支架沖孔彎曲級進模設(shè)計
支架沖孔彎曲級進模設(shè)計,支架,沖孔,彎曲,曲折,級進模,設(shè)計
目錄
1 工藝分析、排樣設(shè)計 4
1.1 排樣設(shè)計 6
1.1.1 確定零件的排樣方案 6
1.1.2 條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算 6
1.1.3 材料利用率的計算: 7
1.1.4 工藝方案的確定及工藝計算 7
2 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定 9
2.1 沖壓力與壓力中心的計算,初選壓力機 9
2.1.1 沖裁工序總力的計算 10
2.1.2 彈性橡膠板的計算 12
2.1.3 壓力中心的計算 13
3 模具主要零件和主要工作機構(gòu)的設(shè)計與標準化 16
3.1 工作零部件的設(shè)計與標準化 16
3.1.1 工作零部件的計算 16
3.2 工作零部件的設(shè)計與標準化 18
3.2.1 沖孔凸模各尺寸及其組件確定和標準化 20
3.2.2 凹模各尺寸及其組件確定和標準化 23
4 定位裝置的設(shè)計與標準化 24
4.1 始用擋料裝置的設(shè)計與標準化 24
4.2 固定擋料銷的設(shè)計與標準化 25
4.3 導正銷的設(shè)計與標準化 25
4.4 導料板的設(shè)計與標準化 27
5 標準模架的選用 27
6 卸料裝置的設(shè)計與標準化 29
7 其余零件的選用與標準化 29
7.1 螺釘,銷釘?shù)拇_定 29
7.2 裝配圖與零件圖設(shè)計 30
7.3 壓力機的選擇與校核 30
8 模具的裝配與調(diào)試 31
8.1 模具的裝配 31
8.2 模具的調(diào)試 31
8.2.1 凸,凹模間隙的調(diào)試 31
8.2.2 沖模的試沖 32
8.2.3 試沖過程中的調(diào)整 32
設(shè)計總結(jié) 35
致謝 36
參考文獻 37
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻資料,撰寫1500字左右(本科生200字左右)的文獻綜述(包括目前該課題在國內(nèi)外的研究狀況、發(fā)展趨勢以及對本人研究課題的啟發(fā)):
文 獻 綜 述
在進行畢業(yè)設(shè)計之前,必須做好一切準備工作,而收集有關(guān)設(shè)計課題研究方面的資料、文獻是最為重要的。在設(shè)計工作開始時,只有對課題研究的內(nèi)容有了,充分地了解,才會有設(shè)計目的和方向;所以收集、查閱有關(guān)文獻資料是必要的。
在設(shè)計之前首先應(yīng)該對國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有所了解,以便在設(shè)計過程中能夠正確、合理地設(shè)計出一套模具。下面就先分析一下國內(nèi)外的模具發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢以及我國的模具發(fā)展現(xiàn)狀。
1.隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高,沖壓產(chǎn)品的生產(chǎn)正呈現(xiàn)出多品種、少批量,復雜、大型、精密,更新?lián)Q代速度快等變化特點,沖壓模具也正向高效、精密、長壽命、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場的變化,隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展,沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正在由手工設(shè)計、依靠工人的經(jīng)驗和常規(guī)的機械加工技術(shù)向計算機輔助設(shè)計(CAD)、數(shù)控加工中心進行切削加工、數(shù)控線切割、數(shù)控電火花等為核心的計算機輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)技術(shù)方面轉(zhuǎn)變。模具的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢如下詳述:
1).CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用:CAD/CAM是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工種,是模具設(shè)計與制造行業(yè)的有效輔助工具;通過它能夠?qū)Ξa(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、成型工藝、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化?,F(xiàn)在已經(jīng)廣泛地應(yīng)用與模具的設(shè)計與制造加工的過程中,并還在不斷地發(fā)展和創(chuàng)新。
2).模具標準件:模具的標準化對縮短模具制造周期、提高質(zhì)量、降低成本起到很大的作用。我國的模具標準化程度達到30%以下,而國外先進國家達到70%—80%左右。這樣,不僅有利于國內(nèi)的模具制造的發(fā)展,也有利于模具的國際化發(fā)展。
3).模具的制造精度:國外的制造水平能夠是制造公差達到0.003—0.005 mm,表面的粗糙度達到Ra 0.0002 mm以下(花10以上);我國的制造水平可以是制造公差達到0.01—0.02 mm,模具表面的粗糙度達到Ra0.00160.0008 mm(花7—8)。由此可見,如今模具技術(shù)的發(fā)展水平還是很高的,但也可以看出我國在這方面的技術(shù)與國外先進國家還有很大的差距。
4).模具的使用壽命:國外的沖壓模具的使用壽命,(合金鋼制模)500—1000萬次,(硬質(zhì)合金制模)2億次;我國的沖壓模具的使用壽命分別為:100—400萬次,6000—1億次。模具的使用壽命的加長就意味著模具的制造成本降低,從而提高了生產(chǎn)效益。
5).模具的加工制造設(shè)備:國外已經(jīng)廣泛地使用了數(shù)控加工中心,線切割,電火花,化學腐蝕等先進的設(shè)備,大大地提高了模具的制造周期。
2.我國的模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀:進入21世紀,隨著科學技術(shù)的發(fā)展,我國的工業(yè)化程度也有了很大地提高,特別是在模具行業(yè)有了很大地發(fā)展。如:在模具設(shè)計與制造上,不但自己可以制造一些大型,精密,復雜,高效,長壽命的模具,并且能夠出口到國外,打開國外的市場。但是,目前我國的沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后,主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝,模具標準化,模具設(shè)計,模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達國家尚有相當大的差距,導致我國的模具在壽命,效率,加工精度,生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。因此這就需要我們努力去研究,推動我國模具業(yè)的發(fā)展。
3.在查閱、收集有關(guān)資料的時候,不僅使我對模具業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、模具的設(shè)計與制造技術(shù)等有了更多,更全面地了解;而且收集到了許多有關(guān)本課題的研究,與本課題相關(guān)、相似的東西,查找各種有關(guān)模具設(shè)計與制造方面的經(jīng)驗公式,和經(jīng)驗數(shù)據(jù);通過查閱資料和文獻能夠?qū)⒄n堂上所學習到的理論知識,與實際生產(chǎn)當中的實例相結(jié)合去更好地成設(shè)計任務(wù);并且使我在課程設(shè)計上有了更多的設(shè)計思路,也有了更多的考慮空間,同時也使我在設(shè)計的過程中能夠從多方面地去考慮問題——模具設(shè)計的合理性及對設(shè)計好的模具在工作過程中可能會出現(xiàn)的問題及解決辦法。
畢 業(yè) 設(shè) 計(論 文)開 題 報 告
2.本課題的研究思路(包括要研究或解決的問題和擬采用的研究方法、手段(途徑)及進度安排等):
(1)查閱相關(guān)資料,撰寫開題報告----2周;
(2)進行各種工藝計算----2周;
(3)根據(jù)計算結(jié)果,繪制裝配圖,并繪制非標準件零件圖----2周
(4)撰寫畢業(yè)說明書,編制加工工藝卡。----1周
緒論
模具作為提高生產(chǎn)率,減少材料和消耗,降低產(chǎn)品成本,提高產(chǎn)品質(zhì)量和市場占有率的重要手段,已越來越受到各行業(yè)部門的重視。目前世界上模具工業(yè)的年產(chǎn)值約680億美元。我國2004年模具產(chǎn)值為530億元,模具出口4.91億美元,同時還進口18.31億美元。中國已經(jīng)成為世界上凈出口模具最多的國家。但大型多工位級進模具,精密沖壓模具,大型多型腔精密注塑模,大型汽車覆蓋件模具等雖已能生產(chǎn),但總體技術(shù)水平不高,與國外先進國家相比,仍有很大差距。改革開放以來,隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,市場對模具的需求量不斷增長。
近年來,模具工業(yè)一直以15%左右的速度發(fā)展,模具工業(yè)企業(yè)的所有制也發(fā)生了巨大變化,除了國有專業(yè)模具廠外,集體、合資、獨資和私營也得到了快速的發(fā)展。到目前為止,中國約有模具生產(chǎn)廠家2萬家,從業(yè)人員有50多萬人,全年模具產(chǎn)值高達450億元以上。
中國模具工業(yè)的發(fā)展在地域分布上存在不平衡性,東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的發(fā)展快于北方。模具生產(chǎn)最集中的地區(qū)在珠江三角州和長江三角地區(qū),其模具產(chǎn)值占全國的三分之二以上。
而在模具制造領(lǐng)域中占有重要地位的沖壓模具生產(chǎn)技術(shù)與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當落后,主要原因是我國在沖壓基礎(chǔ)理論及成型工藝、模具標準化、模具設(shè)計、模具制造工藝及設(shè)備方面與工業(yè)發(fā)達國家相比還有相當大的差距,導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家相比差距還很大。隨著工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高,沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)正呈現(xiàn)多品種、少批量、復雜、大型、精密、更新?lián)Q代速度快等特點,沖壓模具正向高效、精密、長壽名、大型化方向發(fā)展。為適應(yīng)市場的變化,隨著計算機技術(shù)和制造技術(shù)的迅速發(fā)展,沖壓模具設(shè)計與制造技術(shù)正由手工設(shè)計、依靠人工經(jīng)驗和常規(guī)機械加工技術(shù)向計算機輔助設(shè)計、數(shù)控切削加工、數(shù)控電加工為核心的計算機輔助設(shè)計與制造技術(shù)轉(zhuǎn)變。近年來許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度,技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內(nèi)模具企業(yè)已普及了二維CAD,并陸續(xù)開始使用UG、PRO/ENGINEER、等國際通用軟件。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得了很大進步,東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外,許多研究機構(gòu)和大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)方面取得了顯著進步;在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計制造周期等方面做出了貢獻。
未來沖壓模具的發(fā)展方向:模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品交貨期短、精度高、質(zhì)量好、價格低、的要求服務(wù)。達到這一要求急需發(fā)展的如下幾項:
(1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)條件已基本成熟,各企業(yè)加大CAD/CAE/CAM技術(shù)培訓和技術(shù)服務(wù)的力度;進一步擴大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計算機和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAE/CAM技術(shù)跨地區(qū)、跨行業(yè)、跨企業(yè),跨院所地在整個行業(yè)中推廣成為可能,實現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合,使虛擬制造成為可能。
(2),高速銑削加工
國外近年來發(fā)展的高速銑削加工,大幅度提高了加工效率,并獲得了極高的表面光潔度。另外,還可以加工高硬度模塊,還具有溫升低,熱變形小等優(yōu)點。高速銑削加工技術(shù)的發(fā)展,對汽車,家電行業(yè)中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前他已向更高的敏捷性,智能化,集成化方向發(fā)展。
(3),模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)
高速掃描機和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪P退璧闹T多功能。大大的縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng),可快速安裝在已有的數(shù)控機床及加工中心,實現(xiàn)快速采集,自動生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序,不同格式CAD數(shù)據(jù),用于模具制造業(yè)的“逆向工程”。模具掃描系統(tǒng)已在汽車,摩托車。
(4)電火花銑削加工
電火花銑削加工技術(shù)也稱為電火花創(chuàng)成技術(shù),這是一種替代傳統(tǒng)的用成型電極加工型腔的新技術(shù),它是用高速旋轉(zhuǎn)的簡單的管狀電極做三維或二維輪廓加工,因此不再需要制造復雜的成型電極,這顯然是電火花成形加工領(lǐng)域的重大發(fā)展。國外已有使用這種技術(shù)的機床在模具加工中的應(yīng)用,預計這一技術(shù)將得到快速的發(fā)展。
(5)提高模具的標準化程度
我國的模具標準化程度在不斷提高,估計目前我國模具的標準件使用的覆蓋率達到30%左右,而國外的達到了80%左右。
(6)優(yōu)質(zhì)材料及先進的表面處理技術(shù)
選用優(yōu)質(zhì)的鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命顯得十分必要。模具熱處理和表面的處理的發(fā)展方向是真空熱處理。模具表面處理應(yīng)完善并發(fā)展先進的氣相沉積技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)等。
(7)模具研磨拋光將智能化、自動化
模具表面的質(zhì)量對模具的使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,拋光研磨智能化、自動化替代現(xiàn)有的手工操作,以提高模具的表面質(zhì)量。
(8)模具自動加工系統(tǒng)的發(fā)展
這是我國長遠發(fā)展的目標。模具自動加工系統(tǒng)應(yīng)有多臺機床合理組合;并配有隨行的定位夾具,有完整的機具、刀具數(shù)據(jù)庫;完整的數(shù)控柔性同步系統(tǒng);質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。
作為一名未來的模具設(shè)計師,這次冷沖模具的設(shè)計,就是我進行真實模具前的一次演練,是我自己對三年大學生活所學知識的一次綜合應(yīng)用,使我將三年所學知識連貫起來,在老師的指導下,進一步認識到自己的不足,近而加以鞏固。這次設(shè)計使我對沖壓模具有了更深刻的認識,認識到了沖壓模具的重要性,讓我對自己將要從事的工作充滿了自豪感,對自己以后的工作充滿了信心。我以后一定會盡自己最大的努力,在模具制造和設(shè)計行業(yè)作出自己的貢獻,為我國的模具事業(yè)的發(fā)展貢獻自己的力量。
由于資料收集不足,文學水平有限,在設(shè)計中難免有不足之處,懇請老師批評指正。
第1章 工藝分析、排樣設(shè)計
工件名稱:支架
生產(chǎn)批量:大批量
厚度:2mm
工件簡圖:
圖1 工件
圖示零件材料,能夠進行一般的沖壓加工,市場上也容易得到這種材料,價格適中。
支架外形落料的工藝性:支架屬于中等尺寸零件,料厚2mm,外形復雜程度一般,尺寸精度要求一般,因此可采用落料工藝獲得。
支架沖孔的工藝性:大小為φ5.5mm和φ19mm和φ22mm的孔,尺寸精度要求一般,可采用沖孔。
支架彎曲的工藝性:此為支架彎曲其精度為±1,其彎曲件的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼曲服強度為420可以用一般彎曲工藝獲得。
此工件只有外形落料和沖孔和彎曲三個工序。圖示除標注公差的尺寸外零件尺寸未注公差的一般尺寸,均按慣例取IT14級,符合一般級進沖壓的經(jīng)濟精度要求,模具精度取IT9級即可。
由以上分析可知,圖示零件具有比較好的沖壓工藝性和彎曲工藝性,適合沖壓和彎曲生產(chǎn)。
毛坯的尺寸計算,該毛坯的工件展開圖如圖所示
圖2 彎曲件的展開圖
按彎曲件展開來計算,由公式中型層半徑
r=R+Kt
r—中性層半徑(mm)
R—彎曲內(nèi)半徑,R=2mm
K—中性層位置因素,有表查K=0.31
t—材料厚度t=2mm
則中性層半徑
r=2+0.31×2=2.62mm
中性層長度l==4.1
A=40-2-2=36mm
B=45-2-2=41mm
L=36+41+4.1=81.1mm
固其工件的面積為S=2444+1256-95-379.94-283.39-283.39=2941.67mm
1.1 排樣設(shè)計
1.1.1 確定零件的排樣方案
設(shè)計模具時,條料的排樣很重要。支架零件具有簡單結(jié)構(gòu)的特點,單向排列時材料的利用率高,,減少了廢料
1.1.2 條料寬度、導尺間寬度和材料利用率的計算
由于本工件采用少廢料排樣固側(cè)邊不需要搭邊值。
鑒于本工件的外形查表得工件間1.5mm的搭邊。
送料步距如圖2所示
B=1.5+81.1=82.6mm
條料寬度為40mm。
導尺間距離的計算:計算得導尺間距離為40 mm。
1.1.3 材料利用率的計算:
根據(jù)一般的市場供應(yīng)情況,原材料選用1000 mm×2000 mm×2mm的冷軋薄鋼板。
每塊可剪2000mm ×81.1mm規(guī)格條料12條,材料剪切利用率達97.32%。由一個步距的材料利用率通用計算公式:
=
式中 A—一個沖裁件的面積,A=2941.67mm2;
n—一個進距內(nèi)的沖裁件數(shù)量n=1;
B—條料寬度,40mm;
s—步距, 82.6mm
得
==89%
1.1.4 工藝方案的確定及工藝計算
一、工藝方案的確定
手柄零件所需的基本沖壓工序為落料和沖孔,可擬訂出以下三種工藝方案。
方案一:用簡單的單工序模分三次加工,即落料——沖孔——彎曲
方案二:沖孔落料復合模。
方案三:沖孔落料級進模。
圖3沖孔落料彎曲工件工序圖
方案一:模具結(jié)構(gòu)簡單,成本低,但工件的累計誤差大,操作不方便,由于該工件為中批量生產(chǎn),需三套設(shè)備成本高,生產(chǎn)率低。
方案二:生產(chǎn)率較方案一和三都高,加工精度高,但模具結(jié)構(gòu)復雜,制作難度較大成本高,還有模具對壓力機噸位要求較方案一和三都高。
方案三:生產(chǎn)率較方案二低,精度略低于方案二,但是模具結(jié)構(gòu)不太復雜成本較低,壓力機噸位要求低,故節(jié)省能源,由于此為大批量生產(chǎn),精度要求不高,相比較而言方案三更具有可行性,更具有優(yōu)越性。
選用方案三則又有兩個不同的工藝方案(1),先落料,然后沖孔和彎曲在同一工序。(2),落料和沖孔在一個工序,然后再彎曲。采用(1)加工工件不易保證28±0.15mm的精度,而且易使沖頭磨損降低模具壽命。經(jīng)分析采用(2)比較合理以保證制件的精度對于彎曲回彈,可以用減小間隙的方法來避免或減小回彈。
第2章 模具結(jié)構(gòu)形式的選擇與確定
1),正倒裝結(jié)構(gòu):
根據(jù)上述分析,本零件的沖壓包括沖孔和落料兩個工序,為方便小孔廢料和成形工件的落下,采用正裝結(jié)構(gòu),即沖孔凹模和落料凹模都安排在下模。
2),送料方式:
采用手工送料方式。
3),定位裝置:
本工件在級進模中尺寸是較大的,又是大批量生產(chǎn),第一個工位采用始用擋料銷定位,第二個工位采用固定擋料銷定位。送料時廢料孔與固定擋料銷作為粗定距,在彎曲切斷模上安裝兩個對角導正銷,利用條料上φ5.5mm的孔做導正銷孔進行導正,依此作為條料送進的精確定距。
4),導向方式:
為確保零件的質(zhì)量及穩(wěn)定性,選用導柱、導套導向。由于已經(jīng)采用了手工送料方式,為了提高開敞性和導向均勻性,采用對角導柱模架。
5),卸料方式:
本模具采用正裝結(jié)構(gòu),沖孔廢料和工件留在凹模孔洞中,為了簡化模具結(jié)構(gòu),可以在下模座中開有通槽,使廢料和工件從孔洞中落下。工件厚度為2mm,為了保證工件有比較好的平整度,采用彈壓性卸料裝置。選用 JB/T8068.3-1995 彈壓縱向送料典型組合。
2.1 沖壓力與壓力中心的計算,初選壓力機
2.1.1 沖裁工序總力的計算
由工件結(jié)構(gòu)和前面所定的沖壓方案可知,本工件的沖裁力包括以下部分。
沖四個φ5.5mm孔的力P1、沖φ22mm孔的力P2,沖φ19mm的孔的力P3,落外型料的力P4,向下推出φ5.5mm沖孔廢料的力P5,向下推出φ22mm孔廢料的力P6,向下推出φ19mm孔廢料的力P7 ,向下推出工件落外型料的廢料的力P8。由彈性卸料板卸條料的廢料的力是壓力機提供的,故用計算在內(nèi)。
考慮到模具刃部被磨損、凸凹模間隙不均勻和波動、材料力學性能及材料厚度偏差等因素的影響,實際計算沖裁力時按下面公式:
P=KLtτ
式中 P—沖裁力(kN)
L—沖裁件剪切周邊長度(mm)
t—沖裁件材料厚度(mm)
τ—被沖材料的抗剪強度(MPa)
K—系數(shù),一般取1.3。
上式中抗剪強度τ與材料種類和坯料的原始狀態(tài)有關(guān),可在手冊中查詢。為方便計算,可取材料的τ=0.8σb,故沖裁力表達式又可表示為:
P=1.3Ltτ≈Ltσb
式中 σb—被沖材料抗拉強度(MPa)。查手冊[1]表8—7得10鋼的σb=335MPa
P1=1.3×5.5π×2×335×4=60.16kN
P2=1.3×22π×2×335=60.16kN
P3=1.3×19π×2×335=51.96kN
P4=1.3×142.8×2×335=124.38kN
推件力 Pt=nKtP
Kt—推件力系數(shù), Kt=0.055
n—同時卡在凹模的工件(或廢料)數(shù),其中
n=h/t
h—凹模刃部直壁洞口高度(mm),
t—料厚( mm)
查手冊[2]表2—40可得和h=6mm, 故n=3如圖3所示:
圖4同時卡在凹模的工件(或廢料)示意圖
P5==9.93kN
P6==9.93kN
P7=3×0.055×51.96=8.57kN
P8=3×0.055×124.38=20.52kN
卸料力 根據(jù)經(jīng)驗公式得
P =0.03P
P9 =0.03×61.16=1.8kN
P10 =0.03×61.16=1.8 kN
P 11=0.03×51.96=1.6kN
P 12=0.03×124.38=3.7 kN
工序總力
P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P8+P9+P10+P11+P12
=61.16+61.16+51.96+124.38+9.93+9.93+8.57+20.52+1.8+1.8+1.6+3.7
=356.51KN
2.1.2 彈性橡膠板的計算
本模具中橡膠板的工作行程由以下幾個部分組成:凸模修模量5mm;凸模凹進卸料板1mm;工件厚度2mm;凸模沖裁后進入凹模2mm;以上四項長度之和就是橡膠板的工作行程S工作;即
S工作=(5+1+2+2)mm=10mm
取壓縮量為自由高度的0.3則橡膠的自由高度為:
H自由===33.3mm
由上面計算可知:P卸= P9+ P10+ P11 +P12=1.8+1.8+1.6+3.7=8.9KN
預壓縮量取15%,由圖1-17可查出P=0.5MPa,此時橡膠板應(yīng)具有足夠的卸料力,其卸料力的大小用式1-2計算橡膠板所需的面積。則
A===17800=178
結(jié)合模具的實際結(jié)構(gòu),將橡膠板分成若干塊安裝。橡膠高度H自由與直徑D之比需要滿下式:
0.5
橡膠板的自由高度為33.3mm,厚度不可低于要求的尺寸,超出這個厚度時應(yīng)考慮到每加厚1mm,就將增加相應(yīng)的工作載荷約。橡膠板的總面積為178,分為4塊,每個用螺釘安裝在一塊,每個卸料螺釘安裝一塊,中間鉆孔13mm。四塊橡膠板的厚度無比一致,不然會造成受力不均勻,運動產(chǎn)生歪斜,影響模具的正常工作,卸料板采用45鋼制造,淬火硬度為40---45HRC。
2.初選壓力機
開式可傾壓力機參數(shù)初選壓力機型號為J23-40和J23-35
型號
公稱壓力/kN
滑塊行程/mm
最大封閉高度/mm
工作臺尺寸/mm
滑塊底面尺寸/mm
可傾斜角/·
封閉高度調(diào)節(jié)量/mm
J23-40
400
100
330
700×460
——
30
80
J23-35
350
80
280
380×610
190×210
20
60
2.1.3 壓力中心的計算
模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作,應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機的中心滑塊中心線重合。否則,沖壓時滑塊就會承受偏心載荷,導致滑塊導軌與模具的導向部分不正常的磨損,還會使合理的間隙得不著保證,從而影響制件的質(zhì)量和降低模具的壽命,甚至損壞模具。
此為多凸模模具的壓力中心,首先計算大凸模的壓力中心
圖5(a)大凸模的壓力中心圖
計算其壓力中心的步驟如下:
[1]、按比例畫出凸模的工作部分剖面圖(見圖5a)
[2]、在任意距離處作x-x軸y-y軸
[3]、 分別計算出各線段和圓弧的重心到x-x軸的距離y1, y2, y3, y4和到y(tǒng)-y軸的距離x1, x2, x3, x4,
[4]、大凸模的壓力中心到坐標軸的距離下式確定:
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
==6.94mm
到x-x軸的距離
y0=
==20mm
[5]、由于其余六個凸模為規(guī)則的凸模 ,則總的壓力中心為
圖5(b)總的壓力中心圖
到y(tǒng)-y軸的距離
x0=
=
=32.9mm
到x-x軸的距離
y0=
==20mm
第3章 模具主要零件和主要工作機構(gòu)的設(shè)計與標準化
3.1 工作零部件的設(shè)計與標準化
3.1.1 工作零部件的計算
由于制件結(jié)構(gòu)簡單,精度要求不高,所以采用凸模和凹模分開加工的方法制作凸凹模。這時需要分別計算和標注凸模和凹模的尺寸和公差。
沖孔時,間隙取在凹模上,則:
凸模尺寸
dap=(d+x△)-δp0
凹模尺寸
dd=(d+x△+Zmin)0+δ
式中 Dd Dp——落料凹模和凸模的刃口尺寸,mm
dp dd——沖孔凹模和凸模的刃口尺寸,mm
x——磨損系數(shù),查表2-30[1]得:IT14級時x=0.5。
Zmin——雙面間隙,mm
△——工件公差,mm
δ——凸模和凹模的制造公差,mm
[1]、沖裁φ5.5mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計算
凸模尺寸
由表2-10[1]查得△=0.16
dap=(d+x△)-δp0 =(5.5+0.75×0.16)0-0.02 =5.620-0.02
凹模尺寸
由表2-23[1]得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(5.5+0.75×0.16+0.246)0+0.02 =5.870+0.02
[2]、沖裁φ22mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計算
凸模尺寸由表2-10得△=0.28
dap=(d+x△)-δp0 =(22+0.5×0.28) 0-0.02 =22.14 0-0.02
凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(22+0.5×0.28+0.246) 0+0.02=22.390+0.02
[3]、沖裁φ19mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計算
凸模尺寸由表2-10得△=0.15
dap=(d+x△)-δp0 =(19+0.75×0.15) 0-0.02 =19.11 0-0.02
凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(19+0.75×0.15+0.246) 0+0.02=19.360+0.02
[4].沖不規(guī)則凸模、凹模刃口尺寸的計算
由圖可以看出此凸模的尺寸保證即要保證此圓弧的尺寸公差,用凸模的尺寸來保證凹模的尺寸公差。而其他面不用保證。計算如下:
沖裁φ40mm孔凸模、凹模刃口尺寸的計算
凸模尺寸由表2-10得△=0.0.34
dap=(d+x△)-δp0 =(40+0.5×0.34) 0-0.02 =40.17 0-0.02
凹模尺寸查表2-23得Zmin=0.246
dd=(d+x△+Zmin)0+δ=(40+0.5×0.34+0.246) 0+0.02=40.420+0.02
3.2 工作零部件的設(shè)計與標準化
[1],沖小圓孔的凸模
為了增加凸模的強度與剛度,凸模非工作部分直徑應(yīng)作成逐漸增大的多級形式如圖6所示:
圖6圓形沖孔凸模示意圖
凸模長度一般是根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要而確定的,其凸模長度用下列公式計算:
L=h1+h2+h3- h4
式中 L—凸模長度, mm
h1—凸模固定板高度,mm
h2—卸料板高度,mm
h3—橡膠板的厚度 ,mm
h4—凹進卸料板內(nèi)1mm
圖7 沖孔凸模刃口示意圖
[2], 整體式凹模
如圖7裝于下模座上,由于下模座孔口較大因而使工作時承受彎曲力矩,若凹模高度H及模壁厚度C不足時,會使凹模產(chǎn)生較大變形,甚至破壞。但由于凹模受力復雜,凹模高度可按經(jīng)驗公式計算,即
凹模高度H=KB
凹模壁厚C=(1.5~2)H
式中B----凹模孔的最大寬度,mm但B不小于15mm
C-----凹模壁厚,mm 指刃口至凹模外形邊緣的距離;
K=系數(shù),取0.0.50
凹模高度H=KB=0.5×40=20mm 取標準值28mm
凹模壁厚C=1.5H = 1.5×28=40mm
[3],螺釘?shù)拇_定
凹模上螺孔到凹模外緣的距離一般取(1.7~2.0)d,
圖8螺孔到凹模邊界的示意圖
d 為螺孔的距離,由于凹模厚度為28mm,所以根據(jù)表2.46﹝2﹞查得螺孔選用4×M8的螺釘固定在下模座。故選用如圖8:
螺孔到凹模外緣的最小距離a2=1.5d=1.5×8=12mm
a3=1.13d≈9mm
凹模上螺孔間距由表2.47查得最小間距為40mm,最大間距為90mm。
螺孔到銷孔的距離一般取b>2d,所以b應(yīng)大于16。
根據(jù)上述方法確定凹模外形尺寸須考慮到裝橡膠塊的尺寸,故選用矩形凹模板的周界尺寸為200×100×28。
3.2.1 沖孔凸模各尺寸及其組件確定和標準化
[1],小凸模長度 L=20+14-1+33.3=66.3mm
由小凸模刃口d=5.5mm
小凸模強度校核 要使凸模正常工作,必須使凸模最小斷面的壓應(yīng)力不超過凸模材料的許用壓應(yīng)力,即
對于圓形凸模 dmin≥
式中 dmin—圓形凸模最小截面直徑,mm
t—沖裁材料厚度,mm
—沖裁材料的抗剪強度,MPa
—凸模材料許用強度,?。?.0~1.6)×103MPa
dmin≥==2.68mm 所以承壓能力足夠。
抗縱向彎曲力校核 對于圓形凸模(有導向裝置)
?。蘭ax≤
式中 Lmax ——允許的凸模最大自由長度,mm
F ——沖模力,N
d——凸模最小截面的直徑,mm
Lmax≤==195.5mm 所以長度適宜。
選用沖孔圓凸模:JB/T8057.2—1995 BⅡ 5.6×66.3
凸模固定端面的壓力
q =<
式中 q—凸模固定端面的壓力,MPa
F—落料或沖孔的沖裁力,N
—模座材料許用壓應(yīng)力,MPa
q ==633.3MPa
凸模固定板端面壓力大大超過了,為此應(yīng)在凸模頂端與模座之間加一個淬硬的墊板。矩形墊板材料可用45鋼,結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見JB/T7643.3—1994查得200×100×10
[2],沖裁φ22mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化(包括外形尺寸和厚度)
凸模長度 L=20+14-1+33.3=66.3mm
選用圓凸模:JB/T8057.2—1995 BⅡ 22.14×66.3
[3],沖裁φ19mm孔凸模、凹模各尺寸及其組件確定和標準化(包括外形尺寸和厚度)
凸模長度 L=20+14-1+33.3=66.3mm
選用圓凸模:JB/T8057.2—1995 BⅡ 19.11×66.3
[4],沖異型凸模、凹模各尺寸及其組件的確定和標準化(包括外形尺寸和厚度)
外形凸模的設(shè)計:外形凸模用線切割機床加工成直通式凸模,用兩個M8的螺釘固定在墊板上,由于采用彈性卸料板,凸模按下式計算:
L=h1+h2-h3+h4
其中: h1為固定板厚度(20 mm),h2
為卸料板厚度(14mm),h3考慮到凸模下端面到卸料板下端面的距離-(1mm),
h4為彈性橡膠塊的厚度(33.3mm)。
所以:L=20+14-1+33.3=66.3 mm
凸模固定板材料可用45鋼,結(jié)構(gòu)形式和尺寸規(guī)格見JB/T7643.2—1994可得200×100×20
圖9凹模
3.2.2 凹模各尺寸及其組件確定和標準化
凹模組件的尺寸確定和示意圖
凹模采用整體式凹模,各沖裁的凹??拙捎镁€切割加工,安排凹模在模架上的位置時,要依據(jù)計算的壓力中心的數(shù)據(jù),使壓力中心與模柄中心重合。
凹模的長度選取要考慮以下因素:
a)保證有足夠的安裝剛性卸料板的位置。
b)便于導尺發(fā)揮作用,保證送料粗定位精度。
選取凹模JB/T7643.1—1994 200×100×28。材料:Cr12制造,熱處理硬度為58~62HRC。
第4章 定位裝置的設(shè)計與標準化
4.1,始用擋料裝置的設(shè)計與標準化
圖10始用擋料塊
擋料塊標記:JB/T7649.1—1994 71310
材 料: 45鋼,
熱處理硬度:43~48HRC
技術(shù) 條件:按JB/T7653—1994的規(guī)定。
手動擋料塊位置的確定:
根據(jù)條料排樣圖2可計算出手動擋料塊的位置如圖所示:
圖11始用擋料銷的位置示意圖
4.2 固定擋料銷的設(shè)計與標準化
固定擋料銷的設(shè)計根據(jù)標準件,選用此擋料銷如圖
圖12固定擋料銷
選用JB/T7649.10—94 B型固定擋料銷 直徑φ8mm,h=4mm材料為45鋼
根據(jù)分析選用彎曲前端定位時擋料銷位置如圖
圖13擋料銷位置示意圖
4.3 導正銷的設(shè)計與標準化
導正銷主要用于級進模上,消除擋料銷的定位誤差,以獲得較精確的工件。導正銷的結(jié)構(gòu)形式,結(jié)構(gòu)設(shè)計,尺寸精度,材料的熱處理等可參照JB/T7647.1—94和JB/T7647.2—94選定。
導正銷的結(jié)構(gòu)形式查手冊[2]選用如圖((選自沖壓手冊)91
圖14導正銷示意圖
D=d-a
D——導正銷直徑的基本尺寸
d——沖孔凸模直徑
a——導正銷與孔徑兩邊的間隙
沖裁φ22mm孔的導正銷 查表得h=0.6t a=0.10mm
D=d-2a=22.14—0.10=22.04mm
h=0.6×2=1.2mm
沖裁φ19mm孔的導正銷查表得h=0.6t a=0.10.mm
D=d-2a=19.11—0.10=19.01mm
h=0.6×2=1.2mm
4.4 導料板的設(shè)計與標準化
根據(jù)凹模周界取:導料板JB/T7653—1994 250×32×10
圖15導板
第5章 標準模架的選用
由凹模周界選用標準模架(包括導柱、導套、上模座、下模座、模柄的標準和示意圖)
由于凹模尺寸為200×100×28,所以根據(jù)國標查得應(yīng)選用GB/T2851.1—1990 200×100×170~210
技術(shù)條件:按JB/T8050—1999的規(guī)定。
圖16模架
模柄標記:應(yīng)用壓力機的型號則選用JB/T 7646.1—1994 A 503110
材 料:Q235—A。F
技術(shù)條件:按JB/T7653—1994的規(guī)定:
導柱標記: GB/T2861.1 —1990 323160
GB/T2861.1 —1990 353160
導套標記: GB/T2861.6 —1990 323105343
G B/T2861.6 —1990 353105343
上模座標記:GB/T2855.9 —1990 2503200345
下模座標記:GB/T2855.10 —1990 2503200350
第6章 卸料裝置的設(shè)計與標準化
在前面已經(jīng)確定了采用剛性卸料板,設(shè)計卸料板為一整體板。本模具的卸料板不僅有卸料作用,還具有外形凸模的導向作用,并能對小凸模起保護作用。卸料板的邊界尺寸經(jīng)查手冊[2]表15.28得:
卸料板長度L =200mm,寬度B=100mm厚度h0=14mm
此模具中,卸料板對沖孔落料凸模起導向作用,卸料板和凸模按H7/h6配合制造
第7章 其余零件的選用與標準化
7.1 螺釘,銷釘?shù)拇_定
本模具采用螺釘固定,銷釘定位。具體講
內(nèi)六角螺釘標記:35鋼M8365 GB70—85
GB70—85 M8365 35鋼
螺釘標記:GB68—76 M8330 35鋼
圓柱銷釘標記:GB 119—86 6365 35鋼
止動圓柱銷標記:GB119—86 436 35鋼
7.2 裝配圖與零件圖設(shè)計
圖17總裝配圖
7.3 壓力機的選擇與校核
模座外形尺寸280×250mm,閉合高度194.3mm,有文獻[4]中,JC23—35型壓力機工作臺尺寸為610×380mm,最大閉合高度為280mm,連桿調(diào)節(jié)長度為60mm,所以在工作臺上加一35~70mm的墊板,即可安裝。模柄孔尺寸也于本副模具所選模柄尺寸相符。
第8章 模具的裝配與調(diào)試
8.1 模具的裝配:
[1],裝配凸緣模柄,保持與上模座平面垂直,在上模座和模柄上開螺釘孔,然后用螺釘固定好,裝好后同磨大平面齊平,最后用角尺檢查模柄與上模座的平行度。
[2],將沖孔和彎曲凸模壓入凸模固定板中,壓入時應(yīng)有非工作端壓入,為便于壓入,四周應(yīng)修成小圓角。凸模壓入型孔少許即進行垂直度檢驗,壓入至1/3時應(yīng)再作垂直度檢驗。壓入后將固定板裝配基面與凸模底面磨平,并以固定板裝配為基準,修磨凸模刃口平面,然后在凸模上開螺釘孔,用螺釘將凸模固定在下墊板上。
[3],根據(jù)凸模把凹模加工出來后,對正用螺釘和銷釘固定,然后裝上導柱導套,然后調(diào)整凸凹模的間隙,調(diào)整間隙后再上緊螺釘和打上銷釘。
8.2 模具的調(diào)試
8.2.1 凸,凹模間隙的調(diào)試
沖模凸,凹模的間隙直接影響到制件的質(zhì)量和模具的使用壽命,間隙的大小雖有一定的范圍,但是裝配時必須調(diào)整一致,才能保證沖模的裝配質(zhì)量。調(diào)整間隙的方法有:透光法,切紙法,墊片法等,一般采用切紙法的。
用相當于沖板料后的厚薄均勻的紙片,放在一初步調(diào)整好的凸凹模之間用銅錘敲擊模柄,使模具閉合并沖壓出紙制品,根據(jù)所沖壓出的紙制件周圍是否切斷,有無毛刺,毛邊是否分布均勻來判斷間隙是否合適,若有以上缺點則繼續(xù)調(diào)整。
8.2.2 沖模的試沖
沖模裝配后,要在生產(chǎn)條件下進行試沖,其目的是在于檢查沖模的性能是否達到設(shè)計要求。試沖時,合格的沖件數(shù)應(yīng)在20~1000件之間。試沖后,應(yīng)檢驗如下問題:
[1],驗證所選壓力機是否合適,沖模能否合理的安裝到壓力機上而不用任何修改,壓力機是否有足夠的力量保證沖下制件。
[2],驗證該模具生產(chǎn)的制件質(zhì)量是否符合產(chǎn)品所要求的形狀和尺寸精度。
[3],驗證該模具能否進行生產(chǎn)性使用。
[4],驗證沖壓工藝安排是否合理。
[5],為模具設(shè)計人員反饋信息,了解模具,結(jié)構(gòu)設(shè)計那些不合理的地方需要改進,了解設(shè)計時的目標尺寸和實際尺寸的偏差以提高設(shè)計基準的可靠性。
[6],為沖模投入生產(chǎn)做準備。試沖中暴露的各種問題通過修正得到解決,才能使沖模正常使用。
8.2.3 試沖過程中的調(diào)整
無論對那種沖模進行試沖,試沖前和試沖過程中的調(diào)整是不可少的。沖孔落料彎曲級進模試沖時出現(xiàn)的問題和調(diào)整方法如下:
[1],送料不暢或被卡
由于間隙過小或?qū)Я习宀黄秸隆?
[2],制件有毛刺
刃口不鋒利或淬火硬度低配合間隙過大或過??; 間隙不均勻所致
[3]。彎曲不到位
由于凸模的工作尺寸不精確或沒有考慮反彈;
模具零件材料選用一覽表
18
始用擋料塊
2
45鋼
71310 JB/T7649.1—1994
17
固定擋料銷
1
45鋼
8mm,h=4mm A型 JB/T7649.10—94
16
卸料板
1
45鋼
15
螺釘
10
35鋼
M8330 GB68—76
14
凸模
1
Cr12
5.15×63.7 JB/T8057.2—1995
13
止轉(zhuǎn)銷
1
35鋼
436 GB119—86
12
模柄
1
Q235
A503110 JB/T 7646.1
11
固定螺釘
2
35鋼
M6340 GB/68—76
10
凸模墊板
1
45鋼
2503200310 JB/T7643.3—1994
9
上模座
1
HT200
2503200345 GB/T2855.1—1990
8
導套
2
20
323105343 GB/T2861.6—1990 353105343 GB/T2861.6—1990
7
凸模固定板
1
45鋼
2503200320 JB/T7643.2—1994
6
橡膠塊
4
5
導正銷
2
45鋼
4
導料板
2
250356310 JB/T7563—1994
3
凹模板
1
Cr12
2503200328 JB/T7463.1—1994
2
導柱
2
20
323160 GB/T2861.1—1990
353160 GB/T2861.1—1990
1
下模座
1
HT200
2503200350 GB/T2855.2—1990
序號
名稱
件數(shù)
材料
備注
設(shè)計總結(jié)
通過這次畢業(yè)設(shè)計讓我們把平時在課堂上學到的理論與實際生產(chǎn)結(jié)合了起來??此坪唵蔚牧慵胍玫剑彩切枰S多工序才能完成的。我們只所以選擇使用模具來達到這樣的效果,不僅與生產(chǎn)批量有關(guān),還與生產(chǎn)條件有關(guān)。如果是大批量生產(chǎn)的零件使用模具就很容易實現(xiàn)機械化和現(xiàn)代化。能夠保證零件的尺寸相差不大,以實現(xiàn)互換。設(shè)計是一個關(guān)鍵的工作,要查閱大量資料和統(tǒng)計計算工作,設(shè)計是個苦差事。
由于以前課程設(shè)計的基礎(chǔ),所以對模具設(shè)計的基本流程還不很陌生,我們拿到任務(wù)書以后,首先對制件進行工藝性分析,然后選擇加工方案,進而計算坯料的面積,接著根據(jù)制件尺寸計算出模具的工作部分尺寸,從而設(shè)計出模具的工作零件,最后根據(jù)國標選擇模架,及其他標準零部件,畫出裝配圖及部分零件圖,至此模具設(shè)計宣告結(jié)束。
雖然有過做課程設(shè)計的經(jīng)驗,但這次做畢業(yè)設(shè)計還是令我感觸頗深。在這段日子里,我?guī)缀醵荚谒奚岷蛨D書館之間來回奔波,查閱大量的工具書,因為在畢業(yè)設(shè)計中每一個公式,每一套數(shù)據(jù)都要有根據(jù)或標準可言,如果其中某一項出錯,都將會影響到下面設(shè)計的正常進行,所以馬虎不得。這使我認識到以后從事工作的嚴謹性和高度的責任感。
做畢業(yè)設(shè)計雖然很艱辛,但做什么事情都是兩面的,俗話說的好只要付出就會有回報。這次畢業(yè)設(shè)計使我將以前的所學知識系統(tǒng)的連貫了起來,好多快遺忘的東西又被拾了回來,從而更加深了對這些知識的理解。更主要的是以前在課堂上講的都是些空虛的理論知識,沒有進行過實際的、系統(tǒng)的設(shè)計練習,對所學的理論、公式運用不是很熟練,很多實際上應(yīng)該很熟悉的東西到用的時候卻感到了陌生,而畢業(yè)設(shè)計給了我們這么一個鍛煉的平臺,讓我們把空洞的理論在設(shè)計中反復的運用,使我們把這些知識真正轉(zhuǎn)換為我們自己的東西,讓它在我們腦子里生根。這次在鍛煉我們設(shè)計能力的同時,也使我們積累了寶貴的設(shè)計經(jīng)驗,對我們以后從事的設(shè)計工作奠定了一定的基礎(chǔ)。
總之,畢業(yè)設(shè)計雖然辛苦,但是在設(shè)計中不斷的思考問題、研究問題,咨詢問題,從而一步步提高了自己,一步步完善了自己。同時也汲取了更加完整的專業(yè)知識,鍛煉了我獨立設(shè)計的能力,真的使我受益匪淺。
致謝
本設(shè)計經(jīng)老師的精心指導和同學的熱心幫助才得以如期完成,在此我誠心的向他們感謝。另外還要感謝我的專業(yè)老師們,在大學讓我學到了扎實的專業(yè)知識和處理問題的實用方法,以及其他老師的教導,讓我大學期間學到了做人的道理與原則。讓我踏上社會,走上工作崗位完成了很好的過度。
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