年产1200万件W6Mo5Cr4V2高速钢直柄麻花钻头热处理生产线
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年产1200万件W6Mo5Cr4V2高速钢直柄麻花钻头热处理生产线车间的任务和工作制度
车间的类别
本次车间设计的类别定为成品热处理车间,主要承担产品最终阶段的热处理任务,主要实施淬火回火、渗碳、感应加热淬火等热处理,以达到产品最终技术要求。这类车间常独立设置,常与机加工车间相邻或设在机加工车间内。本设计方案的车间采用独立设置,故也称作独立热处理车间。
车间生产任务
车间生产任务(或称生产纲领)是指车间承担的年生产量,是车间设计的最基础数据。本设计方案中直柄麻花钻的年产量为1000万件(即330吨),故热处理车间的生产任务是年产1000万件(即330吨)。
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30万件(即9.9吨),故热处理车间的实际生产任务为1030万件/年(即339.9吨/
车间的工作制度及年时基数
生产制度
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。本设计方案采用二班制。
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,即
F设=D设Nn(1-b%)
——设备年时基数(h);
式中F
设
——设备全年工作日,等于全年日数(365天)-全年假日(10 D
设
天)-全年星期双休日(106天)=249天;
N——每日工作班数;
n——每班工作时数,一般为8h,对于有害健康的工作,有时
为6.5h;
b——损失率损失率,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6%。
计算F设的值:F设=249×2×8×(1-6%)=3744.96≈3744(h)
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%)
——工人年时基数(h);
式中 F
人
——工人全年工作时日(249天);
D
人
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、设备清扫、工间休息等工时损
失。
计算F人的值:F人=249×8×(1-4%)=1912.32≈1912h。
高速钢直柄麻花钻结构设计及尺寸选用
高速钢麻花钻的结构:
标准高速钢麻花钻由三部分组成:
(1)工作部分
又分为切削部分和导向部分。切削部分担负着主要切削工作;导向部分的作用是当切削部分切入工件孔后起导向作用,也是切屑部分的备磨部分。为了提高钻头的刚性和强度,其工作部分的钻心直径dc向柄部方向递增,每100mm长度上钻心直径的递增量为1.4-2mm。
(2)柄部
钻头的夹持部分,并用来传递扭矩。柄部分直柄和锥柄两种,前者用于小直径钻头(钻头直径小于13mm皆采用直柄),后者用于大直径钻头(钻头柄为锥度状,一般其锥度均采用莫氏锥度)。本设计方案所选麻花钻为直柄。
(3)颈部
颈部位于工作部分和柄部之间,磨柄部时退砂轮之用,也是钻头打标记的地方。为了制造方便,直柄麻花钻一般不制有颈部。由于本设计方案采用直柄,因此不制颈部。
高速钢直柄麻花钻的类型和用途
本设计方案选用的高速钢直柄麻花钻尺寸与结构:
根据国家标准GB/T 6135.2-2008,本设计方案采用直径为6mm的高速钢直柄麻
花钻,其尺寸与结构见下图
钻头的服役条件:
作为机床上使用的金属切削工具,其主要工作部分是刀刃或刀尖,钻头在钻削过程中,刃部与工件表面的金属相互作用,使钻头产生变形与断裂,并从工件整体上剥离下来,所以钻头本身承受弯曲、扭转、剪切应力和冲击震动负荷。
在钻削过程中会产生大量切屑,因此钻头还受到工件与切屑强烈的摩擦作用;由于切屑层金属塑性变形以及刀刃与工件和切屑间强烈的摩擦作用所产生的大量切削热,使刃具的温度上升。切削量增大和被切削金属的硬度升高,都会使切削热大量增加,从而使刃具的温度很快升高。
钻头的失效形式:
强烈的机械摩擦使钻头刃部磨损变钝,特别在连续高速钻削时,因刃部温度升高而使硬度明显下降,加速磨损,失去钻削能力;钻头在受到冲击震动时会产生崩刃或折断;钻头因受弯曲、扭转、剪切应力作用而变形。其中磨损是最普遍的形式,变形较少见。
钻头的性能要求:
由上述服役条件和失效形式可知,作为制造麻花钻的材料应满足的要求是:钻头用钢应具有较高的硬度、高的耐磨性;足够的强度和韧性,以承受钻削中的冲击和震动,避免崩刃和折断;高的红硬性,即要有高的耐热性,在高温下能保持硬度、耐磨性、强度和韧性(能使刃具在500~600℃时仍保持55-60HRC高硬度能力);良好的工艺性,如锻造性、热处理性、磨削加工型等,以便与制造;经济性,即价格要便宜。
材料的选择:
为了获得上述韧性,钻头用钢一般是含碳量较高的碳素钢或合金钢。这些钢中的马氏体内高碳量所造成的强烈的间隙固溶化效应,以及分布在基体中的大量高硬度未溶碳化物颗粒是钢获得高硬度和高耐磨性的基本保证。因合金元素和高碳量的共同作用,在回火过程中析出的特殊碳化物,不仅进一步提高钢的耐磨性还提供了钢的红硬性。极细的隐晶回火马氏体使钢具有足够的塑形和韧性,从基体中析出弥散碳化物在强化基体的同时也降低了马氏体的正方度c/a,改善了基体的塑形和韧性。
由于制造麻花钻的材料不同,麻花钻可以分为碳素钢麻花钻、硬质合金钢麻花钻和高速钢麻花钻等。由于碳素钢麻花钻的红硬性较差,故现在基本上不使用,而硬质合金钢麻花钻的制造涉及到粉末冶金的知识,这里也不予讨论。
本设计方案选用高速钢作为麻花钻头的材料。
高速钢的性能特点:
(1)具有很高的强度、硬度和耐磨性;