工作项目8小台虎钳

精品文档 1欢迎下载 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 精品文档 2欢迎下载 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 精品文档 3欢迎下载 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 精品文档 4欢迎下载 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 精品文档 5欢迎下载 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 精品文档 6欢迎下载 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 精品文档 7欢迎下载 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 精品文档 8欢迎下载 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 精品文档 9欢迎下载 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 精品文档 10欢迎下载 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 精品文档 11欢迎下载 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 精品文档 12欢迎下载 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 精品文档 13欢迎下载 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 精品文档 14欢迎下载 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 精品文档 15欢迎下载 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 精品文档 16欢迎下载 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 精品文档 17欢迎下载 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 精品文档 18欢迎下载 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 精品文档 19欢迎下载 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 精品文档 20欢迎下载 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 开口销 开口销 上网查得台虎钳装配图明细栏 link 参考链接 精品文档 21欢迎下载 从明细栏可知开口销是标准件 查询资料 查得一般使用 215 235 碳素结构钢 查 工程材料及 其成形技术基础