部门，需要热处理的金属工件数量日益增多，对热处理的质量要求也日益严格；在提高劳动生产率及降低热处理成本等方面也提出了新的要求。

热处理车间设计的主要任务为:针对建设项目作出全面规划，以适当的方式提出与项目施工及生产有关的问题及措施，并对建设的可能性、可行性及合理性作出详尽的技术、经济论证，为编制基本的建设计划、施工和生产等提出可靠的依据。

在此过程中必须正确解决及时、经济和组织管理三方面的问题。

技术问题包括：确定原料、燃料、动力、能源、运输方式、产品零件的生产过程及其工艺参数、设备与车间的类型、车间厂房结构形式、车间平面布置、安全技术与环保措施等。

经济问题包括：确定车间的生产纲领、车间的位置、投资和产品热处理成本。

组织管理问题包括：确定车间各部分恩怨的配备和车间的管理系统。

热处理车间设计是一项内容极为广泛的工作，涉及工艺、设备、建筑、动力、给排水、采暖通风、采光、总图、运输、卫生设施、环境保护、车间组织与管理、经济核算等方面的知识。

本文根据以上的三个方面做了相关热处理车间设计，但由于笔者的水平有限，设计书中存在较多的不足之处，还望读者谅解。

关键词:热处理车间；热处理工艺；设计1 绪论1.1 选题本文设计的热处理车间以规格为D=20mm 的17CrNi 齿轮热处理为主,同时也可进行其他品种及规格工件的热处理，本车间为多品种小批量热处理车间。

1.2 热处理车间设计概述本文的热处理车间设计主要内容包括以下方面： （1）车间生产纲领的确定； （2）热处理工艺设计；（3）车间工作制度和工作时间总数； （4）热处理设备的选择和计算； （5）车间的组织和人员； （6）车间的面积组成； （7）热处理车间的平面布置； （8）热处理车间的采暖、通风、采光； （9）热处理车间厂房建筑； （10）热处理车间技术计算； （11）热处理车间经济分析；（12）热处理车间生产安全和环境保护；2 车间生产纲领的确定车间生产纲领即为被加工工件的年产量、品种、规格等，是车间在单位时间内（一般为年）份工种的任务指标，计算单位为吨或件。

生产纲领是车间设计最基本、最重要的原始依据，直接决定车间的生产规模和生产性质。

根据形式不同，可分为明显生产纲领和不明显生产纲领，后者又分为隐蔽生产纲领、折合生产纲领和估算生产纲领。

明显生产纲领明确给出了热处理零件的品种、规格、数量和技术条件。

计算时只需加入车间生产过程中的损失量，即可按公式2-1[1]计算：)1(0δ+=A A其中：A —车间年生产纲领，t/a 或件/年；A 0—热处理零件计划重量，t/a 或件/年；δ—车间生产损失率，%。

本车间的热处理工件相对确定，参考相关文献[2]制定热处理计划重量为400t ，暂定车间生产损失率为1%，则车间生产纲领为400t/年。

3 热处理工艺设计热处理工艺设计是按车间生产规模及图样技术要求而制订出热处理工艺规程的工作。

它是热处理车间设计的中心环节，是设备选择的主要依据。

在大批量少品种生产时，要逐件设计；单件小批量多品种生产时，通常选择代表件进行设计，一般只对主要零件，特殊要求的零件及最大、最重的零件进行设计，其余则参考类似产品零件制定工艺。

3.1 工件加工路线和热处理工序设置工件加工路线是工件从毛坯生产、加工处理到装配成产品所经过的整个加工过程。

它是工厂生产组织的基础，涉及工序的组合和工序间的配合，应由个工种人员共同完成。

常规零件加工路线中热处理工序的设置如下：（1）铸铁，铸钢，有色金属一般铸件的预备热处理与铸造之后进行，包括正火、扩散退火、等温退火、球化退火、可锻化退火、再结晶退火、消除应力退火、人工时效（稳化处理）等。

（2）硬度要求在285HB（30HRC)以下的一般铸件，可在机械加工前热处理到要求硬度，包括正火、调质（淬火及高温回火）。

加工余量大的锻件，为保证其热处理效果，应在粗加工后进行热处理。

（3）表面硬化，化学热处理零件，硬度要求大于285HB(30HRC)的零件，应在机械加工后进行。

一些精度要求高的零件，可使用特殊加工刀具的零件，也可在加工前进行热处理。

（4）局部化学热处理零件，生产批量大时，非处理部分应镀层保护，批量小时可采用机械保护，防渗涂层以及车去渗层等方法。

（5）绕制弹簧、冷镦、冷挤成形零件、应进行去应力退火、再结晶退火、正火等工序。

（6）形变热处理可简化工艺路线，减少工序，节约能源。

有些铸、锻件，特别是锻件，可充分利用锻造余热进行淬火、调质等处理，使锻造加工与热处理结合起来。

3.2 热处理工艺制定热处理工艺是指热处理作业的全过程，包括热处理工艺规程的制定、工艺过程的控制和质量保证、工艺管理、工艺工装以及工艺试验等，通常所说的热处理工艺就是指热处理工艺规程的制定。

（1）常规热处理工艺热处理零件的常规热处理工艺，包括毛坯的预备热处理和零件的最终热处理，如退火、正火、去应力退火、调质（淬火及高温回火）、时效及固溶处理等。

（2）化学热处理化学热处理包括奥氏体状态下渗碳、碳氮共渗，铁素体状态下的渗氮和氮碳共渗，以及渗硼、渗硅、渗铝及各种渗金属和多元共渗工艺。

化学热处理可以在气态、固态或液态介质中完成，确定化学热处理的工艺选用。

有化学热处理后需要淬火的，应根据可能尽量采取渗后直接淬火工艺。

（3）调质热处理（4）感应加热淬火感应加热可使用高频、中频、工频、超音频，以及双频及脉冲加热工艺，根据零件钢种、尺寸特点、要求硬化层深度、零件批量等确定工艺。

感应加热淬火后可根据可能采用自然回火。

（5）火焰表面淬火火焰表面淬火技术的发展，如采用先进温度检测技术与自动化控制与操作，淬火质量可保证。

在单件小批量生产中部分采用火焰淬火工艺，生产灵活实用。

（6）高密度能量表面处理高密度能量表面处理包括激光表面处理，电子束表面处理和物理及化学气相沉积。

一般适用某些特定的零件，选用这种工艺必须先进行工艺实验，试生产使用，用从热处理质量和经济效益考虑。

4 车间工作制度和工作时间总数车间工作制度表示车间每天生产时的工作班数，一般有一班制、两班制和三班制。

工人和设备年时基数为工人和设备每年工作小时数。

工人年时基数决定于每班工作时数，设备年时基数与工作制度有关。

工作制度则由车间生产性质、工艺特点、设备状况、各车间生产上的相互配合以及车间可能的发展情况确定。

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，应采用两班工作制。

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。

详细见表4.1。

（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）（1-e）其中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（104天）=251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。

e—工艺参数或机构调整时的时间损失，%，专用设备为0，多用设备为1%-2%，当机构调整频繁时，取上限，反之取下限。

（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）=251天；b—时间损失率，一般取4%，时间损失包括病假、事假、探亲假、产假及哺乳、设备请扫、工作休息等工时损失。

一般设备，工作班制为2班制，代入数据计算得F投=3737，F人=1927。

表1 热处理车间设备年时基数5 热处理设备的选择和计算根据在生产过程中的功用，热处理设备可分为主要设备及辅助设备两大类。

主要设备是用来完成热处理主要工序的设备，包括加热设备、冷却设备、热工测量设备及控制仪表。

辅助设备是用来完成各种辅助工序及主要工序中的辅助动作所用的设备及工作工夹具，包括清洗和清理设备、检验设备、校正设备、加热或冷却介质制备及处理设备、起重运输设备、动力设备、工夹具、吊具、垫具及消防灭火装置等。

5.1 热处理炉的选择热处理设备的选择主要指炉型的选择。

热处理设备结构类型繁多，根据工件的形状、尺寸、重量、工艺特点及批量大小等可综合考虑选用。

根据参考文献[1]34页的表格及内容，本热处理炉型选用成批生产的周期式可控气氛箱式炉和周期式可控气氛井式炉，其工艺类别为渗碳、碳氮共渗、光亮、淬火和正火等，17CrNi做齿轮需进行渗碳工序，故选择合理。

5.2 感应加热设备选择感应加热所需的电流频率取决于产品零件对淬硬层深度的要求。

对于齿轮类零件，其最佳电流频率f最佳≈2*105/m2，其中m为齿轮的模数。