工作項(xiàng)目8小臺(tái)虎鉗

1、工程材料及熱加工工藝工程項(xiàng)目匯編 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 姓 名 機(jī)械與電氣工程學(xué)院二零一七年 一月小臺(tái)虎鉗工作項(xiàng)目81、項(xiàng)目名稱：小虎鉗工程項(xiàng)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(xì)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(dòng)鉗身115螺釘18手把球頭11鉗口板2序號(hào)名稱件數(shù)序號(hào)名稱件數(shù)序號(hào)名稱件數(shù)2.項(xiàng)目任務(wù)：（1）用計(jì)算分析法確定件1、件2、件5件8、件13和件14的材料牌號(hào)，并已知它們的主要使用要求為：件1屈服強(qiáng)度大于350 M

2、Pa、抗拉強(qiáng)度大于580 MPa件2零件壁厚在3050mm，抗拉強(qiáng)度大于110 MPa件5屈服強(qiáng)度大于350 MPa、抗拉強(qiáng)度大于580 MPa件6截面小于12 mm， 抗拉強(qiáng)度大于900 MPa件7屈服強(qiáng)度大于300 MPa、抗拉強(qiáng)度大于500 MPa件8屈服強(qiáng)度大于300 MPa、抗拉強(qiáng)度大于500 MPa件13抗拉強(qiáng)度大于80 MPa件14零件壁厚在1550mm，抗拉強(qiáng)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(hào)(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(jié)構(gòu)工藝性，如有不

3、合理之處，請(qǐng)改正（用圖示形式表達(dá)并配以文字說明）。一、用計(jì)算分析法確定件1、件2、件5件8、件13和件14的材料牌號(hào)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(qiáng)度，在夾持物件時(shí)不能產(chǎn)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(biāo)屈服強(qiáng)度大于350 MPa、抗拉強(qiáng)度大于580 MPa（3）確定材料大類別件1屈服強(qiáng)度大于350 MPa、抗拉強(qiáng)度大于580 MPa。根據(jù)材料的性能指標(biāo)可知高分子材料和陶瓷材料無法滿足要求，復(fù)合材料一般用于特殊場(chǎng)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(qiáng)度為1001000Mpa,硬度不大于400HB，鋼的抗拉強(qiáng)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?yàn)榍蚰T鐵力學(xué)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(jié)構(gòu)鋼，工具鋼，特種鋼。由于鉗口板是臺(tái)虎鉗的一種構(gòu)件，所以選擇結(jié)構(gòu)鋼。結(jié)構(gòu)鋼分為非合金結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼，合金結(jié)構(gòu)鋼。（5）初步確定材料牌號(hào)根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版

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

6、選用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中的45鋼，該材料屈服強(qiáng)度大于350Mpa,抗拉強(qiáng)度大于580Mpa,能保證力學(xué)性能要求，且相對(duì)價(jià)格為1.31.5，符合經(jīng)濟(jì)性原則，同時(shí)該材料還可以通過熱處理進(jìn)一步加強(qiáng)其性能。（6）分析產(chǎn)品毛坯的成型方法及性能改變工藝由于鉗口板形狀簡(jiǎn)單、無特殊要求且生產(chǎn)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(jié)論45鋼件2-活動(dòng)鉗身（XX執(zhí)筆）（1）分析失效主要類型活動(dòng)鉗身是臺(tái)虎鉗中起到支撐或?qū)蜃饔?，因此要求活?dòng)鉗身必須耐磨耐疲勞還要具有一定的硬度，而且活動(dòng)鉗身在工作過程中不能產(chǎn)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(biāo)零件壁厚在30

7、50mm，抗拉強(qiáng)度大于110 MPa（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標(biāo)可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復(fù)合材料一般用于特殊場(chǎng)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(qiáng)度能滿足活動(dòng)鉗身使用要求，且價(jià)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?yàn)橐蠡顒?dòng)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(hào)根據(jù)參考資料：【工程材料及其

8、成形技術(shù)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版社】和附錄1可知：HT150、HT200、HT250、HT300、HT350、HT400抗拉強(qiáng)度都大于110Mpa,鑄造壁厚能達(dá)到3050mm，均能滿足使用要求。查得灰口鑄鐵相對(duì)價(jià)格為1.4，符合經(jīng)濟(jì)性原則。（6）分析產(chǎn)品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于活動(dòng)鉗身形狀比較復(fù)雜、無特殊要求且生產(chǎn)量大，所以可選鑄造方法。（7）結(jié)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(diào)整鉗身距離作用，因此要求夾螺桿具有足夠的疲勞強(qiáng)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(biāo)屈服強(qiáng)度大于350Mpa、抗拉

9、強(qiáng)度大于580Mpa（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標(biāo)可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復(fù)合材料一般用于特殊場(chǎng)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(qiáng)度與屈服強(qiáng)度無法同時(shí)滿足要求，所以考慮抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度均能滿足要求的鋼。（）初步確定材料小類別 鋼分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼及特種鋼。 因?yàn)槁輻U是小虎鉗的一個(gè)結(jié)構(gòu)，所以選結(jié)構(gòu)鋼。（） 初步確定材料牌號(hào) 查書本（P118）Q390鋼屈服強(qiáng)度大于350MPa，抗拉強(qiáng)度大于580MPa。能保證力學(xué)性能要求，滿足要求。查附錄1得Q390鋼的價(jià)格為

10、1.21.7 ，符合經(jīng)濟(jì)性原則。（6）分析產(chǎn)品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于螺桿形狀簡(jiǎn)單、無特殊要求，所以可選棒材作為其毛坯。（7）結(jié)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(yùn)動(dòng)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(biāo) 截面小于12 mm， 抗拉強(qiáng)度大于900Mpa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標(biāo)可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復(fù)合材料一般用于特殊場(chǎng)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(qiáng)度與屈服強(qiáng)度無法同時(shí)滿足要求，所以考慮抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度均能滿足要求的鋼。（4）初步確定材料小類別 鋼分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼及特種鋼。 因?yàn)閺椈墒切』Q中的一結(jié)構(gòu)件，所以選結(jié)構(gòu)鋼。（5）初步確定材料牌號(hào) 查得60鋼，進(jìn)熱處理（淬火840/油，回火480）?？估瓘?qiáng)度大于900 Mpa能保證力學(xué)性能要求，滿足要求。根據(jù)附錄1查得60鋼的價(jià)格為1.31.5 ，符合經(jīng)濟(jì)性原則。（6）分析產(chǎn)品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于夾緊套形狀簡(jiǎn)單、無特殊要求，所以可選棒材作為其毛坯。（7）結(jié)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(tái)

12、虎鉗起到一個(gè)支撐作用，因此要求手把必須耐磨，有較高的抗壓強(qiáng)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(biāo) 屈服強(qiáng)度大于300MPa，抗拉強(qiáng)度大于500MPa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標(biāo)可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復(fù)合材料一般用于特殊場(chǎng)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(qiáng)度與屈服強(qiáng)度無法同時(shí)滿足要求，所以考慮抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度均能滿足要求的鋼。（）初步確定材料小類別 鋼分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼及特種鋼。 因?yàn)槭职咽切∨_(tái)虎鉗中的一個(gè)結(jié)構(gòu)件，

13、所以選結(jié)構(gòu)鋼。（） 初步確定材料牌號(hào) 根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版社】和和附錄1查得Q420屈服強(qiáng)度大于420MPa，抗拉強(qiáng)度大于520MPa。能保證力學(xué)性能要求，滿足要求。且相對(duì)價(jià)格為，符合經(jīng)濟(jì)性原則。（6）分析產(chǎn)品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于手把形狀簡(jiǎn)單、無特殊要求且生產(chǎn)量大，所以可選棒材作為其毛坯。（7）結(jié)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(tái)虎鉗起到一個(gè)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(qiáng)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(biāo) 屈服強(qiáng)度大于300MPa，抗拉強(qiáng)度大

14、于500MPa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標(biāo)可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復(fù)合材料一般用于特殊場(chǎng)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(qiáng)度與屈服強(qiáng)度無法同時(shí)滿足要求，所以考慮抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度均能滿足要求的鋼。（）初步確定材料小類別鋼分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼及特種鋼。因?yàn)槭职褕A頭是小臺(tái)虎鉗中的一個(gè)結(jié)構(gòu)件，所以選結(jié)構(gòu)鋼。（） 初步確定材料牌號(hào)根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版社】和和附錄2查得Q420屈服強(qiáng)度大于420MPa，抗拉強(qiáng)度大于520MPa。能保證

15、力學(xué)性能要求，滿足要求。且相對(duì)價(jià)格為，符合經(jīng)濟(jì)性原則。（6）分析產(chǎn)品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于手把圓頭形狀簡(jiǎn)單、無特殊要求且生產(chǎn)量大，所以可選型材作為其毛坯。（7）結(jié)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?qū)蜃饔茫虼艘髩荷w必須耐磨，而且壓蓋在工作過程中不能產(chǎn)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(biāo)抗拉強(qiáng)度大于80MPa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標(biāo)可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復(fù)合材料一般用于特殊場(chǎng)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(qiáng)度與屈服強(qiáng)度滿足要求，鑄鐵與鋼相比，鑄鐵的力學(xué)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。考慮到已經(jīng)符合要求，查附錄1的價(jià)格，選灰鑄鐵。（） 初步確定材料牌號(hào)根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版社】查得HT100最低抗拉強(qiáng)度為100MPa，抗拉強(qiáng)度大于80MPa。能保證力學(xué)性能要求，滿足要求。（6）分析產(chǎn)品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于壓蓋形狀簡(jiǎn)單、無特殊要求且生產(chǎn)量大，

17、所以可選鑄造。（7）經(jīng)查，若選用HT100,在加工條件、采購(gòu)條件、生產(chǎn)完成時(shí)間、經(jīng)濟(jì)性等方面也都沒問題。（8）結(jié)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?qū)蜃饔?，因此要求支架必須耐磨，而且支架在工作過程中不能產(chǎn)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(biāo)零件壁厚在1550mm，抗拉強(qiáng)度大于110 Mpa。（3）確定材料大類別根據(jù)材料的性能指標(biāo)可知高分子材料與陶瓷材料無法滿足要求，復(fù)合材料一般用于特殊場(chǎng)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(qiáng)度與屈服強(qiáng)度滿足要求，鑄鐵與鋼相比，鑄鐵的力學(xué)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(jīng)符合要求，查附錄1價(jià)格，選灰鑄鐵。（5）初步確定材料牌號(hào)根據(jù)參考資料：【工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版社】查得HT150零件壁厚在1550mm，通?？估瓘?qiáng)度約為120150MPa。滿足抗拉強(qiáng)度大于110MPa。（6）分析產(chǎn)品毛坯的成形方法及性能改變工藝由于支架形狀簡(jiǎn)單、無特殊要求且生產(chǎn)量大，所以可選鑄造

19、作為其毛坯。（7）經(jīng)查，若選用HT150,在加工條件、采購(gòu)條件、生產(chǎn)完成時(shí)間、經(jīng)濟(jì)性等方面也都沒問題。（8）結(jié)論選用HT150。二、用類比法確定件3、件4、件9、件17的材料牌號(hào)上網(wǎng)查得相關(guān)資料得知一臺(tái)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(shù)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版社】P117表4-3得知Q235屈服強(qiáng)度235，抗拉強(qiáng)度375460，應(yīng)用舉例：承受載荷不大的金屬結(jié)構(gòu)，鉚釘、墊圈、地腳、螺栓、沖壓件及焊接件。能滿足小臺(tái)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(shù)基礎(chǔ)，北京大學(xué)出版社】P117表4-3得Q235屈服強(qiáng)度235，抗拉強(qiáng)375460，應(yīng)用舉例金屬結(jié)構(gòu)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