工作項目8小臺虎鉗

1、工程材料及熱加工工藝工程項目匯編 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 學 號 姓 名 機械與電氣工程學院二零一七年 一月小臺虎鉗工作項目81、項目名稱：小虎鉗工程項目（1）小虎鉗的裝配圖圖8-1小虎鉗的裝配圖（2）小虎鉗裝配圖明細表14支架17手把113壓蓋16彈簧119墊圈212固定螺桿15螺桿118螺栓211銷14開口銷117固定鉗身110手柄13墊圈116螺母19螺釘42活動鉗身115螺釘18手把球頭11鉗口板2序號名稱件數(shù)序號名稱件數(shù)序號名稱件數(shù)2.項目任務：（1）用計算分析法確定件1、件2、件5件8、件13和件14的材料牌號，并已知它們的主要使用要求為：件1屈服強度大于350 M

2、Pa、抗拉強度大于580 MPa件2零件壁厚在3050mm，抗拉強度大于110 MPa件5屈服強度大于350 MPa、抗拉強度大于580 MPa件6截面小于12 mm， 抗拉強度大于900 MPa件7屈服強度大于300 MPa、抗拉強度大于500 MPa件8屈服強度大于300 MPa、抗拉強度大于500 MPa件13抗拉強度大于80 MPa件14零件壁厚在1550mm，抗拉強度大于110 MPa(2)用類比法確定件3、件4、件9、件17的材料牌號(3)為件1、件2、件7、件14選擇毛坯成形方法、性能改變工藝(4)若件1、件2、件7、件14的毛坯形狀如圖8-1所示，試分析它們的結構工藝性，如有不

3、合理之處，請改正（用圖示形式表達并配以文字說明）。一、用計算分析法確定件1、件2、件5件8、件13和件14的材料牌號件1-鉗口板（XX執(zhí)筆）（1）分析失效主要類型鉗口板是用來加持加工物件，所以需要鉗口板具有耐磨、較高的抗壓強度，在夾持物件時不能產生過大塑性變形，所以磨損失效和塑性變形失效是其主要失效形式。（2）確定所需材料的性能指標屈服強度大于350 MPa、抗拉強度大于580 MPa（3）確定材料大類別件1屈服強度大于350 MPa、抗拉強度大于580 MPa。根據(jù)材料的性能指標可知高分子材料和陶瓷材料無法滿足要求，復合材料一般用于特殊場合，金屬材料（黑色金屬，有色金屬）能滿足要求，所以選擇

4、金屬材料。由于有色金屬資源比較少，因此優(yōu)先考慮使用黑色金屬，黑色金屬中有鋼和鑄鐵。鑄鐵的抗拉強度為1001000Mpa,硬度不大于400HB，鋼的抗拉強度為3002000Mpa，硬度不大于60HRC。因此鑄鐵和鋼均能滿足要求。（4）初步確定材料小類別鑄鐵可分為五類，白口鑄鐵，灰鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄鐵，蠕墨鑄鐵。因為球墨鑄鐵力學性能好，在一定條件下能替代鋼來制造重要零件，所以可以選擇球墨鑄鐵。鋼可分為結構鋼，工具鋼，特種鋼。由于鉗口板是臺虎鉗的一種構件，所以選擇結構鋼。結構鋼分為非合金結構鋼、低合金結構鋼，合金結構鋼。（5）初步確定材料牌號根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術基礎，北京大學出版

5、社】和附錄1可知：球墨鑄鐵性能可達到使用要求但價格相對昂貴。非合金結構鋼中的碳素合金結構鋼的屈服強度和抗拉強度不能達到所需，一般不能作熱處理。（P117 表4-3）優(yōu)質碳素結構鋼牌號為45、50、60、70、15Mn、60Mn、65Mn、70Mn能達到使用要求。（P119 表4-5）且相對價格為1.31.5比較廉價。低合金高強度鋼牌號為Q390（AE）、Q420（AE）、Q460（AE）能達到使用要求。（P118 表4-4）但價格相對優(yōu)質碳素結構鋼過于昂貴。合金結構鋼均能滿足使用要求。（P120 表4-6，P122 表4-7，P123 表4-8），但價格相對優(yōu)質碳素結構鋼過于昂貴。綜上可得：可

6、選用優(yōu)質碳素結構鋼中的45鋼，該材料屈服強度大于350Mpa,抗拉強度大于580Mpa,能保證力學性能要求，且相對價格為1.31.5，符合經濟性原則，同時該材料還可以通過熱處理進一步加強其性能。（6）分析產品毛坯的成型方法及性能改變工藝由于鉗口板形狀簡單、無特殊要求且生產量大，所以可選型材作為毛坯。若要提高性能可用熱處理改變。（7）結論45鋼件2-活動鉗身（XX執(zhí)筆）（1）分析失效主要類型活動鉗身是臺虎鉗中起到支撐或導向作用，因此要求活動鉗身必須耐磨耐疲勞還要具有一定的硬度，而且活動鉗身在工作過程中不能產生斷裂,所以磨損失效和斷裂失效是其主要失效形式。（2）確定所需材料的性能指標零件壁厚在30

7、50mm，抗拉強度大于110 MPa（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復合材料一般用于特殊場合，金屬材料（黑色金屬、有色金屬）能滿足要求，所以選擇金屬材料。由于有色金屬的資源比較少，因此優(yōu)先考慮用黑色金屬。黑色金屬中有鑄鐵和鋼。鑄鐵具有優(yōu)良的減震性、耐磨性、鑄造性能和切削加工性能，鑄鐵的抗拉強度能滿足活動鉗身使用要求，且價格低廉，所以優(yōu)先選擇鑄鐵。而且成本低廉。所以考慮使用鑄鐵。（）初步確定材料小類別鑄鐵分為白口鑄鐵，灰鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄鐵，蠕墨鑄鐵。因為要求活動鉗身耐磨，硬度較高所以可選擇灰鑄鐵。（5）初步確定材料牌號根據(jù)參考資料：【工程材料及其

8、成形技術基礎，北京大學出版社】和附錄1可知：HT150、HT200、HT250、HT300、HT350、HT400抗拉強度都大于110Mpa,鑄造壁厚能達到3050mm，均能滿足使用要求。查得灰口鑄鐵相對價格為1.4，符合經濟性原則。（6）分析產品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于活動鉗身形狀比較復雜、無特殊要求且生產量大，所以可選鑄造方法。（7）結論HT150或HT200。件5-螺桿（XX 執(zhí)筆）（1）分析失效主要類型螺桿在小虎鉗起調整鉗身距離作用，因此要求夾螺桿具有足夠的疲勞強度，具有耐磨性。所以磨損失效和疲勞斷裂是其主要失效形式。 （2）確定所需材料的性能指標屈服強度大于350Mpa、抗拉

9、強度大于580Mpa（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復合材料一般用于特殊場合，金屬材料（黑色金屬、有色金屬）能滿足要求，所以選擇金屬材料。由于有色金屬的資源比較少，因此優(yōu)先考慮用黑色金屬。黑色金屬中有鑄鐵和鋼。鑄鐵的抗拉強度與屈服強度無法同時滿足要求，所以考慮抗拉強度與屈服強度均能滿足要求的鋼。（）初步確定材料小類別 鋼分為結構鋼、工具鋼及特種鋼。 因為螺桿是小虎鉗的一個結構，所以選結構鋼。（） 初步確定材料牌號 查書本（P118）Q390鋼屈服強度大于350MPa，抗拉強度大于580MPa。能保證力學性能要求，滿足要求。查附錄1得Q390鋼的價格為

10、1.21.7 ，符合經濟性原則。（6）分析產品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于螺桿形狀簡單、無特殊要求，所以可選棒材作為其毛坯。（7）結論選用Q390鋼件6-彈簧 （XX執(zhí)筆）（1）分析失效主要類型彈簧是小虎鉗中起到保持螺桿位置，不使螺桿軸線運動作用，因此要求彈簧必須足夠的張力和形變量，所以磨損失效和疲勞斷裂失效是其主要失效形式。 （2）確定所需材料的性能指標 截面小于12 mm， 抗拉強度大于900Mpa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復合材料一般用于特殊場合，金屬材料（黑色金屬、有色金屬）能滿足要求，所以選擇金屬材料。由于有色金屬的資源比較少，

11、因此優(yōu)先考慮用黑色金屬。黑色金屬中有鑄鐵和鋼。鑄鐵的抗拉強度與屈服強度無法同時滿足要求，所以考慮抗拉強度與屈服強度均能滿足要求的鋼。（4）初步確定材料小類別 鋼分為結構鋼、工具鋼及特種鋼。 因為彈簧是小虎鉗中的一結構件，所以選結構鋼。（5）初步確定材料牌號 查得60鋼，進熱處理（淬火840/油，回火480）。抗拉強度大于900 Mpa能保證力學性能要求，滿足要求。根據(jù)附錄1查得60鋼的價格為1.31.5 ，符合經濟性原則。（6）分析產品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于夾緊套形狀簡單、無特殊要求，所以可選棒材作為其毛坯。（7）結論選用60鋼件7-手把（XX執(zhí)筆）:（1）分析失效主要類型手把在小臺

12、虎鉗起到一個支撐作用，因此要求手把必須耐磨，有較高的抗壓強度,所以磨損失效和塑性變形失效是其主要失效形式。 （2）確定所需材料的性能指標 屈服強度大于300MPa，抗拉強度大于500MPa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復合材料一般用于特殊場合，金屬材料（黑色金屬、有色金屬）能滿足要求，所以選擇金屬材料。由于有色金屬的資源比較少，因此優(yōu)先考慮用黑色金屬。黑色金屬中有鑄鐵和鋼。鑄鐵的抗拉強度與屈服強度無法同時滿足要求，所以考慮抗拉強度與屈服強度均能滿足要求的鋼。（）初步確定材料小類別 鋼分為結構鋼、工具鋼及特種鋼。 因為手把是小臺虎鉗中的一個結構件，

13、所以選結構鋼。（） 初步確定材料牌號 根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術基礎，北京大學出版社】和和附錄1查得Q420屈服強度大于420MPa，抗拉強度大于520MPa。能保證力學性能要求，滿足要求。且相對價格為，符合經濟性原則。（6）分析產品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于手把形狀簡單、無特殊要求且生產量大，所以可選棒材作為其毛坯。（7）結論選用Q420件8-手把圓頭（XX執(zhí)筆）:（1）分析失效主要類型手把在小臺虎鉗起到一個防止手把脫落作用，因此要求手把必須耐磨，有較高的抗壓強度,所以磨損失效和塑性變形失效是其主要失效形式。 （2）確定所需材料的性能指標 屈服強度大于300MPa，抗拉強度大

14、于500MPa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復合材料一般用于特殊場合，金屬材料（黑色金屬、有色金屬）能滿足要求，所以選擇金屬材料。由于有色金屬的資源比較少，因此優(yōu)先考慮用黑色金屬。黑色金屬中有鑄鐵和鋼。鑄鐵的抗拉強度與屈服強度無法同時滿足要求，所以考慮抗拉強度與屈服強度均能滿足要求的鋼。（）初步確定材料小類別鋼分為結構鋼、工具鋼及特種鋼。因為手把圓頭是小臺虎鉗中的一個結構件，所以選結構鋼。（） 初步確定材料牌號根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術基礎，北京大學出版社】和和附錄2查得Q420屈服強度大于420MPa，抗拉強度大于520MPa。能保證

15、力學性能要求，滿足要求。且相對價格為，符合經濟性原則。（6）分析產品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于手把圓頭形狀簡單、無特殊要求且生產量大，所以可選型材作為其毛坯。（7）結論選用Q420件13-壓蓋:（XX執(zhí)筆）（1）分析失效主要類型壓蓋是中起到支撐或導向作用，因此要求壓蓋必須耐磨，而且壓蓋在工作過程中不能產生塑性變形,所以磨損失效和塑性變形失效是其主要失效形式。（2）確定所需材料的性能指標抗拉強度大于80MPa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復合材料一般用于特殊場合，金屬材料能滿足要求，所以選擇金屬材料。由于有色金屬的資源比較少，因此優(yōu)先考慮用黑

16、色金屬。黑色金屬中有鑄鐵和鋼。鑄鐵的抗拉強度與屈服強度滿足要求，鑄鐵與鋼相比，鑄鐵的力學性能通常較低，特別是塑性、韌性較差，但鑄鐵具有優(yōu)良的減震性、耐磨性、鑄造性能和切削加工性能，而且成本低廉。所以考慮使用鑄鐵。（）初步確定材料小類別按鑄鐵的石墨形態(tài)分類為：灰鑄鐵、蠕墨鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵?？紤]到已經符合要求，查附錄1的價格，選灰鑄鐵。（） 初步確定材料牌號根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術基礎，北京大學出版社】查得HT100最低抗拉強度為100MPa，抗拉強度大于80MPa。能保證力學性能要求，滿足要求。（6）分析產品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于壓蓋形狀簡單、無特殊要求且生產量大，

17、所以可選鑄造。（7）經查，若選用HT100,在加工條件、采購條件、生產完成時間、經濟性等方面也都沒問題。（8）結論選用HT100.件14-支架:（XX執(zhí)筆）（1）分析失效主要類型支架是小虎鉗中起到支撐或導向作用，因此要求支架必須耐磨，而且支架在工作過程中不能產生塑性變形,所以磨損失效和塑性變形失效是其主要失效形式。 （2）確定所需材料的性能指標零件壁厚在1550mm，抗拉強度大于110 Mpa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復合材料一般用于特殊場合，金屬材料能滿足要求，所以選擇金屬材料。由于有色金屬的資源比較少，因此優(yōu)先考慮用黑色金屬。黑色金屬中有

18、鑄鐵和鋼。鑄鐵的抗拉強度與屈服強度滿足要求，鑄鐵與鋼相比，鑄鐵的力學性能通常較低，特別是塑性、韌性較差，但鑄鐵具有優(yōu)良的減震性、耐磨性、鑄造性能和切削加工性能，而且成本低廉。所以考慮使用鑄鐵。（4）初步確定材料小類別按鑄鐵的石墨形態(tài)分類為：灰鑄鐵、蠕墨鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵?？紤]到已經符合要求，查附錄1價格，選灰鑄鐵。（5）初步確定材料牌號根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術基礎，北京大學出版社】查得HT150零件壁厚在1550mm，通?？估瓘姸燃s為120150MPa。滿足抗拉強度大于110MPa。（6）分析產品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于支架形狀簡單、無特殊要求且生產量大，所以可選鑄造

19、作為其毛坯。（7）經查，若選用HT150,在加工條件、采購條件、生產完成時間、經濟性等方面也都沒問題。（8）結論選用HT150。二、用類比法確定件3、件4、件9、件17的材料牌號上網查得相關資料得知一臺虎鉗各零件的材料， （參考鏈接）表1件3：墊圈表1擋圈使用Q235，查得【工程材料及其成形技術基礎，北京大學出版社】P117表4-3得知Q235屈服強度235，抗拉強度375460，應用舉例：承受載荷不大的金屬結構，鉚釘、墊圈、地腳、螺栓、沖壓件及焊接件。能滿足小臺虎鉗的使用要求，所以選用Q235件9：螺釘表1中螺釘使用Q235查【工程材料及其成形技術基礎，北京大學出版社】P117表4-3得Q235屈服強度235，抗拉強375460，應用舉例金屬結構件、鋼板、螺釘、螺母。正適合做螺釘，所以選用Q235。件17：固定鉗身表1固定鉗身使用HT2