任务工单之学习情境1

《机械制造技术基础》任务工单学习情境1零件材料与热处理工艺的确定2任务1.1确定传动轴零件的材料与热处理工艺任务描述下图所示为减速器传动轴，请为该轴选择一种合适的材料，并制订其热处理工艺。3任务分析机器零件材料的选用，必须满足零件的使用性能、工艺性能和经济性三方面的要求。通常以满足使用性能要求作为零件选材的主要依据其次考虑材料的工艺性能，即其制造的容易程度最后还应考虑材料的经济性，以降低零件总成本因此，要合理选用传动轴零件的材料，需要先了解常用机械工程材料的牌号、特点及其应用，然后结合该传动轴的工作情况，确定合理的材料牌号。42.热处理是金属零件制造过程中的重要工序，对发挥金属材料的潜力、改善零件的使用性能和工艺性能、提高产品质量、延长使用寿命具有重要意义。要制订传动轴零件的热处理工艺，需要先了解热处理的基础知识;然后借助热处理手册等资料制订具体工艺。3.对于轴、齿轮、箱体等典型零件，其材料牌号与热处理可参考主教材表1-20、表1-21、表1-22（或参考机械工程材料手册、热处理手册）确定。5任务准备（1）知识：零件材料与热处理基础知识。（2）手册与资料：机械工程材料手册、热处理手册。6任务实施（1）零件的工作情况及性能要求该轴为减速器传动轴，用于支撑传动零件（齿轮）、传递动力和运动。工作时主要受弯曲和扭转应力作用，但承受的应力和冲击不大，运行较平稳，工作条件较好，失效形式通常是疲劳断裂、磨损。根据工作情况，该传动轴应具有足够的强度、刚度和一定的韧性，有良好的切削加工性能和热处理性能。7（2）传动轴常用材料与热处理传动轴常用材料主要是经过锻造或轧制的中碳钢或中碳合金钢，常用牌号包括45、40Cr、40MnB、40MnVB等。为改善力学性能，一般应进行正火、调质等热处理。对于要求轴颈处耐磨的轴，还需进行表面淬火，将硬度提高到52HRC以上。8（2）传动轴常用材料与热处理传动轴常用材料主要是经过锻造或轧制的中碳钢或中碳合金钢，常用牌号包括45、40Cr、40MnB、40MnVB等。为改善力学性能，一般应进行正火、调质等热处理。对于要求轴颈处耐磨的轴，还需进行表面淬火，将硬度提高到52HRC以上。（3）根据上述分析，该传动轴选用45钢制造，整体调质处理，硬度为220～250HBW。9（4）该传动轴的加工工艺过程为：下料→(锻造)→正火→粗加工→调质→半精加工→磨削（5）热处理工艺：①正火。加热至840℃～860℃，保温40min～60min，空冷，硬度≤229HBW。②调质。a．淬火。加热至840℃～860℃，保温40～60min，

水冷；

b．高温回火。加热至500℃～650℃，保温60～90min，空冷，硬度为220～250HBW。10任务评价根据任务实施情况完成任务评价表序号项目要求分值得分1材料使用性能能满足零件的使用要求25

2材料工艺性能工艺性能好，容易制造15

3材料经济性总成本低10

4热处理工艺过程热处理工艺过程合理25

5热处理工艺参数热处理工艺参数准确、合理25

合计100

11任务1.2对传动轴零件进行热处理任务描述按任务1.1制订的热处理工艺，对传动轴零件进行正火、调质热处理。12任务分析要对传动轴零件进行热处理，需要根据前面制订的热处理工艺，进一步制订详细的工作方案，准备好热处理炉、冷却水槽等设备和工具，熟悉设备的操作，然后按工作方案的步骤完成操作。13任务准备（1）知识：热处理基础知识、设备安全操作规程（箱式电阻炉）。（2）工作方案：根据任务1.1制订的热处理工艺，写出详细工作

方案。（3）工件：传动轴零件。（4）设备：箱式电阻炉、冷却水槽、热处理工作台。检查热处理炉仪表等是否正常，炉膛各处的温度差是否在规定的范围之内。（5）工具：夹钳等。14任务实施1.正火处理（1）将工件放入炉内，关闭炉门。（2）合上总电源，打开控制器电源开关，在控温表上设置：①加热温度：850℃，加热时间：120分钟；②保温温度：850℃，保温时间：60分钟。（3）按下加热开关进行加热和保温。（4）保温结束后，关闭控制器电源，关闭总电源。（5）打开炉门，用夹钳取出工件，放在热处理工作台上进行空冷。

工件取出后尽快关闭炉门。152.调质处理

淬火阶段：（1）将工件放入炉内，关闭炉门。（2）合上总电源，打开控制器电源开关，在控温表上设置：①加热至温度：850℃，加热时间：120分钟；②保温温度：850℃，保温时间：60分钟。（3）按下加热开关进行加热和保温。（4）保温结束后，关闭电源，打开炉门，用夹钳取出工件，迅速

放在水槽中冷却。工件取出后尽快关闭炉门。162.调质处理

回火阶段：（5）将冷却后的工件再次放入炉内，关闭炉门。（6）重新合上电源，在控温表上设置：①加热至温度：600℃，加热时间：60分钟；②保温温度：600℃，保温时间：80分钟。（7）按下加热开关进行加热和保温。（8）保温结束后，关闭控制器电源，关闭总电源。（9）打开炉门，用夹钳取出工件，放在热处理工作台上进行空冷；

关闭炉门。（10）整理现场。17任务评价根据任务实施情况完成任务评价表序号项目要求分值得分1工作准备准备充分，有详细工作方案和步骤20

2工作过程步骤正确、合理20

3工作结果硬度值在要求的范围内20

4设备使用使用正确，操作规范20

5安全文明生产做好安全防护工作、遵守5S管理规定20

合计100

18任务1.3检测传动轴零件的硬度任务描述请检测传动轴零件经任务1.2热处理后，其硬度是否符合要求的220～250HBW。19任务分析该传动轴要求调质至硬度为220～250HBW，由于布氏硬度测量方法不适合在圆柱面上进行测量，因此需要在传动轴的圆柱面上磨出一个小平面（根据该圆柱面所留余量确定打磨深度），选择适当大小的硬质合金压头球及试验载荷，然后再按步骤测量其布氏硬度值。也可先按洛氏硬度测量方法测出其洛氏硬度值，根据GB/T230.1—2018附录C修正后再换算成对应的布氏硬度值，这种方法可以在圆柱面上测量硬度而无须磨出平面，因此生产中经常使用。由于被测工件为圆柱形，因此测量时必须使用V型试台，并注意保证工件检测面水平。测量位置选择在对零件最终表面加工质量无影响的位置，例如传动轴的Φ

32轴段。20任务准备（1）知识：零件硬度检验知识、硬度换算表。（2）待检工件：已完成任务1.2热处理的传动轴零件。（3）测量工具：HBRV-187.5型布洛维硬度计。21任务实施（1）将传动轴Φ32轴段磨至粗糙度Ra值不超过0.8μm。（2）将V型试台装在硬度计上；将传动轴放在V型试台上，Φ32轴段贴紧V面。（3）测量Φ32轴段上5个点的硬度；第1个点不计，算出其余4点的平均值作为硬度测量结果。（4）根据GB/T230.1—2018附录E修正测量值后，换算成对应的布氏硬度值。（5）判断硬度是否符合图纸要求。22任务评价根据任务实施情况完成任务评价表序号项目要求分值得分1工作准备准备充分，有详细检验方案20

2工作过程步骤正确、合理20

3工作结果硬度测量准确，检验结论正确20

4设备使用硬度计使用正确，操作规范20

5安全文明生产严格遵守5S管理规定20

合计100

23任务1.4确定台钻主要零件的材料与热处理工艺任务描述请确定下图所示台钻主要零件的材料牌号与热处理工艺。24任务分析要确定台钻零件的材料牌号与热处理工艺，需要先了解台钻的具体工作情况和要求在此基础上分析每个主要零件的用途，确定其使用性能和工艺性能要求再结合经济性来选用合适的材料，最后确定热处理工艺。25任务准备（1）知识：零件材料与热处理基础知识。（2）设备：台钻。了解其工作情况和要求。26任务实施（1）确定台钻主要零件的用途；（2）确定台钻主要零件对材料使用性能和工艺性能的要求；（3）确定台钻主要零件材料牌号；（4）确定台钻主要零件热处理工艺。具体内容见表1-4。27序号零件名称用途材料性能要求材料牌号热处理工艺1罩壳用于对台钻的带传动机构进行防护1.强度要求不高2.塑性好，易于拉深成型Q235无2主轴箱用于布置台钻主轴及其传动零件和相应的附加机构1.强度要求不高2.铸造性能好HT200退火3铭牌用于标明台钻的使用条件和主要参数1.防锈性能好2.塑性好3A21无4钻头用于作为钻孔刀具硬度高、耐磨、红硬性好W6Mo5Cr4V2淬火+低温回火5工作台用于作为工作平面，以及用来固定工件1.强度要求不高2.铸造性能好HT200退火6底座基础件，用于支撑立柱、主轴箱、工作台等零部件1.强度要求不高2.铸造性能好HT200退火7螺栓用于连接和坚固不同的零件1.有一定的强度2.塑性、韧性好Q235无8齿条与齿轮配合，从而转动手柄时使工作台可以上下移动1.强度、耐磨性要求较高2.调质处理性能好45调质9立柱用于支撑主轴箱、工作台1.强度要求不高2.切削性能好Q235无10手柄球用于方便手柄握持操作要求坚固耐用PF酚醛塑料无11手