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燕尾形弹簧卡多工位级进模具设计【全套含CAD图纸】

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U形弯曲凸模.dwg
上模垫板.dwg
上模座.dwg
下垫板.dwg
下模座.dwg
侧刃兼切废料凸模.dwg
冲孔凸模.dwg
凸模固定板.dwg
凸模盖板.dwg
凹模.dwg
切口凸模.dwg
切料凸模1.dwg
切料凸模2.dwg
卸料板.dwg
导料板1.dwg
导料板2.dwg
滑块斜锲.dwg
燕尾形弯曲凸模.dwg
燕尾形弹簧卡多工位弯曲级进模图纸集合.dwg
装配图.dwg
限位板.dwg
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全套含CAD图纸 燕尾 弹簧 卡多工位级进 模具设计 全套 cad 图纸
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内容简介:
燕尾形弹簧卡级进模设计说明书 普通本科毕业设计(论文)说明书 课题名称 燕尾形弹簧卡多工位级进模具设计 学 院:职业技术教育学院专 业:机械工程班 级:学 号:姓 名:指导师: 年五月二十日 摘 要本文叙述了级进模设计,该模具特点比较突出,非常适合所选的课题。级进模在这几年里发展较快,归功于它所设计出的模具较简单,还可以大批量的生产,操作也方便。故本次设计采用多工位级进模进行冲裁、弯曲等工艺设计,以确保较高的生产率和制件精度。分析该弹簧卡的冲压工艺,设计出该零件的排样方案。可知,该模具使用气动送料器自动送料,采用侧刃来进行定位 ,可实现自动化的批量生产,提高生产率;为了能自动送料,在下模的卸料板上设置一个“燕尾”型弯曲凸模,可以弹性压料,也可刚性卸料。对于类似零件的多工位级进模设计具有一定指导意义。设计过程中,为保证精度,得综合考虑制件的要求,计算时要细心,并反复检查,无误后对所需的零部件进行选择。通过这次严谨的设计,我将大学四年所学的专业知识重新归纳、总结,以巩固理论知识。同时,养成了自主学习的习惯和动手查阅知识的能力,从而为以后走向社会奠定了基础。关键词:弹簧卡,多工位级进模,自动送料,卸料板 AbstractThis paper describes the design of progressive die mold, the more prominent features, very suitable for the selected topic. Progressive die developed rapidly in recent years due to its mold design which is relatively simple, can be produced in large quantities, the operation is convenient. So the design of the multi-working-progressive die the blanking bending process design, to ensure high productivity and accuracy.Stamping process analysis of the spring card design, layout design of the part. The use of the mold air feeder automatic feeding, the side edge to locate, can realize automation of batch production, in order to improve productivity; automatic feeding, set up a dovetail type bending punch in unloading the lower die plate, elastic pressing, or rigid unloading. Has a certain guiding significance for the design of multi-working-progressive die for similar parts. In the design process, in order to ensure the accuracy, consideration of requirements, careful calculation, and repeated examination, correct the parts required choose.Through rigorous design this time, I will be the university four years of professional knowledge to summarize, summarize, in order to consolidate the theoretical knowledge. At the same time, the ability to develop the habit of independent learning and hands-on access to knowledge, which lays the foundation for the future society.Key wards:spring caliper; multi-working-position progressive die; automatic material feeding;stripping board.I第 V 页 目 录摘 要IAbstractII前 言1第一章 绪 论31.1 选题的意义与目的31.2 设计思路与创新思路3第二章 燕尾形弹簧卡零件的冲压工艺分析42.1 零件的材料分析42.2 排样设计52.2.1 排样原则52.2.2 搭边及其作用52.2.3 搭边值的确定52.2.4 载体设计62.2.5 毛坯尺寸计算62.2.6 条料宽度与步距82.2.7 材料利用率82.3本章小结9第三章 冲裁力的计算103.1计算冲裁力的公式103.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力113.2.1 总冲裁力:113.2.2 卸料力FQ的计算113.2.3推料力FQ1的计算113.2.4顶件力FQ2的计算113.2.5弯曲力123.2.6校正弯曲力的计算133.2.7模具总冲压力的计算133.2.8 冲压设备的选取13I 3.3 模具压力中心与计算14第四章 冲裁模间隙的确定与刃口的计算164.1 冲裁间隙的确定164.2 刃口尺寸的计算174.2.1刃口尺寸计算的基本原则174.2.2 刃口尺寸的计算174.2.3 冲裁凸、凹模配合尺寸计算194.2.4 弯曲部分刃口尺寸的计算204.2.5 弯曲部分圆角尺寸的计算204.3 本章小结22第五章 模具工艺零件设计235.1 工艺零件的设计原则235.2 工作零件的结构设计235.2.1 冲裁凸、凹模的设计235.2.2 凸模的结构设计245.2.3 凹模的结构设计245.3 侧向冲压机构265.3.1 斜锲与滑块的设计265.3.2 斜锲、滑块配用形式265.3.3 斜锲、滑块的安装形式275.4 多工位级进模的导料装置275.4.1导料设计原则275.4.2 导料零件的主要结构285.5 定距与定位285.6 多工位级进模的卸料装置285.7 卸料装置的润滑28第六章 模具结构零件设计296.1模架结构的设计296.1.1模架的设计要求306.1.2选择模架30II 6.2 模架的导向零件设计316.3弹性元件设计326.4紧固件设计326.5限位装置设计326.6本章小结33第七章 模具的装配与检测347.1 模具的安装调试347.1.1装配方法与装配顺序347.1.2 装配要点347.2 模具的总装图34总 结36致 谢37参考文献38III 前 言大学四年里我已经学了一些有关的冲压工艺和冲模设计知识,所掌握的冲压模以及注塑模知识都是很基础的理论,同时了解了一些实际生产中的冲压工艺设计和冲模设计的基本方法,现在我具备了自己设计冲压模具的能力,能够合理的选择冲压设备和设计方案,可以利用学习过的冲模基础知识,初步分析和解决生活中常见的产品质量、工艺及模具方面的一些技术性问题。毕业设计的主要目的检测我在大学四年中学习如何,同时通过毕业设计的研究来培养我们学习习惯和独立分析问题以及解决问题的能力,培养冲压模具的这门课程的知识和AutoCAD课程综合运用的能力。本次设计只要紧密地与生产实际相结合,才能体现大学生学习特色。通过指导老师的安排和精心指导,我的这次冲压模具毕业设计从确定设计课题、开题报告、课题申报、拟定初步设计方案、确定冲压设备、设计过程、目录和在AutoCAD、Creo3.0等制图软件上绘制零件图和装配图到毕业答辩每一步都按照老师的要求和毕业设计工作计划来进行设计。首先,选择毕业设计的题目,然后确定设计方案,接下来准备毕业设计需要的资料和书,根据设计题目和资料准确无误的算出所需要的数据,再接着做出毕业说明书,最后在软件上绘制零件图和装配图。毕业设计的课题虽然是我们日常生活中常见的东西,但是课题得认真对待,虽然难度不是很大,但是所设计出的图纸能够真正应用于实际中,去制造零件,装配成产品,并且要满足使用要求,当然这也是不容易的,需要我们有严谨而务实的态度去做设计。其次,选择一个正确的并且可行的设计方案,能在很大程度上降低我们做毕业设计的难度,同时能使我们在做毕业设计的时候不那么迷茫,能很快的确定下一步要做什么事。在确定方案之前,收集整理有关冲压制品设计和冲压设备等有关资料,分析制件的工艺性和尺寸精度等技术要求,根据得出的结论,确定这个毕业设计课题的设计方案。拟定初步方案时,应该广开思路,多想一些办法,然后广泛的向起他同学征求意见进行分析论证与权衡,选出最合理的方案。我们必须明确课题来源、该课题能否对我们有帮助,这样设计是否达到的技术经济指标等都得深思熟虑。和老师、同学一起讨论设计方案,更能确保课题设计方案的确定性。然后,在做毕业设计的过程,如遇到自己不懂的地方圈出来并整理好,上网或者图书馆找资料,不能太依赖同学和指导老师的帮助,同时可以培养自己的学习方法,综合运用计算机绘图、冲压制造工艺等专业方面的能力,在找资料的过程中还可以培养自己查阅技术资料和其它专业文献的能力。我们在做毕业设计时,应该认真求证,这样既端正自己的学习态度,有体现我们高强度的责任心。一合格的毕业设计,应尽可能地在工作上出现小失误,以防在以后的工作中给企业造成严重的损失。最后,毕业答辩这一环节,我们不要马虎,得认真检查。通过总结和毕业答辩,可以帮助我们进一步地掌握和了解冲压模具的设计方法。在毕业说明书和零件图、装配图完成以后,最后对设计结果检查,进行总结性分析也很重要。对设计结果的分析,也有很大的意义。因此,分析时应重新以设计说明书的要求为依据,全面的分析所做的毕业设计的优缺点。在对设计结果进行分析时,应着重分析设计方案的是否、设计计算及结构设计是否准确。因此,我们应该认真检查和分析自己设计的冲压模具装配图、主要零件的零件图以及设计说明书等工作。对于装配图,我们应该着重检查和分析成型零件等、工艺性、机械制图等方面存在的错误;对于零件图,我们应着重检查和分析尺寸及公差标注方面的错误;对于设计说明书,我们应重复的检查和合理分析计算数据,然后校核计算结果是否正确,然后改正一些错误并完善毕业设计。在指导老师的谆谆教导下,我基本上完成了这次冲压模设计。第一章 绪 论1.1 选题的意义与目的冷冲压模技术的飞速发展,得益于我国在高端领域所取得的进步,这就要求我们制造出高要求高精度的模具。为了进一步提高生产效率和适应冲压新工艺的需要,我们必须充分地发挥冷冲压的优点,研究和创造出更多性能良好且高自动化的冲压设备,伴随着科技的迅速发展,现在的企业和工厂里都投入了各种自动化装置、机械手和机器人的冲压自动生产线和高速自动化压力机。这次毕业设计课题的研究, 涉及的内容有冲压工艺的分析、冲压工艺方案、模具刃口计算和冲压模具整体结构的设计等,通过对燕尾形弹簧卡零件级进模设计,我将四年所学的模具设计、机械制图、机械设计基础、机械制造技术等多门课的知识与本次设计相联系起来,并且掌握一些冲压模具设计方法、理论知识和技术。1.2 设计思路与创新思路我的这次毕业设计课题是燕尾形弹簧卡多工位级进模模设计,起初查阅很多有关冲模资料和设计资料,基本掌握整个冲压模具的设计过程。先对该零件的基本构架进行设计,按照学校要求和相关标准来设计燕尾形弹簧卡零件展开后的尺寸、成型尺寸、精度等,同时选好制造模架上各板的材料。然后 对零件进行综合性剖析,由于工件的结构相对简单,属于比较薄的小型零件,它的设计精度没要特别要求,所以采用级进冲裁模就可以实现加工了。之前有了解到单工序模、级进模和复合模各自的优缺点,初步拟定设计方案,通过反复对比选择最适合本课题的设计方案。又因为该工件需要大批量的生产,而且只有冲孔、切口、弯曲等少数工序,再结合级进模生产效率高、生产出的工件精度高,适于批量生产等特点,所有我决定本次设计选用导柱式冲孔-切口-折弯级进冲裁模来完成燕尾形弹簧卡零件的冲压设计。接下来对冲压模各个工序进行工艺计算以及各零部件的设计。最后在2013版CAD软件中进行冲压模具的总装配图以及零件图的绘制。设计本套级进冲裁模需要考虑到如何降低成本、怎样提高设计效率,则根据设计的基本要求,采用一些国家标准冲压模具中的标准件,如模架、导柱、导套等。另外,此连续冲裁模是采用气动送料器进行自动送料,则不需要传统的人工送料,这样就会大大降低成本,以增加企业经济效益,也充分体现冲压生产自动化的优越性。除此之外,用preo3.0软件或CAXA软件建立本模具模型和冲裁零部件的仿真演示等,既可以检测本次设计中的计算是否正确,理论依据是否合理;又可以直观的看到模具实体。本次毕业设计课题是燕尾形弹簧卡零件级进模设计,它能使我们能综合运用冲模压具专业基本的理论知识,并结合精工实训中学到的经验运用到实际生产中。并要求我们能充分运用所掌握的冷冲模知识,独立地解决各类工艺问题。第二章 燕尾形弹簧卡零件的冲压工艺分析2.1 零件的材料分析零件名称:燕尾形弹簧卡零件零件的材料:弹簧钢零件厚度:1mm弹簧钢塑性和韧性均较高,在冷状态下容易模压成形。可用变曲、镦粗、热冲、冷冲或拉拔等方法制成各种零件。通常可用于制造拉杆、卡头、垫片、垫圈 、铆钉等。该零件二维图以及三维体如图2.1所示: 这个工件形状是对称结构,有点复杂,而且在整个工件的四角切掉矩形料后折弯;零件尺寸公差并没有特殊要求,可以按选取IT14级来计算。完成该零件的冲压所需要的工序有冲裁、切口、弯曲,从工序可能的集中与分散及工序的组合可能性来看,该零件的冲压设计可以有以下几种方案:方案一:先冲导正孔,然后进行两侧U形弯曲及燕尾成型,最后冲裁中心旁边的两个矩形孔。方案二:先进行该制件两边的U形弯曲,然后冲裁中心孔以及中心孔两边对称的矩形孔。方案三:先冲中心孔导正,再切两侧废料,接下来冲矩形孔、 最后进行U形弯曲以及燕尾形弯曲成型。 对以上三种工艺方案,方案一是先冲孔再弯曲后切矩形,这样会不利于废料及时排掉,而且需设计的级进模结构比较复杂,同样方案二也会不利于外形余料的切除,容易造成条料定位不可靠,就方案三来分析,其先进行中心孔冲裁出来,再切两侧和矩形孔,最后在进行才弯曲,既可以简化级进模具结构,又可以保证定位尺寸的精度。故本次设计采用方案三多工位级进模来设计。2.2 排样设计因为此次设计采用多工位级进模设计,所以设计排样时,需要考虑全面。冲裁条料板上如何放置条料的设计称做排样设计。该零件有冲小孔、切断方形口以及弯曲,合理的设计排样图可以提高条料利用率。2.2.1 排样原则 对于该制件来说,采用级进模生产,产量大,生产率高,因此材料费用占冲压总成本的60%以上,才能重复利用。 本设计中在模具的工位上分别要冲孔,切矩形孔,折弯,要合理安排设置得先打孔作导正孔以确保精度,然后且矩形孔,最后弯曲。当然适当设置空工位也便于冲裁。2.2.2 搭边及其作用 在冲裁过程中,冲裁件与冲裁间之间以及冲裁件与条料侧边之间要留有一定的余料,方便生产顺利。采用合理的搭边可以确保定位误差和纠正下料时产生的误差;搭边也保持刚性强的条料,提高模具生产率;冲裁时若条料的边缘出现毛刺,合理的搭边可以使毛刺冲入模具间隙中,这样可以保证制件的精度。搭边值对于冲裁生产影响很大,不宜过大也不宜太小。通常来说,搭边过小,使条料刚性降低,那么条料的时候容易变形,进而会影响条料的送进。而过大的搭边值,会降低材料的利用率。2.2.3 搭边值的确定 搭边值的选用必须综合考虑,因为搭边值会影响送料。该制件厚度为1mm,间隙搭边和侧搭边可按经验值确定,查表2-1按理间隙搭边值=1.5mm,侧搭边值a=1.8mm,为了条料有足够的强度,并保证送料的顺畅性,采用加大间隙设计取间隙搭边=3mm,侧搭边a=2.0mm。2.2.4 载体设计级进模冲压时,有部分条料需连接工序并稳定运载前进,这个部分称为载体。考虑到载体强度,载体宽度必须大于搭边宽度。载体包括双侧载体、单侧载体和中间载体三种。燕尾形弹簧卡设计采用级进模,又是弯曲件。中心载体特别适合燕尾形弹簧卡这种对称性且两外侧有弯曲的制件,有利于抵消两侧弯曲侧向力,所以本次设计采用中间载体。2.2.5 毛坯尺寸计算该制件两侧先切四个矩形角,然后将对称的燕尾弯曲,即弯曲件的展开长度就是变形区中性层长度,也就是所要求的毛坯长度。 查上表可知X=0.41中性层半径=X+rt=1+10.41=1.41根据CAD标注可知零件长度如下图2-2 中性层展开后长度L=28.2936.22=59.6mm故零件展开后如下图2.3。 图2.1、2.2和2.3所示零件尺寸大小,形势复杂,使用材料不仅材薄,零件中心孔两侧有对称向下切口需要圆角,两侧的燕尾形也得弯曲,如果采用单工序模具来冲压,工件质量得不到保证,应该零件生产批量较大,所以拟定采用连续弯曲的冲压方式。连续弯曲应解决如下两个问题:1)薄材料的送进、定距方法。2)材料性能方向性明显和成形质量的矛盾。本设计排样方式如下图2-4所示的直排式有废料排样,即送料定距采用侧刃粗定位,导正销精确定位。2.2.6 条料宽度与步距该设计有定距侧刃,生产时要考虑到侧刃切去的宽度。此时计算宽度B为: =59.6+21.521=64.6mm导料板之间的距离为:式中,D为条料基本宽;b为侧刃余料,金属材料取2mm;n为侧刃个数,为2个;Z为冲切前条料板与导料板间隙,这里取0.5。送料步距的宽度应条料上对应两个冲裁件的对应点之间的距离,考虑到保证条料的送进速率,步距要相等,即步距A=28mm 排样图所示分为10个工位,其中7、9为空工位。工序如下:第1工位:冲切导正孔6mm。第2、3工位:冲切侧刃搭边。第4工位:利用侧刃冲切两边废料。第5工位:冲切两侧对称向下的两个方孔。第6工位:两边预弯曲。第8工位:两边第二步弯曲。第10工位:切断,完成工件成形。2.2.7材料利用率采用制件的面积与所用板料面积的百分比,来衡量排样是否合理,称为材料的利用率用表示式中制件面积,; 一个步距内制件数; 板料宽度,; 排样步距,。生产同一个制件,可有几种不同的排样方法,值越大,说明废料少,材料利用率高。用软件CAD2013版计算得制件面积S=1362.77,所以材料利用率为:2.3本章小结本章主要对零件的材料、工艺等方面做出了比较详细的分析。并计算得出该零件展开后的尺寸,还确定了具体的加工方案、排样方式以及具体的加工工序等等。这是本设计最基础的部分。第三章 冲裁力的计算3.1计算冲裁力的公式 生产中考虑到如何选择合理的压力机,所以计算的冲裁力要精确。设计时要保证模具的强度,计算所得的冲裁力必须小于压力机的吨位。此次设计采用普通平刃冲裁模,冲裁力F p按下式计算:Fp=KptL 式中 材料抗剪强度,见附表(MPa);L冲裁周边总长(mm);t材料厚度(mm);冲裁时,要考虑到冲裁模刃口的磨损系数Kp,一般情况下系数Kp取13。如果查不到抗剪强度时,抗拉强度b可以代替,而Kp=1.3并利用近似计算法计算冲裁力。该零件材料是10钢,属于常用金属冲压件,查上表3-1得出抗剪强度为260340(MPa),这里取335MPa来计算。3.2 总冲裁力、卸料力、推料力、顶件力、弯曲力和总冲压力由于冲裁模具采用刚性卸料装置推料装置和打料装置。总的冲裁力包括F总冲压力。 Fp总冲裁力。FQ卸料力FQ1推料力。FQ2顶件力FC弯曲力F校校正力根据常用金属冲压材料的力学性能查出10钢的抗剪强度为260(MPa ) 3.2.1 总冲裁力:为了计算方便,可按下列式子估算冲裁力 F=Ltb 经过计算: 第1工位冲孔N 第2、3工位切两边废料 第3、4工位切除中间废料 第5工位切口 第10工位 总冲裁力为:3.2.2 卸料力FQ的计算 FQ=Kx Fp K卸料力系数。查表3-2得K0.045-0.055,取K0.0553.2.3推料力FQ1的计算 FQ1=KtFp Kt推料力系数。 查表3-2得Kt0.06 3.2.4顶件力FQ2的计算 FQ2=KdFp Kd顶件力系数。查表3-2得Kd=0.05 经计算各工位推件力、顶件力和卸料力如下表3-3: 3.2.5弯曲力的计算 考虑到弯曲力材料性能和质量的影响,计算弯曲件的尺寸要准确;然而生产中很难用理论的分析法进行准确的计算,所以一般我们采用经验公式进行大概的计算。形弯曲件的经验公式为: =0.7KBt2b/+t 冲压行程结束时的自由弯曲力。B弯曲件的宽度(mm)。t弯曲制件的厚度(mm)。内弯曲半径(等于凸模圆角半径)(mm)。b弯曲时材料的极限强度,此处也是抗拉强度(MPa)(查机表3-1b=350(MPa)。K安全系数,通常计算取1.3.由于弯曲制件宽度B=25mm根据公式3-6 Fu=0.7KBt2b/(1+t) =0.71.32512335/(1+1) =3810.63(N)第8工位燕尾弯曲属于V形弯曲件,计算公式为:=0.6KBt2b/+t 即=20.6KBt2b/+t=6532.5(N) 总弯曲力FC= Fu+=3810.63+6532.5=10343.13(N) 3.2.6校正弯曲力的计算计算弯曲力时,要考虑自由弯曲力,生产中这两个力并不是同时存在。弯曲件凸凹模表面在自由弯曲阶段会产生一定的挤压,因此计算校正弯曲力就行,即:F校=qA 式中: F校 校正力(N) q 单位面积上的校正力(Mpa)。 A 校正部分的垂直投影面积(mm)。该零件的凸模圆角半径r为1mm,材料厚度t也是1mm,它们与凹模支点间的距离L之比很小,在V形件校正中,投影面积按A=BL计算: 因为工件为V形件所以计算投影面积公式选用:A=BL在CAD上标注可得L=7.5、B=5,则计算投影面积A=57.5=37.5(mm2) 表3-3 单位面积上的校正力材料料厚t(mm)13310铝合金30405060弹簧钢608080100查表得q=80,综上所述弯曲校正力F校=qA =8037.5 =3000(N) 3.2.7模具总冲压力的计算根据模具结构总的冲压力: F=F总+FQ+FC+F校=125.6N 选择压力机时应用总冲压力乘1.3所以总冲压力F=125.6KN1.3=163.3(KN)3.2.8 冲压设备的选取 选择设备时,要考虑以下两个方面: 1、设备类型的选择:选哪种类型的设备才能满足设计要求,得看零件的大小来选择;同时考虑零件的生产批量;另外还得考虑精度与刚度,这样才能顺利生产,从而提高生产率。 2、设备规格的选择:设备规格的参数有很多如:行程、闭合高度、公称压力、压力机滑行的行程等。 该弹簧卡弯曲件,材料为10钢,料厚为1mm,且需大批量生产。根据上面计算所得压力机的压力为163.3KN,初步选用压力机机型为开式双柱可倾式(JC23-25型)压力机,查冲压模具简明设计手册第388页表13-9得其主要技术参数如下表3-4所示。3.3 模具压力中心与计算经分析,该弹簧卡属于对称结构,其压力中心有两种方法计算:一、在软件建立笛卡尔坐标系,通过查看可知零件重心即为压力中心;二、利用解析法求压力中心,此方法是根据代数求和得出坐标轴上的合力作用点的位置。本设计中采用第二种方法计算,可按下列公式:Xo=L1X1+L2X2+LnXn/L1+L2+LnYo=L1Y1+L2Y2+LnYn/L1+L2+Ln经计算压力中心如图3-1所示设定第一工位的产品凸台的中心为坐标原点,经计算模具的压力中心为X=76.0;Y=-24.0。第四章 冲裁模间隙的确定与刃口的计算4.1 冲裁间隙的确定冲模精度在一定程度上影响模具制造精度,计算时要选择合理间隙。间隙值还会影响模具寿命、冲裁工艺等,根据下表4-1查出材料10钢的最小双面间隙,最大双面间隙=0.14,此处取间隙Z=0.14mm。4.2 刃口尺寸的计算4.2.1刃口尺寸计算的基本原则刃口计算有下列三个原则得遵循:1、由于多工位级进模通常在高速的连续冲压状态下工作的,会引起很大的震动,所以凸、凹模的磨损比一般模具大得多。因此在多工位级进模中凸、凹模必须要有足够的强度、刚度和硬度等;2、多工位级进模在高速冲压过程中冲下的制件、废料很容易被凸模带走,若落到凹模上的废料不能及时清除,很有可能会损坏模具。所以要有及时的排除废料系统,以免损坏模具;3、凸、凹模要有统一的基准,以保证凸模的工作形状与对应的凹模、卸料板形孔对应一致。4.2.2 刃口尺寸的计算凸凹模加工通常有两种方法:凸凹模分开加工和凸凹模配合加工。当采用凸凹模分开加工是,模具形成互换性,方便大批量的生产。但此时精度要求高,制作困难相应增加。凸凹模配合加工较为复杂,计算时的严谨和细心。凸模与凹模分开加工的方法计算落料凸凹模的刃口尺寸,分别标注凸凹模公差,通常用于圆形和矩形。设工件尺寸为,根据冲裁模刃口尺寸计算原则,冲孔应先确定凸模刃口尺寸,间隙取在凹模上。其计算公式为:冲孔凸模刃口尺寸:冲孔凹模刃口尺寸:式中,冲孔凸模和凹模尺寸,mm d-落料工件孔的基本尺寸 工件最小双面间隙 ,-凸凹模制作公差见下表4-1 x-磨损系数,见下表4-2 -工件制作公差由上查表可知,工件精度为IT14,故磨损系数x=0.5经计算:第一工位孔6冲孔凸模刃口尺寸:冲孔凹模刃口尺寸:第3、4工位切除废料(如右图所示)工件尺寸凸模尺寸凹模尺寸第五工位矩形切口(如右图)弯曲单边间隙其中c间隙系数(查冲模制造典型实例29页表1-26得0.1),工件基本尺寸凸模尺寸凹模尺寸第10工位切断废料(见右图)工件基本尺寸凸模尺寸凹模尺寸工件基本尺寸凸模尺寸凹模尺寸4.2.3冲裁凸、凹模配合尺寸计算分析制件,由制件的尺寸和公差来确定凸凹模,加工时,一般落料先加工凹模,冲孔则加工凸模。合理间隙在图纸规定下使用,并在基准件上标号尺寸和公差,在技术要求中标明是什么配作,以保证双面间隙。第2、3工位切除两边废料(见下图)分析上图,要以凸模作为基准来和凹模配作,计算凸模刃口尺寸,不同的磨损情况有不同的刃口尺寸,有变大亦有变小的尺寸,这时分三种情况计算。下列式子中,,为凹模尺寸,A,B,C为相应的冲裁尺寸,X冲裁件公差取0.5,冲裁件偏差取,凹模的制造偏差。(参考冲压工艺与模具设计39页表2.3.1系数X和41页表2.3.3以冲孔凸模设计为标准的刃口计算)A第一种情形,冲裁凸模磨损后尺寸变小的计算。 1 工件的基本尺寸,凸模尺寸2 工件的基本尺寸,凸模尺寸3 工件的基本尺寸,凸模尺寸 B第二种情形,冲裁磨损后变大尺寸的计算。工件的基本尺寸,磨损后尺寸为C第三种情形,冲裁前后并没有尺寸改变即,4.2.4弯曲部分刃口尺寸的计算设计弯曲模时弯曲半径要合理,避免出现裂纹或拉断现象。设计工作有凸、凹模的圆角半径和凹模的工作深度,应弯曲模分U形和V形,所以对于U形弯曲还得考虑凸凹模间隙。间隙值会影响弯曲力大小,间隙不能太小,否则会使零件边料壁厚减小,产生划伤裂纹。间隙值过就会影响精度。凸凹模单边间隙Z通常按下列公式计算: Z=t+ct 式中:Z弯曲凸、凹模单边间隙 t材料的厚度 材料厚度的正偏差为0 C间隙系数见下表4-3本次设计中,U形件弯曲时,H=25,b=9.8,t=1.由上表查得c=0.10Z=1+0+10.10=1.1该制件U形弯曲前需要侧向弯曲,由上可知需弯b=9.8mm的高度,而制件宽为25mm,计算凸模如下:第5、6工位弯曲(如右图所示)工件尺寸凸模尺寸4.2.5弯曲部分圆角尺寸的计算如果弯曲件的弯曲半径没有做明确规定,则可取r =(1-3)t若弯曲件的弯曲半径为 r ,则 ,本次设计中, r =1mm,则 ,经过合理分析满足设计要求。凹模圆角半径,通常根据材料的厚度选取。t2mm时,t=(2-4)t时,t4mm时,。本次设计中,t =1mm,r =(3-6)t =3-6mm,可取本次弯曲 U 形件时,弯曲高度不大且要求两边平直,则凹模深度大于零件高度,如弯曲模结构所示。E值见下表4-4综合上述可知:,E=4mm凸凹模工作部分的尺寸计算: 如上图所示第6工位弯曲模的外形尺寸,凹模尺寸,凸模尺寸同理可得第8工位燕尾形弯曲凸凹模尺寸(采用斜切滑块运动而成,按V形弯曲处理) 由上表查得L0=10,h=20凸凹模之间的距离由压力机的闭合高度控制,画出大概草图如下4.3 4.3 本章小结本章节主要介绍各方面的计算,包括各种力的计算和各凸模刃口尺寸的计算,以及弯曲那部分的计算。为下面的零部件的选用提供了数据上的依据。第五章 模具工艺零件设计工艺零件包括工作部件、导料零部件卸料零部件,它们是直接进行各工艺的冲裁工作。5.1 工艺零件的设计原则1、 工艺零件要有足够的刚度和强度由于都工位级进模设计连续而快,其磨损就会很大,会使得各零件受力不平很、不垂直。所以,在多工位级进模设计时要综合考虑受力、计算以及刚度、强度校核,尤其的重复计算凸凹模,看看机构设计是否合理可用。2、 工艺零件的基准在设计时应遵循基准统一原则,可以衡量尺寸是否合格,这样可以减少设计中出现的误差,又便于加工和组装。3、 工艺零件合理的间隙多工位级进模设计中,各零件间都要保持不同的间隙要求,他们应工作、配合等要求不同,因此选用的间隙也会不同,合理的间隙值可以保证冲压的稳定性。4、 废料的排除应该方便可靠在本次设计时,采用少废料排样,生产时注意废料的排出。因此在凸模上设一废料顶杆来清除废料,从而避免损坏模具,增加其寿命。5.2工作零件的结构设计 5.2.1冲裁凸、凹模的设计1、凸模高度确定原则对于细长制件,很容易出现受压失稳状况,可以校核来检验凸模。在同一模具中,各凸模高度不一定相等,根据模具中的基准来确定其中一个凸模。(基准凸模高度按经验取3580mm)尽量一些标准的凸模高度。本设计采用刚性凸模且与凸模固定板上表面持平,所以凸模长度计算为:该式中,分别为凸模固定板、卸料板、导料板以及板料的厚度。经计算:第1工位冲孔凸模长为:第2、3工位冲裁凸模长为:第5工位切口凸模长为:第6工位U形弯曲凸模长:第8工位燕尾形弯曲凸模长:第10工位凸模长:2、凸凹模设计凸模设计有冲裁型孔、矩形方块,通常可采用电火花和线切割加工均,本次设计采用线切割机床加工。设计中圆采用圆形凸模,冲矩形方孔、弯曲等异型凸模设计成直通式外形,也采用线切割方法加工。查阅相关文献,可知凹模常采用铬、锰、钼等合成材料,如Cr12、9Mn2V、Cr6WV、Cr12、Cr12MoV等,硬度为HRC6064。本模具采用的是Cr12。3、凸模固定要求 固定板的作用是对凸模进行固定,也承接着上模座,多工位级进模的凸模都要安装在凸模固定板上,初此还可以安装内导柱、内导套、导正销等,因此多工位级进模的固定板的达到以下几点要求: A、固定板上的所有型孔的坐标点必须与下面的凹模及卸料板一致。 B、凸模固定板要有足够的强度与刚性。 C、固定板通常选45钢,其结构形式应该与凹模相配合。 5.2.2凸模的结构设计 凸模分类有以下几种: A、凸模形状有圆形和异形,本次设计采用冲圆孔凸模和冲矩形方孔异形凸模,以及弯曲凸模。 B、凸模刃口有平刃和斜刃,这里不考虑。 C、凸模还可以分为台肩固定、螺钉固定等形式,这里冲圆孔可采用台肩固定方式, D、凸模结构有整体式、直通式。本次设计有三种凸模,在上面已经叙述,这三种凸模都与上模固定板等高。 5.2.3 凹模的结构设计多工位级进模结构设计有点复杂,综合考虑各工位的形状和精度,凹模结构种类多,有整体式凹模、镶套式、拼合型孔式、分段拼合式凹模等。本次设计综合分析下,采用矩形镶拼式凹模结构适合该制件。它的优点有加工方便、利于制造、节约材料。凹模上孔口形状也有几种形式,包括直壁刃口形(分为直通式和台阶式)、锥形刃口两种。本次设计可以选用的是直壁刃口,其优点强度高、磨损后尺寸可以保持不变(见下图5.1) 该制件料厚t=1mm,根据资料冲压模具设计手册可知,h6mm。凹模厚度为:H=Kb(H15mm),凹模壁厚为:c=(1.5-2)H K为系数由下表5-1查得0.22,b为工件最大外形尺寸 由弯曲展开图可知,b=59.6mm,则H=12.89mm在级进模设计中要保证强度和刚度,取H=25mm故,c=22.5-30mm,取c=25mm查模具设计大典得凹模尺寸:31520025 5.2.4凸模固定板与垫板的选用 多工位级进模生产时是连续且高速运行的,因此,在凹模版、固定板和卸料板在使用前必须经过热处理,以保证各板的刚度,同时避免这些零件在冲裁过程中发生位移。凹模板后面的垫板是用于固定向上成型的小凸模、镶件等小零件,可采用45钢或45铬来处理,确保硬度和耐磨性。几乎每副冲模都有凸模固定板,所以在该弹簧卡制件设计中采用的是矩形固定板,由于固定板外形尺寸需与凹模相同,即选用的固定板为:31520020。由于要加工的地方较多,上、下模板的大部分都被挖空,因此必须采用垫板,而且垫板承受较大凸模压力时,垫板的厚度也必须相应的增加。综合各种因素,可初步选定垫板为:31520015。5.3 侧向冲压机构对弹簧卡进行系统分析,要加工该零件,得进行两侧燕尾形弯曲,所以在设计中需要用到侧压机构。 5.3.1斜锲与滑块的设计多工位级进模设计时,测压结构通常是采用斜锲与滑块的配合使用。生产过程中,带料必须离凹模有一定距离,设计时要注意以下几点:1、 测压机构得保证条料的顺利进行,并且在模具中留有一定的安全距离。2、 根据工艺选择斜锲、滑块,避免与其他机构发生干涉,从而影响到生产。3、 分析制件,可先冲裁,后成型弯曲,再冲切前,条料要完全固定好,并压紧。测压结束后,上面必须和压力滑块上升,留出安全距离,避免碰撞。4、 冲压时,水平与垂直间留有斜锲角度,通常是。综合考虑该制件,斜锲角取合理。 5.3.2 斜锲、滑块配用形式常用的配用形式有:限定行程的使用、冲压行程延时配合、双斜面配合使用斜锲以及复合型面配用斜锲四种。本次设计采用限定冲压行程来配合斜锲的使用,并利用弹簧力复位。弹簧的选择根据上面计算第8工位的燕尾弯曲力,计算凹模是得到斜面为10mm,斜锲角,所以滑块行程为h=10sin=7mm。此外,滑块导向长L与滑块宽B间有一定关系才合适,通常取L:B=(22.5):1。初步拟选8根弹簧复位,则每根弹簧承受的负荷为:根据冲压模具设计手册初选取弹簧在实践中当时,所选弹簧合格,所以选弹簧L6。同时在进行工位8的燕尾V形弯曲后,采用浮料杆使条料浮离凹模平面。其规格可根据陈炎嗣主编的冲压模具设计手册(多工位级进模)可以选用型浮动导料杆,其尺寸为:,弹簧选用的是型。同理,在进行工位6的U形弯曲后,将其顶出从凹模上表面顶出的浮料杆可根据陈炎嗣主编的冲压模具设计手册(多工位级进模)第582页表8-112可选用型浮料杆其尺寸为:,弹簧选用的是型。同理,装在上模座上的卸料板压钉可查阅资料得其尺寸。 5.3.3 斜锲、滑块的安装形式1) 滑块的导向结构本次弹簧卡级进模设计,侧压的滑块有侧面导板和整体滑块,此处采用形式如下图5.2所示。2) 斜锲安装结构查资料知侧向冲压中一般有固定式、嵌入式、压紧式三种安装形式,为了装配可靠,这里选用嵌入紧固式来安装。 5.4 多工位级进模的导料装置对燕尾形弹簧卡加工时,除了冲压还有切口和弯曲,因而在条料不断切割下或多或少都会产生误差,为了条料顺利送进,条料力凹模面足够的距离,同时,导料零件的设置保证了冲压工作的进行。 5.4.1导料设计原则由于导料零件会影响加工效率和冲裁精度,所以选择导料零件时,遵循以下几个原则:1、 根据弹簧卡的特点以及排样,去选择条料导向形式。2、 按照不同送料方式来确定导料零件。3、 为了保证较高的精度,减少摩擦带来的误差,选用合适的导向槽浮顶零件。 5.4.2 导料零件的主要结构此处模具设计采用两侧导料板送料的方式来送料,导料板安装在凹模上表面的两侧。为实现自动化送料,采用带台式导料板,在模具设计时,导料板应该与弹顶杆、浮料板以及托料柱一起使用。导料板的台肩空间距离H为:该式中,是冲压件向下切口的高度值,t为材料厚。取(0.5-2)t=0.5mm,冲压件最低点与凹模面的安全距离为1mm则导料板总高为10mm。查阅冲压模具设计手册的资料可知,导料板宽尺寸A与条料宽B之间有一定关系,即mm,所以方便设计圆整后取A=67mm,则导料板尺寸为:。5.5 定距与定位级进模设计中每两个工位间距是定距,这个距离会直接影响到尺寸和精度,要合理选条料定距。有前面的分析以及排样设计可知,本设计主要采用侧刃对称排列定距,另外侧刃起着成型作用。5.6 多工位级进模的卸料装置卸料装置顾名思义是指冲压过程中起卸料作用的部分,而多工位级进模是多工序、多工位的加工,冲裁前,材料得压紧。本次设计主要选用弹压式卸料板或在局部配以悬臂式卸料板,起压料成型作用。考虑到卸料装置的设计原则,此处设计采用反凸台形式弹压卸料板,凸台高初步定为9mm,卸料板厚为15mm,其卸料板孔与对应的凸模、镶块的间隙取0.02作为双面间隙配合。为了提高卸料板与凹模部分的导向精度,在卸料板和固定板中间设4个内导柱,通常内导柱与内导套配对使用,分布在模具中心两侧。并对称安装。根据标准选择内导柱内导套尺寸分别为:20704-GB/T7645.2,26254-GB/T7645.3。此外,配有4个内六角螺钉用于紧固导柱,其标准为:6404GB/T7643.1。5.7 卸料装置的润滑卸料板在冲压中,直接接触条料,会产生误差,因此在卸料板平面加润滑油可以减小误差,进而长时间使用模具,同时可以保证与各凸模的间隙,还有考虑的是要定期检查与保养。 第六章 模具结构零件设计多工位级进模的结构不是固定的,根据制件的形状以及要求来确定。但基本构架大同小异,结构里的内容是相似的。比较普通模具,多工位级进模有一下几个特点。1、 导向精度本设计的上模座与下模座采用滚珠型外导向装置。因要求是大批量生产,模具寿命要求要长外导柱选用可以方便拆卸的结构,导套采用厌氧树脂粘接方式来固定,以降低加工困难,提高生产率,同时确保装配的可靠性。凸模、凸模固定板、卸料板以及凹模固定板等由内导组件来确定位置。2、 支撑固定牢靠该制件的尺寸进度和定位要求高,为确保模具稳定,一般采用自制45钢材料制作模架。板类零部件通常有8块,从模具自上而下看,有上模座、上模垫板、凸模固定板、卸料背板、卸料板、凹模固定板、下模垫板以及下模座,这标准结构我们常称为8板结构。这种结构稳定,既保证了生产。又确保精度。3、 导料精度本次多工位级进模设计采用自动送料,条料两侧采用侧刃定距,使得送料准确。偶尔也会采用导料、顶料两种用途的销。4、 定位精确多工位精密级进模定位通常很精确,这次设计采用侧刃粗定位和导正销精定位,通常来说,每隔一个工位定位一次,误差会降低到很低。如果在生产过程中送料出现误差,而送料的探误针未插入下端的浮顶销内,控制压力机会急停,以保证机子和模具。模具每完成一次冲裁,条料由浮顶销推离凹模表面,实现自动顺利的进料。5、 卸料可调 模具压料和卸料力都有卸料组件提供,通过螺塞调节预压力,从而调节压料力的平衡。为了确保压料和卸料的可靠,应提供减声橡胶来减少噪音。如果操作方便模具合模高度应由限位柱控制。综上所述,多工位级进模结构大致分为结构零件和工艺零件两类。本次设计中,主要零件结构有模架、支撑零部件、弹性件以及紧固件等等,它们在生产中起装配和导向作用。6.1模架结构的设计模架是整副模具的主体,它承载着模具中所有的重要零部件。应为所有部件在模架上面,生产中模架得承受全部的载荷,所以模架的材料选刚性材料45钢。模架上的导向装置能稳定精度,确保冲裁中不会产生太大误差。 6.1.1模架的设计要求模架基本结构见下图6.1: 如上图所示,只是基本架构,具体如何得进一步查资料来确定。其设计要求如下:1、如上面所述,模架刚度和精度要求高,即冲裁时不能有一点点变形,稍微出现误差都会是精度减低,减少寿命。所以必须严格考核模架刚度。本次设计选用钢板材料,即45钢,之所以选铸铁是为了避免冲压时产生的振动误差。2、为了确保模架有足够强度,其上下模座厚度得选大一些,初步定下上模厚为45mm,下模座厚为55mm。3、模架的导向机构必须要精确。4、加工、装配过程中,应确保一些技术要求: A、上模座对下模座有一定平行度(通常为0.003%)。 B、导柱和导套对圆柱面的同轴度要精确,应不大于0.003mm。 C、上下模座一般同时在一个车床上加工,这样可确保孔距吻合。除上述之外,组装后的垂直度和平行度也得有保证。5、 本次设计采用方便快捷式装卸机构以保证精度要求。6.1.2选择模架分析整个制件,查阅资料后初步确定模架类型为具有滑动导向的四导柱模架。 1、宽度值的确定在上面已经计算出条料宽为65mm,根据排样图设带料宽度方向值增加40-80mm,经计算圆整后宽度方向最小尺寸有145mm,最大宽度尺寸有225mm,则模板宽满足:145mm宽L225mm查看冲压模具设计大典矩形凹模,参照标准,得到模板宽度为200mm。同理,模座得宽度得330(本次设计单边值在模板宽度上增加65-105mm,模座宽度满足:210mm宽度L330mm) 2、长度值的确定在本模具冲裁的整个过程中,一共有10工位,9个步距,每个步距为28mm,则模具基本长度为289=252mm,为确保模具强度,长度方向必须得单边留出20mm以上的空隙,则模板长必须大于292mm。由于在设计中采用浮料销钉,与的相应凹模距离约为10mm,为了确保配件周边不与凹模强度发生干涉,在模板最后加入10mm的宽,经过计算相加圆整后模板的长度确定为315m。同理下模座长度为480mm。查冲压模具设计手册394页表8-14可以选用级精度的标准模架(GB/T 2851.7),其参数为:,故模座的详细尺寸如下: 模具的装模高度等于上模板厚度、垫板厚度、凸模固定板厚、凸模盖板、卸料板、材料厚度、导料板、凹模以及下模厚度的总和。有上面计算可得该模具的闭合高度H=221mm(该闭合高度符合:)。6.2 模架的导向零件设计模架的导向装置是指在上下模之间安装导柱、导套以及其他导零件。通常使用的导向装置包括滑动和滚动导向两种,具体使用可根据制件要求来确定 。在本次设计中采用的是滑动导向,导柱导套都采用压入式安装。这样保证了导柱、导套在一定精度范围内滑动配合。此外这种导向装置能保持较高精度,结构简单,方便制造。导柱直径通常在25-60mm之间,长度在100-320mm之间。考虑到模具闭合高度,导柱长不宜过长。导柱导套的合理配合见下表6-1: 查冲压模具设计大典第838、846页以及上表可得,本次设计采用A型滑动导柱35(h5)210 GB/T2861.1,A型滑动导套50(H6)11548 GB/T2861.6。6.3弹性元件设计 在本次多工位级进模设计中,采用浮顶导料结构,包括卸料板钉、浮料杆以及浮料螺钉等零件。它们在模具中作用不同,规格也不同。导料板钉起到固定卸料板的作用,在这里采用46mm。浮料杆在模具中起起顶、托带料作用,设计中采用6mm直径的浮料杆。查冲压模具大典得浮料螺钉直径是M14。值得注意的是,浮料杆得保证成型材料的卸料且不能对带料产生太大的压料力。6.4紧固件设计通常模具设计中紧固件有螺钉和销钉。其螺钉的作用是连接固定各个零件,使它们成为一体,而销钉作用是定位,选用时都采用标准件。本次设计中选用内六角螺钉,这种螺钉紧固可靠性高,并且头部陷入在模板中,不占用太多位置,又美观漂亮。为避免磨损失效,销钉用圆柱形结构。这次设计采用的内六角螺钉,查冲模通用螺钉标准件知,下模部分中凹模与下模之间的紧固螺钉为:GB/T70.1-2000 M875;上模座与固定板采用圆柱销钉为:GB/T119.2 875,使用过渡配合;上模座与固定板的固定采用的螺钉为:GB/T70.1 M1065;凸模固定板与凸模盖板的固定螺钉为:GB/T70.1 M630;限位座上的8个限位钉为:GB/T70.1 M650。6.5限位装置设计本次设计,采用的卸料板起刚性卸料作用,还可以起弹性压料作用,需要考虑卸料板行程,并采取限位措施以保证冲裁顺利进行。为了使导料板以及卸料板在受振动时不会移动,该设计还采用了限位钉、限位座以及凹型限位板进行限位,同时在限位座与限位钉之间设有止退销。查冲压模具设计手册以及冲压模具设计大典第1102页表22.8-96得限位钉数据为:KLP型限位钉M20100mm,限位座为:6435mm,凹型限位板为:6520mm。止退销为:655。6.6本章小结本章节简单的对模具总体结构的设计以及其零部件设计与选用,包括对模架和压力机的选择。此外,还对本模具的具体动作过程做了简单的介绍。这是本设计的重点部分。第七章 模具的装配与检测7.1 模具的安装调试7.1.1装配方法与装配顺序本次设计,直接装配就行,按照先分后总原则来装,以凹模为基础准参照,先装好下模,再去装上模,最后装其他的零部件。7.1.2 装配要点通常模具都要有装配要点,本设计要点如下:每个零部件都有相应要求,把它们的有求写到相应的明细栏中。每个凸模固定在凸模固定板上,并用凸模盖板压紧,而且需要保证垂直度与平行度。根据设计,把导料和卸料板装在下模座的凹模板上,并把相应的螺钉、销钉装上。同时,把凸模固定在上模座的固定板上,装好后检查,然后旋紧螺钉。装配好之后,得确保凸凹模的粗糙度,值应为。试切 切口时,检查各
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