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1、目 錄 第一部分 概述1、 課程設(shè)計(jì)的目的.32、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求. 3 第二部分 傳動(dòng)軸工藝說(shuō)明書(shū)一、 零件的分析.31.1零件的工藝分析.31.2零件生產(chǎn)類(lèi)型.3二、確定毛坯并繪制毛坯簡(jiǎn)圖.42.1確定毛坯種類(lèi).42.2確定毛坯的尺寸公差和加工余量.52.2.1公差等級(jí).52.2.2鍛件質(zhì)量.52.2.3鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù). 5 2.2.4鍛件的材質(zhì)系數(shù). 6三、制定工藝路線. .73.1定位基準(zhǔn)的確定.73.1.1.粗基準(zhǔn)的選擇:.73.1.2.精基準(zhǔn)的選擇:.73.2表面加工方法的確定.83.3工序的集中與分散.83.4工序順序的安排.93.5確定工藝路線.9四、切削用量及基本時(shí)
2、間計(jì)算.12 一、工序40切削用量.12 二、工序90切削用量.13 三、工序100銑軸槽切削用量及基本時(shí)間計(jì)算.14 第三部分 銑用夾具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1、 夾具作用.152、 設(shè)計(jì)任務(wù).153、 銑床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn).164、 定位原理的幾種情況 .16 第四部分 小結(jié)一、小結(jié) .17 第五部分 參考文獻(xiàn)一、參考文獻(xiàn) .181 第一部分 概述1、 課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)機(jī)械制造工程原理課程設(shè)計(jì),鍛煉學(xué)生查閱資料、查閱國(guó)際手冊(cè)的能力;培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力,提高工藝設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力和初步的科學(xué)研究能力;為以后得畢業(yè)設(shè)計(jì)和工作奠定基礎(chǔ)。2、 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求 提供零件圖1張,材料:45,生產(chǎn)綱領(lǐng):500件
3、/年,根據(jù)圖紙參數(shù)、技術(shù)要求等編制工藝規(guī)程,并設(shè)計(jì)銑用夾具,繪制設(shè)計(jì)圖紙。 第二部分 傳動(dòng)軸工藝說(shuō)明書(shū)1、 零件的分析1.1 零件的工藝分析零件圖:(下頁(yè))零件的工藝分析就是通過(guò)對(duì)零件圖紙的分析研究,判斷該零件的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求是否合理,是否符合工藝性要求。(1):審查零件圖紙 通過(guò)對(duì)該零件圖的重新繪制,知原圖樣的視圖正確,完整,公差及技術(shù)要求齊全。(2):零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 該零件比較簡(jiǎn)單,沒(méi)有較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和較高的加工要求。主要的加工有兩個(gè)30,一個(gè)58,的外圓表面的車(chē)削以及端面的車(chē)削、磨削等,其中30的外圓表面的加工要求較高,表面粗糙度要求Ra0.8m,其余待加工表面的加工精度和表面粗糙度
4、都不難獲得。零件設(shè)計(jì)以左端30軸線及右端30軸線為基準(zhǔn),在零件同軸度要求較高,加工時(shí)采用互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工。綜上,該零件的工藝性較好。1.2 零件的生產(chǎn)類(lèi)型 依設(shè)計(jì)題目知:該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N=500件/年,查機(jī)械制造工程原理表7-4可知,該生產(chǎn)類(lèi)型為中批量生產(chǎn)。二.確定毛坯并繪制毛坯簡(jiǎn)圖2.1 確定毛坯種類(lèi)零件材料45#鋼,考慮到此零件的工作過(guò)程中經(jīng)常承受交變載荷和沖擊性載荷,因此應(yīng)該選用鍛件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件的工作可靠。由于零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為500件/年,屬于中批量生產(chǎn),而且零件的輪廓尺寸不太大,可采用模鍛成形,為提高生產(chǎn)效率和鍛件精度,選用模鍛方法制造毛坯。2.2 確定毛坯的尺
5、寸公差和鍛件機(jī)械加工余量鋼質(zhì)模鍛件的公差及機(jī)械加工余量按照GB/T12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量,應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素:2.2.1 鍛件公差等級(jí)由傳動(dòng)軸的功用及技術(shù)要求,可以確定該零件的公差等級(jí)為普通級(jí)。2.2.2 鍛件質(zhì)量由零件圖估算零件質(zhì)量: mt=3.14×((11×152+14.52×2)×2+292×74)×7.85×106=1.677kg估算鍛件質(zhì)量: mf=2.5kg2.2.3 鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù) 該鍛件為圓形,假設(shè)其最大直徑為60mm,長(zhǎng)110mm,可計(jì)算出鍛件外輪廓包容體質(zhì)量為
6、: mn=×582×110×7.68×10-6 =2.23kg由 S=mt/mn=0.75查上表得,該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)為S1級(jí)。2.2.4 鍛件材質(zhì)系數(shù)由于該零件材料為45鋼,是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.65%的碳素鋼,該鑄件的采制系數(shù)屬M(fèi)1級(jí)。 根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度和形狀復(fù)雜系數(shù)查得,鍛件單邊余量在厚度方向、水平方向?yàn)?、各軸向尺寸的單邊余量為1.52.0mm,鍛件重量/kg包容體重量/kg形狀復(fù)雜系數(shù)材質(zhì)系數(shù)公差等級(jí)備注15.595S3M1普通級(jí)項(xiàng)目/mm機(jī)械加工余量/mm尺寸公差/mm表面粗糙度Ra/m鍛件尺寸 /mm直徑301.7-2.21.6
7、3.235直徑581.7-2.22.03.260 直徑301.5-2.01.40.844長(zhǎng)度1001.7-2.22.0/110 查得的加工余量適用于Ra>1.6m。Ra<1.6m的表面,余量要適當(dāng)增大。三.制定工藝路線3.1 定位基準(zhǔn)的確定 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分,通常先確定粗基準(zhǔn),然后再確定精基準(zhǔn)。3.1.1 粗基準(zhǔn)的選擇:為了保證加工表面與不加工表面之間的位置精度,則應(yīng)以不加工表面作為定位基準(zhǔn)。若工件上有多個(gè)不加工表面,應(yīng)選其中與加工表面位置精度要求高的表面為粗基準(zhǔn)。為保證工件某重要表面的余量均勻,應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。應(yīng)盡可能選擇光滑平整表面為粗基準(zhǔn),以便定位準(zhǔn)確,夾緊
8、可靠。粗基準(zhǔn)一般只在頭道工序中使用一次,應(yīng)該盡量避免重復(fù)使用。在皮帶輪軸的加工中,首先選用左端面及為粗基準(zhǔn),對(duì)右端面及外圓進(jìn)行粗加工,保總長(zhǎng)103mm,留出后面半精加工余量。3.1.2 精基準(zhǔn)的選擇:應(yīng)滿足基準(zhǔn)重合,基準(zhǔn)統(tǒng)一,自為基準(zhǔn),互為基準(zhǔn)等原則。所選的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確,夾緊可靠,夾具簡(jiǎn)單,操作方便等。本零件是軸類(lèi)的零件,軸線是其設(shè)計(jì)基準(zhǔn),為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差,應(yīng)選軸線為定位基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)重合。在加工中,要保證較高同軸度,選擇左右兩軸端30軸線為基準(zhǔn),互為基準(zhǔn)進(jìn)行加工實(shí)現(xiàn)各加工表面的加工精度,并對(duì)鍵槽和外圓進(jìn)行加工。3.2 表面加工方法的確定本零件的毛坯為鍛件,待加工面有端
9、面,退刀槽,外圓等。材料為45#鋼,公差等級(jí)及粗糙度要求參考零件圖??紤]其加工經(jīng)濟(jì)精度,加工方法的選擇如下:(1) 端面 本零件的端面為回轉(zhuǎn)體端面,大部分尺寸精度要求不高,待加工的主要端面有零件的右端面和左端面,表面粗糙度Ra3.2m,經(jīng)45°端面車(chē)刀粗車(chē)即可獲得。 (2)外圓 主動(dòng)齒輪上有較多的外圓,根據(jù)不同的公差等級(jí)及粗糙度要求,選擇粗車(chē),半精車(chē),精車(chē)等加工方法,保證不同的技術(shù)要求。 a、30±0.0105 mm外圓面。表面粗糙度為Ra0.8m,公差等級(jí)為IT7級(jí),查參考文獻(xiàn)【1】p345,選用粗車(chē)-半精車(chē)-精車(chē)即可達(dá)到技術(shù)要求。 b、580-0.12mm外圓面。表面粗
10、糙度Ra3.2mm,只需粗車(chē)即可。 (3)軸槽 本零件主要加工軸槽,銑軸槽3.3工序的集中與分散選用工序集中原則安排連接軸的加工工序。該主動(dòng)齒輪的生產(chǎn)類(lèi)型為小批生產(chǎn),可以采用萬(wàn)能型機(jī)床配以專(zhuān)用工具、夾具,以提高生產(chǎn)率及加工成本;而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少,不但可以縮短輔助時(shí)間,而且由于與一次裝夾中加工了許多表面,有利于保證各種加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。在安排工序時(shí),應(yīng)將粗精加工分開(kāi),先完成表面粗加工,再完成表面的半精加工和精加工,而主要表面的精加工則放在最后進(jìn)行。 3.4工序順序的安排(1)遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則,首先加工基準(zhǔn)首先加工軸的右端面,保其總長(zhǎng),后車(chē)外圓。(2)遵
11、循“先粗后精”原則,先安排粗加工工序,后安排加工工序。(3)遵循“先主后次”原則,先加工主要表面,即先車(chē)外圓,后銑鍵槽。3.5確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上,表列出了傳動(dòng)軸的工藝路線,如下:工序0:下料 工序1:鍛造工序2:熱處理工序2:粗車(chē)右端面及外圓(以左端外圓面及端面定位) 1、粗車(chē)右端面漸平保證有效總長(zhǎng)103mm 2、粗車(chē)35外圓至33長(zhǎng)12mm 3、鉆中心孔工序3:調(diào)頭,粗車(chē)左端面并加工中心孔 1、粗車(chē)端面漸平 2、鉆中心孔 3、粗車(chē)35外圓至33mm長(zhǎng)12mm 工序4:檢驗(yàn) 工序5:熱處理 調(diào)質(zhì)HBS197227 工序6::研磨頂尖孔 去除兩端60°錐
12、面的氧化皮工序7:半精車(chē)外圓面(以雙頂尖固定,兩軸端面為基準(zhǔn)) 1、半精車(chē)左33外圓面至30.2長(zhǎng)13mm 2、半精車(chē)右33外圓面至30.2長(zhǎng)13mm 3、半精車(chē)60外圓面至58.3mm 4、切1.7×2退刀槽并倒角工序9:銑軸槽工序10:檢驗(yàn)工序11:磨削外圓面 1、將30.2外圓面磨到30mm 2、將58.3外圓面磨到58mm工序12:洗滌工序13:總檢工序14:油封入庫(kù)工序號(hào)工序名稱(chēng)工序內(nèi)容設(shè) 備工 藝 裝 備1下料鋸棒料60長(zhǎng)110mm鋸床鋸片 卡尺2鍛造3熱處理正火處理箱式電阻爐4車(chē)以左端外圓面及端面定位,粗車(chē)另一端面,粗車(chē)各外圓面并鉆中心孔車(chē)床CA6140三爪卡盤(pán)、中心鉆
13、、車(chē)刀、卡尺5車(chē)以粗車(chē)后右端33外圓面及端面定位,粗車(chē)左端面及其余外圓面 ,并鉆中心孔車(chē)床CA6140車(chē)刀、中心鉆、卡尺、三爪卡盤(pán),尾頂尖6熱處理調(diào)制HBS197227箱式電阻爐7研磨頂尖孔去除兩端60°錐面的氧化皮C618三爪卡盤(pán)、60°錐面鑄鐵研具8車(chē)以左端面及左33外圓面為基準(zhǔn)1、 半精車(chē)右33外圓面至30.2長(zhǎng)13mm2、 半精車(chē)左33外圓面至33.2mm長(zhǎng)13m3、 切退刀槽并倒角車(chē)床CA6140車(chē)刀、卡尺、三爪卡盤(pán)、雙頂尖9銑銑軸槽銑床X52K車(chē)刀 專(zhuān)用銑用夾具11檢驗(yàn)12磨磨至圖樣尺寸磨床M1432A卡尺、通用夾具、雙頂尖13熱處理零件表面發(fā)黑14洗滌1、 用
14、汽油清洗整個(gè)零件表面2、 壓縮空氣吹干15總檢按零件圖塞規(guī)、百分表、卡尺等16油封入庫(kù)1、 用黃油涂抹整個(gè)零件表面2、 油蠟紙包裝、入庫(kù)四. 切削用量及基本時(shí)間的計(jì)算 切削用量包括切削深度,切削速度和進(jìn)給量。確定順序是先確定a、f,再確定v。一、工序40切削用量本工序?yàn)榇周?chē)(車(chē)端面、外圓及鉆中心孔)。已知加工材料為45鋼,=670Mp,鍛件,有外皮;機(jī)床為CA6140,工件裝卡在三爪自定心卡盤(pán)中。(1) 確定粗車(chē)外圓的切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具。查參考文獻(xiàn)【5】選擇切削深度a=2mm(雙邊余量)/2=1mm.(2) 確定進(jìn)給量f。查參考文獻(xiàn)【4】,硬質(zhì)合金及高速鋼車(chē)刀粗車(chē)外
15、圓和端面進(jìn)給量表1.4,在粗車(chē)鋼料,車(chē)刀刀桿尺寸為16×25mm,a3mm,工件直徑為20-68mm,f=0.4-0.7mm/r,查參考文獻(xiàn)【3】,查的CA6140車(chē)床進(jìn)給量選擇f=0.61mm/r。計(jì)算切削力F=4269N。(3) 選擇車(chē)床磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。查閱參考文獻(xiàn)【3】,后刀面最大磨損量取1mm,可轉(zhuǎn)位車(chē)刀耐用度為T(mén)=60min。(4) 確定切削速度v。查參考文獻(xiàn)【4】,表1.0,用YT15硬質(zhì)合金切削速度,選擇109m/min。查切削速度的修正系數(shù)得 v=109×0.80×0.65×0.81×1.15=52.8m/min。 n=100
16、0v/(d)=1000×52.8/(×44)=382.2r/min根據(jù)CA6140車(chē)床的轉(zhuǎn)速,選擇400r/min,實(shí)際切削速度為55.26m/min。(5)校驗(yàn)機(jī)床功率。根據(jù)切削過(guò)程中切削功率計(jì)算公式,求得切削功率P=2.25KW.CA6140主電機(jī)功率7.5kw,故所選切削用量合適。最后的切削用量為a=1mm,f=0.61mm,n=400r/min,v=55.26m/min。(6) 車(chē)端面 a=1.5mm,主軸轉(zhuǎn)速n=400r/min,f=0.61mm/r。二、工序90切削用量該工序?yàn)榘刖?chē)(1) 確定該工序的加工余量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金刀具,車(chē)刀刀桿尺寸及刀片
17、厚度均與粗車(chē)相同。查參考文獻(xiàn)【3】得半精車(chē)加工余量為1.5,切削深度a=0.75mm,將工件車(chē)至20.2mm,需兩次半精車(chē),第一次半精車(chē)a=0.75,第二次半精車(chē)切削深度a=1.3/2=0.65mm。(2) 確定進(jìn)給量。根據(jù)參考文獻(xiàn)【3】,查得CA6140進(jìn)給量選擇f=0.3mm/r,由于半精車(chē)加工,切削力較小,故不需要校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。(3) 選擇車(chē)刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。查參考文獻(xiàn)【4】最大磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為0.4mm。耐用度為60min,(4) 確定切削速度。查參考文獻(xiàn)【4】,切削速度為156m/min, V=156×0.81×1.15=145.3m/min n=1000
18、215;145.3÷3.14÷30=1541r/min查CA6140主軸轉(zhuǎn)速選擇n=1400r/min,實(shí)際切削速度v=131.88m/min。半精加工機(jī)床功率可不校驗(yàn)。最后確定切削用量為a=0.75mm,f=0.3mm/r,n=1400r/min,v=131.88m/min。三、工序100銑軸槽切削用量及基本時(shí)間計(jì)算 本工序?yàn)殂娸S槽,工步一為粗銑軸槽,所選刀具為立銑刀,硬質(zhì)合金刀具YT15,銑刀直徑10mm,齒數(shù)z=3, (1)確定切削深度a=3mm銑削寬度8mm,長(zhǎng)度為18mm.每齒的進(jìn)給量f=0.04-0.03mm/r,取f=0.03mm/r。 (2)確定銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
19、及耐用度。查參考文獻(xiàn)【3】,取最大磨損量為0.2mm,耐用度為60min。 (3)確定銑削速度及工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量f,V=30-60m/min,在保證正常的銑刀耐用度及在機(jī)床動(dòng)力和剛性允許的條件下,應(yīng)盡量選取較大的銑削速度,應(yīng)此選擇v=60m/min按照切削速度計(jì)算公式,計(jì)算的v=31.77m/min,n=632r/min。取X51銑床主軸轉(zhuǎn)速725r/min。實(shí)際切削速度為36.42m/s。工作臺(tái)每齒進(jìn)給量為0.03mm/z.(4) 工序55基本時(shí)間計(jì)算 T=(3+18)÷90+(28-16)÷=0.237min 估算工序55基本時(shí)間為 T1×4=56.88s
20、第二部分 銑用夾具設(shè)計(jì) 一夾具的作用 零件在加工的過(guò)程中夾具的定位固定是非常重要的,當(dāng)定位不準(zhǔn)確或加工中出現(xiàn)振動(dòng),都會(huì)影響零件在加工中各段的精度。并且會(huì)隨著最終的完工使工件偏離原來(lái)尺寸要求達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求,這就要有合理的裝夾保證在加工中的穩(wěn)定,保證加工質(zhì)量。使用夾具要簡(jiǎn)單裝夾或拆卸方便,本次設(shè)計(jì)銑床上銑軸槽專(zhuān)用夾具。 二設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)加工軸類(lèi)零件上的立式銑床夾具,因?yàn)槭侵信可a(chǎn),所以要求夾具有一定的效率和穩(wěn)定性。各個(gè)平面有一定的平行度和垂直度的要求。夾具體是夾具的基礎(chǔ)件,夾具上的所有組成部分都必須最終通過(guò)這一基礎(chǔ)件組成一個(gè)有機(jī)整體。 (1)足夠的剛度和強(qiáng)度 設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)保證在夾緊力和切削力
21、等外力條件下,不產(chǎn)生過(guò)大的變形和振動(dòng)。必要時(shí),可在適當(dāng)位置設(shè)置若干條加強(qiáng)筋。 (2)夾具安裝穩(wěn)定 機(jī)床夾具通過(guò)夾具體安裝在機(jī)床工作臺(tái)上,安裝應(yīng)穩(wěn)定,為此,機(jī)床夾具重心和切削力等力的作用點(diǎn)應(yīng)處在夾具安裝基面內(nèi)。機(jī)床夾具高度越大,要求夾具體底面面積也越大。為使夾具體平面與機(jī)床工作臺(tái)接觸良好,夾具體底平面中間部位應(yīng)適當(dāng)挖空。 (3)夾具體結(jié)構(gòu)工藝性良好 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意夾具體的毛坯制造工藝性、機(jī)械加工工藝性和裝配的工藝性。 (4)便于清除切屑 為防止加工中切屑聚積在定為元件工作表面或其他裝置中,影響工件的正確定位和夾具的正常工作,在設(shè)計(jì)夾具時(shí),要考慮切屑排除問(wèn)題 三銑床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 銑床夾具與其它機(jī)床
22、夾具的不同之處在于:它是通過(guò)定位鍵在機(jī)床上定位,用對(duì)刀裝置決定銑刀相對(duì)于夾具的位置。 A、銑床夾具的安裝 銑床夾具在銑床工作臺(tái)上的安裝位置,直接影響被加工表面的位置精度,因而在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮其安裝方法,一般是在夾具底座下面裝兩個(gè)定位鍵。定位鍵的結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化,應(yīng)按銑床工作臺(tái)的T形槽尺寸選定,它和夾具底座以及工作臺(tái)T形槽的配合為H7/h6、H8/h8。兩定位鍵的距離應(yīng)力求最大,以利提高安裝精度。作為定位鍵的安裝是夾具過(guò)兩個(gè)定位鍵嵌入到銑床工作臺(tái)的同一條T 形槽中,再用T 形螺栓和墊圈、螺母將夾具體緊固在工作臺(tái)上,所以在夾具體上還需要提供兩個(gè)穿T形螺栓的耳座。如果夾具寬度較大時(shí),可在同側(cè)設(shè)置兩個(gè)
23、耳座,兩耳座的距離要和銑床工作臺(tái)兩個(gè)T形槽間的距離一致。 B、銑床夾具的對(duì)刀裝置 銑床夾具在工作臺(tái)上安裝好了以后,還要調(diào)整銑刀對(duì)夾具的相對(duì)位置,以便于進(jìn)行定距加工。為了使刀具與工件被加工表面的相對(duì)位置能迅速而正確地對(duì)準(zhǔn),在夾具上可以采用對(duì)刀裝置。對(duì)刀裝置是由對(duì)刀塊和塞尺等組成,其結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化。各種對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu),可以根據(jù)工件的具體加工要求進(jìn)行選擇。 由于銑削時(shí)切削力較大,振動(dòng)也大,夾具體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度,還應(yīng)盡可能降低夾具的重心,工件待加工表面應(yīng)盡可能靠近工作臺(tái),以提高夾具的穩(wěn)定性,通常夾具體的高寬比H/B11.25為宜。 四定位原理的幾種情況 (1)完全定位 工件的六個(gè)自由度全部被限制,它在夾具中只有唯一的位置,稱(chēng)為完全定位。 (2)部分定位 工件定位時(shí),并非所有情況下都必須使工件完全定位。在滿足加工要求的條件下,少于六個(gè)支撐點(diǎn)的定位稱(chēng)為部分定位。 在滿足加工要求的前提下,采用部分定位可簡(jiǎn)化定位裝置,在生產(chǎn)中應(yīng)用很多。如工件 裝夾在電磁吸盤(pán)上磨削平面只需限制三個(gè)自由度。 (3)過(guò)定位(重復(fù)定位) 幾個(gè)
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