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1、工程材料及热加工工艺工程项目汇编 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 姓 名 机械与电气工程学院二零一七年 一月小台虎钳工作项目81、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113压盖16弹簧119垫圈212固定螺杆15螺杆118螺栓211销14开口销117固定钳身110手柄13垫圈116螺母19螺钉42活动钳身115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 M
2、Pa、抗拉强度大于580 MPa件2零件壁厚在3050mm，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1550mm，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
3、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1、件2、件5件8、件13和件14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
4、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1001000Mpa,硬度不大于400HB，钢的抗拉强度为3002000Mpa，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
5、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1.31.5比较廉价。低合金高强度钢牌号为Q390（AE）、Q420（AE）、Q460（AE）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
6、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1.31.5，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
7、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
8、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3050mm，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
9、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
10、1.21.7 ，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，
11、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1.31.5 ，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
12、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，
13、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300MP
14、a，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:（
