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1、27 中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計尾座體工藝規(guī)程制訂及工裝設(shè)計目錄第1章 緒論11.1 摘要21.2 課題背景及發(fā)展趨勢41.3 夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容41.4 本章小結(jié)5第2章 尾座體加工工藝規(guī)程設(shè)計62.1 零件的分析62.1.1 零件的功用62.1.2 零件的工藝分析62.2 加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施72.2.1 確定毛坯的制造形式72.2.2 基面的選擇72.2.3 確定工藝路線72.2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定82.2.5 確定主要工序工程中的切削用量82.3 本章小結(jié)19第3章 專用夾具設(shè)計203.1 鏜75H7孔夾具設(shè)計233.1.

2、1 定位基準(zhǔn)的選擇233.1.2 夾緊力的計算233.1.3 夾緊元件及動力裝置確定243.1.4 鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計243.1.5 夾具精度及定位誤差分析243.1.6 夾具設(shè)計及操作的簡要說明243.2 本章小結(jié)26總結(jié)26致謝26參考文獻(xiàn)2727第1章 緒論.摘要基本加工工序和切削技術(shù)尾座體是車床上的重要的部件之一,是車床上用以支撐軸類零件車削加工和實(shí)施鉆孔的主要車床附件。本文針對某類給定的尾座體進(jìn)行了加工工藝與工裝的設(shè)計,完成了以下工作:1. 概述了尾座體的技術(shù)和現(xiàn)狀發(fā)展;2. 對尾座體進(jìn)行了工藝分析,并提出了兩種方案進(jìn)行比較;3. 編制了尾座體的工藝規(guī)程,完成了其工序卡的設(shè)計;

3、4. 針對工藝中的某重要工序,設(shè)計完成了一套鏜孔夾具,包括定位元件,夾緊機(jī)構(gòu)、對刀塊、夾具體的設(shè)計并分析了定位誤差。機(jī)床是從早期的埃及人的腳踏動力車和約翰·威爾金森的鏜床發(fā)展而來的。它們?yōu)楣ぜ偷毒咛峁﹦傂灾尾⒖梢跃_控制它們的相對位置和相對速度?;旧现v,金屬切削是指一個磨尖的鍥形工具從有韌性的工件表面上去除一條很窄的金屬。切屑是被廢棄的產(chǎn)品,與其它工件相比切屑較短,但對于未切削部分的厚度有一定的增加。工件表面的幾何形狀取決于刀具的形狀以及加工操作過程中刀具的路徑。大多數(shù)加工工序產(chǎn)生不同幾何形狀的零件。如果一個粗糙的工件在中心軸上轉(zhuǎn)動并且刀具平行于旋轉(zhuǎn)中心切入工件表面,一個旋轉(zhuǎn)表

4、面就產(chǎn)生了,這種操作稱為車削。如果一個空心的管子以同樣的方式在內(nèi)表面加工,這種操作稱為鏜孔。當(dāng)均勻地改變直徑時便產(chǎn)生了一個圓錐形的外表面,這稱為錐度車削。如果刀具接觸點(diǎn)以改變半徑的方式運(yùn)動,那么一個外輪廓像球的工件便產(chǎn)生了;或者如果工件足夠的短并且支撐是十分剛硬的,那么成型刀具相對于旋轉(zhuǎn)軸正常進(jìn)給的一個外表面便可產(chǎn)生,短錐形或圓柱形的表面也可形成。平坦的表面是經(jīng)常需要的,它們可以由刀具接觸點(diǎn)相對于旋轉(zhuǎn)軸的徑向車削產(chǎn)生。在刨削時對于較大的工件更容易將刀具固定并將工件置于刀具下面。刀具可以往復(fù)地進(jìn)給。成形面可以通過成型刀具加工產(chǎn)生。多刃刀具也能使用。使用雙刃槽鉆鉆深度是鉆孔直徑5-10倍的孔。不管

5、是鉆頭旋轉(zhuǎn)還是工件旋轉(zhuǎn),切削刃與工件之間的相對運(yùn)動是一個重要因數(shù)。在銑削時一個帶有許多切削刃的旋轉(zhuǎn)刀具與工件接觸,工件相對刀具慢慢運(yùn)動。平的或成形面根據(jù)刀具的幾何形狀和進(jìn)給方式可能產(chǎn)生??梢援a(chǎn)生橫向或縱向軸旋轉(zhuǎn)并且可以在任何三個坐標(biāo)方向上進(jìn)給?;緳C(jī)床機(jī)床通過從塑性材料上去除屑片來產(chǎn)生出具有特別幾何形狀和精確尺寸的零件。后者是廢棄物,是由塑性材料如鋼的長而不斷的帶狀物變化而來,從處理的角度來看,那是沒有用處的。很容易處理不好由鑄鐵產(chǎn)生的破裂的屑片。機(jī)床執(zhí)行五種基本的去除金屬的過程:車削,刨削,鉆孔,銑削。所有其他的去除金屬的過程都是由這五個基本程序修改而來的,舉例來說,鏜孔是內(nèi)部車削;鉸孔,攻

6、絲和擴(kuò)孔是進(jìn)一步加工鉆過的孔;齒輪加工是基于銑削操作的。拋光和打磨是磨削和去除磨料工序的變形。因此,只有四種基本類型的機(jī)床,使用特別可控制幾何形狀的切削工具1.車床,2.鉆床,3.銑床,4.磨床。磨削過程形成了屑片,但磨粒的幾何形狀是不可控制的。通過各種加工工序去除材料的數(shù)量和速度是巨大的,正如在大型車削加工,或者是極小的如研磨和超精密加工中只有面的高點(diǎn)被除掉。一臺機(jī)床履行三大職能:1.它支撐工件或夾具和刀具2.它為工件和刀具提供相對運(yùn)動3.在每一種情況下提供一系列的進(jìn)給量和一般可達(dá)4-32種的速度選擇。機(jī)械加工介紹作為產(chǎn)生形狀的一種方法,機(jī)械加工是所有制造過程中最普遍使用的而且是最重要的方法

7、。機(jī)械加工過程是一個產(chǎn)生形狀的過程,在這過程中,驅(qū)動裝置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除。盡管在某些場合,工件無支承情況下,使用移動式裝備來實(shí)現(xiàn)加工,但大多數(shù)的機(jī)械加工是通過既支承工件又支承刀具的裝備來完成。小批量,低成本。機(jī)械加工在制造業(yè)上有兩個應(yīng)用。是鑄造,鍛造和壓力工作,產(chǎn)生每一個特殊形狀,甚至一個零件,幾乎總有較高的模具成本。焊接的形狀很大程度上取決于原材料。通過利用總成本高但沒有特殊模具的設(shè)備,加工是有可能的;從幾乎任何形式的原材料開始,只要外部尺寸足夠大,由任意材料設(shè)計形狀。因此加工是首選的方法,當(dāng)生產(chǎn)一個或幾個零件甚至在大批量生產(chǎn)時,零件的設(shè)計在邏輯上導(dǎo)致鑄造,鍛造或沖壓制品

8、 。高精度,表面精度。機(jī)械加工的第二個應(yīng)用是基于可能的高精度和表面精度的。如果在其他工序中大批量生產(chǎn),很多低量零件會產(chǎn)生出低的但可接受的公差。另一方面,許多零件由一些大變形過程產(chǎn)生一般的形狀,并且只在具有很高精度的選定面加工。舉例來說,內(nèi)線流程是很少產(chǎn)生任何方式以外的其他機(jī)械加工并且緊接著壓力操作后零件上的小洞可能被加工。主要的切削參數(shù)在切削時基本工具工作的關(guān)系充分描述的方法有4個因素:刀具幾何形狀,切削速度和切削深度。刀具必須由適當(dāng)?shù)牟牧献龀?;它必須有一定的?qiáng)度,粗糙度,硬度和抗疲勞度。刀具幾何形狀由面和角度描述,對每一種切削操作都是正確的。切削速度是指切削刃通過工作面的速度,它已每分鐘通過

9、的英尺數(shù)表示。對于加工效率,切削速度相對于特殊工作組合必須具有適當(dāng)規(guī)模。一般來講,工件越硬,速度越小。進(jìn)給是刀具進(jìn)入工件的速率。當(dāng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)時,進(jìn)給量的單位是英寸每轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)毒呋蚬ぜ鶑?fù)移動時,進(jìn)給量的單位是英寸沒次,總的來說,在其他相似情況下進(jìn)給量與切削速度成反比。切削速度用英寸表示,是刀具進(jìn)入工件的距離表示的,它是指車削時屑片的寬度或是直線切削時屑片的厚度。粗加工時切削深度比精加工的切削深度大。切削參數(shù)的改變對切削溫度的影響在金屬切削作業(yè)中熱量產(chǎn)生于主要和第二變形區(qū)而這些結(jié)果導(dǎo)致了復(fù)雜溫度遍布于刀具,工件和屑片。一個典型的等溫先如圖所示,它可以看出正如預(yù)測的,當(dāng)工件材料經(jīng)歷主要變形,被減

10、切時,有一個非常大溫度梯度遍布于屑片的整個寬度。當(dāng)?shù)诙冃螀^(qū)的屑片還有一小段距離就達(dá)到了最大溫度。因?yàn)閹缀跛械墓ぷ鞫家越饘偾邢鬓D(zhuǎn)化為熱量而完成,可以預(yù)測去除每一單位體積的金屬所增加的能量消耗將會提高切削溫度。因此在所有其他參數(shù)不變,前角變大時,將減少去除每單位體積金屬的能量和切削溫度。當(dāng)考慮到增加未形成屑片的厚度和速度,情況就更復(fù)雜了。增加切削厚度往往會大大影響熱量傳給工件,刀具的多少,而且會使屑片停留在一個固定數(shù)額,同時切削溫度的變化也會很小,可是增加切削速度會減少傳遞給工件的熱量,同時這將增大屑片主要變形的溫升。此外,第二變形區(qū)是比較小的,在這個變形區(qū)會提高溫度。切削參數(shù)的其他變化幾乎不

11、影響去除每單位體積的能量消耗和切削溫度。因此已經(jīng)表明,即使是切削溫度的小規(guī)模變化對刀具磨損率也有重大影響,從切削數(shù)據(jù)來估計切削溫度是恰當(dāng)?shù)摹z測高速鋼工具最直接最準(zhǔn)確的方法,特倫特給出了高速鋼工具溫度分布的詳細(xì)資料。該技術(shù)是基于高速鋼刀具的數(shù)據(jù)檢測并與對熱歷史的微觀變化有關(guān)。特倫特已經(jīng)描述了切削溫度的測量和加工大范圍工件時高速鋼工具的溫度分布。使用掃描電子顯微鏡來研究精細(xì)尺度微觀結(jié)構(gòu)變化,這項技術(shù)已得到了進(jìn)一步發(fā)展。這項技術(shù)也用于研究高速鋼單點(diǎn)車刀和麻花鉆的溫度分布。刀具磨損脆性斷裂已經(jīng)得到了處理,刀具磨損基本上有三個類型。后刀面磨損,邊界磨損和前刀面磨損。刀面磨損發(fā)生在主切削刃和次切削刃。主

12、切削刃負(fù)責(zé)去除大量金屬,這增加了切削力和溫度,如果任其發(fā)展會導(dǎo)致刀具和工件的振動,這就再不能高效率地切削了。次切削刃決定工件尺寸和表面精度,后刀面的磨損會導(dǎo)致大量產(chǎn)品出現(xiàn)較差的表面精度。根據(jù)實(shí)際切削條件,刀具不可用的主要原因在于主刀面先于次刀面的磨損非常大,這導(dǎo)致了一個不可接受部分的產(chǎn)生。因?yàn)榈毒叩膽?yīng)力分布,剛開始滑動時,滑動區(qū)域的摩擦力在屑片和面之間達(dá)到最大,最后摩擦力便為零。因此磨料磨損發(fā)生在這個區(qū)域,在屑片與相離處更多的磨損發(fā)生在與該區(qū)域相鄰處,這比相鄰于這點(diǎn)的更多。這導(dǎo)致了刀具面的局部點(diǎn)蝕與這面有一定距離,這面通常有一部分是圓弧形的。在許多方面并基于實(shí)際切削條件,邊界磨損相比后刀面是一

13、個較不嚴(yán)重的磨損,因此刀面磨損是一種較常見磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。然后,由于各樣作者表明,伴隨著切削速度的增加面溫度的增加量多于刀面的增加量,而由于溫度變化嚴(yán)重影響任一類型的磨損率,邊界磨損通常發(fā)生在較高切削速度的情況下。刀具與未切削面相接觸的地方,主刀面磨損的尾部的磨損比沿著剩余磨損面的地方更明顯。這是因?yàn)榫植坑绊懭缥辞邢髅媸怯上惹暗那邢鳎趸?guī)模,局部高溫所形成的加工硬化而造成的。這個局部磨損一般與邊界磨損有關(guān),有時還很嚴(yán)重。雖然出現(xiàn)凹口不會嚴(yán)重影響刀具的切削性能,凹口是往往比較深,如果繼續(xù)切削刀具很可能斷裂。如果任何形式的漸進(jìn)磨損讓其戲劇性的繼續(xù)存在,刀具將面臨災(zāi)難性的故障,如刀具再不能切割,在好的情

14、況下,工件報廢,最壞時,機(jī)械工具可能造成損壞。對于硬質(zhì)合金刀具和各類型的磨損,在出現(xiàn)災(zāi)難性故障之前達(dá)到最長使用使用壽命的極限。但對于高速鋼切削工具的磨損是不均勻的,目前已發(fā)現(xiàn)當(dāng)磨損繼續(xù)并甚至出現(xiàn)災(zāi)難性故障時,便可得到最有意義的和可以復(fù)制的結(jié)果,當(dāng)然在實(shí)踐中,切削時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于故障時間。發(fā)生災(zāi)難性故障時會出現(xiàn)幾個現(xiàn)象,最常見的是切削力突然增加,工件出現(xiàn)亮環(huán),噪音顯著增大。表面加工機(jī)理有五個基本機(jī)制對于已加工產(chǎn)品有影響:1切削過程的基本幾何形狀,單點(diǎn)車削刀具將軸向前進(jìn)一個恒定距離,由此產(chǎn)生的面將在它上面,刀具垂直方向進(jìn)給運(yùn)動時,一連串的尖點(diǎn)形成切削刀具的基本形狀。2切削加工的效率。已經(jīng)提到不穩(wěn)定刀瘤

15、將產(chǎn)生含有硬化刀瘤片段的面。這個片段使表面光潔度降低。也能證明在不利切削條件下引用大進(jìn)給,小前角和低切削速度,除此以外生產(chǎn)條件也會導(dǎo)致不穩(wěn)積屑瘤產(chǎn)品,切削過程變得不穩(wěn)定而不是在剪切帶連續(xù)切削,發(fā)生破碎,出現(xiàn)不均勻的間斷屑片,表面也不夠光滑。當(dāng)加工韌性材料時這種情況尤其明顯。3機(jī)床的穩(wěn)定。根據(jù)某些組合的切削條件,工件尺寸,夾緊的方法和相對機(jī)床結(jié)構(gòu)的剛度,不穩(wěn)定性是刀具造成的顫動。在一定條件下,這種顫動將達(dá)到并保持一定的振幅,而根據(jù)其它條件的振動也會產(chǎn)生,除非切割阻止了相當(dāng)大的損壞不然切削刀具和工件都可能發(fā)生顫動。這個現(xiàn)象稱為顫振,而軸向車削的特點(diǎn)是工件上有長螺旋帶,暫加工面上有短節(jié)距起伏。4去除

16、切屑的有效性。在間斷切屑生產(chǎn)加工中,如脆性材料的銑削和車削,預(yù)計無論是由于重力還是切削液,屑片都將離開切削區(qū),任何情況下也不會影響切削面。連續(xù)屑片是顯而易見的,如果不采取措施來控制切屑,就有可能會影響切削面并留下痕跡。無可避免地,這標(biāo)志著只能期待。5切削刀具的有效后角。對于有某一幾何形狀的小型切削刃和后角,很有可能在主切削刃切削,在次切削刃打磨。這會產(chǎn)生好的表面精度,但當(dāng)然這一個嚴(yán)格地金屬成形的組合,是不能被推薦為實(shí)際的切削方法。但是,由于這些情況偶有發(fā)生,刀具磨損會導(dǎo)致表面特性的變化。極限與公差機(jī)械零件被制造因此它們是可互換的。換句話說,每一種機(jī)械零件或裝置被制成一定的大小和形狀來適用于其它

17、型號的機(jī)器。為了使零件具有互換性,每一個零件都做成一個尺寸來用正確的方法與對應(yīng)的零件相配。這不僅不可能,而且是許多零件都做成一個尺寸是不切實(shí)際的。這是因?yàn)闄C(jī)器不是完美的,而工具會磨損。相對于正確尺寸的一點(diǎn)偏差通常是允許的。這個偏差的大小依賴于被制零件的種類,比如一個零件可能是6英寸,上下偏差是0003英寸(三千分之一)。因此這個偏差可以是5997英寸到6003英寸之間并仍能保持正確尺寸。這就是偏差。上偏差和下偏差之差即是公差。公差是零件尺寸的最大變化量,基本尺寸是允許變動量和公差范圍而衍生的尺寸限制。有時偏差只允許一個方向的變動,它允許公差在孔或軸上變化而不會嚴(yán)重影響配合。當(dāng)公差在兩個方向上都

18、變化時,稱為完全偏差(正和負(fù))。完全偏差是分開的,并且在基本尺寸的每一邊都會有。而極限尺寸只有最大尺寸和最小尺寸。因此,公差是這兩個尺寸之差。.課題背景及發(fā)展趨勢加工工藝及夾具畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)專業(yè)知識的一次鞏固,是在進(jìn)行社會實(shí)踐之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。機(jī)床夾具已成為機(jī)械加工中的重要裝備。機(jī)床夾具的設(shè)計和使用是促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機(jī)床夾具的改進(jìn)和創(chuàng)造已成為廣大機(jī)械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項重要任務(wù)。材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ),一方面,技術(shù)制約著設(shè)計;另一方面,技術(shù)也推動著設(shè)計。從設(shè)計美學(xué)的

19、觀點(diǎn)看,技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用,只要善于應(yīng)用材料的特性,予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?,就能夠?chuàng)造出實(shí)用,美觀,經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品,即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo),新材料,新工藝的出現(xiàn),必然給產(chǎn)品帶來新的結(jié)構(gòu),新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。材料,加工工藝,結(jié)構(gòu),產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的,某個環(huán)節(jié)的變革,便會引起整個機(jī)體的變化。工業(yè)的迅速發(fā)展,對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求,使多品種,對中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流,為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢,必然對機(jī)床夾具提出更高的要求。.夾具的基本結(jié)構(gòu)及夾具設(shè)計的內(nèi)容根據(jù)夾具設(shè)計的基本原理,選擇合理的

20、夾緊與定位方案,最有效的滿足鏜床夾具的設(shè)計 要求當(dāng)工件的加工精度要求較高時,應(yīng)采用具有固定夾具的單工位組合機(jī)床;加工精度較低時,可采用具有移動夾具的多工位組合機(jī)床。此外,還要考慮到不同布置形式的機(jī)床所能達(dá)到的加工精度。例如,對于同軸度要求較高的各孔,應(yīng)采用從同一面對工件進(jìn)行加工的機(jī)床布置形式。按在夾具中的作用,地位結(jié)構(gòu)特點(diǎn),組成夾具的元件可以劃分為以下幾類:1定位元件及定位裝置;2夾緊元件及定位裝置(或者稱夾緊機(jī)構(gòu));3夾具體;4對刀-引導(dǎo)元件及裝置(包括刀具導(dǎo)向元件,對刀裝置及靠模裝置等);5動力裝置;6分度,對定裝置;7其它的元件及裝置(包括夾具各部分相互連接用的以及夾具與機(jī)床相連接用的緊

21、固螺釘,銷釘,鍵和各種手柄等);每個夾具不一定所有的各類元件都具備,如手動夾具就沒有動力裝置,一般的車床夾具不一定有刀具導(dǎo)向元件及分度裝置。反之,按照加工等方面的要求,有些夾具上還需要設(shè)有其它裝置及機(jī)構(gòu),例如在有的自動化夾具中必須有上下料裝置。專用夾具的設(shè)計主要是對以下幾項內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計:1定位裝置的設(shè)計;2夾緊裝置的設(shè)計;3對刀-引導(dǎo)裝置的設(shè)計;4夾具體的設(shè)計;5其他元件及裝置的設(shè)計。.本章小結(jié)通過本章陳述了尾座體加工的發(fā)展趨勢以及所研究課題的主要內(nèi)容,使以后的設(shè)計有了明確的針對性。本論文以車床尾座為模板,根據(jù)零件的特性,通過分析計算,確定加工 基準(zhǔn)。需在多種方案中選擇最優(yōu)的加工工藝路線,并根

22、據(jù)計算所得的余量選擇合理的機(jī)床進(jìn)行加工。最后在所有的工序中選擇一道工序,做鏜床夾具設(shè)計。第2章 尾座體加工工藝規(guī)程設(shè)計2.1 零件的分析尾座體零件圖如圖2-1所示圖2-1 尾座體2.1.1 零件的功用尾座體與尾座底板及套筒等零件組合,裝在床身的尾架導(dǎo)軌上,它可根據(jù)被加工零件的長短調(diào)整在床身導(dǎo)軌的縱向位置,在車削較長的圓錐體零件時,可調(diào)整尾座體在尾座底板上的橫向位置,位置調(diào)整妥當(dāng)后夾緊。尾架套筒安裝在尾座體的孔中,有導(dǎo)向鍵。套筒在尾座體孔中可以軸向移動,不能轉(zhuǎn)動。套筒前端的錐孔,可安裝頂尖,支撐工件或安裝鉆頭、鉸刀等對零件進(jìn)行孔加工。2.1.2 零件的工藝分析該零件是殼體類零件,形狀不規(guī)則,尺寸

23、精度、形位精度要求均較高。對零件圖上的主要技術(shù),分析如下:1 75H7孔內(nèi)裝有套筒裝有套筒,應(yīng)保證套筒在孔內(nèi)移動輕松,具有穩(wěn)定的定心精度,尺寸精度為7級,圓柱度0.008,表面粗糙度Ra0.2。2 75H7孔與底平面的位置精度要求。 底平面A及導(dǎo)向面B的平行度要求0.02,保證與尾座底板上面的接觸良好、平穩(wěn)。 底平面A與75H7孔的平行度要求0.02/400只允許前端向上 導(dǎo)向面B與75H7孔的垂直度要求0.03/300,以保證尾座體的橫向移動精度。3 75H7孔與后端面垂直度0.05,保證后端蓋裝配精度,使套筒移動的螺紋副運(yùn)動輕快。4 尾座體與底板配合面需要配磨及刮研,以保證尾座體與底板裝配

24、后的中心高度。5 32H7與45H7有同軸度要求,是為了用一根帶階梯的軸,通過拉桿將尾座體鎖緊在床身上。孔40H7,1.6與75H7套筒孔交叉,垂直度0.08使套筒鎖緊可靠。6 其余孔的加工按圖紙的技術(shù)要求即可。7 75H7要求精度高,對鑄件應(yīng)進(jìn)行人工時效處理,提高機(jī)械加工的可切削性及減少變形。2.2 加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施2.2.1 確定毛坯的制造形式零件的材料HT150。由于尾座體年產(chǎn)量10000件,達(dá)到大批生產(chǎn)的水平,而且零件的輪廓尺寸較大,鑄造表面質(zhì)量的要求高,故可采用鑄造質(zhì)量穩(wěn)定的,適合大批生產(chǎn)的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程,而且還可以提高生產(chǎn)率。2.2

25、.2 基面的選擇1粗基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu),按粗基準(zhǔn)的選擇原則,應(yīng)合理分配各加工表面的加工余量。尾座體的套筒孔與底平面及導(dǎo)向槽均有尺寸要求,故以鑄造出的套筒孔及端面為粗基準(zhǔn),加工底平面及導(dǎo)向槽,使套筒空的加工余量均勻,然后以底平面及導(dǎo)向槽為精基準(zhǔn),加工75H7套筒孔,符合基準(zhǔn)統(tǒng)一及互為基準(zhǔn)的原則。2精基準(zhǔn)的選擇 尾座體的75H7孔是零件的主要加工部位,其他相關(guān)表面均以此孔為基準(zhǔn)設(shè)計,并與底面A、導(dǎo)向面B有尺寸要求和位置精度要求。在選擇精基準(zhǔn)是應(yīng)考慮保證產(chǎn)品質(zhì)量,盡可能的多個工序采用同一基準(zhǔn),減少基準(zhǔn)更換時產(chǎn)生的誤差,選用底面A及導(dǎo)向槽B為精基準(zhǔn),加工75H7孔及其他加工表面,消除了基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換

26、帶來的誤差。2.2.3 確定工藝路線表2.1工藝路線方案一工序010刨底平面A,導(dǎo)向槽B工序020粗鏜75H7孔及端面工序030半粗鏜、精鏜75H7孔及端面工序040鉆擴(kuò)鉸32H745H7孔,鉆2-22孔,锪2-40平面、鉆攻4-M8×25螺紋孔。工序050粗研磨75H7工序060鉆擴(kuò)鉸40H712H7孔,鉆鉸10孔。鉆孔6,2-13,2-20.鉆攻螺紋2-M8×32工序070檢查(抽查5%)工序080去除銳邊毛刺工序090噴漆工序110與尾座底板配合,磨尾座體底面A,保證尾座中心高尺寸技術(shù)要求2.2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定尾座體的材料是HT150,生產(chǎn)

27、類型為大批生產(chǎn)。由于毛坯采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下:由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差,因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量,實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。由于本設(shè)計規(guī)定零件為大批量生產(chǎn),應(yīng)該采用調(diào)整法加工,因此計算最大與最小余量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。這里就不講述如何鑄造成毛坯的過程了,只分析從毛坯加工成成品零件的過程如下:1加工尾座體的底平面,底平面粗糙度要求為Ra=1.6m,平面度要求為0.02,根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-35和表4-37考慮3mm,粗加工2mm,精加工1mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。最后刮研底面,保證平面度0.

28、02。加工上平面和側(cè)面時,用銑削的方法加工上平面和兩側(cè)面。由于上平面和兩側(cè)面的加工表面粗糙度未標(biāo)注,所以按照粗糙度要求為Ra=6.3m來加工,根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-35和表4-37考慮2mm,粗銑加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。2加工前后端面時,用銑削加工方法加工??紤]到加工方便,按照粗糙度都是Ra=3.2m加工,根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-35和表4-37考慮可用鏜刀一次加工2mm到金屬模鑄造的質(zhì)量和表面的粗糙度要求。因?yàn)楹蠖嗣嬉笈c基準(zhǔn)B垂直度為0.03,所以等75H7孔加工之后,再刮研保證垂直度。3鏜直徑75H7孔時,由于粗糙度要求Ra=1.6m,因此考慮加工余量2.5mm??梢淮?/p>

29、粗加工2mm,一次精加工0.5mm就可達(dá)到要求。并且要保證從前端面開始的340mm錐度在0.04以內(nèi)。4加工45H7孔,內(nèi)壁粗糙度要求Ra=1.6m,根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-23考慮加工余量2.5mm??梢淮毋@削加工余量2mm,一次精鏜0.5mm就可達(dá)到要求。以45H7孔加工32H7孔同軸度0.02,余量與45H7孔相同。同時粗銑45H7孔兩個端面和32H7孔的兩個端面,保證各自長度值。5加工40H7孔,軸線距前端面為52mm,內(nèi)壁粗糙度為Ra=1.6m,根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-23考慮加工余量2mm??梢淮未昼M1.5mm,一次精鏜0.5mm就可達(dá)到要求。6加工上平面32H7孔,先加工32H7孔,內(nèi)壁

30、粗糙度要求Ra=1.6m,根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-23考慮加工余量1.5mm。可一次鉆削加工余量1mm,一次鉸孔0.5mm就可達(dá)到要求。然后锪粗糙度為Ra=3.2m的6的沉孔。7加工底平面上的孔、槽,先分析孔的加工:22H7孔內(nèi)壁粗糙度Ra=1.6m,根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-23考慮加工余量1.5mm。可一次鉆削加工余量1mm,一次鉸孔0.5mm可達(dá)到要求。22孔及上面6沉頭孔粗糙度為Ra=1.6m,一次粗加工即可完成,只需留1mm余量,需要考慮的是如何安排加工順序,使用可調(diào)刀徑的鉆頭,先鉆削22的孔,然后將刀徑調(diào)大回拉,锪鉆出沉頭孔,最后調(diào)小刀徑退刀即可。然后分析槽的加工:寬度為10的槽,側(cè)壁粗糙度

31、要求為Ra=1.6m,且側(cè)壁要求與基準(zhǔn)B的垂直度為0.1,因此根據(jù)參考文獻(xiàn)8表4-35和表4-37考慮3mm,粗銑2mm,然后精銑1mm,還要刮研以保證垂直度要求,最后清根。2.2.5 確定主要工序工程中的切削用量 精刨平面 刨槽 走刀次數(shù)26次 刨45°斜面走刀22次 工序的輔助時間及其他技術(shù)服務(wù)時間按基本時間(基本時間)Tj的百分比計算,根據(jù)前邊指導(dǎo)書提供的參考數(shù)值取 本工序=(21+18+3.7+3.2)=69min 因同時裝卡6件,則單件時間 =69/6=11.5min工序020 粗鏜27H7孔及前后端面 機(jī)床 T611臥式鏜床 刀具 鏜孔刀(粗、半精鏜) 量具 卡尺0120

32、/0.02 0500/0.05 切削用量的確定 鏜孔時的切削深度與進(jìn)給量比車削外圓小些;半精鏜與精鏜的進(jìn)給量受到表粗糙度的限制,參照車削外圓取小值;鏜削時的切削速度比車削外圓時低(1020)%,受刀桿強(qiáng)度的限制。 粗鏜 由65鏜至73.5 切削深度 =4.25mm 進(jìn)給量=0.72mm/r 切削速度V=.08×=0.48m/s (=0.6)主軸計算轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床選用168r/min 锪前端面 由384鏜至380 按成型車削有沖擊查表,乘以修正系數(shù)0.75,刀具為YG6前端面刀板 切削寬度 B=(156-74)/2=41mm (尺寸156 由端面切削面積計算得出 ) 進(jìn)給量 f=0.0

33、2mm/r 主軸轉(zhuǎn)速選用 n=168r/min 鍃后端面:尺寸380鏜至376mm 刀具:YG6 后端面刀板 切削寬度B=40mm 進(jìn)給量 主軸轉(zhuǎn)速粗鏜工序工時定額的計算 粗鏜孔 刀具行程長度L=式中 =376+8=384mm =+(23)=5mm =3mm 所以 =384+5+3=392mm 粗鏜前,后端面 總計 輔助時間及其他技術(shù)服務(wù)時間取Tj的45%計算 工序030 半精鏜孔,精鏜孔75H7 至 鏜前,后端面保持長度 機(jī)床 T611臥式鏜床 刀具 YG6鏜刀(半精,精鏜刀) YG6前端面刃刀板 YG6后端面刃刀板(反) 鏜桿 量具 內(nèi)徑千分尺5070m 卡尺0500/0.05或樣板 半精

34、鏜孔 由73.5 鏜至 74.3 切削用量的選定 切削深度=0.4mm 進(jìn)給量 選 切削速度 選 0.8m/s 主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)T611鏜床 精鏜75H7孔由74.3鏜至74.9 切削深度 進(jìn)給量 切削速度 機(jī)床轉(zhuǎn)速選定為200r/min 鏜前、后端面由376鏜至 端面單邊余量0.5mm 切削寬度B=40mm 進(jìn)給量=0.02mm/r 切削速度 計算轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床現(xiàn)有轉(zhuǎn)速選用 精鏜工序工時的計算 半精鏜 式中 精鏜 鏜前后端面 輔助時間及其他服務(wù)時間占Tj的比例45%計,則精鏜工序單間時間 工序040 鉆、擴(kuò)、鉸 32H7 45H7 鉆2-22孔 锪2-40平面 攻螺紋4-M8 25 機(jī)床 Z3

35、5搖臂鉆床 夾具 專用可回轉(zhuǎn)鉆床夾具 刀具 30,40組合鉆頭 31.75,44.75組合擴(kuò)孔鉆 32鉆頭,45組合鉸刀 22 鉆頭, 40平面鍃鉆 6.7鉆頭, M8機(jī)用絲錐 量具 塞規(guī)32H7, 45H7 卡尺0125/0.02 M8螺紋塞規(guī) 鉆,擴(kuò),鉸 32H7,45H7同軸孔,用快換鉆套更換刀具,完成鉆擴(kuò)鉸三個工步工步1 鉆32 , 43孔 接組合機(jī)床切削用量選取,降低30% 切削深度=15mm 進(jìn)給量 切削速度 計算主軸轉(zhuǎn)數(shù) 按43孔尺寸計算 選取機(jī)床轉(zhuǎn)速265r/min工步2 擴(kuò)孔31.75、44.75 切削深度 進(jìn)給量 f=0.4mm/r 切削速度 v=0.3m/s 計算主軸轉(zhuǎn)速

36、 選取主軸轉(zhuǎn)速 n=132r/min工步3 鉸孔32H7 , 45H7 切削深度 進(jìn)給量選用(機(jī)床限制) 切削速度 計算主軸轉(zhuǎn)數(shù) 選用機(jī)床轉(zhuǎn)數(shù) 工步4 鉆 選定切削用量 切削深度 進(jìn)給量 ,選定 切削速度 計算轉(zhuǎn)速 選用機(jī)床轉(zhuǎn)速 n=265r/min 實(shí)際切削速度工步 5、6 锪平面2-40 選用切削用量: 切削深度 進(jìn)給量 取或手動 切削深度 計算轉(zhuǎn)速 選用機(jī)床轉(zhuǎn)速工步8、9 鉆孔4-6.7 攻 4-M8 25 鉆6.7孔, 切削深度 進(jìn)給量 選用機(jī)床轉(zhuǎn)速 實(shí)際切削速度 攻絲:M8 1.25 進(jìn)給量 切削速度 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 參照現(xiàn)場工作狀況選用 本工序工時定額的計算(見圖3) 鉆削工時的計算

37、工作行程長度以30孔計算(中間尺寸為快速)式中 l=20+18=38mm所以 擴(kuò)孔工時的計算 因兩孔同時接觸刀具以行程長的孔計算 工作行程長度 機(jī)動時間鉸孔工時定額 工作行程長度以最長孔20計算 機(jī)動時間工步1,2,3助時間及其他技術(shù)服務(wù)時間等取的45%計算 故工步1,2,3間合計 工步4,5的工時定額 工步6,7 工步8 鉆孔 4個孔 工步9 攻絲 工作行程 式中 所以 4螺紋孔 輔助時間及其他服務(wù)時間的45% 則該工序的單間時間Td 工序050 粗珩磨孔 機(jī)床 半自動立式珩磨機(jī)(可自動測量) 夾具 專用珩磨夾具 切削工具 珩磨頭 珩磨條 量具 50-70內(nèi)徑千分表 選擇切削用量 進(jìn)給量 珩

38、磨頭的回轉(zhuǎn)速度 選 珩磨頭的轉(zhuǎn)速 根據(jù)機(jī)床選 n=200r/min 珩磨頭的實(shí)際回轉(zhuǎn)速度 珩磨頭的往復(fù)運(yùn)動速度 由機(jī)床選用直線粗珩磨孔工時的計算 往復(fù)行程長度 式中 -工件孔的長度375mm -磨頭每端超出量20mm -磨條長度100mm 所以 輔助時間及其他服務(wù)時間取Tj的50%則 工序060 鉆、擴(kuò)、鉸40H7,12H7,10H8, 鉆6、2-13孔,鉆2-6.7螺紋底孔,攻螺紋2-M8×32 機(jī)床 Z35搖臂鉆床 夾具 專用四工位回轉(zhuǎn)鉆夾具 量具 塞規(guī)40H7,12H7,10H8,M8螺紋塞規(guī)、卡尺0125/0.02機(jī)用絲錐切削用量的選擇工位1 加工工步1 鉆 選擇切削用量 切

39、削深度 進(jìn)給量 切削速度 計算主軸轉(zhuǎn)速 選取 實(shí)際切削速度 工作行程 工步2 擴(kuò)孔切削深度進(jìn)給量切削速度 計算主軸轉(zhuǎn)數(shù) 選取工作行程長度 工步3 鉸孔 切削深度 進(jìn)給量 切削速度 計算主軸轉(zhuǎn)數(shù) 選取機(jī)動時間 工作行程長度 工步4 鉆孔 切削深度 進(jìn)給量 切削速度 計算主軸轉(zhuǎn)速 選取 計算實(shí)際切削速度機(jī)動時間Tj 工步5 鉆10H8孔至9.8 切削深度 進(jìn)給量 選用 切削速度 選 計算主軸轉(zhuǎn)速 選取 實(shí)際切削速度 機(jī)動時間Tj 工步6 鉸孔 切削深度 進(jìn)給量 切削速度 v=0.07m/s 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速選用132r/min機(jī)動時間Tj 工位 II 鉆孔 工步7、8 鉆2-M8 螺紋底孔6.7 切削

40、深度 進(jìn)給量 切削速度 主軸轉(zhuǎn)速機(jī)動時間工步9,10 攻螺紋 由前邊得知 機(jī)動時間工步11 鉆孔 切削深度 進(jìn)給量 切削速度 計算主軸轉(zhuǎn)數(shù) 選用 實(shí)際 機(jī)動時間工步12 鉆孔,用平刃鉆頭 切削深度 進(jìn)給量切削速度計算主軸轉(zhuǎn)數(shù) 選用 機(jī)動時間工位 鉆孔工步13 與工步11同工步14 與工步12同工位 鉆,鉸孔工步15 鉆切削深度進(jìn)給量切削速度計算主軸轉(zhuǎn)速 選用 實(shí)際 機(jī)動時間Tj 工步16 鉸孔切削深度進(jìn)給量切削速度計算主軸轉(zhuǎn)速 選用機(jī)動時間Tj工序060單件工時的計算輔助時間及其他服務(wù)時間取Tj的45%則本工序的基本時間Tj工序070 精珩磨孔 機(jī)床 MB4215B 半自動立式珩磨機(jī) 夾具 專

41、用珩磨夾具 切削工具 珩磨頭 珩磨條TLY400Y1 量具 5075內(nèi)徑千分表 選擇切削用量 進(jìn)項進(jìn)給量 精珩網(wǎng)紋交叉角 ,選取回轉(zhuǎn)速度 珩磨頭轉(zhuǎn)速: 選取 珩磨頭的實(shí)際回轉(zhuǎn)速度 珩磨頭的往復(fù)運(yùn)動速度選取0.17m/s由工序050計算得知 機(jī)動時間 已知余量0.04mm 輔助時間及其他服務(wù)時間取的50% 則工序080 檢查 抽檢工序 090 鉗工修毛刺,銳邊工序100 磨地面A與尾座底板組裝,測量中心高,確定磨削余量機(jī)床 臥軸平面磨床夾具 專用磨削夾具砂輪 量具 塞尺選擇切削用量 砂輪主軸轉(zhuǎn)速 最大磨削速度 橫進(jìn)給 工作臺往復(fù)行程速度(縱向) 工作磨削余量 每次磨削深度 需磨削次數(shù) 機(jī)動時間

42、工作臺縱向行程長度 工作臺橫向行程長度(磨頭橫向移動) 式中 K-磨削時光整修正系數(shù) 磨削精度 0.030.02 取K=1.2 輔助時間及其他服務(wù)時間取的45% 則單間時間Td 機(jī)械加工工藝過程綜合卡片見表22.3 本章小結(jié)機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計,可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)。第3章 專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強(qiáng)度。在加工零件時,需要設(shè)計專用夾具。這里需要設(shè)計尾座體鏜直徑75H7孔夾

43、具,鏜孔的夾具將用于組合鉆床,刀具鏜刀。3.1 鏜75H7孔夾具設(shè)計本夾具主要用來鏜床上平夾具,此孔也是后面作為工藝孔使用,這個工藝孔有尺寸精度要求為H7,表面粗糙度為Ra=1.6m,與底平面平行度為0.02。并用于以后后端面和底平面的槽加工中的基準(zhǔn)。其加工質(zhì)量直接影響以后各工序的加工精度。加工到本道工序時只完成了尾座體上各表面的粗、精銑。因此在本道工序加工時主要應(yīng)考慮如何保證其尺寸精度要求和表面粗糙度要求,以及如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強(qiáng)度。3.1.1 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知,有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并應(yīng)與底平面有平行度要求。為了保證所鏜的孔與底平面平行并保證工藝孔能在后續(xù)的孔系

44、加工工序中使各重要支承孔的加工余量均勻。根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時,應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑尾座體的底平面工序的定位基準(zhǔn),以及設(shè)計基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。因此加工工藝孔的定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用底平面作為定位基準(zhǔn),為了提高加工效率,根據(jù)工序要求先采用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀刀具對工藝孔進(jìn)行粗鏜削加工;然后采用硬質(zhì)合金鏜刀對其進(jìn)行精加工,所以可用支承板在底面定位,限制2個自由度,為增加定位的可靠性加上2個壓板在頂面固定。準(zhǔn)備采用手動壓板夾緊方式夾緊。3.1.2 夾緊力的計算整于本道工序主要完成工藝孔的鏜加工,參考文獻(xiàn)9得:鏜削力 鏜削力矩 式中: D=74mm 本道工序加工工藝

45、孔時,工件的底平面與工作臺靠緊。采用帶光面壓塊的壓緊螺釘夾緊機(jī)構(gòu)夾緊,該機(jī)構(gòu)主要靠壓緊螺釘夾緊,屬于單個普通螺旋夾緊。根據(jù)參考文獻(xiàn)11可查得夾緊力計算公式: (3.1)式中: W0單個螺旋夾緊產(chǎn)生的夾緊力(N); Q原始作用力(N); L作用力臂(mm); r螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑(mm); 螺桿端部與工件間的摩擦角(°); 螺紋中徑之半(mm); 螺紋升角(°); 螺旋副的當(dāng)量摩擦角(°)。由式(3.1)根據(jù)參考文獻(xiàn)11表1-2-23可查得點(diǎn)接觸的單個普通螺旋夾緊力:3.1.3 夾緊元件及動力裝置確定由于尾座體的生產(chǎn)量很大,采用手動壓板夾緊的夾具結(jié)構(gòu)簡單

46、,在生產(chǎn)中的應(yīng)用也比較廣泛,本工序的夾緊力比較大,因此本道工序夾具的夾緊動力裝置采用手動壓板夾緊。采用手動壓板夾緊,夾緊可靠,機(jī)構(gòu)可以不必自鎖。3.1.4 鏜套、鏜模板及夾具體設(shè)計工藝孔的加工需粗、精鏜切削才能滿足加工要求。故選用快換鉆套(其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示)以減少更換鉆套的輔助時間。鉆模板選用固定式鉆模板,工件以底面及側(cè)面分別靠在夾具支架的定位快,用帶光面壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊。夾具體的設(shè)計主要考慮零件的形狀及將上述各主要元件聯(lián)成一個整體。這些主要元件設(shè)計好后即可畫出夾具的設(shè)計裝配草圖。整個夾具的結(jié)構(gòu)見夾具裝配圖如圖3-1所示。3.1.5 夾具精度及定位誤差分析利用夾具在機(jī)床上加工時,機(jī)

47、床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系,最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計中,當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后,應(yīng)對所設(shè)計的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計算。由工序簡圖可知,本道工序由于工序基準(zhǔn)與加工基準(zhǔn)重合,又采用底平面為主要定位基面,故定位誤差很小可以忽略不計。本道工序加工中主要保證工藝孔尺寸75H7及表面粗糙度Ra=1.6m。本道工序最后采用精鏜加工,選用標(biāo)準(zhǔn)硬質(zhì)合金鏜刀,直徑為75H7,并采用鏜套,鏜刀導(dǎo)套孔徑為該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實(shí)體要求。工藝孔的表面粗糙度Ra=1.6m,由本工序所選用的加工工步粗、鏜精滿足。影響兩工藝孔位置度的因素有:1鏜模板上裝襯套孔的尺寸公差:2兩襯套的同軸度公差:3襯套與鉆套配合的最大間隙:4鉆套的同軸度公差:5鏜套與鏜刀配合的最大間隙:所以

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