托脚加工工艺及夹具设计-钻凸台螺纹孔夹具设计
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产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
铸造毛坯
9
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
无
误
夹具名称
夹具编号
专用夹具
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
铸造毛坯
铸造毛坯
清砂
清砂
热
退火
检
检查毛坯
更改栏
工艺员
共9页
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第01页
主工艺师
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更改者
日期
产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
粗铣底面
20
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
铣床
X52
夹具名称
夹具编号
专用夹具
ZJU02
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
1
粗精铣底面
98
端铣刀
游标卡尺
0.27
2
300
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工艺员
共9页
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第02页
主工艺师
更改单号
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日期
产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
铣端面
50
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
铣床
X52
夹具名称
夹具编号
专用夹具
ZJU02
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
粗精铣端面
粗精铣φ40端面保证厚度尺寸61
98
端铣刀
游标卡尺
0.27
2
300
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共9页
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产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
铣端面
60
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
铣床
X52
夹具名称
夹具编号
专用夹具
ZJU02
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
粗精铣端面
粗精铣另外一φ40端面保证厚度尺寸58
98
端铣刀
游标卡尺
0.27
2
300
更改栏
工艺员
共9页
工艺室主任
第4页
主工艺师
更改单号
更改编号
更改者
日期
产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
钻孔
70
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
钻床
Z525
夹具名称
夹具编号
专用夹具
ZJU02
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
1
钻φ26到尺寸φ25.5
钻头
游标卡尺
12.7
7
0.35
更改栏
工艺员
共9页
工艺室主任
第5页
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日期
产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
铰孔
80
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
钻床
Z525
夹具名称
夹具编号
专用夹具
ZJU02
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
1
铰孔φ26孔到规定尺寸
铰刀
游标卡尺
12.7
7
0.35
更改栏
工艺员
共9页
工艺室主任
第6页
主工艺师
更改单号
更改编号
更改者
日期
产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
钻孔
40
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
钻床
Z525
夹具名称
夹具编号
专用夹具
ZJU02
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
钻2-φ7到尺寸
钻头
游标卡尺
12.7
7
0.35
更改栏
工艺员
共9页
工艺室主任
第7页
主工艺师
更改单号
更改编号
更改者
日期
产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
钻径向孔
90
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
钻床
Z525
夹具名称
夹具编号
专用夹具
ZJU02
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
1
钻径向螺纹孔M6底孔φ5
M6丝锥
游标卡尺
12.7
7
0.35
更改栏
工艺员
共9页
工艺室主任
第8页
主工艺师
更改单号
更改编号
更改者
日期
产品代号
机械加工工序卡
零(部)件名称及代号
工序名称
工序号
其他
LJ.05
托脚
攻丝螺纹孔
90
材料名称
材料牌号
灰口铸铁
HT150
机床名称
机床型号
钻床
Z525
夹具名称
夹具编号
专用夹具
ZJU02
切削液
乳化液
备注
安装
工步
工步内容
走刀
刀具
量具
切削速度S(m/min)
背吃刀量
进给量f(mm/r)
1
攻丝径向螺纹孔M6
麻花钻
游标卡尺
12.7
7
0.35
更改栏
工艺员
共9页
工艺室主任
第9页
主工艺师
更改单号
更改编号
更改者
日期
产品代号
机械加工工艺过程卡
零(部)件代号
部件名称
备注
托脚
托脚
年产一万
零件名称
零件材料
毛坯种类
毛坯硬度
毛重/kg
净重/kg
每批件数
托脚
HT150
铸造
HB163~229
2.6 kg
2.3kg
1
工序号
工序名称
工序内容
设备名称
夹具
刀具
量具
辅具
冷却液
单件工时T
工人的技术等级
负荷/%
10
铸造毛坯
中
20
粗精铣底面
粗铣、精铣底面保证厚度尺寸8
X52
专用夹具
端铣刀
游标卡尺
锉刀 |
乳化液
20
中
70
30
粗精铣端面
粗精铣φ40端面保证厚度尺寸61
X52
专用夹具
端铣刀
游标卡尺
锉刀 |
乳化液
12
中
70
40
粗精铣外一端面
粗精铣另外一φ40端面保证厚度尺寸58
X52
专用夹具
端铣刀
游标卡尺
锉刀 |
乳化液
8
中
75
50
钻孔
钻φ26到尺寸φ25.5
Z525
专用夹具
钻头
游标卡尺
锉刀 |
乳化液
15
中
70
60
铰孔
铰孔φ26孔到规定尺寸
Z525
专用夹具
铰刀
游标卡尺
锉刀 |
乳化液
5
中
60
70
钻孔
钻2-φ7到尺寸
Z525
专用夹具
钻头
游标卡尺
锉刀 |
乳化液
12
中
70
80
钻径向孔
钻径向螺纹孔M6底孔φ5
Z525
专用夹具
M6丝锥
游标卡尺
锉刀 |
乳化液
2
中
70
90
攻丝螺纹孔
攻丝径向螺纹孔M6
Z525
专用夹具
麻花钻
游标卡尺
锉刀 |
乳化液
6
中
70
100
终检入库
去毛刺,检验零件尺寸
110
编制
审核
批准
共 页
第 页
四川职业技术学院
Sichuan Vocational and Technical College
毕业设计(论文)
题 目
托脚加工工艺及(钻孔)夹具设计
所属系部
机械工程系
所属专业
机械设计与制造
所属班级
学 号
学生姓名
指导教师
起讫日期
四川职业技术学院教务处制
四川职业技术学院
毕业设计(论文)任务书
题 目
所属系部
所属专业
所属班级
指导教师
学生姓名
学 号
毕业设计内容与要求
系部审核意见
签 名:
年 月 日
注:任务书必须由指导教师和学生互相交流后,由指导老师下达并交所属系部毕业设计(论文)领导小组审核后发给学生,最后同学生毕业论文等其它材料一起存档
四川职业技术学院
学生毕业设计(论文)答辩情况记载表
题 目
所属系部
所属专业
所属班级
指导教师
学生姓名
学 号
答辩小组成员
姓 名
专业技术职务或职称
所属单位或部门
本人签字
答辩时间
记录人
答辩小组提出的主要问题及学生回答问题情况
答辩小组组长签名:
(至少三个问题) 年 月 日
四川职业技术学院
毕业设计(论文)综合评定表
题 目
所属班级
指导教师
姓名
学生姓名
职称
学 号
部门
指导教师评语
指导教师:
年 月 日
答辩小组评语
总评成绩:
答辩小组负责人:
年 月 日
摘 要
托脚零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。基准选择以变速箱箱体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准,以顶面与两个工艺孔作为精基准。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面,再以顶平面与支承孔系定位加工出工艺孔。在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。支承孔系的加工采用的是坐标法镗孔。整个加工过程均选用组合机床。夹具选用专用夹具,夹紧方式多选用气动夹紧,夹紧可靠,机构可以不必自锁,因此生产效率较高,适用于大批量、流水线上加工,能够满足设计要求。
本文是对托脚加工应用及加工的工艺性分析,主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法,设计合理的加工工艺过程。此外还对零件的两道工序的加工设计了专用夹具.
机床夹具的种类很多,其中,使用范围最广的通用夹具,规格尺寸多已标准化,并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产,专为某工件加工工序服务的专用夹具,则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计钻凸台螺纹孔夹具。
关键词:托脚,加工工艺,加工方法,工艺文件,夹具
6
Abstract
The main machining surface of the supporting foot parts is the plane and the hole system. In general, it is easier to guarantee the machining accuracy of the plane. Therefore, this design follows the principle of the first hole. The machining precision of the hole is divided into rough machining and precision machining stage. The reference is chosen to be the base of the input shaft and the output shaft of the gearbox, and the top and the two technological holes are used as the reference. The main process arrangement is the first to support the hole positioning and processing the top plane, and then the top plane and the series of supporting hole positioning and processing technological hole. In addition to the process of the follow-up, the use of the top plane and process holes in the process of the other hole, and the hole. The processing of the series of supporting hole by coordinate boring. The whole process of the selection of combined machine tool. Choose special fixture fixture, clamping way more choice of gas dynamic clamping, clamping reliable, the agency can not be self locked, so the production efficiency is higher, suitable for high-volume line processing, can meet the design requirements.
This paper is to the supporting foot processing the application and processing of the process of analysis, mainly including the selection of the parts diagram analysis, the semifinished materials, parts of the clamping, the process route of making, tool selection, cutting the amount of determination, the process file to fill. Choose the correct processing method, design reasonable processing technology. In addition to the two parts of the process of the design of the special fixture.
There are many types of machine tools, including the use of the most widely used universal fixture, standard size has been standardized, and a professional factory for production. And it is widely used in mass production, and it is a special fixture for the service of a particular workpiece. The main content of this paper is to design the screw hole of the drill hole..
Key words: rotor body, processing technology, processing method, process documentation, fixture
目 录
摘 要 5
ABSTRACT 6
1 序言 9
2 零件的分析 11
2.1零件的工艺分析 11
3零件的工艺要求 11
3 工艺规程设计 12
3.1 加工工艺过程 12
3.2确定各表面加工方案 12
3.2.1影响加工方法的因素 12
3.3加工方案的选择 13
3.3 确定定位基准 13
3.2.1粗基准的选择 13
3.2.1精基准选择的原则 14
3.4工艺路线的拟订 14
3.4.1工序的合理组合 14
3.4.2工序的集中与分散 15
3.4.3加工阶段的划分 16
3.4.4加工工艺路线方案的比较 16
3.5零件的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 18
3.5.1毛坯的结构工艺要求 18
3.5.2零件的偏差计算 19
3.6确定切削用量及基本工时(机动时间) 20
3.7时间定额计算及生产安排 26
4 钻径向螺纹孔M6底孔Φ5孔夹具设计 28
4.1研究原始质料 28
4.2定位基准的选择 28
4.3切削力及夹紧力的计算 28
4.4误差分析与计算 29
4.5 零、部件的设计与选用 30
4.5.1定位销选用 30
4.5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用 30
4.6夹具设计及操作的简要说明 32
总结 34
参考文献 35
致 谢 36
38
1 序言
托脚是机器或部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件保持正确的相对位置,彼此能协调地工作。因此,壳类零件的制造精度将直接影响机器或部件的装配质量,而其决定因素就是如何保证在对壳类零件进行加工时能够获得足够的精度要求,从而转化为机械加工时机床的加工精度,以及夹具是否可靠[1]。
夹具是机械制造过程中最常用的一种工艺装备。在机械制造过程中,它装在机床上,使工件相对刀具与机床保待正确的位置,并能承受切削力。夹具的主要作用是保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围和保证生产安全,因此,机床夹具在机械制造中占有很重要的地位。
采用的机床夹具设计方法设计整体式壳类零件,设计过程可以在简洁、明了的三维操作界面中进行,减少重复绘图工作量。更重要的是最终可以自动生成夹具零件及装配体的三维实体图和二维工程图。这种设计方法不仅可以把夹具设计技术人员从繁杂重复的设计劳动中解脱出来,更可缩短夹具的开发周期,提高其设计制造水平和质量,从而使夹具行业的整体劳动生产率得到提高[6]。
计算机辅助机床夹具设计是利用计算机辅助设计CAD技术来完成夹具设计的先进方法。由于夹具种类繁多,结构复杂,其设计过程涉及控制条件多,因此,用于夹具设计的专业软件甚少,目前还没有一种软件系统能够将夹具设计完全数字化。目前,计算机辅助夹具设计一般是采用二维CAD软件进行。采用二维CAD软件进行夹具设计,可以提高设计效率和质量,但是其缺点是设计人员首先要阅读工件二维零件图,了解零件的加工要求,并将二维零件图在头脑中三维实体化;再选择或设计合适的定位、夹紧等元件和装置;接下来将上述结构在头脑中形成夹具三维实体,用二维图表示,完成夹具的设计。在设计过程中,思维要在三维和二维模型中反复转换,最终绘制二维的总装图。由于绘制三维实体效果的装配图难度大,效率低,一般不绘制三维装配图。这对夹具设计质量和效率,以及加工和装配均有不利的影响。3D软件是一个基于特征的参数化实体建模设计工具,该软件完全采用Windows图形用户界面,易学易用。借助3D软件平台,可以创建三维实体模型;编辑零件装配体并进行简单的运动仿真;利用它的动画功能不仅可以检查夹具工作的可行性,还能得到夹具零部件装配和运动过程的动画文件。
计算机辅助设计(CAD)的功能在于能协助设计者完成产品设计各阶段的工作。本文针对机床夹具进行计算机辅助设计,借助3D软件平台,将设计时所用标准零件建立实体模型库;对于非标准零件,采用交互方式建模方法直接在设计平台建模并建立非标准模型库。
2 零件的分析
2.1零件的工艺分析
由零件图可知,此托脚零件属于一叉架类零件,主要用来支撑其它的零件,故其强度要求较低。另外,其外部结构较为复杂,壁厚也较薄,有肋板、凸台等结构,所以综合考虑,用铸造的方法制造毛坯比较经济合理。因其强度较低,选择HT150材料即可;再者,铸铁材料具有很好的耐磨性及减震性,其使用L型板连接,壁厚均匀,铸造应力小,联接强度也高。其毛坯铸造工艺流程将在后面详细介绍。
托脚是一个很重要的零件,因为其零件尺寸比较小,结构形状较复杂,但其加工孔和底面的精度要求较高,此外还有托脚小端面端要求加工,对精度要求也很高。零件的底面、中心孔Φ26孔粗糙度要求都是,所以都要求精加工。其中心孔Φ26孔有同轴度公差要求因为其尺寸精度、几何形状精度和相互位置精度,以及各表面的表面质量均影响机器或部件的装配质量,进而影响其性能与工作寿命,因此它们的加工是非常关键和重要的。
3零件的工艺要求
一个好的结构不但要应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能够保证加工质量,同时使加工的劳动量最小。而设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。设计者要考虑加工工艺问题。工艺师要考虑如何从工艺上保证设计的要求。
图2.1 零件零件图
该加工有七个加工表面:平面加工包括零件底面、底部平面;孔系加工包括大、小头孔、小孔。
⑴ 以平面为主有:① 零件底面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是;
② 托脚小端面的粗、精铣加工,其粗糙度要求是。
⑵ 孔系加工有: ①Φ26铰孔加工,其表面粗糙度为;
②2-Φ7的小孔钻加工,
零件毛坯的选择铸造,因为生产率很高,所以可以免去每次造型。单边余量一般在,结构细密,能承受较大的压力,占用生产的面积较小。因其年产量是中批量生产。
上面主要是对零件零件的结构、加工精度和主要加工表面进行了分析,选择了其毛坯的的制造方法为铸造和中批的批量生产方式,从而为工艺规程设计提供了必要的准备。
3 工艺规程设计
3.1 加工工艺过程
由以上分析可知,该零件零件的主要加工表面是平面、孔系。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于零件来说,加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度,处理好孔和平面之间的相互关系以各尺寸精度。
由上面的一些技术条件分析得知:零件的尺寸精度,形状精度以及位置关系精度要求都不是很高,这样对加工要求也就不是很高。
3.2确定各表面加工方案
一个好的结构不但应该达到设计要求,而且要有好的机械加工工艺性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保证加工的质量,同时使加工的劳动量最小。设计和工艺是密切相关的,又是相辅相成的。对于我们设计零件的加工工艺来说,应选择能够满足平面孔系和孔加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外,也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下,应选择价格较底的机床。
3.2.1影响加工方法的因素
⑴ 要考虑加工表面的精度和表面质量要求,根据各加工表面的技术要求,选择加工方法及分几次加工。
⑵ 根据生产类型选择,在大批量生产中可专用的高效率的设备。在单件小批量生产中则常用通用设备和一般的加工方法。如、柴油机连杆小头孔的加工,在小批量生产时,采用钻、扩、铰加工方法;而在大批量生产时采用拉削加工。
⑶ 要考虑被加工材料的性质,例如:淬火钢必须采用磨削或电加工;而有色金属由于磨削时容易堵塞砂轮,一般都采用精细车削,高速精铣等。
⑷ 要考虑工厂或车间的实际情况,同时也应考虑不断改进现有加工方法和设备,推广新技术,提高工艺水平。
⑸ 此外,还要考虑一些其它因素,如加工表面物理机械性能的特殊要求,工件形状和重量等。
选择加工方法一般先按这个零件主要表面的技术要求来选定最终加工方法。再选择前面各工序的加工方法,如加工某一轴的主要外圆面,要求公差为IT6,表面粗糙度为Ra0.63μm,并要求淬硬时,其最终工序选用精度,前面准备工序可为粗车——半精车——淬火——精车。
3.3加工方案的选择
⑴ 由参考文献[3]表2.1~12可以确定,平面的加工方案为:粗铣——精铣(),粗糙度为6.3~0.8,一般不淬硬的平面,精铣的粗糙度可以较小。
Φ26孔的表面粗糙度要求为6.3,则选择孔的加方案序为:钻——铰孔。
⑷Φ7的小孔钻铰孔加工方法:
因为孔的表面粗糙度的要求,所以我们采用钻——扩——铰的加工方法。
⑸ 小头端面的加工方法是:
因孔两侧面表面粗糙度的要求较高,为,所以我们采用粗铣——精铣。
3.3 确定定位基准
3.2.1粗基准的选择
选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。
粗基准选择应当满足以下要求:
⑴ 粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
⑵ 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。
⑶ 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。
⑷ 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知,主要是选择加工零件底面的装夹定位面为其加工粗基准。
3.2.1精基准选择的原则
⑴ 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
⑵ 基准统一原则,应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度,避免基准转换所带来的误差,并且各工序所采用的夹具比较统一,从而可减少夹具设计和制造工作。例如:轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位,这样不但在一次装夹中能加工大多书表面,而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。
⑶ 互为基准的原则。选择精基准时,有时两个被加工面,可以互为基准反复加工。例如:对淬火后的齿轮磨齿,是以齿面为基准磨内孔,再以孔为基准磨齿面,这样能保证齿面余量均匀。
自为基准原则,有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀,可以选择加工表面本身为基准。例如:磨削机床导轨面时,是以导轨面找正定位的。此外,像拉孔在无心磨床上磨外圆等,都是自为基准的例子。
此外,还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准,以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。
要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置,能保证零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知,它的底平面,适于作精基准使用。但用一个平面和一个孔定位限制工件自由度不够,如果使用典型的一面两孔定位方法,则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于两侧面,因为是非加工表面,所以也可以用孔为加工基准。
选择精基准的原则时,考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。
3.4工艺路线的拟订
对于中批量生产的零件,一般总是首先加工出统一的基准。零件的加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔和面定位粗、精加工零件底面底部平面。
后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。
3.4.1工序的合理组合
确定加工方法以后,就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则:
⑴ 工序分散原则
工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。
⑵ 工序集中原则
工序数目少,工件装,夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。
一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。
加工工序完成以后,将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%~1.1%苏打及0.25%~0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。
3.4.2工序的集中与分散
制订工艺路线时,应考虑工序的数目,采用工序集中或工序分散是其两个不同的原则。所谓工序集中,就是以较少的工序完成零件的加工,反之为工序分散。
⑴ 工序集中的特点
工序数目少,工件装夹次数少,缩短了工艺路线,相应减少了操作工人数和生产面积,也简化了生产管理,在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少,大量生产可采用高效率的专用机床,以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备,使成本增高,调整维修费事,生产准备工作量大。
⑵ 工序分散的特点
工序内容简单,有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备,简单的机床工艺装备。生产准备工作量少,产品更换容易。对工人的技术水平要求不高。但需要设备和工人数量多,生产面积大,工艺路线长,生产管理复杂。
工序集中与工序分散各有特点,必须根据生产类型。加工要求和工厂的具体情况进行综合分析决定采用那一种原则。
一般情况下,单件小批生产中,为简化生产管理,多将工序适当集中。但由于不采用专用设备,工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。
由于近代计算机控制机床及加工中心的出现,使得工序集中的优点更为突出,即使在单件小批生产中仍可将工序集中而不致花费过多的生产准备工作量,从而可取的良好的经济效果。
3.4.3加工阶段的划分
零件的加工质量要求较高时,常把整个加工过程划分为几个阶段:
⑴ 粗加工阶段
粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属,为以后的精加工创造较好的条件,并为半精加工,精加工提供定位基准,粗加工时能及早发现毛坯的缺陷,予以报废或修补,以免浪费工时。
粗加工可采用功率大,刚性好,精度低的机床,选用大的切前用量,以提高生产率、粗加工时,切削力大,切削热量多,所需夹紧力大,使得工件产生的内应力和变形大,所以加工精度低,粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为IT11~IT12。粗糙度为Ra80~100μm。
⑵ 半精加工阶段
半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备,保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为IT9~IT10。表面粗糙度为Ra10~1.25μm。
⑶ 精加工阶段
精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。
精加工应采用高精度的机床小的切前用量,工序变形小,有利于提高加工精度.精加工的加工精度一般为IT6~IT7,表面粗糙度为 Ra10~1.25μm。
此外,加工阶段划分后,还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之间。
但须指出加工阶段的划分并不是绝对的。在实际生活中,对于刚性好,精度要求不高或批量小的工件,以及运输装夹费事的重型零件往往不严格划分阶段,在满足加工质量要求的前提下,通常只分为粗、精加工两个阶段,甚至不把粗精加工分开。必须明确划分阶段是指整个加工过程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性质区分。例如工序的定位精基准面,在粗加工阶段就要加工的很准确,而在精加工阶段可以安排钻小空之类的粗加工。
3.4.4加工工艺路线方案的比较
在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下,成批量生产可以考虑采用专用机床,以便提高生产率。但同时考虑到经济效果,降低生产成本,拟订三个加工工艺路线方案。
方案一:
1、铸造、时效处理
2、粗、精铣底面保证厚度尺寸8
3、粗精铣φ40端面保证厚度尺寸61
4、铣另外一φ40端面保证厚度尺寸58
5、钻φ26到尺寸φ25.5
6、铰孔φ26孔到规定尺寸
7、钻2-φ7到尺寸
8、钻径向螺纹孔M6底孔φ5
9、攻丝径向螺纹孔M6
10、终检
11、清洗入库
方案二:
1、铸造、时效处理
2、粗精铣φ40端面保证厚度尺寸61
3、粗精铣另外一φ40端面保证厚度尺寸58
4、粗、精铣底面保证厚度尺寸8
5、钻φ26到尺寸φ25.5
6、铰孔φ26孔到规定尺寸
7、钻2-φ7到尺寸
8、钻径向螺纹孔M6底孔φ5
9、攻丝径向螺纹孔M6
10、终检
11、清洗入库
方案三:
1、铸造、时效处理
2、2-φ7到尺寸
3、粗精铣φ40端面保证厚度尺寸61
4、粗精铣另外一φ40端面保证厚度尺寸58
5、粗、精铣底面保证厚度尺寸8
6、钻φ26到尺寸φ25.5
7、铰孔φ26孔到规定尺寸
8、钻径向螺纹孔M6底孔φ5
9、攻丝径向螺纹孔M6
10、终检
11、清洗入库
加工工艺路线方案的论证:
⑴ 从前两步工序可以看出:方案把粗、精加工都安排在一个工序中,
以便装夹、安装工件。
⑵ 再看后面的工序,方案Ⅰ把粗、精加工分在两个不同的工序中,而方案Ⅱ都在一个工序中,这样不但有利于工件的安装,且在设计专用夹具时也可以减少工件的安装次数。
方案二与方案三区别在于先镗孔磨孔后再钻各凸台面小孔。这样钻孔后导致孔内的粗糙度受到影响。
方案1中其工序较为集中,如粗、精加工都安排在一个工序中,以便装夹、安装工件。
由以上分析:方案1为合理、经济的加工工艺路线方案。具体的工艺过程如下表:
方案一:
1、铸造、时效处理
2、粗、精铣底面保证厚度尺寸8
3、粗精铣φ40端面保证厚度尺寸61
4、铣另外一φ40端面保证厚度尺寸58
5、钻φ26到尺寸φ25.5
6、铰孔φ26孔到规定尺寸
7、钻2-φ7到尺寸
8、钻径向螺纹孔M6底孔φ5
9、攻丝径向螺纹孔M6
10、终检
11、清洗入库
3.5零件的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定
零件的锻造采用的是HT150铸造制造,其材料是HT150,生产类型为中批量生产,采用铸造毛坯。
3.5.1毛坯的结构工艺要求
零件为锻造件,对毛坯的结构工艺性有一定要求:
⑴ 由于铸造件尺寸精度较高和表面粗糙度值低,因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工,其表面均应设计为非加工表面。
⑵ 为了使金属容易充满模膛和减少工序,铸造件外形应力求简单、平直的对称,尽量避免铸造件截面间差别过大,或具有薄壁、高筋、高台等结构。
⑶ 铸造件的结构中应避免深孔或多孔结构。
⑷ 铸造件的整体结构应力求简单。
⑸ 工艺基准以设计基准相一致。
⑹ 便于装夹、加工和检查。
⑺ 结构要素统一,尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。
在确定毛坯时,要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近,可以减少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但这样可能导致毛坯制造困难,需要采用昂贵的毛坯制造设备,增加毛坯的制造成本。因此,毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类
形状及尺寸确定后,必要时可据此绘出毛坯图。
3.5.2零件的偏差计算
⑴ 零件底平面和底部平面的偏差及加工余量计算
底平面加工余量的计算。根据工序要求,其加工分粗、精铣加工。各工步余量如下:
粗铣:由参考文献[4]表11~19。其余量值规定为2-3mm,现取3mm。查[3]可知其粗铣时精度等级为IT12,粗铣平面时厚度偏差取
精铣:由参考文献[3]表2.3~59,其余量值规定为。
⑵ 大小孔的偏差及加工余量计算
参照参考文献[3]表3~2,3~25,2.3~13和参考文献[15]表1~8,可以查得:
钻孔Φ26
钻孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。
扩孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。
铰孔的精度等级:,表面粗糙度,尺寸偏差是。
参照参考文献[3]表2.3~47,表2.3~48。确定工序尺寸及加工余量为:
加工该孔的工艺是:钻——扩——铰
钻孔Φ7 实心。
螺纹孔M6 实心不铸出。
3.6确定切削用量及基本工时(机动时间)
工序1、铸造、时效处理
工序2:粗、精铣底面保证厚度尺寸8
机床:铣床X52
刀具:硬质合金可转位端铣刀(面铣刀),材料:, ,齿数,此为粗齿铣刀。
因其单边余量:Z=3mm
所以铣削深度:=3mm
精铣该平面的单边余量:Z=1.0mm
铣削深度:
每齿进给量:根据参考文献[3]表2.4~73,取:根据参考文献[3]表2.4~81,取铣削速度
每齿进给量:根据参考文献[3]表2.4~73,取根据参考文献[3]表2.4~81,取铣削速度
机床主轴转速:
按照参考文献[3]表3.1~74,取
实际铣削速度:
进给量:
工作台每分进给量:
:根据参考文献[3]表2.4~81,取
切削工时
被切削层长度:由毛坯尺寸可知,
刀具切入长度:
刀具切出长度:取
走刀次数为1
机动时间:
机动时间:
所以该工序总机动时间
工序2:钻底面4XΦ10
切削深度:
进给量:根据《机械加工工艺手册》表2.4.39,取
切削速度:参照《机械加工工艺手册》表2.4.41,取
机床主轴转速:,取
实际切削速度:
被切削层长度:
刀具切入长度:
刀具切出长度: 取
走刀次数为1
机动时间:
工序3:粗精铣φ40端面保证厚度尺寸61
(1)粗铣铣φ40端面
取背吃到量 ,选用X52型立式铣床 ,每齿进给量
工件材料 HT200 ,铸造 ,高速钢镶齿铣刀、 齿数 ,查表5.8
确定铣削速度
采用X52立式铣床 ,查表3.6,取转速 , 故实际铣削速度
当工作台每分钟进给 为
(2)精铣
每齿进给量 查表
X52 故实际铣削速度
当 ,工作台每分钟进给量
切屑用时:
(1)粗铣
由《工艺手册》得
(2)精铣
工序4:铣另外一φ40端面保证厚度尺寸58
(1)粗铣铣φ40端面
取背吃到量 ,选用X52型立式铣床 ,每齿进给量
工件材料 HT200 ,铸造 ,高速钢镶齿铣刀、 齿数 ,查表5.8
确定铣削速度
采用X52立式铣床 ,查表3.6,取转速 , 故实际铣削速度
当工作台每分钟进给 为
(2)精铣
每齿进给量 查表
X52 故实际铣削速度
当 ,工作台每分钟进给量
切屑用时:
(1)粗铣
由《工艺手册》得
(2)精铣
工序5:钻、扩、铰孔
钻孔—标准高速钢麻花钻,扩孔—标准高速钢扩孔钻,铰孔—标准高速铰刀。
(1)钻孔
切屑用量:
取背吃刀量,由参考文献[2]可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,,,则修正后的切屑速度,即
查参考文献[2]表3.17,取,
故实际切屑速度为。
切屑用时:
=10mm,,,
故,,
,
(2)扩孔
切屑用量:
取背吃刀量,由参考文献[2]可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,,,则修正后的切屑速度,即,
查参考文献[2]表3.17,取,
故实际切屑速度为。
切屑用时:
=10mm,,,
故,,
,
(3)铰孔
切屑用量:
取背吃刀量,由参考文献[2]可查出,根据z525立式钻床,取进给量,切屑速度:,,,则修正后的切屑速度,即,
查参考文献[2]表3.17,取,
故实际切屑速度为。
切屑用时:
=10mm,,,,
故,,
,。
工序7:钻孔
切削深度:
进给量:根据《机械加工工艺手册》表2.4.39,取
切削速度:参照《机械加工工艺手册》表2.4.41,取
机床主轴转速:,取
实际切削速度:
被切削层长度:
刀具切入长度:
刀具切出长度: 取
走刀次数为1
机动时间:
工序8:钻径向螺纹孔M6底孔φ5
Z525立式钻床钻孔至,选用的麻花钻
攻M6 螺纹选用M6细柄机用丝锥攻螺纹
查表得切削深度
进给量 取
切削速度
则机床主轴转速 取
实际切速
被切削长度
刀具切入长度
刀具切出长度
工序9、攻丝径向螺纹孔M6
攻螺纹
进给量
切削速度
机床主轴转速n
取
实际切速
攻:
钻:
3.7时间定额计算及生产安排
根据设计任务要求,该零件的年产量为5000件。一年以240个工作日计算,每天的产量应不低于21件。设每天的产量为21件。再以每天8小时工作时间计算,则每个工件的生产时间应不大于22.8min。
参照参考文献[3]表2.5~2,机械加工单件(生产类型:中批以上)时间定额的计算公式为:
(大量生产时)
因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为:
其中: —单件时间定额 —基本时间(机动时间)
—辅助时间,用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间,包括装卸工件时间和有关工步辅助时间
—布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值
⑴ 粗、精铣面
粗加工机动时间:
精加工机动时间:
辅助时间:参照参考文献[3]表2.5~45,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,
则
:根据参考文献[3]表2.5~48,
单间时间定额有:
因此应布置二台粗、精机床即可以完成此二道工序的加工,达到生产要求。
⑵ 钻、扩、铰孔
机动时间:
辅助时间:参照参考文献[3]表2.5~41,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,
则
:根据参考文献[3]表2.5~43,
单间时间定额:
因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求
⑸ 钻各小孔
机动时间:
辅助时间:参照参考文献[3]表2.5~41,取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短,所以取装卸工件时间为,
则
:根据参考文献[3]表2.5~43,。
单间时间定额,由式(1.11)有:
因此应布置一台机床即可完成本工序的加工,达到生产要求
4 钻径向螺纹孔M6底孔φ5孔夹具设计
4.1研究原始质料
利用本夹具主要用来钻径向螺纹孔M6底孔φ5,加工时除了要满足粗糙度要求外,
由于对加工精度要求不是很高,所以在本道工序加工时,主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。
4.2定位基准的选择
图中对孔的的加工没有位置公差要求,所以我们选择底平面和两孔为定位基准来设计钻模,从而满足孔的加工要求。工件定位用底面和两孔定位限制5个自由度。
对孔的的加工没有位置公差要求,
由零件图可知:在对孔进行加工前,底平面进行了粗、精铣加工,孔进行了钻、扩、铰加工。因此,定位、夹紧方案有:
方案Ⅰ:选底平面、工艺孔和大头孔外圆端来定位
方案Ⅱ:应用一面即底面,一销即定位于大头孔外端的挡销和工艺孔的心轴来定位,夹紧方式就用螺母在心轴上夹紧。
方案Ⅲ:选一面两销定位方式,工艺孔用短圆柱销,还有一挡销定位于大头孔外端,夹紧方式用操作简单,通用性较强的移动压板来夹紧。
分析比较上面三种方案:方案Ⅰ中的V型块定位造成过定位,而夹紧方式加大了设计量,装、取工件也不易。方案Ⅱ中的心轴夹紧、定位是不正确的,也端是不加工的,且定位与夹紧应分开,因夹紧会破坏定位。
定位基准的选择必须合理,否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。
4.3切削力及夹紧力的计算
钻该孔时选用:台式钻床Z4006A,刀具用高速钢刀具。
由参考文献[5]查表可得:
切削力公式:
式中
查表得:
其中:
即:
实际所需夹紧力:由参考文献[5]表得:
有:
安全系数K可按下式计算有:
式中:为各种因素的安全系数,见参考文献[5]表 可得:
所以
由计算可知所需实际夹紧力不是很大,为了使其夹具结构简单、操作方便,决定选用手动螺旋夹紧机构。
取,,
查参考文献[5]1~2~26可知移动形式压板螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算:
式中参数由参考文献[5]可查得:
其中:
螺旋夹紧力:
由上述计算易得:
因此采用该夹紧机构工作是可靠的。
4.4误差分析与计算
该夹具以底面、两孔为定位基准,要求保证被加工和孔粗糙度为12.5。该孔次性加工即可满足要求。
由参考文献[5]可得:
⑴ 两定位销的定位误差 :
其中:
,
,
,
⑵ 夹紧误差 :
其中接触变形位移值:
查[5]表1~2~15有。
⑶ 磨损造成的加工误差:通常不超过
⑷ 夹具相对刀具位置误差:取
误差总和:
4.5 零、部件的设计与选用
4.5.1定位销选用
本夹具选用一可换定位销和固定棱形销来定位,其参数如表6.1和6.2:
表6.1可换定位销
d
H
D
公称尺寸
允差
14~18
16
15
~0.011
22
5
1
4
M12
4
表6.2 固定棱形销
d
H
d
公称尺寸
允差
40~50
20
22
+0.034
~0.023
65
5
3
8
1
6
1.5
4.5.2 钻套、衬套、钻模板设计与选用
工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。
图6.1 可换钻套
铰工艺孔钻套结构参数如下表6.4:
表6.4 钻套
d
H
D
公称尺寸
允差
5
12
12
+0.018
+0.007
22
18
10
4
9
0.5
18
衬套选用固定衬套其结构如图所示:
图6.2 固定衬套
其结构参数如下表6.5:
表6.5 固定衬套
d
H
D
C
公称尺寸
允差
公称尺寸
允差
12
+0.034
+0.016
12
18
+0.023
+0.012
0.5
2
钻模板选用固定式钻模板,用4个沉头螺钉和2个锥销定位于夹具体上。
4.6夹具设计及操作的简要说明
本夹具用于在钻床上加工孔。工件以底平面、两孔为定位基准,在定位环上实现完全定位。采用手动螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单、夹紧可靠。
总结
通过这次机毕业设计,更加系统的了解机械制造工艺的一般过程,并且学会了对工艺设计的整体把握,也有了较为严谨的科学设计方法。在本次课程设计中,能运用所学基本理论知识,正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题,选择合理的设计方案,进行必要的计算,根据课题设计出符合要求、 优质、高效、低成本的夹具。并能运用所学基本理论知识,正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题,选择合理的方案,进行必要的计算,根据题意设计出符合优质、高效、低成本的钻孔夹具。也明确工序要求,了解所用机床,刀具及工序前加工情况,所以,这次毕业设计对我来说收获很大。但也有很多地方还有在努力学习。
参考文献
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[2] 《机床夹具设计手册》 王光斗 上海科学技术出版社,2002.
[3] 《机械设计》 王宁侠 时其昌 西安电子科技大学出版社2008.
[4] 《机械制造基础》周桂莲 付平 西安电子科技大学出版社2009.
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[10] 《夹具工程师手册》 刘文剑 黑龙江科学技术出版社 2002.
[11] k.Lee,Principles of CAD/CAM/CAE Systems,Addison Wesley,1999.
[12] 胡红舟等, 《Mechanical Eegineering CAD/CAM》, 北京:机械工业出版社
致 谢
毕业设计是将大学所学的知识融合在一起,综合运用所有的相关专业知识,是课本知识在实际中的应用。通过这次毕业设计,使我的专业知识在原有的基础上得到更加的巩固和提高,这离不开老师和同学们的帮助。本设计分析是在老师的指导下完成的,在分析的过程中,尹长城老师给了我很大的鼓励,在设计分析中引导我去思考了更多的设计思路,增强了我的学习能力,与我们一起讨论问题,使我对分析有了更清晰明确的认识,使我受益非浅。
毕业设计是我们专业知识综合应用的实践训练,这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”,通过这次课程设计,我深深体会到这句千古言的真正含义。我今天认真地进行课程设计,学会脚踏实地地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。
说实话,毕业设计真是有点累。然而一着手清理自己的设计结果,仔细回味毕业设计的心路历程,一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一部,是我人生中的一点小小的胜利,然而它令我感到自己成熟了许多。
通过毕业设计,使我深深体会到,干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中,许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱;有时应为不小心计算出错,只能毫不留情地重做。但一想起老师平时多耐心的教导,想到今后自己应当承担的社会责任,想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故,我不禁时刻提醒自己,一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。
经历了毕业设计,使我我发现了自己所掌握的知识是真正的贫乏,自己综合运用所学专业知识的能力是如此的不足,几年来学习了那么多的课程,今天才知道自己并不会用。想到这里,我真的有点心急了。
由于毕业时间的仓促,很多本来应该弄懂弄透的地方都没有时间去细细追究来源,比如网格划分的控制、坐标系的理解、求解器的选择等,这使我明白了大学里学的只是一个大体上的方向,离实际应用还有太远的距离。但我相信方向才是最重要的,因为方向确定了,就会用最少的精力做好事情,这对于我以后的工作至关重要。因为在实际生产生活中,要从事的工种是千差万别的,只有从中找到自己最拿手,最有发展前途的岗位,个人才有更多的热情,也最可能在自己的岗位做出一些贡献。
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