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防護(hù)罩冷沖壓模具設(shè)計(jì)
第1章 緒論
畢業(yè)設(shè)計(jì)做為大學(xué)教學(xué)中的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié),是對(duì)我們?nèi)晁鶎W(xué)專業(yè)知識(shí)的最后一次也是最全面的一次檢查.通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)可以很好的使我們辛勤的老師了解學(xué)生掌握知識(shí)的程度,也可以使我們很好的加強(qiáng)對(duì)專業(yè)知識(shí)的鞏固,對(duì)以后我們踏足社會(huì)和在實(shí)踐工作中起到了不可估量的作用.
畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的有:
1、 綜合運(yùn)用本專業(yè)所學(xué)課程 的理論和生產(chǎn)實(shí)習(xí)知識(shí),進(jìn)行一次拉深模具設(shè)計(jì)工作的實(shí)際訓(xùn)練,從而培養(yǎng)和提高學(xué)生自己的獨(dú)立工作能力。
2、 鞏固“沖壓模具設(shè)計(jì)與制造”等課程所學(xué)的內(nèi)容,掌握模具設(shè)計(jì)的方法和步驟。
3、 掌握沖壓模具設(shè)計(jì)與基本技能,如模具相關(guān)尺寸計(jì)算、繪圖、查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè),熟悉標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。
沖壓?,F(xiàn)狀:
目前,我國的模具技術(shù)有了很大發(fā)展,模具的精密度,復(fù)雜程度和壽命都有很大提高。如,主要的汽車模具企業(yè)已能生產(chǎn)大型,精密的轎車覆蓋件模具;體現(xiàn)高水平制造技術(shù)的多工位級(jí)進(jìn)模的覆蓋面增加;模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度也有一定提高。但是,由于我國的模具行業(yè)起步較晚,與國外相比,仍存在不小的差距,主要體現(xiàn)在:
產(chǎn)需矛盾:隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高,工業(yè)產(chǎn)品更新速度的加快,對(duì)模具的需求越來越磊。無論是數(shù)量還是質(zhì)量都無法滿足國內(nèi)市場的需要,只達(dá)到70%左右。造成矛盾突出的原因是模具企業(yè)的專業(yè)化,標(biāo)準(zhǔn)化程度低,生產(chǎn)周期長。另外,設(shè)計(jì)和制造工藝水平還不能完全適應(yīng)發(fā)展的需要。
企業(yè)結(jié)構(gòu)不合理:我國很多模具生產(chǎn)能力集中在各主機(jī)廠的模具分廠或車間內(nèi),模具的商品化程度低,面國外面70%心上都是專業(yè)模具廠,且走的是“小而精”的道路,因此生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益俱佳。
產(chǎn)品水平:衡量模具的產(chǎn)品水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的復(fù)雜程度,以及模具的制造周期和使用壽命。而這幾項(xiàng)指標(biāo)與國外相比的差距都十分明顯。
此外,模具工業(yè)的整體裝備水平也存在相對(duì)落后,利用率低的現(xiàn)象。高素質(zhì)的模具技術(shù)人才缺乏,產(chǎn)品的綜合開發(fā)能力還急需加強(qiáng)。
近年來,外企進(jìn)入中國加劇了競爭,也出現(xiàn)一些價(jià)格方面的惡性競爭。為了避免順為暫的利益而損失 長遠(yuǎn)利益和整體的發(fā)展,未來一年中,待業(yè)協(xié)會(huì) 也將加強(qiáng)團(tuán)結(jié)模具企業(yè)間的組織和協(xié)調(diào),制定合理的價(jià)格水平。同時(shí),研究國際模具價(jià)格水平,以對(duì)行業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)和信息溝通。
改革開放以來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,市場對(duì)模具的需求量不斷增長。近年來,模具工業(yè)企業(yè)的所有制成份也發(fā)生了巨大變化,除了國有專業(yè)模具廠外,集體,合資,獨(dú)資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)”;廣東一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),科龍,美的,康佳等集團(tuán)紛紛建立了自己的模具制造中心;中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。
隨著與國際接軌的腳步不斷加快,市場競爭的日益加劇,人們已經(jīng)越來越認(rèn)識(shí)到產(chǎn)品質(zhì)量,成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個(gè)鏈條中最基礎(chǔ)的要素之一,模具制造技術(shù)現(xiàn)已成為衡量一切的標(biāo)準(zhǔn)。
雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展,但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國空相比仍有較大的差距。例如,精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重比較低;CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高;許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等,致使相當(dāng)一部分大型,精密,復(fù)雜和長壽命模具依賴進(jìn)口。
沖壓模制造技術(shù)未來發(fā)展趨勢:
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(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng):
1全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步,普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟,各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度;進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū),跨企業(yè),跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能,實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源的重新整合,使用權(quán)虛擬制造成為可能。
2提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度
我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高,估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)百葉窗國家一役為80%左右。
3模具研磨拋光將自動(dòng)化,智能化
模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命,制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響,研究自動(dòng)化,智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作,提高模具質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢。
畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們要畫出模具裝配圖,繪制主要工作零件圖,編制主要工作零件加工工藝,寫出設(shè)計(jì)說明書,最后參加畢業(yè)答辯.
第2章 分析沖壓件的工藝性
零件簡圖:如圖1所示.
生產(chǎn)批量:大批量
材料:08F
材料厚度:1.5
要求: 要求確定該零件沖壓成形工藝,設(shè)計(jì)沖壓成形模具。即做出該零件的拉深及翻邊工藝.
圖1-1 防護(hù)罩工件簡圖
該工件屬于典型的有凸緣圓筒形拉深,要求內(nèi)形尺寸,形狀簡單對(duì)稱,該工件作為另一零件的罩,對(duì)表面粗糙度沒有特殊要求。所有尺寸均為自由公差,按IT14級(jí)確定工件的公差,可用落料獲得的圓形板料進(jìn)行拉深,拉深成為外徑為223.4mm,內(nèi)圓角R為6mm的有凸緣圓筒,工件總高度尺寸73.5㎜可在拉深中達(dá)到要求。一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求,對(duì)零件的厚度變化也沒有要求。圓筒形件的毛坯為圓形板料,可以通過落料獲得。08F鋼是碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的沖壓性能
綜上所述,該工件的精度及結(jié)構(gòu)尺寸都能滿足沖壓工藝要求,工件的拉深工藝性較好。該工件在滿足沖壓工藝性要求的前提下,采用的沖壓基本工序是落料、拉深、翻邊。
第3章 沖壓工藝方案的確定
該工件包括落料、拉深、翻邊,切邊、沖孔兩個(gè)基本工序,現(xiàn)只做落料、拉深、翻邊基本工序.經(jīng)分析可以有以下三種工藝方案:
方案一:先落料,后拉深翻邊.采用單工序模生產(chǎn).
方案二:落料一拉深翻邊復(fù)合沖壓.采用復(fù)合模生產(chǎn).
方案三:拉深級(jí)進(jìn)沖壓.采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn).
方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,但需要兩道工序兩副模具,生產(chǎn)效率低,難以滿足該工件大批量生產(chǎn)和客戶的要求.所以此方案不可取.方案二只需要一副模具,生產(chǎn)效率明顯要比方案一好,盡管模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾何形狀簡單對(duì)稱,模具制造并不困難.方案三也只需要一副模具,生產(chǎn)效率高,但模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,送進(jìn)操作不方便,加之工件尺寸偏大.通過對(duì)上述三種方案的分析比較,該零件若能一次拉深,則其沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳.
第4章 必要的工藝尺寸計(jì)算
4.1 毛坯尺寸計(jì)算
圖4-1 工件簡圖
工件簡圖如上圖所示,按中性層計(jì)算尺寸:d1=208.45;d2=221.95;d3=236;d4=226;r=1.5;R=6;h=64.5。
根據(jù)表面積相等原則,用解析法求該零件的毛坯直徑D.(公式見表4.3.3 常用旋轉(zhuǎn)體拉深件坯料直徑的計(jì)算公式)。當(dāng)r不等于R時(shí),毛坯直徑D:
D
=
==336.89
4.2 排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算
沖裁件面積A
A==89093.5mm
D——毛壞件直徑
條料寬度B
B=D+2a+C=347.29mm
a——側(cè)搭邊值,a=1.5;a1=1.2。
c——導(dǎo)料板與最寬條料之間的間隙,其最小值見表2.5.5。取c=8。
步距S
S=D+=337.89mm
一個(gè)步進(jìn)距的材料材料率η
η=nA/BS100%=76%
其結(jié)構(gòu)示意圖如下:
圖4-2 排樣示意圖
4.3 拉深次數(shù)的確定
4.3.1能否一次拉深成形
圖4-2
有凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)為
式中:——有凸緣圓筒形件的拉深系數(shù);
d——零件筒形部分的直徑;
D——坯料直徑
拉深系數(shù)==0.66
坯料相對(duì)厚度(t/D)100=0.45
由上式可以看出,有凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)取決于有關(guān)尺寸的三個(gè)相對(duì)比值即(凸緣的相對(duì)直徑)、h/d(零件的相對(duì)高度)、R/d(相對(duì)圓角半徑).其中以影響最大,h/d次之,R/d影響最小. 和h/d越大,表示拉深時(shí)毛坯變形區(qū)的寬度大,拉深成形的難度也大.當(dāng)和h/d超過一定值時(shí),便不能一次拉深,因?yàn)榻欣钕禂?shù)大于表4.5.1的極限拉深系數(shù)值,則凸緣圓筒形件可以一次拉深成形.查表4.5.1發(fā)現(xiàn)小于表中數(shù)值,能一次拉深成形.所以采用落料-拉深翻邊復(fù)合沖壓.
4.3.2 拉深類型的確定
該零件屬于淺拉深
4.4 沖壓工序力計(jì)算
該模具擬采用正裝復(fù)合模,固定卸料與頂件,具體壓力計(jì)算見表1所示.另外,為了解決拉深過程中的起皺問題,生產(chǎn)實(shí)際中的主要方法是在模具結(jié)構(gòu)上采用壓料裝置.常用的壓料裝置有剛性壓料裝置和彈性壓料裝置兩種.是否采用壓料裝置主要看拉深過程中是否可能發(fā)生起皺,在實(shí)際生產(chǎn)中可按表4.4.4來判斷拉深過程中是否起皺和采用壓料裝置.因?yàn)榭偫钕禂?shù)0.66>0.6,所以可不用壓料裝置..根據(jù)沖壓總力計(jì)算結(jié)果并結(jié)合工件高度,初選開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25.
4.4.1 落料力的計(jì)算
落料力是沖裁過程中凸模對(duì)板料施加的壓力,它是隨凸模進(jìn)入材料的深度(凸模的行程)而變化的,通常所說的落料力是指能將達(dá)到工件所用坯料的最大沖裁力的最大值,它是選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一.
=KLt=618833N
——落料力;
L——沖裁周邊長度;
——材料抗剪強(qiáng)度;
K——系數(shù)。
系數(shù)K是考慮到實(shí)際生產(chǎn)中,模具間隙值的波動(dòng)和不均勻、刃口的磨損、板料力學(xué)性能和厚度波動(dòng)等因素的影響而給出的修正系數(shù)。一般?。耍?.3。
4.4.2 拉深力的計(jì)算
拉深力的計(jì)算是為了合理地選用壓力機(jī)和設(shè)計(jì)拉深模具。
F==210763N
F——拉深力;
t——板料厚度;
——拉深后的工序件直徑;
——拉深件材料的抗拉強(qiáng)度;
——修正系數(shù),其值見表4.4.6。
4.4.3 翻邊力的計(jì)算
翻邊力F一般不大,用圓柱形平底凸模翻邊時(shí),可按下式計(jì)算:
=1.1=20470N
?。摹吅笾睆剑ò粗芯€計(jì)算);
d——坯料預(yù)制孔直徑;
t——材料厚度;
——材料屈服點(diǎn)。
翻邊凸模圓角半徑應(yīng)該盡量取大些,以便有利于翻邊變形。一般應(yīng)該取圓角半徑大于或等于工件厚度的4倍。
所以 沖壓工序總力
=+F+=850066N
4.5 模具主要零件部分尺寸的計(jì)算
4.5.1 拉深模間隙計(jì)算
拉深模的凸、凹模之間間隙對(duì)拉深力、零件質(zhì)量、模具壽命等都有影響。間隙小,拉深力大、模具磨損大,過小的間隙會(huì)使零件嚴(yán)重變薄甚至拉裂;但間隙小, 沖件回彈小,精度高。間隙過大,坯料容易起皺,沖件錐度大,精度差。因此,生產(chǎn)者中應(yīng)根據(jù)板料厚度及公差、拉深過程板料的增厚情況、拉深次數(shù)、零件的形狀及精度 要求等到,正確確定拉深模間隙。
由表4-12查得:Z/2=T=1.5深模的間隙Z=3m.
4.5.2 拉深模圓角半徑
拉深凹模的圓角半徑R按表4-13選取R=6t=8m,凸模圓角半徑 R= R=8m;
4.5.3 工作部分尺寸計(jì)算
4.5.3.1 落料時(shí)模具工作部分尺寸計(jì)算
根據(jù)設(shè)計(jì)原則,落料時(shí)以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。首先確定凹模尺寸,凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;將凹模尺寸減去最小合理間隙值即得到凸模尺寸。
查表2.3.3得,
查表2.4.1得,
==
=
上式中:——落料凹、凸尺寸;
——落料件的最大極限尺寸;
——工件的制造公差;
——最小合理間隙;
x——磨損系數(shù)
——凸凹模的制造公差;
模具制造公差是查表2.4.1所得,滿足
4.5.3.2 拉深時(shí)工作部分尺寸計(jì)算
對(duì)于最后一道工序的拉深模,其凸凹模工作部分尺寸及公差應(yīng)按零件的要求來確定.
當(dāng)零件尺寸標(biāo)注在內(nèi)形時(shí),以凸模為基準(zhǔn),工作部分尺寸為:
查表4.8.2得Z=3mm.=0.46 .查表4.8.3得
==
==
上式中, ------------凹凸模的尺寸;
--------------拉深件內(nèi)徑的最小極限尺寸;
-----------------零件的公差
--------------凹凸模制造公差
Z-----------------拉深模又面間隙.
4.5.3.3 模通氣孔的設(shè)計(jì)
當(dāng)拉深后的沖件從凸模上脫下來,由于受空氣的壓力而緊緊包在凸模上,致使不易脫下。對(duì)于材料厚度較薄的拉深件,甚至?xí)沽慵T。因此,為了簡化凸模的結(jié)構(gòu),本模具用一個(gè)固定在凸模上的通氣板,在通氣板上開一個(gè)直徑為Φ12m的孔。通氣板采用H7/m6的配合,其結(jié)構(gòu)如圖所示:
圖4-3 通氣孔
第5章 模具的總體設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)模具時(shí),由于拉深工藝的特殊要求,除了應(yīng)考慮到與其他模具一樣的設(shè)計(jì)方法與步驟外,還需要考慮到如下特點(diǎn):
1)、深圓筒形件時(shí),應(yīng)考慮到料厚、材料、模具圓角半徑r 、r等情況,根據(jù)合理的拉深系數(shù)確定拉深工序。拉深工藝的計(jì)算要求有較高的準(zhǔn)確性,從而拉深凸模長度的確定必須滿足工件拉深高度的要求,且在拉深凸模上必須有一定尺寸要求的通氣孔。
2)、分析成形件的形狀,尺寸有沒有超過加工極限的部分。選用凸模材料必須考慮熱處理時(shí)的崎嶇變形,同時(shí)需注意凸模在模座上的定位、緊固的可靠性。
3)、回彈、扭曲、局部變形等的缺陷所產(chǎn)生的彈性變形難于保證零件形狀的精度,此時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的改進(jìn)措施。
4)、于形狀復(fù)雜的零件,很難計(jì)算出準(zhǔn)確的毛坯形狀和尺寸。因此,在設(shè)計(jì)模具時(shí),往往先做拉深模,經(jīng)試壓確定合適的毛坯形狀和尺寸再制作落料模,并在拉深模上定形的毛坯安裝定位裝置,同時(shí)要預(yù)先考慮到使后面工序定位準(zhǔn)確的措施。
5.1 模具類型的選擇
由沖壓工藝分析可知,采用復(fù)合沖壓,所以模具類型為落料-拉深翻邊復(fù)合模.
5.2定位方式的選擇
因?yàn)樵撃>呤褂玫氖菞l料,所以導(dǎo)料采用導(dǎo)料板(本副模具固定卸料板與導(dǎo)料板一體),送進(jìn)步距控制采用擋料銷.擋料銷工作部分的設(shè)計(jì)根據(jù)材料的厚度來取,取4mm,最小高出材料厚度2mm。
5.3 卸料、出件方式的選擇
模具采用固定卸料,剛性打件,并利用裝在壓力機(jī)工作臺(tái)下的標(biāo)準(zhǔn)緩沖器傳遞給頂件塊提供翻邊力。取件時(shí)用手工將從凸凹模中頂下的工件取出。
下頂件塊是為了和凸凹模配合一起翻邊,所以應(yīng)該有一定的強(qiáng)度,選用45號(hào)鋼即可,在工作中很好的拉深凸模和落料凹模配合,與凸模的單邊間隙應(yīng)該取0.2-0.5mm之間,取0.3即可。與落料凹模的配合也是一樣。所以頂件塊的內(nèi)外形結(jié)構(gòu)與拉深凸模和落料凹模的配合選擇H10/C10的間隙配合,在熱處理后還要進(jìn)行磨削加工,工作表面粗糙度應(yīng)該達(dá)到=0.8um,其余工作表面達(dá)到R06.3~3.2um即可。下頂件的結(jié)構(gòu)示意圖如下:
圖5—1 頂件塊
5.4 導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量,方便安裝調(diào)整,該復(fù)合模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
第6章 主要零部件的設(shè)計(jì)
6.1 工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
工作零件是工作成形過程中的主要工作零部件,由于工作形狀簡單對(duì)稱,所以模具的工作零件均采用整體結(jié)構(gòu),拉深凸模、落料凹模和凸、凹模的結(jié)構(gòu)如圖所示。
圖6-2拉深凸模
為了實(shí)現(xiàn)先落料后拉深,模具裝配后,應(yīng)使拉深凸模的端面比落料凹模端面低.所以拉深凸模的長度L可按下式計(jì)算;
L==30mm+100mm-3mm=127mm
拉深凸模采用過渡配合H7/m6,固定在下模座上,其高度最少應(yīng)大于工件高度的10-15mm,經(jīng)過計(jì)算得凸模高度為127mm,因凸模的尺寸較大,為了防止淬火變形,除了工作部分采用局部淬火(58-62HRC)外,材料用淬火變形小的CrWMn模具鋼。
圖6—3 落料凹模
落料凹模采用H7/m6的過渡配合,固定在下模座上,其高度尺寸等于100mm,因凹模的尺寸較大,為了防止淬火變形,除了采用工作部分局部淬火(58-62HRC)外,材料用淬火變形小的CrWMn模具鋼。
圖6-4 凸、凹模
凸、凹模采用螺釘固定在上模座上,其高度尺寸可按下式計(jì)算:
H=
上式中:
——工件的高度。=73.5mm
——頂件塊的厚度。=15mm
在凸、凹模和拉深凸模配合時(shí),凸、凹模進(jìn)入拉深凸模時(shí)要碰到下頂塊,下頂塊的厚度為15mm,所以凸、凹模的高度H=120mm
6.2 模架及其他零部件的選用
查表2.9.6.根據(jù)材料厚度可得落料凹模的最小壁厚為3.8.取壁厚為4.5.又知落料凹模的刃口尺寸為331.35.所以落料凹模最大直徑為340.35.
模架選項(xiàng)用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架,可承受較大的沖壓力.為防止裝模時(shí),上模誤轉(zhuǎn)裝配,對(duì)模架中兩對(duì)導(dǎo)柱與導(dǎo)套作粗細(xì)不等:
導(dǎo)柱d/mmL/mm分別為Φ45260,Φ48260;導(dǎo)套Φ4513661,Φ4813665.
最大高度=350mm
最小高度=305mm
上模座厚度取40mm.
下模座厚度取55mm.
固定卸料板厚度取15mm.
下固定板厚度取30mm.
上模墊板厚度取10mm.
下模墊板厚度取20mm.
模具閉合高度:
=(40+20+120+100+30+10+55-20)
=345mm
6.2.1 上推件塊的設(shè)計(jì)
由于工件尺寸比較大,為了防止在拉深成形后,工件不能與凸、凹模分離,所以采用推件塊,由打桿提供壓力。推件塊應(yīng)具有足夠的剛度,所以選用45號(hào)鋼,推件塊與凸、凹??椎拈g隙不能大,單邊間隙應(yīng)留有0.2-0.5mm,取值0.3mm的余量。推件塊外形尺寸與凸、凹模輪廓尺寸之間的關(guān)系可采用H10/c10的間隙配合。
在進(jìn)行車削時(shí),要保證工作表面達(dá)到=6.3-3.2即可。推件塊的結(jié)構(gòu)示意圖如下所示:
圖6-5 推件塊
6.2.2 螺釘
用于固定模具在墊板上的位置,在此次設(shè)計(jì)中一共選用了8個(gè)螺釘。
螺釘規(guī)格 公稱長度 L= 100㎜,性能等級(jí)為8.8級(jí)。
螺釘 GB∕T 70.1 M12×100
材料為45號(hào)鋼,熱處理硬度HRC35-40。
4.5.3、用于固定上頂板,選用數(shù)量為4個(gè)。
螺釘 GB∕T 70.1 M8×75
材料為45號(hào)鋼,熱處理硬度HRC35-40。
6.2.3 定位銷
定位銷 GB2866.11-81 A8
采用二位銷,材料選用45號(hào)鋼。其結(jié)構(gòu)如圖所示:
圖6-5定位銷結(jié)構(gòu)
第7章 模具總裝圖
由以上設(shè)計(jì),可得到如圖所示的模具總裝圖.為了實(shí)現(xiàn)先落料,后拉深,就保證模具裝配后,拉深凸模的端面比落料凹模端面低3mm。模具上模部分主要有上模板、墊板、凸、凹模組成。卸料方式采用固定卸料。下模部分由下模座、墊板、拉深凸模固定板、拉深凸模、落料凹模、下頂件器等組成。制件由上模部分的推件塊打下,并手動(dòng)取出。
坯料送進(jìn)時(shí)采用定位銷進(jìn)行定位,在落料凹模上安裝有二個(gè)定位銷,對(duì)坯料上進(jìn)行定位,以定位銷使壞料在凹模中得到精確定位。將坯料沿著凹模上表面向前推進(jìn),直至推到定位銷,即可進(jìn)行落料。
模具工作過程:將條形坯料送入剛性卸料板下長條形槽中,平放在凹模面上,并靠槽的一側(cè),直到頂?shù)蕉ㄎ讳N,壓力機(jī)滑塊帶著上模下行,凸、凹模下表面首先接觸條料,并與頂件塊一起壓條料,先落料,后拉深,在拉深的同時(shí)凸、凹模與下頂件塊一起作用形成所要的翻邊。當(dāng)拉深翻邊結(jié)束后,上?;爻?,落料后的條料由剛性卸料板從凸凹模上卸下,拉深成形的工件由壓力機(jī)上由壓力機(jī)上活動(dòng)橫梁通過推件塊從凸凹模中剛性打下,用手工將工件取走后,將條料送進(jìn)一個(gè)步距,進(jìn)行下一個(gè)工件的生產(chǎn)。
第8章 沖壓設(shè)備的選定
沖壓設(shè)備選擇是工藝設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容,它直接關(guān)系到設(shè)備的合理使用、安全、產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命、生產(chǎn)效率及成本等一系列重要問題。設(shè)備選擇主要包括設(shè)備類型和規(guī)格兩個(gè)方面的選擇。
設(shè)備類型的選擇訂取決于沖壓的工藝要求和生產(chǎn)指。在設(shè)備類型選定之后,應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)沖壓工藝力 模具閉合高度和模板平面輪廓尺寸等確定設(shè)備規(guī)格。
根據(jù)沖壓工藝總力計(jì)算結(jié)果,并結(jié)合模具閉合高度。由于淺拉深件:F≥(1.60-1.8)F。
=1.8X850066N=1530.12KN
壓力機(jī)的最大裝模高度,應(yīng)大于所設(shè)計(jì)模具的最大閉合高度,由表1-67 開式雙柱固定臺(tái)壓力機(jī)技術(shù)規(guī)格,查得JA21-160符合其公稱壓力。該壓力機(jī)技術(shù)參數(shù)為:
公稱壓力(噸): 160
滑塊行程(mm):160
滑塊行程次數(shù)(次/分): 40
最在封閉高度(mm):450
封閉高度調(diào)節(jié)量(mm) :130
滑塊中心線至床身距離(mm):380
工作臺(tái)尺寸:前后 710 左右 1120
第9章 工作零件的加工工藝
本副模具工作零件都是旋轉(zhuǎn)體,形狀比較簡單,加工時(shí)主要采用車削。
9.1 拉深凸模
9.1.1 毛坯的選定
根據(jù)拉深凸模的工件要求,拉深凸模材質(zhì)具有高硬度、高耐磨性,由于工件的尺寸比較大,需要有很高的淬透性、熱處理變形小的材料,毛坯選用CrWMn,熱處理后的硬度為58-62HRC。
9.1.2 基準(zhǔn)的確定
拉深凸模的中心線和機(jī)床主軸中心重合,拉深凸模的端面應(yīng)與中心線垂直,所以選定中心線為定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
9.1.3 擬定加工路線
下料—鍛造—退火—車床加工—熱處理—磨外圓—鉗工精修—檢驗(yàn)
9.1.4 加工工藝過程
表9-1 拉深凸模加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
工序簡圖
1
備料
將毛坯鍛成圓柱體240X140
2
熱處理
退火
3
車削
端面車平,內(nèi)、外徑車削到尺寸,留磨削余量。0.1-0.2
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨削
磨削外圓到尺寸
6
熱處理
按熱處理工藝,淬火達(dá)到58—62HRC。
7
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
9.2 落料凹模
9.2.1 落料毛壞的選定
根據(jù)凹模的工作要求,凹模材質(zhì)應(yīng)具有高硬度、高耐磨性、高淬透性、熱處理變形小,毛坯選用CrWMn,熱處理后的硬度為58-62HRC。
9.2.2 基準(zhǔn)的確定
凹模中心線和機(jī)床主軸中心重合,在加工外圓時(shí)和孔,端面相對(duì)中心線而獲得正確的位置,則選中心線為定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
9.2.3 擬定加工路線
下料——鍛造——退火——車床加工——熱處理——磨內(nèi)圓——鉗工劃線——加工孔——熱處理——鉗工精修——檢驗(yàn)
9.2.4 加工工藝過程
表9-2 落料凹模加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
工序簡圖
1
備料
將毛坯鍛成圓柱體450X110
2
熱處理
退火
3
車削
端面車平,內(nèi)、外徑車削到尺寸,留磨削余量。1-2mm
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨削端面
工作端面單邊余量0.3
6
鉗工劃線
劃出定位銷位置線
7
加工孔
按位置加工定位銷孔
8
車削
按零件圖車削內(nèi)、外形至尺寸,Φ337.6留單邊余量0.3mm
9
熱處理
按熱處理工藝,淬火達(dá)到58—62HRC。
10
磨削
精磨內(nèi)圓、端面至尺寸,保證端面與軸線垂直。
11
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
9.3 凸、凹模
9.3.1 毛坯的選定
根據(jù)凸、凹模的工作要求,凸、凹模材質(zhì)應(yīng)具有高硬度、高耐磨性、高淬透性、熱處理變形小,毛坯選用CrWMn,裝配部分不要求淬硬,工作部分要求熱處理后的硬度為58-62HRC,從工作部分到裝合部分硬度逐漸降低。
9.3.2 基準(zhǔn)的確定
凸凹模中心線和機(jī)床主軸中心重合,在加工外圓和孔,端面對(duì)于中心線而獲得正確位置,則選中心線為定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。
9.3.3 擬定加工路線
下料——鍛造——退火——車床加工——熱處理——磨內(nèi)圓——鉗工劃線——加工孔——熱處理——鉗工精修——檢驗(yàn)
9.3.4 加工工藝過程
表9-3凸凹模加工工藝過程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
工序簡圖
1
備料
將毛坯鍛成圓柱體X130
2
熱處理
退火
3
車削
端面車平,內(nèi)、外徑車削到尺寸,留磨削余量。0.1-0.2
4
熱處理
調(diào)質(zhì)
5
磨削
磨削端面,內(nèi)、外圓到尺寸
6
鉗工劃線
劃出螺孔位置線
7
加工孔
按位置加螺孔
8
熱處理
按熱處理工藝,淬火達(dá)到58—62HRC。
9
鉗工精修
全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求
第10章 模具的裝配與調(diào)試
10.1 模具的裝配
模具的裝配就是根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)條件,心一定的裝配順序和方法,將符合圖紙技術(shù)要求的零件,經(jīng)協(xié)調(diào)加工,組裝成滿足使用要求的模具。在裝配過程中,即要保證配合零件的配合精度,又要保證零件之間的位置精度,對(duì)于具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件,還必須保證它們之間的運(yùn)動(dòng)精度。因此,模具裝配是最后實(shí)現(xiàn)沖模設(shè)計(jì)和沖壓工藝意圖的過程,是模具制造過程中的關(guān)鍵工序。模具裝配質(zhì)量直接影響制件的沖壓質(zhì)量、模具的使用和模具壽命。
10.1.2 模具裝配特點(diǎn)
模具裝配屬于單件生產(chǎn)。組成模具實(shí)體的零件,有些在制造過程中是按照?qǐng)D紙飄流的尺寸和公差獨(dú)立地進(jìn)行加工的(如拉深凸模、落料凹模、凸凹模、導(dǎo)柱和導(dǎo)套、模柄等), 這類零件一般都是直接進(jìn)入裝配;有些在制造過程中只有部分尺寸可以按照?qǐng)D紙標(biāo)尺寸進(jìn)行加工,需協(xié)調(diào)相關(guān)尺寸;有的在進(jìn)入裝配前需采用配制或合體加工,有的需在裝配過程中通過配制取得協(xié)調(diào),圖紙上的標(biāo)注的部分尺寸只作為參考(如模座的導(dǎo)柱或?qū)坠萄b孔,多凸模固定板上的凸模固裝孔,需連接固定在一起的板件螺栓孔、銷釘孔等)。
因此,模具裝配適合采用集中裝配,在裝配工藝上多采用修配法和調(diào)整裝配法來保證裝配精度。從而實(shí)現(xiàn)能用精度不高的組成零件,達(dá)到較高的裝配精度,降低零件加工要求。
10.1.3 裝配技術(shù)要求
沖裁模裝配后,應(yīng)達(dá)到下述主要技術(shù)要求:
(1) 模架精度應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)(JB/T8050—1999《沖模模架精度檢查》)規(guī)定。模具的閉合高度應(yīng)符合圖紙的規(guī)定要求。
(2) 裝配好的沖模,上模沿滑塊上、下滑動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)、可靠。
(3) 拉深凸、凹模的間隙應(yīng)符合圖紙規(guī)定的要求,分布均勻。凸模或凹模的工作行程符合技術(shù)條件的規(guī)定。
(4)定位和擋料裝置的相對(duì)位置應(yīng)符合圖紙要求。導(dǎo)料面應(yīng)與凹模進(jìn)料方向的中心線平行。
(5) 卸料和頂件裝置的相對(duì)位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求,超高量在許用范圍內(nèi),工作面不允許傾斜或單邊偏擺,以保證制件或廢料能及時(shí)卸下和順利頂出。
(6)堅(jiān)固件裝配應(yīng)可靠,螺紋旋入長度在鋼件連接時(shí)應(yīng)不小于螺栓的直徑,鑄件連接時(shí)應(yīng)不小于1.5倍螺栓直徑;螺栓的端面不應(yīng)露出上模座的表面。
(7)落料孔或出料槽應(yīng)暢通無阻,保證制件或廢料能自由排出。
(8)標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)能互換。緊固螺釘和定位銷釘與其孔的配合應(yīng)正常、良好。
(9)模具在壓力機(jī)上的安裝尺寸需符合選用設(shè)備的要求;起吊零件應(yīng)安全可靠。
(10) 模具應(yīng)在生產(chǎn)的條件下進(jìn)行試驗(yàn),沖出的制件應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。
10.1.4 沖壓裝配的工藝要點(diǎn)
在模具裝配之前,要認(rèn)真研究模具圖紙,并對(duì)提交的零件進(jìn)行檢查,除了必須符合設(shè)計(jì)圖紙要求外,還應(yīng)滿足裝配工序?qū)Ω黝惲慵岢龅囊螅瑱z查無誤方可按規(guī)定步驟進(jìn)行裝配。裝配過程中,要合理選擇檢測方法及測量工具。
沖壓裝配工藝要點(diǎn)是:
(1) 選擇裝配基準(zhǔn)件。選擇基準(zhǔn)件的原則是按照模具主要零件加工時(shí)的依賴關(guān)系來確定。
(2) 組件裝配。組件裝配是在指模具在總裝前,將兩個(gè)以上的零件按照規(guī)定的技術(shù)要求連接成一個(gè)組件的裝配工件。
(3) 總體裝配。 總裝是將零件和組件結(jié)合成一副完整的模具過程。
(4) 調(diào)整凸、凹模間隙。在裝配模具時(shí),必須嚴(yán)格控制及調(diào)整凸、凹模間隙的均勻性。間隙調(diào)整后,才能緊固螺釘及銷釘。
(5) 檢驗(yàn)、調(diào)試。模具裝配完畢后。必須保證裝配精度,滿足規(guī)定的名項(xiàng)技術(shù)要求,并要按照模具驗(yàn)收技術(shù)條件,檢驗(yàn)?zāi)>吒鞑糠值墓δ?。在?shí)際生產(chǎn)條件下進(jìn)行試模,并按試模生產(chǎn)制件情況調(diào)整、修正模具,當(dāng)試模合格后,模具加工、裝配才算基本完成。
10.1.5 沖模裝配順序確定
為了便于對(duì)模,總裝前應(yīng)合理確定上、下模的裝配順序,以防止出現(xiàn)不便調(diào)整的情況。上、下模的裝配順序與模具的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
有導(dǎo)柱的復(fù)合模 復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊,模具零件加工精度較高,模具裝配后的難度較大,特別是裝配對(duì)內(nèi)、外形有同軸度要求的模具,更是如此。
復(fù)合模屬于單工位模具。復(fù)合模的裝配程序和裝配方法相當(dāng)于在同一式位上先裝配落料模,然后以落料模為基準(zhǔn),再裝配落料模。
10.2沖裁模的調(diào)試
10.2.1模具調(diào)試的目的
模具按圖紙技術(shù)要求加工與裝配后,必須在符合實(shí)際生產(chǎn)條件的環(huán)境中進(jìn)行試沖壓生產(chǎn),通過試沖可以發(fā)現(xiàn)模具設(shè)計(jì)與制造的缺陷,找出產(chǎn)生原因,對(duì)模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和修理后再進(jìn)行試沖,直到模具能正常工作,才能將模具正式交付生產(chǎn)使用。
模具試沖、調(diào)試簡稱調(diào)試,調(diào)試的目的在于:
(1) 鑒定模具的質(zhì)量。驗(yàn)證該模具生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量是否符合要求,確定該模具能否交付生產(chǎn)使用。
(2) 幫助確定產(chǎn)品的成形條件和工藝規(guī)程。模具通過試沖與調(diào)整,生產(chǎn)出合格產(chǎn)品后,可以在試沖過程中,掌握和了解模具使用性能,產(chǎn)品成形條件、方法和規(guī)律,從而對(duì)產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)的工藝規(guī)程制定提供幫助。
(3) 幫助確定成形零件毛坯形狀、尺寸及用料標(biāo)準(zhǔn)。
(4) 幫助確定工藝和模具設(shè)計(jì)中的某些尺寸。在工藝和模具設(shè)計(jì)中,有個(gè)別難以用計(jì)算方法確定的尺寸,如拉深模的凸、凹模圓角半徑等,必須經(jīng)過試沖,才能準(zhǔn)確確定。
(5) 通過調(diào)試,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,積累經(jīng)驗(yàn),有助于進(jìn)一步提高模具設(shè)計(jì)和制造水平。
10.2.2 沖裁模調(diào)試要點(diǎn):
(1) 模具閉合高度調(diào)試。模具應(yīng)與沖壓設(shè)備配合,保證模具應(yīng)有閉合高度和開啟高度。
(2) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的調(diào)試。導(dǎo)柱、導(dǎo)套要有好的配合精度,保證模具運(yùn)動(dòng)平移,可靠。
(3) 凸、凹模刃口及間隙調(diào)試。刃口鋒利,間隙要均勻。
(4) 定位裝置的調(diào)試。定位要準(zhǔn)確、可靠。
(5) 卸料及出件裝置的調(diào)試。卸料及出件要通暢,不能出現(xiàn)卡住現(xiàn)象。
結(jié) 論
本設(shè)計(jì)的題目是防護(hù)罩冷沖壓模設(shè)計(jì). 這次設(shè)計(jì)已經(jīng)到結(jié)尾,從剛開始的迷茫,不知道從那里下手,到思路清晰和經(jīng)過了大量的計(jì)算、設(shè)計(jì)、畫圖,我感到這段時(shí)間雖然短,但學(xué)習(xí)到的知識(shí)卻并不少。
通過這次設(shè)計(jì)使我樹立了良好的項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路:看到項(xiàng)目,首先要分析項(xiàng)目的可行性,如果項(xiàng)目可行,則可確定項(xiàng)目的方案論證,從中選出最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案,并逐一對(duì)壞料,模具上的各零件等進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算,畫出了各個(gè)零件的圖形,最后進(jìn)行總體的設(shè)計(jì),并繪制出裝配圖。在設(shè)計(jì)中,需要學(xué)習(xí)的東西很多,而且需要查閱當(dāng)量的相關(guān)資料。從查閱模具的計(jì)算公式到查閱模具工作零件的配合精度,再到模具的裝配調(diào)試,都需要一一的認(rèn)真的查閱參考。查閱的過程也是我們知識(shí)積累的過程,在平時(shí)的學(xué)習(xí)中我們都很少去參考相關(guān)的一些資料,都只拿學(xué)好自己的課本為目的,但這些東西在做設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)這些知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在內(nèi)容設(shè)計(jì)方面,比較深入的學(xué)習(xí)了冷沖壓模具結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方面的知識(shí),補(bǔ)充了自己以前學(xué)習(xí)知識(shí)上的不足,更重要的是給自己找到了一個(gè)發(fā)展的方向。
我相信在這次設(shè)計(jì)中每個(gè)人的專業(yè)水平都上了一個(gè)檔次。這對(duì)我們以后發(fā)展非常有利。大量的計(jì)算、畫圖是少不了的,每個(gè)人的感覺都是累,說這段時(shí)間很痛苦難熬,但經(jīng)過這些之后才逐漸的發(fā)現(xiàn)還有一些成就感在其中。做完設(shè)計(jì)的同學(xué)都很得意的讓別的同學(xué)瀏覽自己的作品,因?yàn)榇藭r(shí)有很大的成就感。
現(xiàn)在對(duì)沖裁及拉深模具有最基本的認(rèn)識(shí),了解到模具工作零件的尺寸計(jì)算方式,間隙的計(jì)算方式,一些需要配合的零件的配合精度,工作零件、定位零件、卸料和頂件裝置、連接和固定零件的計(jì)算,模具中標(biāo)準(zhǔn)零件的選擇。但我們所設(shè)計(jì)的模具只是把參考書中的一些公式和數(shù)據(jù)學(xué)會(huì)應(yīng)用,沒有自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),如果要能把自己的設(shè)計(jì)做出成品,可能還要很遠(yuǎn)的距離,需要自己真正的去實(shí)踐,了解一些模具應(yīng)用中的性能,模具材料的一些性質(zhì),如何將模具結(jié)構(gòu)根據(jù)產(chǎn)品的要求做到最合理,最經(jīng)濟(jì),這些都需要我們一一的考慮。也就是說我們以后要成為一個(gè)優(yōu)秀的模具設(shè)計(jì)人員,我們要付出的還很多,要走的路還很曲折漫長。
通過本次沖壓課程設(shè)計(jì),使我對(duì)“沖壓模具設(shè)計(jì)與制造”等課程,有了系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和全面的認(rèn)識(shí)。鞏固了以前學(xué)過的基礎(chǔ)課和專業(yè)課知識(shí),而且又從中學(xué)到了新的知識(shí)。在學(xué)習(xí)這些課程時(shí),沒有一個(gè)整體的認(rèn)識(shí),在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中,讓我翻閱了大量的書籍,查閱很多設(shè)計(jì)資料和手冊(cè),熟悉了很多待業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在原有的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上,使我的專業(yè)知識(shí)更進(jìn)了一個(gè)層次,獲益頗多,為走出校門、踏進(jìn)社會(huì)打下良好的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
致謝
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我很好的鞏固了所學(xué)的專業(yè)課程,對(duì)大學(xué)三年來學(xué)的專業(yè)課有了一個(gè)清晰而整體的認(rèn)識(shí),在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中,,解決了許多以前不理解的知識(shí)。由于這次設(shè)計(jì)要用到許多我們專業(yè)課書中沒有東西,所以必須通過查取資料才能完成此次設(shè)計(jì),在查取資料過程中,豐富了自己課程外的不足。也讓我懂得了知識(shí)永無窮無盡和發(fā)現(xiàn)自己專業(yè)知識(shí)的不足。
在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,遇到了許多自己不能解決的問題,得到了翟老師等的耐心指導(dǎo)。并解決了問題而且提出了更好的解決方法,在此表示誠摯的感謝。有了這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我堅(jiān)信在以后的工作當(dāng)中一定會(huì)讓我受益終生。由于本人的水平有限,查找技術(shù)資料困難,肯定有許多不盡如人意的地方,懇切希望各位老師能夠批評(píng)指正。
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[4] 劉建超.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造.北京:高等教育出版社2004
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[6] 馮炳堯.模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊(cè).上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社,1985
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[9] 薛彥成.公差配合與技術(shù)測量.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999
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機(jī)械加工工藝過程卡
(模具專業(yè)沖壓模具課題適用)
08F
機(jī)械加工工藝過程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零(部)件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
防護(hù)罩
零(部)件名稱
共(3)頁第( 3頁
材料牌號(hào)
08F
毛坯
種類
條形板料
毛坯外型尺寸
3000X 4000
每個(gè)毛坯可制件數(shù)
8
每臺(tái)
件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工時(shí)
準(zhǔn)終
單件
1
落料
用落料模沖裁圓形板料336.89
沖壓車間
JA21-160
沖裁模具
2
拉深翻邊
將圓形板料拉深成Φ376
沖壓車間
JA21-160
拉深模具
設(shè)計(jì)日期
審核日期
標(biāo)準(zhǔn)化日期
會(huì)簽
日期
34