撥叉零件的鉆Φ9孔夾具設(shè)計及機械加工工藝規(guī)程制定含4張CAD圖
撥叉零件的鉆Φ9孔夾具設(shè)計及機械加工工藝規(guī)程制定含4張CAD圖,零件,夾具,設(shè)計,機械,加工,工藝,規(guī)程,制定,制訂,cad
機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 學 院: 專 業(yè): 姓 名: 學 號 : 2014 年 6 月 目 錄 摘 要 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 1 課程設(shè)計 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 2 撥叉的分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 2.1 撥叉的工藝分析 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 2.2 撥叉的工藝要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3 工藝規(guī)程設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 3.1 加工工藝過程 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2 確定各表面加工方案 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2.1 影響加工方法的因素 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.2.2 加工方案的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????5 3.3 確定定位基準 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.3.1 粗基準的選擇 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.3.2 精基準選擇的原則 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6 3.4 工藝路線的擬訂 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.4.1 工序的合理組合 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7 3.4.2 工序的集中與分散 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.4.3 加工階段的劃分 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????8 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9 3.5 撥叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的確定 ???????????????????????????????????????????????????10 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 3.5.2 撥叉的偏差計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10 3.6 確定切削用量及基本工時(機動時間) ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????12 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????18 4 鉆孔夾具設(shè)計 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20 4.1 研究原始質(zhì)料 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20 4.2 定位基準的選擇 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 4.3 切削力及夾緊力的計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 4.4 誤差分析與計算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23 4.5.1 定位銷選用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4.5.2 夾緊裝置的選用 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4.5.3 鉆套、襯套、鉆板設(shè)計與選用 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????24 4.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25 結(jié) 論 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26 參考文獻 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????27 1I 摘 要 此次設(shè)計是對撥叉零件的加工工藝和夾具設(shè)計,其零件為鑄件, 具有體積小,零件復雜的特點,由于面比孔易加工,在制定工藝規(guī)程 時,就先加工面,再以面為基準來加工其它,其中各工序夾具都采用 專用夾具,特別的對于加工大頭孔、槽和鉆小頭孔斜面小孔的工序中, 選一面兩銷的定位方式,并以操作簡單的手動夾緊方式夾緊,其機構(gòu) 設(shè)計簡單,方便且能滿足要求。 關(guān)鍵詞 撥叉,加工工藝,專用夾具,設(shè)計 2 1、課程設(shè)計 課程設(shè)計的題目: 拔叉零件的機械加工工藝規(guī)程制定及夾具設(shè)計 課程設(shè)計的時間: 2019 年 6 月 1 日-2019 年 6 月 16 日 課程設(shè)計的目的及要求: 機械加工工藝課程設(shè)計是機械類學生在學完了機械制造技術(shù),進 行了生產(chǎn)實習之后的一項重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計主要培 養(yǎng)學生綜合運用所學的知識來分析處理生產(chǎn)工藝問題的能力,使學生 進一步鞏固有關(guān)理論知識,掌握機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的方法,提高 獨立工作的能力,為將來從事專業(yè)技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。 要求: 1 對零件圖進行工藝分析。 2 對零件進行分析后,初步擬定工藝路線、確定切削余量、繪制零件 的毛坯,填寫機械加工工藝過程卡。 3 進行切削用量、機械加工時間等的計算和查表。 4 填寫機械加工工序卡片。 5 對指定工序提出工裝設(shè)計任務(wù)書。 6 根據(jù)工裝設(shè)計任務(wù)書(教師指定)進行機床專用夾具設(shè)計,包括設(shè) 計方案的確定、結(jié)構(gòu)設(shè)計、定位誤差和夾緊力的計算,繪制夾具裝配 圖、零件圖等等。 7 編寫課程設(shè)計說明書。 3 2 撥叉的分析 2.1 撥叉的工藝分析 撥叉是一個很重要的零件,因為其零件尺寸比較小,結(jié)構(gòu)形狀較 復雜,但其加工孔和底面的精度要求較高,此外還有小頭孔端要求加 工,對精度要求也很高。撥叉的底面、大頭孔上平面和小頭孔粗糙度 要求都是 ,所以都要求精加工。其小頭孔與底平面有垂直度的公6.1Ra 差要求,撥叉底面與大頭孔上平面有平行度公差要求,所要加工的槽, 在其槽邊有平行度公差和對稱度公差要求等。因為其尺寸精度、幾何 形狀精度和相互位置精度,以及各表面的表面質(zhì)量均影響機器或部件 的裝配質(zhì)量,進而影響其性能與工作壽命,因此它們的加工是非常關(guān) 鍵和重要的。 2.2 撥叉的工藝要求 一個好的結(jié)構(gòu)不但要應(yīng)該達到設(shè)計要求,而且要有好的機械加工 工藝性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能夠保證加工質(zhì) 量,同時使加工的勞動量最小。而設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的,又是相 輔相成的。設(shè)計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上 保證設(shè)計的要求。 4 圖 2.1 撥叉零件圖 該加工有七個加工表面:平面加工包括撥叉底面、大頭孔上平面; 孔系加工;小頭孔端的槽加工。 ⑴ 以平面為主有:① 撥叉底面的粗、精銑加工,其粗糙度要求 是 ;6.1?Ra ② 大頭孔端面的粗、精銑加工,其粗糙度要 求是 。. ⑵ 孔系加工有: ②小頭孔鉆、擴和鉸加工,其表面粗糙度要求 ③ 小孔鉆加工,小孔表面粗糙度要求6? 。12.5Ra? ⑶ 小頭孔端槽的加工,該槽的表面粗糙度要求是兩槽邊 ,1.6Ra? 5 而槽底的表面粗糙度要求是 。3.6?Ra ⑷ 最后為大頭孔的銑斷加工,要求斷口粗糙度 。3.6?Ra 撥叉毛坯的,因為生產(chǎn)率很高,所以可以免去每次造型。單邊余 量一般在 ,結(jié)構(gòu)細密,能承受較大的壓力,占用生產(chǎn)的面積較1~3m 小。因其年產(chǎn)量是 5000 件,由[3]表 2.1~3 可知是中批量生產(chǎn)。 上面主要是對撥叉零件的結(jié)構(gòu)、加工精度和主要加工表面進行了 分析,選擇了其毛坯的的制造方法為鍛和中批的批量生產(chǎn)方式,從而 為工藝規(guī)程設(shè)計提供了必要的準備。 3 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 加工工藝過程 由以上分析可知,該撥叉零件的主要加工表面是平面、孔系和槽 系。一般來說,保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。 因此,對于撥叉來說,加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及 位置精度,處理好孔和平面之間的相互關(guān)系以及槽的各尺寸精度。 由上面的一些技術(shù)條件分析得知:撥叉的尺寸精度,形狀精度以 及位置關(guān)系精度要求都不是很高,這樣對加工要求也就不是很高。 3.2 確定各表面加工方案 一個好的結(jié)構(gòu)不但應(yīng)該達到設(shè)計要求,而且要有好的機械加工工 藝性,也就是要有加工的可能性,要便于加工,要能保證加工的質(zhì)量, 同時使加工的勞動量最小。設(shè)計和工藝是密切相關(guān)的,又是相輔相成 的。對于我們設(shè)計撥叉的加工工藝來說,應(yīng)選擇能夠滿足平面孔系和 槽加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方 面考慮以外,也要適當考慮經(jīng)濟因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條 件下,應(yīng)選擇價格較底的機床。 3.2.1 影響加工方法的因素 ⑴ 要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求,根據(jù)各加工表面的 技術(shù)要求,選擇加工方法及分幾次加工。 ⑵ 根據(jù)生產(chǎn)類型選擇,在大批量生產(chǎn)中可專用的高效率的設(shè)備。 在單件小批量生產(chǎn)中則常用通用設(shè)備和一般的加工方法。如、柴油機 6 連桿小頭孔的加工,在小批量生產(chǎn)時,采用鉆、擴、鉸加工方法;而 在大批量生產(chǎn)時采用拉削加工。 ⑶ 要考慮被加工材料的性質(zhì),例如:淬火鋼必須采用磨削或電 加工;而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪,一般都采用精細車削, 高速精銑等。 ⑷ 要考慮工廠或車間的實際情況,同時也應(yīng)考慮不斷改進現(xiàn)有 加工方法和設(shè)備,推廣新技術(shù),提高工藝水平。 ⑸ 此外,還要考慮一些其它因素,如加工表面物理機械性能的 特殊要求,工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術(shù)要求來選定最終 加工方法。再選擇前面各工序的加工方法,如加工某一軸的主要外圓 面,要求公差為 IT6,表面粗糙度為 Ra0.63μm,并要求淬硬時,其 最終工序選用精度,前面準備工序可為粗車——半精車——淬火—— 粗磨。 3.2.2 加工方案的選擇 ⑴ 由參考文獻[3]表 2.1~12 可以確定,平面的加工方案為:粗 銑——精銑( ) ,粗糙度為 6.3~ 0.8,一般不淬硬的平面,79IT:aR 精銑的粗糙度可以較小。 ⑵ 由參考文獻[3]表 2.1~11 確定, 孔的表面粗糙度要求為4? 6.3,則選擇孔的加方案序為:粗鏜——精鏜。 ⑶ 小頭孔加工方法: 加零件毛坯不能直接出孔,只能鍛出一個小坑,以便在以后加工 時找正其中心,但其表面粗糙度的要求為 ,所以選擇加工的方6.1?Ra 法是鉆——擴——鉸。 ⑷孔加工方法: 因為孔的表面粗糙度的要求都不高,是 ,所以我們采用2.5 一次鉆孔的加工方法。 ⑸ 小頭端面槽的加工方法是: 因槽兩側(cè)面表面粗糙度的要求較高,為 ,所以我們采用粗6.1?Ra 銑——精銑。 3.3 確定定位基準 3.3.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時,考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量, 7 使不加工表面與加工表面間的尺寸、位子符合圖紙要求。 粗基準選擇應(yīng)當滿足以下要求: ⑴ 粗基準的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準。目的是為了保證加工 面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需 加工的表面,則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表 面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵ 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如:機床 床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面 作為粗基準,加工床身的底面,再以底面作為精基準加工導軌面。這 樣就能保證均勻地去掉較少的余量,使表層保留而細致的組織,以增 加耐磨性。 ⑶ 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面 有足夠的加工余量。 ⑷ 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準, 以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選 作粗基準,必要時需經(jīng)初加工。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置,能保證撥 叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分 析可知,主要是選擇加工撥叉底面的裝夾定位面為其加工粗基準。 3.3.2 精基準選擇的原則 ⑴ 基準重合原則。即盡可能選擇設(shè)計基準作為定位基準。這樣 可以避免定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 ⑵ 基準統(tǒng)一原則,應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準?;鶞实慕y(tǒng)一 有利于保證各表面間的位置精度,避免基準轉(zhuǎn)換所帶來的誤差,并且 各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一,從而可減少夾具設(shè)計和制造工作。例 如:軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位, 這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面,而且保證了各外圓表面的 同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶ 互為基準的原則。選擇精基準時,有時兩個被加工面,可以 互為基準反復加工。例如:對淬火后的齒輪磨齒,是以齒面為基準磨 內(nèi)孔,再以孔為基準磨齒面,這樣能保證齒面余量均勻。 自為基準原則,有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻, 可以選擇加工表面本身為基準。例如:磨削機床導軌面時,是以導軌 面找正定位的。此外,像拉孔在無心磨床上磨外圓等,都是自為基準 8 的例子。 此外,還應(yīng)選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準,以保 證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設(shè)計簡單等。 要從保證孔與孔、孔與平面、平面與平面之間的位置,能保證撥 叉在整個加工過程中基本上都能用統(tǒng)一的基準定位。從撥叉零件圖分 析可知,它的底平面與 小頭孔,適于作精基準使用。但用一個209H? 平面和一個孔定位限制工件自由度不夠,如果使用典型的一面兩孔定 位方法,則可以滿足整個加工過程中基本上都采用統(tǒng)一的基準定位的 要求。至于兩側(cè)面,因為是非加工表面,所以也可以用 的孔為加4? 工基準。 選擇精基準的原則時,考慮的重點是有利于保證工件的加工精度 并使裝夾準。 3.4 工藝路線的擬訂 對于中批量生產(chǎn)的零件,一般總是首先加工出統(tǒng)一的基準。撥叉 的加工的第一個工序也就是加工統(tǒng)一的基準。具體安排是先以孔和面 定位粗、精加工撥叉底面大頭孔上平面。 后續(xù)工序安排應(yīng)當遵循粗精分開和先面后孔的原則。 3.4.1 工序的合理組合 確定加工方法以后,就按生產(chǎn)類型、零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求 和機床設(shè)備等具體生產(chǎn)條件確定工藝過程的工序數(shù)。確定工序數(shù)的基 本原則: ⑴ 工序分散原則 工序內(nèi)容簡單,有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備。 簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少,產(chǎn)品更換容易。對工人的 技術(shù)要求水平不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多,生產(chǎn)面積大,工藝路 線長,生產(chǎn)管理復雜。 ⑵ 工序集中原則 工序數(shù)目少,工件裝,夾次數(shù)少,縮短了工藝路線,相應(yīng)減少了 操作工人數(shù)和生產(chǎn)面積,也簡化了生產(chǎn)管理,在一次裝夾中同時加工 數(shù)個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少,大量生 產(chǎn)可采用高效率的專用機床,以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設(shè)備 和工藝裝備,使成本增高,調(diào)整維修費事,生產(chǎn)準備工作量大。 一般情況下,單件小批生產(chǎn)中,為簡化生產(chǎn)管理,多將工序適當 9 集中。但由于不采用專用設(shè)備,工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的 專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 加工工序完成以后,將工件清洗干凈。清洗是在 的含809c?: 0.4%~1.1%蘇打及 0.25%~0.5%亞硝酸鈉溶液中進行的。清洗后用壓 縮空氣吹干凈。保證零件內(nèi)部雜質(zhì)、鐵屑、毛刺、砂粒等的殘留量不 大于 。mg20 3.4.2 工序的集中與分散 制訂工藝路線時,應(yīng)考慮工序的數(shù)目,采用工序集中或工序分散 是其兩個不同的原則。所謂工序集中,就是以較少的工序完成零件的 加工,反之為工序分散。 ⑴ 工序集中的特點 工序數(shù)目少,工件裝夾次數(shù)少,縮短了工藝路線,相應(yīng)減少了操 作工人數(shù)和生產(chǎn)面積,也簡化了生產(chǎn)管理,在一次裝夾中同時加工數(shù) 個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設(shè)備少,大量生產(chǎn) 可采用高效率的專用機床,以提高生產(chǎn)率。但采用復雜的專用設(shè)備和 工藝裝備,使成本增高,調(diào)整維修費事,生產(chǎn)準備工作量大。 ⑵ 工序分散的特點 工序內(nèi)容簡單,有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設(shè)備, 簡單的機床工藝裝備。生產(chǎn)準備工作量少,產(chǎn)品更換容易。對工人的 技術(shù)水平要求不高。但需要設(shè)備和工人數(shù)量多,生產(chǎn)面積大,工藝路 線長,生產(chǎn)管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點,必須根據(jù)生產(chǎn)類型。加工要求和 工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下,單件小批生產(chǎn)中,為簡化生產(chǎn)管理,多將工序適當 集中。但由于不采用專用設(shè)備,工序集中程序受到限制。結(jié)構(gòu)簡單的 專用機床和工夾具組織流水線生產(chǎn)。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現(xiàn),使得工序集中的優(yōu) 點更為突出,即使在單件小批生產(chǎn)中仍可將工序集中而不致花費過多 的生產(chǎn)準備工作量,從而可取的良好的經(jīng)濟效果。 3.4.3 加工階段的劃分 零件的加工質(zhì)量要求較高時,常把整個加工過程劃分為幾個階段: ⑴ 粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬,為以后的精加工創(chuàng)造 10 較好的條件,并為半精加工,精加工提供定位基準,粗加工時能及早 發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷,予以報廢或修補,以免浪費工時。 粗加工可采用功率大,剛性好,精度低的機床,選用大的切前用 量,以提高生產(chǎn)率、粗加工時,切削力大,切削熱量多,所需夾緊力 大,使得工件產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和變形大,所以加工精度低,粗糙度值大。 一般粗加工的公差等級為 IT11~IT12。粗糙度為 Ra80~100μm。 ⑵ 半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做 好準備,保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為 IT9~IT10。 表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。 ⑶ 精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保證零件的形 狀位置幾精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面達到圖紙要求. 另外精加工工序安排在最后,可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應(yīng)采用高精度的機床小的切前用量,工序變形小,有利于 提高加工精度.精加工的加工精度一般為 IT6~IT7,表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。 此外,加工階段劃分后,還便于合理的安排熱處理工序。由于熱 處理性質(zhì)的不同,有的需安排于粗加工之前,有的需插入粗精加工之 間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中,對于剛 性好,精度要求不高或批量小的工件,以及運輸裝夾費事的重型零件 往往不嚴格劃分階段,在滿足加工質(zhì)量要求的前提下,通常只分為粗、 精加工兩個階段,甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整 個加工過程而言的,不能以某一表面的加工或某一工序的性質(zhì)區(qū)分。 例如工序的定位精基準面,在粗加工階段就要加工的很準確,而在精 加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 3.4.4 加工工藝路線方案的比較 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術(shù)條件下,成 批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床,以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng) 濟效果,降低生產(chǎn)成本,擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表: 鑄造時效處理 粗銑大端面 1 精銑大端面 1 11 粗銑大端面 1 精銑大端面 2 鉆、擴、鉸?20 孔 插鍵槽 粗銑 18 槽 精銑 18 槽 鉆、鉸?9 孔 鉆、鉸?3 孔 由以上分析:方案為合理、經(jīng)濟的加工工藝路線方案。具體的工藝過 程如下表: 鑄造時效處理 粗銑大端面 1 精銑大端面 1 粗銑大端面 1 精銑大端面 2 鉆、擴、鉸?20 孔 插鍵槽 粗銑 18 槽 精銑 18 槽 鉆、鉸?9 孔 鉆、鉸?3 孔 3.5 撥叉的偏差,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的確定 撥叉的鑄件采用的是 HT200,生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn),采用鑄件 毛坯。 3.5.1 毛坯的結(jié)構(gòu)工藝要求 撥叉為鑄件件,對毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性有一定要求: 12 ⑴ 由于鑄件尺寸精度較高和表面粗糙度值低,因此零件上只有 與其它機件配合的表面才需要進行機械加工,其表面均應(yīng)設(shè)計為非加 工表面。 ⑵ 為了使金屬容易充滿膛和減少工序,鑄件外形應(yīng)力求簡單、 平直的對稱,盡量避免鑄件截面間差別過大,或具有薄壁、高筋、高 臺等結(jié)構(gòu)。 ⑶ 鑄件的結(jié)構(gòu)中應(yīng)避免深孔或多孔結(jié)構(gòu)。 ⑷ 鑄件的整體結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單。 ⑸ 工藝基準以設(shè)計基準相一致。 ⑹ 便于裝夾、加工和檢查。 ⑺ 結(jié)構(gòu)要素統(tǒng)一,盡量使用普通設(shè)備和標準刀具進行加工。 在確定毛坯時,要考慮經(jīng)濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近, 可以減少加工余量,提高材料的利用率,降低加工成本,但這樣可能 導致毛坯制造困難,需要采用昂貴的毛坯制造設(shè)備,增加毛坯的制造 成本。因此,毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問 題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后,必要時可據(jù)此繪出毛坯圖。 3.5.2 撥叉的偏差計算 ⑴ 撥叉底平面和大頭孔上平面的偏差及加工余量計算 底平面加工余量的計算。根據(jù)工序要求,其加工分粗、精銑加工。 各工步余量如下: 粗銑:由參考文獻[4]表 11~19。其余量值規(guī)定為 ,現(xiàn)2.0~5m 取 。查 [3]可知其粗銑時精度等級為 IT12,粗銑平面時厚度偏差2.m 取 01? 精銑:由參考文獻[3]表 2.3~59,其余量值規(guī)定為 。1. 鑄件毛坯的基本尺寸為 ,又由參考文獻 [4]表42.1045.2m?? 11~19 可得鑄件尺寸公差為 。10.6? 毛坯的名義尺寸為: . 毛坯最小尺寸為: 5. 毛坯最大尺寸為: 421.?? 粗銑后最大尺寸為: 03m 粗銑后最小尺寸為: .4.79? 精銑后尺寸與零件圖尺寸相同,且保證各個尺寸精度 15d8。 ⑵ 大小頭孔的偏差及加工余量計算 13 參照參考文獻[3]表 2.2~2,2.2~25,2.3~13 和參考文獻[15] 表 1~8,可以查得: 孔: 鉆孔的精度等級: ,表面粗糙度 ,尺寸偏差是1?IT12.5Raum? 。m2.0 擴孔的精度等級: ,表面粗糙度 ,尺寸偏差是03. 。84. 鉸孔的精度等級: ,表面粗糙度 ,尺寸偏差是8IT?1.6Rau? 。0.3 ⑶.粗、精銑槽 參照參考文獻[1]表 21~5,得其槽邊雙邊粗加工余量 2Z=2.0mm,槽深加工余量為 1.0mm,再由參照參考文獻[1]表 21~5 的 刀具選擇可得其極限偏差:粗加工為 ,精加工為 。0.1?0.13? 槽兩邊毛坯名義尺寸為: 2.58m?? 槽兩邊毛坯最大尺寸為: .5 槽兩邊毛坯最小尺寸為: 1.0 粗銑兩邊工序尺寸為: 85? 粗銑槽底工序尺寸為:27 精銑兩邊工序尺寸為: ,已達到其加工要求: 。0.132 0.325? 3.6 確定切削用量及基本工時(機動時間) 工序 1:粗、精銑 E 平面。 機床:銑床 X52K 刀具:硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀(面銑刀) ,材料: ,15YT ,齒數(shù) ,此為粗齒銑刀。0Dm?5Z? 因其單邊余量:Z=2.2mm 所以銑削深度 :pa2.m 精銑該平面的單邊余量:Z=1.0mm 銑削深度 :p1.0? 每齒進給量 :根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~73,取 :fa 0.15/famZ? 根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~81,取銑削速度 2.8/Vs? 每齒進給量 :根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~73,取 根f f/8. 14 據(jù)參考文獻[3]表 2.4~81,取銑削速度 2.47/Vms? 機床主軸轉(zhuǎn)速 :n102.47601.9/in31Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1~74,取 475? 實際銑削速度 :v .402.9/106nms??? 進給量 : fV.1857/0.1/ffaZ 工作臺每分進給量 : m.247.5infVs?? :根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~81,取?a ma6? 切削工時 被切削層長度 :由毛坯尺寸可知 , l 14l'8l 刀具切入長度 :1 20.5()(~3lDa????2.061)2m? 刀具切出長度 :取2lml2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 : jt12420.36in7.5jmlf???? 機動時間 :'1jt'1268.19i.jlf 所以該工序總機動時間 '10.5minjjtt?? 工序 2:粗、精銑 F 面。 機床:臥式銑床 602X 刀具:硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位端銑刀(面銑刀) ,材料: ,15YT ,齒數(shù) 8,此為細齒銑刀。10Dm? 因其單邊余量:Z=2.2mm 所以銑削深度 :pa2.m? 精銑該平面的單邊余量:Z=1.0mm 15 銑削深度 :pa1.0m? 每齒進給量 :根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~73,取 根f Zmaf/18.0? 據(jù)參考文獻[3]表 2.4~81,取銑削速度 2.47/Vs? 每齒進給量 :根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~73,取 :fa .5/f 根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~81,取銑削速度 .8/ms 機床主軸轉(zhuǎn)速 :n102.86053/in314Vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1~31,取 60/ir? 實際銑削速度 :v.143.14/0dnms??? 進給量 :fV.586/02/ffaZ? 工作臺每分進給量 : m17infVs 被切削層長度 :由毛坯尺寸可知 ,l 4lm'68l 刀具切入長度 :精銑時110lD? 刀具切出長度 :取2l2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 :2jt12402.34min7jmlf???? 機動時間 :2jt'1268.ijlf 所以該工序總機動時間 '20.5injjtt?? 工序 3:鉆、擴、鉸 孔。09H? 機床:立式鉆床 Z525 刀具:根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3~9 選高速鋼錐柄麻花鉆頭。 ⑴ 鉆孔 209? 鉆孔 時先采取的是鉆 孔,再擴到 ,所以 。H17?1.7?17Dm? 切削深度 :pa8.5m? 16 進給量 :根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~38,取 。f rmf/3.0? 切削速度 :參照參考文獻[3]表 2.4~41,取 。V 48Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 :n ,100.486539./in317vrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1~31,取 60? 所以實際切削速度 :v.1473.56/0dnms??? 切削工時 被切削層長度 :l42m? 刀具切入長度 :1 17(~)105.962rDlctgkctgm????? 刀具切出長度 : 取l42?l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 : jt630.5in.jLfn??? ⑵ 擴孔 209H? 刀具:根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3~31 選擇硬質(zhì)合金錐柄麻花 擴孔鉆頭。 片型號:E403 因鉆孔 時先采取的是先鉆到 孔再擴到 ,所以209?17?19.7? ,19.7Dm?17d? 切削深度 :pa.35m? 進給量 :根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~52,取 。f 0.6/fmr? 切削速度 :參照參考文獻[3]表 2.4~53,取 。V 4Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 :n100.462.78/in319vrD???? 按照參考文獻[3]表 3.1~31,取 50n? 所以實際切削速度 :v.1..52/06dms? 17 切削工時 被切削層長度 :l42m? 刀具切入長度 有:11 9.71(~2)20.8632rDdlctgkctgm???????? 刀具切出長度 : ,取lm42?l32 走刀次數(shù)為 1 機動時間 :2jt30.16in.5jLfn??? ⑶ 鉸孔 09H? 刀具:根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3~54,選擇硬質(zhì)合金錐柄機用 鉸刀。 切削深度 : ,且 。pa.15m?20D? 進給量 :根據(jù)參考文獻[3]表 2.4~58, 取f rmf/0.2~1? 。rmf/0.2? 切削速度 :參照參考文獻[3]表 2.4~60,取 。V sV/3. 機床主軸轉(zhuǎn)速 :n100.3265.73/min14rD???? 按照參考文獻[3]表 3.1~31 取 1? 實際切削速度 :v.206.3/10ns??? 切削工時 被切削層長度 :l42m 刀具切入長度 ,101 019.7(~)20.9rDdlctgkctgm???????? 刀具切出長度 : 取2l4l32 走刀次數(shù)為 1 18 機動時間 :3jt42.093.7min15jLnf???? 該工序的加工機動時間的總和是 :jt0.2516.07.48minj??? 工序 5:粗、精銑槽。 機床:雙立軸圓工作臺銑床 KX52 刀具:錯齒三面刃銑刀 ⑴ 粗銑槽 切削深度 :pa9.m? 根據(jù)參考文獻[3]表 查得:進給量 ,根據(jù)參考2476?0.6/famz? 文獻[1]表 查得切削速度 。30?/inV 機床主軸轉(zhuǎn)速 :n ,102.1/i3.45rd???? 按照參考文獻[3]表 3.1~74,取 7n? 實際切削速度 :v.0.5/106nms? 進給量 :fV.87/1.3/ffaZ?? 工作臺每分進給量 : m58infVs 被切削層長度 :由毛坯尺寸可知 , l 20lm 刀具切入長度 :1 0.5(~2)lD?? =63mm 刀具切出長度 :取2ll2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 : jt120631.05min8jmlf???? ⑵ 精銑槽 切削深度 :pa.0 根據(jù)參考文獻[3]表 查得:進給量 ,根據(jù)參考2476?0.8/faz? 文獻[1]表 查得切削速度 ,30?3/inV? 機床主軸轉(zhuǎn)速 :n 19 ,102345.8/min.160Vnrd???? 按照參考文獻[3]表 3.1~74,取 。7? 實際切削速度 :v..04/ns? 進給量 :fV0.8247.5/61.39/ffaZm?? 工作臺每分進給量 : m8infVs 被切削層長度 :由毛坯尺寸可知 , l 0l 刀具切入長度 :1 0.5(~2)lD?? =81mm 刀具切出長度 :取2lml2 走刀次數(shù)為 1 機動時間 : 2jt12081.23in.6jmlf???? 本工序機動時間: 12.5.8mijjtt? 工序 6:鉆孔 機床:臺式鉆床 406ZA 刀具:根據(jù)參照參考文獻[3]表 4.3~9,選硬質(zhì)合金錐柄麻花鉆 頭 切削深度 :pam3? 根據(jù)參考文獻[3]表 查得:進給量 ,切削速度4.2?0.2/fmr? 。smV/36.0? 機床主軸轉(zhuǎn)速 :n ,in/14764.3010rdV???? 按照參考文獻[3]表 3.1~31,取 。0n? 實際切削速度 :v..5/10Dms 切削工時 被切削層長度 :l3m? 20 刀具切入長度 :1l 6(1~2)0242rDctgkctgm?????? 刀具切出長度 : 取 。2m4l3 加工基本時間 : jt124.1in0.6jLlfn?? 3.7 時間定額計算及生產(chǎn)安排 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求,該撥叉的年產(chǎn)量為 5000 件。一年以 240 個 工作日計算,每天的產(chǎn)量應(yīng)不低于 21 件。設(shè)每天的產(chǎn)量為 21 件。再 以每天 8 小時工作時間計算,則每個工件的生產(chǎn)時間應(yīng)不大于 22.8min。 參照參考文獻[3]表 2.5~2,機械加工單件(生產(chǎn)類型:中批以 上)時間定額的計算公式為: (大量生產(chǎn)時 ) Ntktt zfjd /%)1(?? 0/?Ntz 因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為: )(ttfjd 其中: —單件時間定額 —基本時間(機動時jt 間) —輔助時間,用于某工序加工每個工件時都要進行的各ft 種輔助動作所消耗的時間,包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間 —布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分k 比值 ⑴ 粗、精銑 E、F 面 粗加工機動時間 :jt0.5minj?粗 精加工機動時間 : 8精 輔助時間 :參照參考文獻[3]表 2.5~45,取工步輔助時間為ft 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短,所以取裝卸工件時間為min41.0 , 則 min41..0??ft :根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5~48,k 13?k 單間時間定額 有:dt()(%(0.5)(%)2.min.8ifdjtk????粗 粗 181435fjt??精 精 21 因此應(yīng)布置二臺粗、精機床即可以完成此二道工序的加工,達到 生產(chǎn)要求。 ⑵ 鉆、擴、鉸 孔209H? 機動時間 : jt.5.16.07.48minj??? 輔助時間 :參照參考文獻[3]表 2.5~41,取工步輔助時間為f 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短,所以取裝卸工件時間min75.1 為 , 則 in75.1.??ft :根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5~43,k 14.2?k 單間時間定額 :dt()1%(0.48175)(.%).0min2.8idjftk??? 因此應(yīng)布置一臺機床即可完成本工序的加工,達到生產(chǎn)要求 ⑷ 粗、精銑槽 加工機動時間 :jt2.8minj? 輔助時間 :參照參考文獻[3]表 2.5~45,取工步輔助時間為f 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短,所以取裝卸工件時間為min41.0 , 則 in41..0??ft :根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5~48, 。k 3k 單間時間定額 有:dt()1%(2.814)(%)4.17min2.8ijfk???? 因此應(yīng)布置一臺機床即可以完成此道工序的加工,達到生產(chǎn)要求。 ⑸ 鉆 孔6? 機動時間 : jt0.1minj? 輔助時間 :參照參考文獻[3]表 2.5~41,取工步輔助時間為f 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短,所以取裝卸工件時間min75.1 為 , 則 in75.1.??ft :根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5~43, 。k 14.2?k 22 單間時間定額 ,由式(1.11)有:dt()1%(0.175)(2.14%).min2.8ijfk?????? 因此應(yīng)布置一臺機床即可完成本工序的加工,達到生產(chǎn)要求 ⑹ 銑斷 加工機動時間 :jt0.61minj 輔助時間 :參照參考文獻[3]表 2.5~45,取工步輔助時間為f 。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短,所以取裝卸工件時間為min41.0 則 in41..??ft :根據(jù)參考文獻 [3]表 2.5~48, 。k 13?k 單間時間定額 有:dt()1%(0.6.4)(%)2.9min.8idjftk??? 因此應(yīng)布置一臺機床即可以完成此道工序的加工,達到生產(chǎn)要求。 4、鉆孔夾具設(shè)計 4.1 研究原始質(zhì)料 利用本夾具主要用來鉆圓周面上孔,加工時要滿足粗糙度要求。 為了保證技術(shù)要求,最關(guān)鍵是找到定位基準。同時,應(yīng)考慮如何提高 勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。 4.2 定位基準的選擇 由零件圖可知:在對槽進行加工前,底平面進行了粗、精銑加工, 孔進行了鉆、擴、鉸加工,進行了粗、精鏜加工。因此,定位、夾緊 方案有: 方案Ⅰ:選底平面、工藝孔和大頭孔定位,即一面、心軸和棱形 銷定位,夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。該心軸需要在上面鉆孔, 以便刀具能加工工件上的小孔。 方案Ⅱ:選一面兩銷定位方式,工藝孔用短圓柱銷, 用棱形4? 銷定位,夾緊方式用操作簡單,通用性較強的移動壓板來夾緊。 23 分析比較上面二種方案:方案Ⅰ中的心軸夾緊、定位是不正確的, 孔端是不加工的,且定位與夾緊應(yīng)分開,因夾緊會破壞定位。心軸上 的開孔也不利于排銷。 通過比較分析只有方案Ⅱ滿足要求,孔其加工與孔的軸線間有尺 寸公差,選擇小頭孔和大頭孔來定位,從而保證其尺寸公差要求。 圖中對孔的的加工沒有位置公差要求,所以我們選擇底平面和兩 孔為定位基準來設(shè)計鉆,從而滿足孔的加工要求。工件定位用底面和 兩孔定位限制 5 個自由度。 4.3 切削力及夾緊力的計算 鉆該孔時選用:鉆床 Z525,刀具用高速鋼刀具。 由參考文獻[5]查表 可得:721? 切削力公式: .06f PFDfK? 式中 m./r 查表 得: 821?0.75()36bp? 其中: 0.6b??.48K? 即: 95()fFN 實際所需夾緊力:由參考文獻[5]表 得:12? 12KFW???? 有: 120.7,.6? 安全系數(shù) K 可按下式計算有: 6543210K? 式中: 為各種因素的安全系數(shù),見參考文獻 [5]表 60~ 12? 可得: 1.20.1.301.56K???? 24 所以 95.081649.2()KfWFN???? 由計算可知所需實際夾緊力不是很大,為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、 操作方便,決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 取 , ,1.56K?10.7?2.16? 查參考文獻[5]1~2~26 可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾 緊力按以下公式計算: )(210 ?????tgtQLWz 式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得: 6.2???.76zr?901?052??'29?? 其中: 3()Lm)(8NQ 螺旋夾緊力: 04.W 由上述計算易得: K? 因此采用該夾緊機構(gòu)工作是可靠的。 4.4 誤差分析與計算 該夾具以底面、兩孔為定位基準,要求保證被加工和孔粗糙度為 12.5。該孔次性加工即可滿足要求。 由參考文獻[5]可得: ⑴ 兩定位銷的定位誤差 : 11minDWd?????? 1 21min2min.DdDdJWarctgL??????? 其中: ,10.52D??20D?? 25 ,10.dm??20.3dm?? , in?in4 且:L=135mm ,得 0.63DW??? .2Jm ⑵ 夾緊誤差 : ?cos)(minaxyj??? 其中接觸變形位移值: 1()(9.62nHBZyRaZkNcl?? 查[5]表 1~2~15 有 。 10.4,0,.42,0.7zKC???cos8jym?? ⑶ 磨損造成的加工誤差: 通常不超過Mj??5. ⑷ 夾具相對刀具位置誤差: 取AD01. 誤差總和: 0.85jwm??? 4.5 零、部件的設(shè)計與選用 4.5.1 定位銷選用 本夾具選用一可換定位銷和固定棱形銷來定位,其參數(shù)如表 6.1 和 6.2: 表 6.1 可換定位銷 D d H 公稱尺 寸 允差 1h1b1dC1 26 14 ~1 8 16 15 ~0.0 11 22 5 1 4 M1 2 4 1 表 6.2 固定棱形銷 d d H 公稱尺 寸 允差 Lh1b1C1 40 ~5 0 20 22 +0.03 4 ~0.0 23 65 5 3 8 1 6 1.5 4.5.2 夾緊裝置的選用 該夾緊裝置選用移動壓板,其參數(shù)如表 6.3: 表 6.3 移動壓板 公稱直徑 L BHlb1dK 6 45 20 8 19 6.6 7 M6 5 4.5.3 鉆套、襯套、鉆板設(shè)計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套 (其結(jié)構(gòu)如下圖所示)以減少更換鉆套的輔助時間。 27 圖 6.1 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表 6.4: 表 6.4 鉆套 D d H 公稱尺 寸 允差 12Dh1mCr? 6 12 12 +0.01 8 +0.00 7 22 18 10 4 9 0.5 18 0.5 襯套選用固定襯套其結(jié)構(gòu)如圖所示: 28 圖 6.2 固定襯套 其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下表 6.5: 表 6.5 固定襯套 d D 公稱尺 寸 允差 H 公稱尺寸 允差 C 1 12 +0.034 +0.016 12 18 +0.023 +0.012 0.5 2 鉆板選用固定式鉆板,用 4 個沉頭螺釘和 2 個錐銷定位于夾具體 上。 4.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 本夾具用于在鉆床上加工孔。工件以底平面、兩孔為定位基準, 在定位環(huán)上實現(xiàn)完全定位。采用手動螺旋壓板機構(gòu)夾緊工件。該夾緊 機構(gòu)操作簡單、夾緊可靠。 29 結(jié) 論 通過這次設(shè)計,使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設(shè)計都有 了更進一步的認識,也加深了對大學三年中所學基礎(chǔ)知識的學習和理 解。設(shè)計是理論聯(lián)系實際的最有效方法。在具體設(shè)計過程中,必須考 慮到方方面面的問題,在理論上正確無誤的設(shè)計,在實際中往往存在 各種問題。這樣,在設(shè)計時就必須考慮所設(shè)計的機構(gòu)是否合理,在實 際運用中能否正常工作,而不僅僅考慮理論上的可行性,使我學會了 從實際出發(fā)加工零件和設(shè)計夾具。 在本次設(shè)計中,考慮到零件的加工難易、材料、成本等問題,所 選用的零、部件都是操作簡單,通用性較強的標準件,從現(xiàn)時以最低 的成本實現(xiàn)最先進的加工。但也有不足之處:特別是對于鏜孔夾具, 在刀具加工完退出工件孔時,有可能會劃傷工件內(nèi)孔表面,本可以在 夾具體內(nèi)部設(shè)置液壓升降系統(tǒng),使工件孔與定位立臺可升可降,這樣, 在刀具退出時,使定位立臺連同工件孔一起升起,從而避免劃傷。但 考慮到成本問題,未采用這種方法。為此,鏜孔的專用夾具還有待改 進。無論怎樣,這次的畢業(yè)設(shè)計使我獲益良多。 30 參考文獻 [1] 楊叔子,機械加工工藝師手冊[M] ,北京:機械工業(yè)出版社, 2004。 [2] 上海金屬切削技術(shù)協(xié)會,金屬切削手冊[M],上海:上??茖W 技術(shù)出版社,2004。 [3] 李洪,機械加工工藝手冊[M] ,北京:機械工業(yè)出版社, 1990。 [4] 方昆凡,公差與配合手冊[M] ,北京:機械工業(yè)出版社, 1999。 [5] 王光斗,王春福,機床夾具設(shè)計手冊[M],上??茖W技術(shù)出版 社,2000。 [6] 東北重型
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