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垫片2的级进模设计

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垫片 级进模 设计
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摘    要

本设计对垫片进行的级进模设计,利用Auto CAD软件对制件进行设计绘图。明确了设计思路,确定了冲压成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。对给定的模具产品图进行冲压模工艺分析和模具设计,在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度和精确度等诸多因素的基础上进行冲压工艺分析与计算的,并提出了合理的工艺方案和结构形式,介绍了模具设计中的排样与送料方式和卸料与导向方式,讨论了主要工作件间隙的确定和刃口尺寸及冲压力的计算,并选择合适的压力机,设计中主要对模具工作部分尺寸进行计算和主要零部件的设计以及加工工艺的制定。如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠,保证了与其他部件的配合。并绘制了模具的装配图和零件图。

本课题通过对垫片的冲压模具设计,巩固和深化了所学知识,取得了比较满意的效果,达到了预期的设计意图。

 


关键词:冲压模具;模具设计;级进模。





目 录

设计题目: 垫片落料冲孔级进模 1

1  冲压工艺分析及工艺方案的确定 2

1.1工艺分析 2

1.2工艺方案的确定 2

1.3模具结构形式的确定 2

2  冲压工艺计算及设计 3

2.1计算毛坯尺寸 3

2.2计算材料利用率 4

2.3计算冲压力 5

2.4初选压力机 6

2.5设备类型的选择 7

2.6计算凸、凹模刃口尺寸 9

2.7凹模各孔口位置尺寸 10

2.8卸料板及各孔口尺寸 13

2.9凸模固定板各孔口尺寸 14

2.10凸模尺寸 14

3 模具总体设计 16

4模具装配和试模

致 谢 22

参考文献 23

附 录 24


内容简介:
设计说明书 (论文 ) 院 课程 设 计 ( 论 文 ) 题目 垫片 落料冲孔级进模 姓 名 所在系部 专业班级 指导教师 2015 年 X 月 设计说明书 1 摘 要 本设计对 垫片 进行的 级进 模设计,利用 件对 制 件进行 设计绘图 。明确了设计思路,确定了 冲压 成型工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核。 对给定的模 具产品图进行冲压模工艺分析和模具设计,在综合考虑了经济性、零件的冲压工艺性以及复杂程度和精确度等诸多因素的基础上进行冲压工艺分析与计算的,并提出了合理的工艺方案和结构形式,介绍了模具设计中的排样与送料方式和卸料与导向方式,讨论了主要工作件间隙的确定和刃口尺寸及冲压力的计算,并选择合适的压力机,设计中主要对模具工作部分尺寸进行计算和主要零部件的设计以及加工工艺的制定。 如此设计出的结构可确保模具工作运用可靠,保证了与其他部件的配合。 并 绘制了模具 的 装配图和零件图。 本课题通过对 垫片 的 冲压 模具设计,巩固和深化了所学 知识,取得了比较满意的效果,达到了预期的设计意图 。 关键词 : 冲压 模具;模具设计 ;级进模。 设计说明书 2 of AD A of to of a is to on In as as so on in on a of of he of a is to of on of to 计说明书 3 目 录 设计题目: 垫片 落料冲孔级进模 . 错误 !未定义书签。 1 冲压工艺分析及工艺方案的确定 . 6 艺分析 . 6 艺方案的确定 . 6 具结构形式的确定 . 6 2 冲压 工艺计算及设计 . 7 算毛坯尺寸 . 7 算材料利用率 . 8 算冲压力 . 8 选压力机 . 15 备类型的选择 . 9 算凸、凹模刃口尺寸 . 13 模各孔口位置尺寸 . 14 料板及各孔口尺寸 . 14 模固定板各孔口尺寸 . 15 模尺寸 . 错误 !未定义书签。 3 模具总体设计 . 错误 !未定义书签。 4 模具装配和试模 致 谢 . 18 参考文献 . 19 附 录 . 错误 !未定义书签。 设计说明书 4 前 言 压力机的行程相对较小(因冲压过程中模具的导柱导套一般不能脱开),最适宜使用可调行程的压力机,在模具工位数较小,冲压力较小和冲压次数较低的情况下,开式压力机用得较多;而在模距工位数较多,冲压力较大和冲压次数较高的情况下,使用闭式压力机比较合适。 (3)送料方式按“步距”间歇或直线连续送给。不同的级进模“ 步距”的大小是不相等的,具体数值在设计排样时确定,但送料过程中“步距”精度必须严格控制才能保证冲件的精度与质量。 (4)冲压的全过程在未完成成品件前的毛胚件始终离不开条料和载体,在级进模中,所有工位上的冲裁,那些被冲掉下来的部分都是无用的工艺或者费料,而留下的部分被送到模具的下一工位上继续被冲压,完成后面的工序。各工位上的冲压工序虽独立进行,但制件始终与条料连在一起,知道最后那个工位需要落料时,合格制件才被分离条料冲落下来。 (5)适合大批量中小型产品零件的生产,冲压精度高,尺寸一致性好,冲件均具有很好的互 换性。 (6)生产效率高。由于排样采用多排,一次冲压可以出多件。采用高速冲压,每分钟冲次比普通冲压高出十几倍,生产效率高。 (7)在一副模具的不同工位上,可以完成多种性质的冲压工序。多工位级进模是集各种冲压为一体,功能最多的高效模具,它只需一台压力机,而单工序模需用多副模具,多台压力机完成同类的加工。 (8)模具综合技术含量高,模具结构比较复杂,加工精度和制造技术要求高。没有较先进的精加工社别和熟练而有经验的模具钳工,加工,装配,调试和维修均难于获得完满效果。 (9)可以实现自动化生产。当模具调整好后,可以 不用人在设备旁长期守着,一旦冲压过程异常,由于模具上装有安全保护装置,设备会自动停机,故能实现冲压自动生产。 (10)模具制造周期较长,成本高。多工位级进模随着工位数的增加,相应要加工的模具零件数也多了,其中工件零件除采用常规方法加工外,精加工都要采用高精度的精密设备,不仅加工周期长,而且工时费比普通加工高许多,所以成本比普通冲模高。 设计说明书 5 (11)工作零件采用超硬材料制造,模具寿命长。由于多工位级进模可以将复杂的内外型分解成由若干个工位冲成,每个工位的冲压复杂性相对比较简单。工作零件采用硬质合金或钢结硬质合金, 不但制造比较容易,也便于维修更换,使模具的使用寿命大大延长,寿命最长的达亿次以上 。 设计说明书 (论文 ) 1 冲压工艺分析及工艺方案的确定 艺分析 该制件形状简单,尺寸较小,厚度适中,一般批量,属普通冲压件,制件尺寸精度为 。 由制件图分析可知: ( 1)制件中有冲 型孔。 ( 2)制件较小,从安全考虑要采用适当的取件方式。 ( 3)有一定的批量,应重视模具材料和结构的选择,保证一定的模具寿命。 艺方案的确定 根据制件工艺性分析,其基本工序有落料和冲孔两种。按其先后顺序组合,可得如下五种方案: ( 1) 落料 ,单工序冲压 ( 2) 冲孔 进冲压 方案( 1)属于单工序冲压,由于此制件生产批量较大,尺寸又较小,这两种方案生产率较低,操作也不安全,故不宜采用。 方案( 2)属于级进冲压,解决了方案( 1)的问题,故选用方案( 2)。 具结构形式的确定 因制件材料较薄,为保证制件平整,采用弹压卸料装置。它还可对冲孔小凸模起导向作用和保护作用。为方便操作和取件,选用双柱可倾压力机纵向送料,因制件薄而窄采用侧刃定位,生产率高,材料消耗也不大。 综上所述,由冷冲模设计指导应选用弹压卸料纵向送料典型组合结构形式,两导柱滑 动导向模架。 设计说明书 7 2 冲压工艺计算及设计 算毛坯尺寸 计算 条 料宽度 搭边的作用是补偿定位误差,保持条料有一定的刚度,以保证零件质量和送料方便。搭边过大,浪费材料。搭边过小,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲件毛刺,有时还有拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口,降低模具寿命。 搭边值通常由表 2 列搭边值和侧搭边值确定。 根据零件形状,查 冲压工艺与模具设计 表 件之间搭边值 a=2工件与侧边之间搭边值 条料是有板料裁剪下料而得,为保证送料顺利,规定其上偏差为零,下偏差为负值 0m a 22( 条料宽度方向冲裁件的最大尺寸; 其值查 冲压工艺与模具设计 表 可得 。 板料剪裁下的偏差;(其值查 冲压工艺与模具设计 表 得 = 0 故条料宽度为 确定步距 送料步距 S:条料在模具上每次送进的距离称为送料步距,每个步距可冲一个或 多个零件。进距与排样方式有关,是决定侧刃长度的依据。条料宽度的确定与模具的结构有关。 进距确定的原则是,最小条料宽度要保证冲裁时工件周边有足够的搭边值;最大条料宽度能在冲裁时顺利的在导料板之间送进条料,并有一定的间隙。 级进模送料步距 S 设计说明书 8 边 2250 如图 示,画排样图 查板材标准,选板 料规格为卷料。 图 排样图 算材料利用率 %100 根据 冲压工艺与模具设计 公式( %10052602095 %67 式中 n 张板料上冲裁件的总数目 。 A 个冲裁件的实际面积 。 L 板料长度 。 B 板料宽度 。 算冲压力 完成本制 件所需的冲压力由冲裁力 、 卸料力 、 推料力组成 ( 1)冲裁力冲F( N)的计算公式 冲或冲设计说明书 9 式中 K 系数, K= 冲裁周边长度( 。 材料的抗剪强度( b 材料的抗拉强度( t 材料厚度 ( 由冷冲模设计指导表 3 b取 350冲 ( 3) 卸料力卸4) 由计算公式冲卸卸 推推 F 式中卸K,推K 系数。查冷冲压技术表 3料力,推料力和顶件力的系数得 推卸 卡在凹模直壁洞口内的制件(或废料)件数,一般卡 35 件,取 n=5 7 卸 推 推卸冲 算压力中心 冲模的压力中心,可以按下述原则来确定: (1) 模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 (2) 模的压力中心与零件的对称中心相重合。 (3) 孔冲模、级进模的压力中心可以用解析计算法求出冲模压力中心。 该制件的图形规则,两件对排,故采用解析法求压力中心较为方便。如图 2示 计算公式如下: )()( 2122110 )()( 2122110 设计说明书 10 用解析法计算压力中心时,先画出凹模形口图,如图 2示。在图中将 标系建立在建立在图示中心线上,又因为左右对称,列出条线中点所对应的坐标 . 该零件左右对称,固 00 )()( 5205511000 1)20(0(35240393181 4 521023040 选压力机 压力机公称压力的确定:对于冲裁工序,压力机的公称压力应大于或等于冲裁时总冲压力的 ,即 5 5) 因此初选压力机为: 模具总体设计 具类型的选择 冲裁模结构类型很多,按工序组合程度分类,可分为:单工序模、复合模、级进模等。 单工序模是指在压力机的一次行程内只完成一种冲裁工序的模具,如落料模、冲孔模、切断模,落料模只适用于冲裁精度要求不高,形状简单和生产批量小的冲件。 复合模是指在压力机的一次行程中,在模具的同一工位上同时完成两道或两道以上不同冲裁工序的冲模。它在结构上的主要特点是有一个或几个具有双重作用的工作零件 凸凹模,如在落料冲孔复合模中 只有一个既能作落料凸模又能作冲孔凹模的凸凹模。根据凸凹模在模具中的装配位置不同,分为正装式复合模和倒装式复合模。复合模因压料较好,冲件平整精度高,设计说明书 11 该生产采用的是大批量生产,生产效率较高。 级进模又称连续模,是指在压力机一次行程中,依次在同一模具的不同工位上同时完成多道工序的冲裁模。在级进模上,根据冲件的实际需要,将各工序沿送料方向按一定顺序安排在模具的各工位上,通过级进冲压便可获得所需冲件。级进模不但可以完成冲裁工序,还可以完成成形工序等等,是一种多工序高效率冲模。它可分为普通级进模和多工位精密级进模。 根 据零件的冲裁工艺方案,确定采用 级进模 。此模具的结构较为简单,降低了模具的加工难度,减少生产成本,提高了生产效益。 模和凹模的装配间隙 为了提高模具使用寿命 ,合理调整零件配合关系。根据精密多工位级进模的特征表明 ,主要工作零 件之间配合关系的合理选择十分重要。在本模具中,绝大多数凸模和凹模采用台阶形式固定,若按一般模具设计 ,凸模与其固定板可采用过渡配合。但如果这样,当上下模刃口之间的间隙不均匀时 ,势必凸模受到弯曲力矩的作用,若在这种弯曲力矩作用下工作 ,凸模极易折断。因此 ,本设计中圆形凸模、异形凸模与凸模固定板之间采用 H7/合 ,最好能加工成零间隙的配合状态 ,而不希望有过盈配合,这样可避免承受弯曲力矩 ,保证凸模的使用寿命。 料板与凸模的装配间隙 对于切口时所用的保护凸模和凸模导向的卸料板 ,它与凸模之间的配合 ,查表可知 应采用单边 使凸模工作过程中不离开卸料板 ,运动自如 ,使之工作寿命提高。其余各工序中所用的整体卸料板采用也采用极小间隙,保 证卸料板的运动精准。 为了限制被冲材料的进给步距和正确地将工件安放在冲模上完成下一步的冲压工序,必须采用各种形式的定位装置,用于冲模的定位零件有导料销、导料板、挡料销、定位销和恻压装置等。定位装置应可靠并具有一定的强度,以保证工作精度、质量的稳定;定位装置应可以调整并设置在操作者容易观察和便于操作的地方;定位装置应避开油污的干扰并且不与运动机构干涉。定位精度要求较高定位零件 的作用是使毛坯(条料或块料)送料时有准确的位置,保证冲出合格的制件。毛坯在模具中的定位有两个内容:一是送料方设计说明书 12 向上的定位,用来控制送料的进距,通常称为挡料,二是与送料方向上垂直方向的定位,通常称为送进导向。此模具选择导料板导向机构 位方式的选择 因为导料板和固定挡料板 结构简单,制造方便。且该模具采用的是条料,根据模具具体结构兼顾经济效益,控 制条料的送进方向采用导料板。控制条料的送进步距采用挡料板 初定距。 料方式的选择 刚性卸料与弹性卸料的比较: 刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用用于较硬、 较厚且精度要求不高的工件冲载后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大,单边间隙取 )t 。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时,卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲载间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要用于卸料力较大,材料厚度大于 2模具结构为倒装的场合。 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用,主要用于料厚小于或等于 2于有压料作用,冲件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择 t)( ,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时,二者的配合间隙应小于冲载间隙。常用作落料模、冲孔模、正装复合模的卸料装置。 工件平直度较高,料厚为 1对较薄,卸料力不大,由于弹压卸料模具比刚性卸料模具方便,操作者可以看见条料在模具中的送进动态,且弹性卸料板对工件施加的是柔性力,不会损伤工件表面,故采用弹性卸料。 件方式 因采用 级进模 生产,故采用 下 出件为佳 。 定送料方式 用横向送料方式,即由 右 向 左 送料。 向方式的选择 方案一:采用对角导柱模架。由于导柱安装在模具压力中心对称的对角 线上,所以上模座在导柱上滑动平稳,其对角导柱模架上、下模座工作平设计说明书 13 面的横向尺寸 L 一般大于纵向尺寸 B,常用于横向送料级进模或者纵向送料的单工序冲载模、复合模。 方案二:采用后侧导柱模架。由于前面和左、右不受限制,送料和操作比较方便,因为导柱安装在后侧,工作时,偏心距会造成导套导柱单边磨损,严重影响模具使用寿命,且不能使用浮动模柄。 方案三:四导柱模架。具有导向平稳、导向准确可靠,刚性好等优点。常用于冲压件尺寸较大或精度要求较高的冲压零件,以及大量生产用的自动冲压模架。 方案四:中间导柱模架。导柱安装在模具的对称 线上,导向准确可靠、滑动平稳。但只能纵向送料,一般用于单工序模或复合模。 根据以上方案比较并结合模具结 构形式和送料方式,为提高模具寿命和工件质量,该级进 模采用 中间 后置 导柱模架的导向方式,即方案 二 最佳。 算凸、凹模刃口尺寸 本制件形状简单,可按分别加工法计算刃口尺寸 查冲压工艺与模具设计表 2料抗剪强度与间隙值的关系和规则形状(圆形,方形)的冲裁凸,凹模的制造公差表 2 (m i nm a x 满足m a x 所以可用分别加工时计算公式及表 2损系数,查出 ( 1) 冲孔 18 尺寸 ) A 0) ( 2) 落料时 T 0) 设计说明书 14 A 0) ( 3)侧刃尺寸 侧刃为标准件,根据送料步矩和修边值查侧刃值表,按标准件侧刃尺寸。 由参考文献公式 2面切口尺寸得 侧刃宽度 ) 0 ,侧刃长度 0隙 取在凹模上,故侧刃孔口尺寸为 模各孔口位置尺寸 落料凹模采用整体凹模,采用线切割机床加工,安排凹模在模架上的位置时,要依据计算压力中心的数据,将压力中心与模柄中心重合。对于简单对称形状刃口的凹模,由于压力中心即为刃口对称中心,所以凹模的平面尺寸即可沿刃口型孔向四周扩大一个凹模壁厚来确定,即 3021 702 所以 L 取 B 取 式中 l 沿凹模长度方向刃口型孔的最大距离( b 沿凹模宽度方向刃口型孔的最大距离;( c 凹模壁厚 ,主要考虑布置螺孔与销孔的需要 ,同时也要保证凹模的强度与刚度(表 2. 料板及各孔口尺寸 卸料机构的主要作用是把材料从凸模上卸下,有时也可作压料板用以防止材料变形,并能帮助送料导向和保护凸模等。可分为固定刚性卸料板以及弹性卸料板。 在级进模中,弹压卸料 板设计成整体,冲压工作时,可同时下行。卸料板不仅有卸料作用,对凸模还起保护作用,保证冲压、拉深平稳,对于改善零件质量有一定的效果。 卸料板各工作形孔应当与凸模同心。这种要求要从模具设计及工艺上设计说明书 15 加以保证。另外,卸料板的各形孔与对应凸模的配合间隙采用极小间隙,这样才能起到对凸模的导向和保护作用,而且间隙愈小,导向效果愈高,模具的寿命也就愈高,然而制造的难度就愈大。 (2)为了保持卸料力平衡,兼之考虑板上其他固定零件的分布,卸料螺钉尽量布置在全部工作形孔的外围,起到较好的卸料作用。 在本副模具中,将卸料板做成一 整块,以后的每个工序中,整体卸料板在冲裁之后,在弹簧力的作用下,将零件半成品从凸模上推出,起到了卸料作用。其上升的最大高度为零件半成品的最大高度,用卸料螺钉限制行程。 卸料板各型孔应与凸模保持 样有利于保护凸,凹模刃口不被“啃”伤。这里 采用固定卸料装置。固定卸料装置仅由固定卸料板构成,一般安装在下模的凹模上。 固定卸料版的平面外形尺寸一般与凹模板相同, 。 椐此原则确定具体尺寸,即 卸 30 70 0 卸料装置有固定卸料装置和弹压卸料装置,弹性卸料装置有卸料板、弹性元件、(弹簧和橡胶)等零件组成。弹性卸料既起卸料作用又起压料作用,所以冲裁零件质量较好,平直度较高,因此,质量要求教高的冲裁或薄板冲裁宜用弹性卸料装置。 模固定板各孔口尺寸 凸模固定板的作用是将凸模固定在上模座或下模座的正确位置上。凸模固定板为矩形或圆形板件,外形尺寸 通常与凹模板一致,其厚度可取凹模厚度的 60 固定板与凸模为 H7/ H7/合,压装后应将凸模端面与固定板一起磨平。 所以固定板的尺寸为 30 ; 70 ; 830%60 ;取16力机校核 设备规格的选择应根据冲压件的形状大小、模具尺寸及工艺变形力来进行。从模具设备上安装并能开始工作的顺序来考虑,其设备规格的主要参数设计说明书 16 有以下几个。 ( 1)行程 压力机行程的大小,应该 保证坯料的方便放进与零件的方便取出。例如,对于拉深工序所用的压力机行程,至少应保证:压力机的行程S2h( h 为零件的高度)。 ( 2)装配模具的相关尺寸 压力机的工作台面尺寸应大于模具的平面尺寸,还应有模具安装与固定的余地,但过大的余地对工作台受力不利;工作台面中间孔的尺寸要保证漏料或顺利的安装模具顶出料装置;大吨位压力机滑块上应加工出燕尾槽,用于固定模具,而一般开式压力机滑块上有模柄孔尺寸,为两件哈夫式夹紧模柄用。 ( 3)闭合高度 冲床的闭合高度是指滑块处于下死点时,滑块下表面至工作台上表面的距离。这个 高度是冲压操作的空间高度尺寸。显然,冲床的最大闭合高度要大于模具的最大闭合高度,最小闭合高度要小于模具的最小闭合高度,一般取: H 0 4) 设备吨位 设备吨位的选择,首先要以冲压工艺的所需要的变形力为前提。要求设备的名义压力要大于所需的变形力,而且,还要有一定的力量储备。经过冲裁力计算,可以预测模具工作所需要的压力为 379右 。 选取压力机得时候应保证压力机得公称压力大于模具所需压力得 40%左右 ,因此选取公称压力为 250压力机最为合适 。 满足本模具的要求 。 但 因为这副级进模的长度为 402度为 332通开式压力机的工作台面达不到要求。模具工作时带料要从级进模的左右进出,所以普通开式压力机的工作台面可达到要求。 但是工作台板的前后、左右的尺寸均需要从新设计 ,应该满足模具的长度和宽度 。 由于本模具的结构 ,模柄在本模具中远远不能满足开合模所需要的力 ,因此在本模具中不采用 ,可以采用在安装压力机时在模具的四角进行紧固 ,同时上、下模座的材料在选取上可尽量选硬度好的材料。 压力机技术参数选择主要依据冲压件尺寸,变形力大小及模具尺寸,并进行必要的校核。对于该制件查参 考文献表 1式双柱可倾压力机(部分)参数,可初选压力机型号规格为 计说明书 17 4 模具装配和试模 装配步骤如下: 所有的模板及零件加工完成后,即可进行模具的装配作业。 目前,较多公司由于检测设施的限制,无法对模板及零件进行全部或关键尺寸的检测,且检测的工作量相当大。因此除对模板及零件进行一般的精度检测(如:模板的厚度、零件的外形尺寸等)外 ,主要依靠模具装配时,零件间相互配合状况、合模状况、及试模的情形予以判断。在各个阶段发生问题时,再作针对性的检查、分析、判断,并予以适当的处理。 模板的精度检查,主要为厚度尺寸的检查,保证其尺寸误差在 内,并在模板上(模板正前侧面)进行厚度尺寸的标识。模板的修整: 各需求处适当倒角,如:定位销与导柱(套)的刃入口部、斜料板与上模(固定)板镶块刃入口部以及模板上其它逃让局部进行倒角等。但如下模(凹模)板之镶块刃入口部、卸料板与材料接触面之镶块穴孔口部只可轻微的修掉线割后产生之毛刺即可。 模板线切割孔的抛修:使用 400#以上的油石推过穴孔,以去除线切割后表面层的毛刺。但应注意抛修时,油石要保持水平,防止产生穴孔锥度。 作业 所有零件装配完成,并经检查确认无误后,既可进行试模作业。 整合模深度至适当位置,并视情形决定是否调整送料
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