工作项目8小台虎钳

工程材料及热加工工艺工程材料及热加工工艺 工程项目汇编工程项目汇编 专专 业业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 班班 级级 学学 号号 姓姓 名名 机械与电气工程学院机械与电气工程学院 二零一七年二零一七年 一月一月 小台虎钳工作项目小台虎钳工作项目 8 8 1 项目名称 小虎钳工程项目 1 小虎钳的装配图 图 8 1 小虎钳的装配图 2 小虎钳装配图明细表 14 支 架 17 手 把 1 13 压 盖 16 弹 簧 1 19 垫 圈 212 固定螺杆 15 螺 杆 1 18 螺 栓 211 销 14 开口销 1 17 固定钳身 110 手 柄 13 垫 圈 1 16 螺 母 19 螺 钉 42 活动钳身 1 15 螺 钉 18 手把球头 11 钳口板 2 序号名称件数序号名称件数序号名称件数 2 项目任务 1 用计算分析法确定件 1 件 2 件 5 件 8 件 13 和件 14 的材料牌号 并 已知它们的主要使用要求为 件 1 屈服强度大于 350 MPa 抗拉强度大于 580 MPa 件 2 零件壁厚在 30 50mm 抗拉强度大于 110 MPa 件 5 屈服强度大于 350 MPa 抗拉强度大于 580 MPa 件 6 截面小于 12 mm 抗拉强度大于 900 MPa 件 7 屈服强度大于 300 MPa 抗拉强度大于 500 MPa 件 8 屈服强度大于 300 MPa 抗拉强度大于 500 MPa 件 13 抗拉强度大于 80 MPa 件 14 零件壁厚在 15 50mm 抗拉强度大于 110 MPa 2 用类比法确定件 3 件 4 件 9 件 17 的材料牌号 3 为件 1 件 2 件 7 件 14 选择毛坯成形方法 性能改变工艺 4 若件 1 件 2 件 7 件 14 的毛坯形状如图 8 1 所示 试分析它们的结构工 艺性 如有不合理之处 请改正 用图示形式表达并配以文字说明 一 用计算分析法确定件一 用计算分析法确定件 1 1 件 件 2 2 件 件 5 5 件 件 8 8 件 件 1313 和件和件 1414 的材料牌号的材料牌号 件 1 钳口板 XX 执笔 1 分析失效主要类型 钳口板是用来加持加工物件 所以需要钳口板具有耐磨 较高的抗压强度 在夹持物件时不能产生过大塑性变形 所以磨损失效和塑性变形失效是其主要失效形式 2 确定所需材料的性能指标 屈服强度大于 350 MPa 抗拉强度大于 580 MPa 3 确定材料大类别 件 1 屈服强度大于 350 MPa 抗拉强度大于 580 MPa 根据材料的性能指标可知高分子材料和陶瓷材料无法 满足要求 复合材料一般用于特殊场合 金属材料 黑色 金属 有色金属 能满足要求 所以选择金属材料 由于 有色金属资源比较少 因此优先考虑使用黑色金属 黑色 金属中有钢和铸铁 铸铁的抗拉强度为 100 1000Mpa 硬度 不大于 400HB 钢的抗拉强度为 300 2000Mpa 硬度不大 于 60HRC 因此铸铁和钢均能满足要求 4 初步确定材料小类别 铸铁可分为五类 白口铸铁 灰铸铁 可锻铸铁 球墨 铸铁 蠕墨铸铁 因为球墨铸铁力学性能好 在一定条件 下能替代钢来制造重要零件 所以可以选择球墨铸铁 钢可分为结构钢 工具钢 特种钢 由于钳口板是台虎 钳的一种构件 所以选择结构钢 结构钢分为非合金结构 钢 低合金结构钢 合金结构钢 5 初步确定材料牌号 根据参考资料 工程材料及其成形技术基础 北京大 学出版社 和附录 1 可知 球墨铸铁性能可达到使用要求但价格相对昂贵 非合金结构钢中的碳素合金结构钢的屈服强度和抗拉强 度不能达到所需 一般不能作热处理 P117 表 4 3 优质碳素结构钢牌号为 45 50 60 70 15Mn 60Mn 65Mn 70Mn 能达到使用 要求 P119 表 4 5 且相对价格为 1 3 1 5 比较廉价 低合金高强度钢牌号为 Q390 A E Q420 A E Q460 A E 能达到使用要求 P118 表 4 4 但价格相对 优质碳素结构钢过于昂贵 合金结构钢均能满足使用要求 P120 表 4 6 P122 表 4 7 P123 表 4 8 但价格相对优质碳素结构钢过于昂贵 综上可得 可选用优质碳素结构钢中的 45 钢 该材料屈 服强度大于 350Mpa 抗拉强度大于 580Mpa 能保证力学性能 要求 且相对价格为 1 3 1 5 符合经济性原则 同时该材 料还可以通过热处理进一步加强其性能 6 分析产品毛坯的成型方法及性能改变工艺 由于钳口板形状简单 无特殊要求且生产量大 所以可 选型材作为毛坯 若要提高性能可用热处理改变 7 结论 45 钢 件 2 活动钳身 XX 执笔 1 分析失效主要类型 活动钳身是台虎钳中起到支撑或导向作用 因此要求活 动钳身必须耐磨耐疲劳还要具有一定的硬度 而且活动钳 身在工作过程中不能产生断裂 所以磨损失效和断裂失效是 其主要失效形式 2 确定所需材料的性能指标 零件壁厚在 30 50mm 抗拉强度大于 110 MPa 3 确定材料大类别 根据材料的性能指标可知高分子材料与陶瓷材料无法满 足要求 复合材料一般用于特殊场合 金属材料 黑色金 属 有色金属 能满足要求 所以选择金属材料 由于有 色金属的资源比较少 因此优先考虑用黑色金属 黑色金 属中有铸铁和钢 铸铁具有优良的减震性 耐磨性 铸造 性能和切削加工性能 铸铁的抗拉强度能满足活动钳身使 用要求 且价格低廉 所以优先选择铸铁 而且成本低廉 所以考虑使用铸铁 初步确定材料小类别 铸铁分为白口铸铁 灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 蠕 墨铸铁 因为要求活动钳身耐磨 硬度较高所以可选择灰 铸铁 5 初步确定材料牌号 根据参考资料 工程材料及其成形技术基础 北京大 学出版社 和附录 1 可知 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350 HT400 抗拉强度 都大于 110Mpa 铸造壁厚能达到 30 50mm 均能满足使用 要求 查得灰口铸铁相对价格为 1 4 符合经济性原则 6 分析产品毛坯的成形方法及性能改变工艺 由于活动钳身形状比较复杂 无特殊要求且生产量大 所 以可选铸造方法 7 结论 HT150 或 HT200 件 5 螺杆 XX 执笔 1 分析失效主要类型 螺杆在小虎钳起调整钳身距离作用 因此要求夹螺杆具 有足够的疲劳强度 具有耐磨性 所以磨损失效和疲劳断 裂是其主要失效形式 2 确定所需材料的性能指标 屈服强度大于 350Mpa 抗拉强度大于 580Mpa 3 确定材料大类别 根据材料的性能指标可知高分子材料与陶瓷材料无法满 足要求 复合材料一般用于特殊场合 金属材料 黑色金 属 有色金属 能满足要求 所以选择金属材料 由于有 色金属的资源比较少 因此优先考虑用黑色金属 黑色金 属中有铸铁和钢 铸铁的抗拉强度与屈服强度无法同时满 足要求 所以考虑抗拉强度与屈服强度均能满足要求的钢 初步确定材料小类别 钢分为结构钢 工具钢及特种钢 因为螺杆是小虎钳的一个结构 所以选结构钢 初步确定材料牌号 查书本 P118 Q390 钢屈服强度大于 350MPa 抗拉 强度大于 580MPa 能保证力学性能要求 满足要求 查附录 1 得 Q390 钢的价格为 1 2 1 7 符合经济性原则 6 分析产品毛坯的成形方法及性能改变工艺 由于螺杆形状简单 无特殊要求 所以可选棒材作为其 毛坯 7 结论 选用 Q390 钢 件 6 弹簧 XX 执笔 1 分析失效主要类型 弹簧是小虎钳中起到保持螺杆位置 不使螺杆轴线运动 作用 因此要求弹簧必须足够的张力和形变量 所以磨损 失效和疲劳断裂失效是其主要失效形式 2 确定所需材料的性能指标 截面小于 12 mm 抗拉强度大于 900Mpa 3 确定材料大类别 根据材料的性能指标可知高分子材料与陶瓷材料无法满 足要求 复合材料一般用于特殊场合 金属材料 黑色金 属 有色金属 能满足要求 所以选择金属材料 由于有 色金属的资源比较少 因此优先考虑用黑色金属 黑色金 属中有铸铁和钢 铸铁的抗拉强度与屈服强度无法同时满 足要求 所以考虑抗拉强度与屈服强度均能满足要求的钢 4 初步确定材料小类别 钢分为结构钢 工具钢及特种钢 因为弹簧是小虎钳中的一结构件 所以选结构钢 5 初步确定材料牌号 查得 60 钢 进热处理 淬火 840 油 回火 480 抗 拉强度大于 900 Mpa 能保证力学性能要求 满足要求 根 据附录 1 查得 60 钢的价格为 1 3 1 5 符合经济性原则 6 分析产品毛坯的成形方法及性能改变工艺 由于夹紧套形状简单 无特殊要求 所以可选棒材作为 其毛坯 7 结论 选用 60 钢 件 7 手把 XX 执笔 1 分析失效主要类型 手把在小台虎钳起到一个支撑作用 因此要求手把必须 耐磨 有较高的抗压强度 所以磨损失效和塑性变形失效是 其主要失效形式 2 确定所需材料的性能指标 屈服强度大于 300MPa 抗拉强度大于 500MPa 3 确定材料大类别 根据材料的性能指标可知高分子材料与陶瓷材料无法满 足要求 复合材料一般用于特殊场合 金属材料 黑色金 属 有色金属 能满足要求 所以选择金属材料 由于有 色金属的资源比较少 因此优先考虑用黑色金属 黑色金 属中有铸铁和钢 铸铁的抗拉强度与屈服强度无法同时满 足要求 所以考虑抗拉强度与屈服强度均能满足要求的钢 初步确定材料小类别 钢分为结构钢 工具钢及特种钢 因为手把是小台虎钳中的一个结构件 所以选结构钢 初步确定材料牌号 根据参考资料 工程材料及其成形技术基础 北京 大学出版社 和和附录 1 查得 Q420 屈服强度大于 420MPa 抗拉强度大于 520MPa 能保证力学性能要求 满足要求 且相对价格为 1 2 1 7 符合经济性原则 6 分析产品毛坯的成形方法及性能改变工艺 由于手把形状简单 无特殊要求且生产量大 所以可选 棒材作为其毛坯 7 结论 选用 Q420 件 8 手把圆头 XX 执笔 1 分析失效主要类型 手把在小台虎钳起到一个防止手把脱落作用 因此要求 手把必须耐磨 有较高的抗压强度 所以磨损失效和塑性变 形失效是其主要失效形式 2 确定所需材料的性能指标 屈服强度大于 300MPa 抗拉强度大于 500MPa 3 确定材料大类别 根据材料的性能指标可知高分子材料与陶瓷材料无法满 足要求 复合材料一般用于特殊场合 金属材料 黑色金 属 有色金属 能满足要求 所以选择金属材料 由于有 色金属的资源比较少 因此优先考虑用黑色金属 黑色金 属中有铸铁和钢 铸铁的抗拉强度与屈服强度无法同时满 足要求 所以考虑抗拉强度与屈服强度均能满足要求的钢 初步确定材料小类别 钢分为结构钢 工具钢及特种钢 因为手把圆头是小台虎钳中的一个结构件 所以选结构 钢 初步确定材料牌号 根据参考资料 工程材料及其成形技术基础 北京大 学出版社 和和附录 2 查得 Q420 屈服强度大于 420MPa 抗拉强度大于 520MPa 能保证力学性能要求 满足要求 且相对价格为 1 2 1 7 符合经济性原则 6 分析产品毛坯的成形方法及性能改变工艺 由于手把圆头形状简单 无特殊要求且生产量大 所以 可选型材作为其毛坯 7 结论 选用 Q420 件 13 压盖 XX 执笔 1 分析失效主要类型 压盖是中起到支撑或导向作用 因此要求压盖必须耐磨 而且压盖在工作过程中不能产生塑性变形 所以磨损失效和 塑性变形失效是其主要失效形式 2 确定所需材料的性能指标 抗拉强度大于 80MPa 3 确定材料大类别 根据材料的性能指标可知高分子材料与陶瓷材料无法满 足要求 复合材料一般用于特殊场合 金属材料能满足要 求 所以选择金属材料 由于有色金属的资源比较少 因 此优先考虑用黑色金属 黑色金属中有铸铁和钢 铸铁的 抗拉强度与屈服强度满足要求 铸铁与钢相比 铸铁的力 学性能通常较低 特别是塑性 韧性较差 但铸铁具有优 良的减震性 耐磨性 铸造性能和切削加工性能 而且成 本低廉 所以考虑使用铸铁 初步确定材料小类别 按铸铁的石墨形态分类为 灰铸铁 蠕墨铸铁 球墨铸 铁 可锻铸铁 考虑到已经符合要求 查附录 1 的价格 选灰铸铁 初步确定材料牌号 根据参考资料 工程材料及其成形技术基础 北京大 学出版社 查得 HT100 最低抗拉强度为 100MPa 抗拉强 度大于 80MPa 能保证力学性能要求 满足要求 6 分析产品毛坯的成形方法及性能改变工艺 由于压盖形状简单 无特殊要求且生产量大 所以可选 铸造 7 经查 若选用 HT100 在加工条件 采购条件 生产完 成时间 经济性等方面也都没问题 8 结论 选用 HT100 件 14 支架 XX 执笔 1 分析失效主要类型 支架是小虎钳中起到支撑或导向作用 因此要求支架必 须耐磨 而且支架在工作过程中不能产生塑性变形 所以磨 损失效和塑性变形失效是其主要失效形式 2 确定所需材料的性能指标 零件壁厚在 15 50mm 抗拉强度大于 110 Mpa 3 确定材料大类别 根据材料的性能指标可知高分子材料与陶瓷材料无法满 足要求 复合材料一般用于特殊场合 金属材料能满足要 求 所以选择金属材料 由于有色金属的资源比较少 因 此优先考虑用黑色金属 黑色金属中有铸铁和钢 铸铁的 抗拉强度与屈服强度满足要求 铸铁与钢相比 铸铁的力 学性能通常较低 特别是塑性 韧性较差 但铸铁具有优 良的减震性 耐磨性 铸造性能和切削加工性能 而且成 本低廉 所以考虑使用铸铁 4 初步确定材料小类别 按铸铁的石墨形态分类为 灰铸铁 蠕墨铸铁 球墨铸 铁 可锻铸铁 考虑到已经符合要求 查附录 1 价格 选 灰铸铁 5 初步确定材料牌号 根据参考资料 工程材料及其成形技术基础 北京大 学出版社 查得 HT150 零件壁厚在 15 50mm 通常抗拉强 度约为 120 150MPa 满足抗拉强度大于 110MPa 6 分析产品毛坯的成形方法及性能改变工艺 由于支架形状简单 无特殊要求且生产量大 所以可选 铸造作为其毛坯 7 经查 若选用 HT150 在加工条件 采购条件 生产完 成时间 经济性等方面也都没问题 8 结论 选用 HT150 二 用类比法确定件二 用类比法确定件 3 3 件 件 4 4 件 件 9 9 件 件 1717 的材料牌号的材料牌号 上网查得相关资料得知一台虎钳各零件的材料 w7CWVvDd GlquUSaVgAPgnQWc4f5jNw80A3r8nseAsixbvIbZIApzmiZFq9k tStsGg Ba 参考链接 表 1 件件 3 3 垫圈 垫圈 表 1 挡圈使用 Q235 查得 工程材料及其成形技术基础 北京大学出版社 P117 表 4 3 得知 Q235 屈服强度 235 抗 拉强度 375 460 应用举例 承受载荷不大的金属结构 铆 钉 垫圈 地脚 螺栓 冲压件及焊接件 能满足小台虎 钳的使用要求 所以选用 Q235 件件 9 9 螺钉 螺钉 表 1 中螺钉使用 Q235 查 工程材料及其成形技术基础 北 京大学出版社 P117 表 4 3 得 Q235 屈服强度 235 抗拉强 375 460 应用举例金属结构件 钢板 螺钉 螺母 正 适合做螺钉 所以选用 Q235 件件 1717 固定钳身 固定钳身 表 1 固定钳身使用 HT200 查 工程材料及其成形技术基础 北京大学出版社 P142 表 4 14 得 HT200 抗拉强 750 应用 于一般机床机身及底座等 正适合做固定钳身 所以选用 HT200 件件 4 4 开口