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1、 . . . 目 录前言4第1章板牙的结构与选材61.1热处理零件结构形状设计61.1.1结构形状设计应避免应力集中61.1.2结构形状设计应尽量简单、均衡、规则、对称61.1.3设计中实际措施71.2热处理的选材原则71.2.1使用性原则71.2.2工艺性原则91.2.3经济性原则91.2.4选材时应注意的几个问题101.3 热处理工艺设计111.3.1 热处理在加工工艺路线中的位置111.3.2 热处理工艺选择时应重点考虑的因素121.3.3热处理工艺规程的拟定12第2章板牙的热处理工艺设计132.1板牙的服役条件132.2工具钢的失效形式主要有以下几种132.2.1磨损132.2.2崩刃
2、142.2.3断裂、破碎142.2.4被加工工件达不到技术要求142.3工具钢的性能152.4板牙的选材152.4.1 W18Gr4V的化学成分：172.4.2 W18Gr4V性能特点172.5.9SiCr圆板牙的热处理工艺规192.5.1.热处理流程192.5.2.热处理后圆板牙的技术要求192.5.3.圆板牙的热处理工艺192.5.4关于控制螺纹淬火的几点注意事项232.5.5.圆板牙的热处理质量检验242.5.6.淬火、回火缺陷242.5.7板牙热处理后要变形252.5.8.金相组织分析262.6.热处理工艺过程中的质量检验项目31毕业设计总结错误！未定义书签。致32参考文献错误！未定义
3、书签。前 言众所周知，热处理的主要任务是采用加热和冷却等各种办法来控制金属材料的组织与结构，获得所需要的性能，不断提高机器零件的使用寿命，从而在生产上获得显著的经济效益。热处理工艺是获得钢的使用性能的一种手段。同一钢种、一样的化学成分，而它们的力学性能却可以根据工程上的要求通过不同的热处理工艺来获取。当然冶炼条件是影响材料性能的因素之一，但热处理是个关键。最佳热处理工艺能充分发挥材料潜在的材质作用，从而提高机械产品的质量。圆板牙是一种螺纹刀具，工作部分是位于板牙部的螺纹部分，刃口比较薄，加工或修正外螺纹的螺纹加工工具。板牙相当于一个具有很高硬度的螺母，螺孔周围制有几个排屑孔，一般在螺孔的两端磨
4、有切削锥 。对圆板牙的热处理变形要求非常严格，一般选用淬火温度较低、变形较小的低合金刃具钢制造。为了提高圆板牙的综合机械性能，采用80年代末国钢厂生产的低合金高性能高速钢新钢种一W4Mo3Cr4VSi，制成圆板牙，研究了热处理工艺对变形和性能的影响，获得了较佳的热处理工艺，为生产高速钢板牙奠定基础。目前,工具行业做板牙主要是W18Gr4V工具钢和CCr15轴承钢两种,但这种工具热处理工序很关健,现大都采用盐浴炉淬火和在回火油中回火,放在网带炉上热处理的很少。板牙按外形和用途分为圆板牙、方板牙、六角板牙和管形板牙（见图 板牙的类型）。其中以圆板牙应用最广，规格围为M 0 .25 M68毫米。当加
5、工出的螺纹中径超出公差时 ，可将板牙上的调节槽切开，以便调节螺纹的中径。板牙可装在板牙扳手中用手工加工螺纹，也可装在板牙架中在机床上使用。板牙加工出的螺纹精度较低，但由于结构简单、使用方便，在单件、小批生产和修配中板牙仍得到广泛应用 。热处理工艺是金属材料工程的重要组成部分。通过热处理可以改变材料的加工工艺性能，充分发挥材料的潜力，提高工件的使用寿命。本课程设计是在材料科学基础金属热处理工艺学失效分析金属力学性能等课程学习的基础上开设的，是理论与实践相结合的重要教学环节。通过该毕业设计，可使学生在综合运用所学专业基础理论和专业知识能力方面得到训练，学会独立分析问题和解决问题的方法，提高工程意识
6、和工程设计能力。热处理工艺是整个机械加工过程种的一个重要环节，它与工件设计与其它加工工艺之间存在密切关系。如何实现工件设计时提出的几何形状和加工精度，满足设计时所要求的多种性能指标，热处理工艺制定的合理与否，有着至关重要的作用。第一章 板牙的结构与选材1.1热处理零件结构形状设计需要热处理的工件，在设计时，除了应考虑服役条件、承受载荷的大小和机械加工工艺外，还要要考虑热处理的变形、开裂所造成的产品报废。因此，对热处理件结构形状有一定的设计要求。1.1.1结构形状设计应避免应力集中截面急剧变化的工件，淬火时易引起过量变形或开裂，一般应采用平滑过渡或圆弧过渡；外形的尖锐棱边，尖角和凹腔角处会产生应
7、力集中，因此，也常用圆弧代替尖角，为防止工件上的孔或模具型腔成为裂纹的策源地，孔与孔之间应有一定的距离，冲模型腔与模边之间的距离也应足够大。1.1.2结构形状设计应尽量简单、均衡、规则、对称结构件的形状应尽量使工件各部位的质量均匀分布，以减少淬火时可能引起的过量变形和开裂。理想的结构形状可遵循以下的基本原则：a. 球形优于立方体，更优于长方体；b. 圆柱体优于圆锥体；c. 圆形截面优于椭圆形截面，方形截面优于矩形截面；d. 在可能的条件下，应尽量使功能孔的尺寸与位置均衡、对称、分布，也可以通过加开工艺孔或工艺槽来解决质量均衡问题；e. 辅助孔应位于交叉刃口的延长线上，尤其不能靠近小锐角，以免成
8、为裂纹的策源地。1.1.3设计中实际措施机械构件中工作的轮廓、形状和尺寸是各式各样的，往往不能遵循上述设计原则，对此可根据实际情况采取措施加以补救。a. 设计成合理形状，淬火后再磨去不必要的部分；b. 开切必要的孔槽使质量均衡；c. 一个不平衡的工件，为了平衡质量、改善散热条件，可加开工艺孔；d. 大型复杂工件可采用拼镶结构，以解决加工和热处理的困难；e. 刻字、印痕的位置应远离应力集中程度高的孔。为减少损失，避免事故，充分估计各种因素的影响，可采用设计、热加工和热处理几方面共同商讨，协同设计，避免因设计不当造成加工、热处理和使用上的问题。1.2热处理的选材原则 在做一个零件时可能会有多种材料
9、适合，在众多的可用材料中，为了做到优质、高产、低耗，通常选材时应考虑以下几个原则：1.2.1使用性原则使用性原则在于所选用的材料制造出机械零件后能否保证其使用性能。使用性能即材料在使用过程中的表现，是选材时考虑的主要依据。选材时首要任务是准确判断零件所要求的主要使用性能。a.分析零件工作条件，提出使用性能 对所选材料的使用性能要求，是在对零件的工作条件与零件的失效形式分析的基础上提出来的。零件的工作条件包括：受力情况，如应力种类（如拉、压、弯、扭或组合作用）；在和性质（如静载、动载、交动载荷等）；环境状况（如温度、介质）；特殊状况（如热、电、磁作用）。通常情况下，零件所要求的使用性能主要是零件
10、的力学性能，其性能参数与零件的尺寸参数配合构成零件的承载能力，因此，按使用性原则选材的主要依据是材料的力学性能指标。b.常用力学性能指标在选材中的意义 常用力学性能指标是指强度、硬度、塑性、韧性。1) 强度 常用的强度指标有s（0.2）、b和-0.1，这些指标比较直观，可直接用于定量设计计算。2) 硬度 常用的硬度指标有HBS(或HBW)或HRC，他与其性能指标密切相关。3) 塑性和韧性 常用的塑性和韧性指标有、KV(KU)等，这些指标一般不直接用于设计计算。c.选用材料性能数据时应注意的问题 各种材料的力学性能数据一般都可以从设计手册中查到，但在具体选用时要注意以下几点：1) 材料的加工工艺
11、与热处理工艺 同种材料，采用不同的工艺，其性能数据不同。2) 实际性能与实验数据3) 材料的化学成分与热处理工艺参数的波动所引起性能数据的波动4) 测试条件的波动 由于测试条件不同，测得的性能数据会有一定的差异，在确定具体数据时应充分注意。1.2.2工艺性原则工艺性原则是指所选用的材料能否保证顺利地加工制造成零件。工艺性能的好坏，对决定零件加工的难易程度、生产效率、生产成本等方面起着十分重要的作用，是选材时必须同时考虑的另一个重要因素。材料的工艺性能根据加工方法不同有以下几种：a) 铸造性能；b) 压力加工性能；c) 焊接性能；d) 切削加工性能；e) 热处理工艺性能；1.2.3经济性原则经济
12、性原则是指所选用的材料加工成零件后能否做到价格便宜，成本低廉。在满足前面两条原则的前提下，应尽可能提高经济效益。这可从两个方面来考虑：a) 材料本身价格考虑，应尽可能选用价格便宜的材料，如能用碳钢的就不用合金钢，能用低合金钢的就不用高合金钢。能用钢的就不用有色金属等。b) 从加工费用来考虑，使加工设备尽可能简单，加工工序尽可能减少，并且可能采用少、无切削加工等均可提高经济性。c) 此外还应考虑所选材料要立足于国和货源较近的地区，同时尽量减少所用材料的品种规格，以便简化采购、保管与生产管理等工作。d) 在选用高分子材料是，除了考虑上述三项原则外，还应着重考虑在使用条件下，周围环境（温度、光、氧、
13、水、油等）对其性能的影响。1.2.4选材时应注意的几个问题零件选材原则的实质是所选材料要耐用，易加工且费用低。同时，应注意以下几点：a. 在大多数情况下优先考虑使用性能，工艺性能和经济性原则次之;b. 有些力学性能指标（如b、0.2、-1、K1c）可直接用于设计计算; 、Ak等不能直接用于计算，而是用于提高零件的抗过载能力，以保证零件工作安全性;c. 在对零件的力学性能要求转化为材料力学性能指标时，要注意手册上给出的组织状态。如果零件的最终状态与手册上给出的一样，可直接使用，否则，还得查阅其它手册、文献资料或进行针对性的力学性能试验；d. 手册或标准给出的力学性能数据是在试验室条件下对小试样的
14、试验结果，引用这些数据时要注意尺寸效应；e. 由于材料成分是一个围，试样毛坯的供应状态可以有多种，因此，即使是同一牌号的材料，性能也不完全一样。国际标准或原冶金部标准给出的热轧或退火状态的力学性能围或最低值，其数据可靠；而技术资料、论文中给出的数据一般是特定条件下的平均值，使用时要加以注意；f. 同一材料的不同供应状态（如铸造、锻造、冷变形等）对数据影响很大；g. 选材时要注意同时考虑所选材料的成型加工方法。1.3 热处理工艺设计热处理工艺设计包括热处理工艺在整个工件加工制造过程中的位置，热处理工艺选择和热处理工艺规程拟定。1.3.1 热处理在加工工艺路线中的位置材料的加工工艺路线是比较复杂的
15、，根据对工件性能要求的不同，热处理在加工工艺路线中的位置通常有以下三种情况：a毛坯正火（退火）机械加工工件成品（一般工件）b毛坯预先热处理（正火、退火或调质）粗加工最终热处理（淬火、回火、化学热处理等）精加工（要求较高的工件）c毛坯预先热处理粗加工淬火、回火或化学热处理半精加工稳定化处理或化学热处理精加工稳定化处理工件成品（精密工件）1.3.2 热处理工艺选择时应重点考虑的因素a 工件设计中热处理技术条件 如材料（包括规格、钢种、晶粒度等）、金相组织、硬化层与渗层厚度、强度、冲击韧性与硬度要求；b 热处理的工艺性 确定热处理工艺时，应根据每种工件的技术,尽量做到工艺上的先进性，技术上的可靠性和经济上的合理性;c 工厂生产条件与批量 确定热处理工艺时还应考虑工厂的现场特点、现有设备、生产批量等因素。在保证技术要求和质量稳定的前提下，可选用周期作业炉、连续作业炉或设计新标准设备。1.3.3热处理工艺规程的拟定a
