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减速器箱体9个孔钻组合机床设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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原稿!!定单030-减速器箱体9个孔钻组合机床设计
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减速器 箱体 个孔钻 组合 机床 设计 全套 cad 图纸 毕业论文 原创 资料
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摘  要

本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。组合机床是按高度集中原则设计的,即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期,与传统的机床相比:组合机床具有许多优点:效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些特殊部件,根据不同的工件加工所需而设计的。

在组合机床上可以完成很多工序,但就目前使用的大多数组合机床来说,则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分:

(1)、制定工艺方案    通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等,确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法,并绘制被加工零件工序图。

(2)、组合机床的总体设计确定机床各部件之间的相互关系,选择通用部件和刀具的导向,计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。

(3)、组合机床部件设计包括专用多轴箱的设计,传动布局合理,轴与齿轮之间不发生干涉,保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。

(4)、液压装置的设计液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用了许多液压控制阀,保证了运动的平衡性,循环性和精确性。

关键词:组合机床;设计;过程;功能


Abstract

This thesis  mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental ,  which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages ,  such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts ,  such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.

  The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface.  The main part including :(1) Formulating technological plan   We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy .


Keywords: combination machine ;design ;process ;function


目  录

摘  要2

Abstract3

目  录4

1 绪论6

1.1 课题研究意义6

1.2钻孔专用设备应用6

1.3 钻孔专用设备7

1.3.1多轴头7

1.3.2 多轴箱7

1.3.3多轴钻床8

1.3.4 自动更换主轴箱机床8

1.4 钻孔专用设备趋势9

2 减速器箱体 机械加工工艺9

2.1 了解零件的功用及技术要求9

2.2分析零件的结构工艺性10

2.3毛坯选择10

2.3.1毛坯的种类10

2.3.2铸件制造方法的选择10

2.3.3铸件的尺寸公差与加工余量10

2.4定位基准的选择11

2.5 拟定工艺路线12

2.5.1确定各表面的加工方法12

2.5.2加工顺序的安排12

2.5.3确定加工余量13

2.5.4计算工序尺寸及公差13

2.6确定各工序切削用量14

2.7机床及工艺装备的选择14

3  组合机床的总体设计3.2

3.1  组合机床方案的制定3.2

3.1.1  制定工艺方案3.2

3.1.2  确定组合机床的配置形式和结构方案。19

3.2  确定切削用量及选择刀具20

3.3.1  确定工序间余量20

3.3.2  选择切削用量20

3.3.3  确定切削力、切削扭矩、切削功率21

3.3.4  选择刀具结构21

3.3  钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制22

3.3.1  被加工零件工序图22

3.3.2  加工示意图23

3.3.3  机床联系尺寸图27

3.3.4  生产率计算卡29

3.4  多轴箱的设计31

3.4.1  绘制多轴箱设计原始依据图31

3.4.2  齿轮模数选择31

3.4.3  多轴箱的传动设计32

3.4.4  绘制传动系统图33

3.4.5  传动零件的校核34

1.5 夹具设计的计算35

1.5.1 受力计算35

1.5.2 夹紧力36

3.6 机床的液压滑台系统的具体设计36

3.6.1 液压缸所受的外负载36

3.6.2 拟定液压系统原理图37

3.6.3 液压系统的计算和选择液压元件38

结  论42

致 谢43

参考文献44

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1 绪论

1.1 课题研究意义

市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time ) , 产品(Quality),成本(Cost),创新能力(Creation)和服务(Service)。用户在追求高质量产品的同时,会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在20世纪50至40年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素,而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本,80年代为提高产品质量,90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量,增强竞争力。

制造业是国家重要的基础工业之一,制造业的基础是。是众多机械制造的母机,它的发展水平,与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系,关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平.是先进制造技术的基本单元载体,机械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此,制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家.根据德国工业协会(VD W )2000年统计资料,在主要的生产国家中,中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类产品有着大量的需求,而另一方面却有不少国产滞销积压,国外产品充斥市场。


内容简介:
东南大学成贤学院 毕业设计 (论文 )开题报告 系 专业 学 生 姓 名: 学 号: 设 计 地 点: 指 导 教 师: nts毕业设计(论文)开题报告 课 题 名 称 减速器箱体 9 个孔钻组合机床设计 一、 选题背景与意义( 300 字左右) 组合机床出现在世界上 只有 50 多年的历史。我国组合机床事业是从无到有,逐渐发展起来的。从 1956 年开始自行设计、制造了组合机床并得到很大发展。如北京、上海、辽宁、山东、江苏等发展很快,西北、西南地区也又新的发展。国家又重点安排了一批工厂,如大连机床厂、常州机床厂、大河机床厂、长沙机床厂、上海第十机床厂等 20 多个工厂生产组合机床通用部件,为全国各地机械加工部门用组合机床自己武装自己创造了非常有利的条件。许多工厂在大搞技术改造、设备更新、质量翻新的热潮中,制造了大量的组合机床及其自动线,成倍地提高了劳动生产率,保证了产量和质量,降低 了成本。目前,我国大多数省、市、自治区都能设计并制造组合机床及其自动线,产量、质量和技术水平都在不断提高。我国组合机床及其自动线已占有一定数量,特别是在汽车制造行业已有了大量的组合机床及其自动线,生产能力也在不断提高。用我国自行设计与制造的组合机床及其自动线武装起来的第二汽车制造厂,经投产后证明具有规模、效率高,具有较高的自动化程度特点物理从工艺方案和布局,还是从加工精度和质量方面看,这些组合机床及组合机床自动线都已达到国际先进水平。 近几年来,组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、仪表、缝纫 机、自行车、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得广泛的应用,甚至一些中小批量生产部门也开始推广使用。由于组合机床具有的一系列优点,因此在我国机械加工工业中广泛推广使用组合机床已成为多、快、好、省地发展我国机械加工工业的一条重要途径,继续发展和提高组合机床及自动线技术水平,是当前机械加工工业的一项重要任务。 综观世界四大机床展览会的概况,我们可以从中看到未来机床的发展动向有以下特点: ( 1)从开发 FA、 CIM 等制造系统转变到积极深入开发单机与环节技术,提高其先进性、可靠性、实 用性和性能价格比,力求价廉,切实用于生产,产业经济效果。这是当前世界机床技术发展的主流。 ( 2)进一步提高和开发高精度、高效率、高自动化(简称“三高”)及多样性、成套性、综合性(简称“三性”)的单机与环节。这是目前世界机床技术发展的根本趋势。 ( 3)进一步发展不同程度的低、中、高档机电一体化的各类单机与环节产品,这对于不同生产规模,大中小不同技术水平的工厂,从提高加工精度、效率、自动化、全面提高制造技术水平来说,都是有利的长远发展趋势。 机床工业是现代工业特别是现代制造业的基础,在国民经济中 占有重要的战略地位。对我国而言,机床工业不仅仅具有重要的经济意义,而且还具有重要的国防战略意义。 研究 机床工业的特点,有助于我们了解机床工业的特殊规律,从而找到适合我国国情的机床工业发展之路。机床工业的发展带动了制造业和工业的发展。对一个国家而言,本土的机床工业与本土的制造业及工业紧密相连,高水平的本土机床工业有助于提升本土制造业及工业的水平 。 机床工业与一个国家的工业竞争力、制造业发展水平紧密相关,本国的机床工业水平越高,工业和制造业竞争力越强。我国工业竞争力和制造业发展水平不高,一定程度上是与我国机床工业发 展水平不高相联系的。加快我国机床工业的发展,提高nts我国机床工业技术和管理水平,将有利于我国工业和制造业发展。 所以对机床的研究设计意义是极其重大的。 随着社会的不断进步,机械加工技术的不断发展,古老的生产方式已不能完全适应新形势的要求。比如,我们传统的通用机床,由于它为了适应各种零件的通用加工,强调了加工范围的广泛性,使其万能性增大,随之带来的便是机床结构复杂,并且在加工某一零件的某些加工表面时,使机床不能完全发挥出全部效能。为了克服通用机床的弊端,工程技术人员便相应地推出了专用机床。但由于专用机床是根据某一工 艺要求专门设计制造的,且它的组成部件均是专门设计制造的,因此,相对于通用机床而言,专用机床的造价昂贵,设计、制造周期长,特别是在飞速发展的变化之中,一旦产品更新换代,产品变型,原有的专用机床将不能满足新产品加工工艺的要求,更有甚者是原专用机床完全不能加工新产品而变成一堆废铁,失去了机床应有的作用。为了使产品在市场中立于不败之地,工程技术人员不得不重新花费时间,设计、制造新的专用机床。由此可见,专用机床在一定程度上阻碍着产品的更新换代。为了解决以上通用机床与专用机床之间的矛盾,同时尽可能地兼顾通用机床与专用机床的优越性,于是,组合机床便在通用机床与专用机床的夹缝中悄然兴起,并得到了越来越广泛的应用。 毕业设计是高等教育体系中非常重要的环节,它可以检验自己对专业知识理解与掌握的程度,也可以提高自己综合运用所学知识的能力,也能在分析问题和解决问题的过程中学到更多新的知识。 就我个人而言,我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题 、 解决问题的能力,为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。 由于能力所限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指导。 二、课题关键问题 及难点( 300 左右字) 根据任务书的已知条件,对材料为 HT200,抗拉强度为 200N 的减速器箱体,在选定的工艺和结构方案的基础上,绘制被加工零件工序图、加工示意图和编制生产率计算卡等。需根据加工零件示意图所确定的工件加工孔的数量、位置和切削用量和速度。主要完成夹具的设计,确定其定位方案,夹紧方式等,从而保证减速器箱体 9 孔精度和位置精度的要求。 课题的难点在于多轴箱的设计,以及相关的传动系统的设计。 传动系统的设计方案: ( 1)对多轴箱齿轮传动系统的一般要求: a.尽量用一根中间传动轴带动多跟轴 b.一般情况下,尽量不采用主轴带动主轴方案 c.为使结构紧凑,主轴箱体内的齿轮传动副的最高传动比 1-1.5 d.在驱动轴转速较高时,可采用逐步降速传动 e.齿轮排数安排 :不同轴上齿轮不相碰,不同轴上齿轮与轴套不相碰,可放在箱体内不同排上齿轮与轴相碰,可放后盖内,另外,驱动轴直接带动轴数不超过两根。 a.主轴分布类型:根据零件工艺,主轴分布为同心圆分布,故采用一根中间传动轴带动三根主轴 nts 三、文献综述(或调研报告)( 1200 字左右) 关于组合机床的综述 前言 组合机床是以通用部件作为基础,配以按工 件特定形状和加工工艺设计的专用 主轴箱 和夹具,组成的半自动或自动专用机床。 组合机床 是一种专用高效自动化技术装备,目前,它是大批量机械产品实现高效、 高质量和经济性生产的关键装备,因而被广泛应用于许多工业生产领域。在大批量生产的机械工业部门,大量采用的设备是组合机床。因此,组合机床及其自动线的技术性能和综合自动化水平,在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构,也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。 矿车轮在 矿山机械技术领域 用途极为广泛。而本题目就包含了这两种在机械领域都有着重要 用途的设备。 组合机床发展历史 1908 年,美国福持汽车公司率先制造出第一台组合机床,用于汽车零件的加工。 1928 年,前苏联开始生产组合机床。我国的组合机床制造技术是从“一五”计划期间,“ 汽”、洛拖引进组合机床开始的。 1956 年 3 月,当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处 (即现大连组合机床研究所的前身 ),全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料,开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床、 1961 年,又制造出我国第一条组合机床自动线。组 合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今 个独立的配套齐全的行业。 3 我国组合机床制造技术的发展大体经历以下四个阶段 引进消化,开创我国组合机床技术标准体系 普及组合机床技术,发展形成行业 组织科技攻关,努力担高组合机床技术水平 柔性制造技术的发展,推动了组合机床传统制造技术的转变 组合机床的发展现状和发展趋势 国内组合机床的发展现状 近十多年来,组 机床及其自动线在高效、高生产率, 柔性化以及采用并行 (同步 )工程制订更为合理、更为节省的方案方面取得了不小的进展。尤其是汽车工业, 为了提高汽车的性能,对零件的加工精度提出了一些新的要求, 因此对机床性能的要求也更高了。 4 近年来,随着数控技术,电子技术,计算机技术的发展,组合机床的服务对象已经由过去的农用机械,载货汽车向以轿车工业为重点的转移,组合机床行业开展了针对轿车零件关键工艺研究开发的科研攻关,采取引进技术,合作生产和自行开发相结合;组合机床也由过去的刚性组合机床向具有一定柔性, 可实现多品种加工方向的变化 ,先后开发了转塔组合机床 ,主轴移动式组合机床 ,自动更换主轴nts箱式组合机床 ,同时又应用数控技术发展了三坐标加工单元等数控组合机床 ,把纯刚性的设备变为具有一定柔性 ,可变可调的装备;组合机床的加工精度以过去多完成粗加工,半精加工向精加工方向转化。组合机床行业开发了针对汽车发动机五大件加工的关键工艺设备,使行业在精加工机床的品种上有了较大扩充,为提供成套设备创造了条件;组合机床制造技术由过去的以机加工为主的单机及自动化向综合成套方向转换,加强了相应配套技术与产品的研究开发,行业的已经初步具备 了向用户提供自毛坯上线,经机械加工和非机械加工至成品下线的成套技术装备,包括整个车间的切屑和冷却处理系统;组合机床的控制技术由传统的程序控制技术向数控,计算机管理与监控方向发展。组合机床行业企业生产的组合机床的控制技术,已完成了由接触 -继电器控制向可编程控制的转变,从而大大的提高了组合机床的可靠性,故障率大为降低;组合机床的开发已经又过去的人工设计转向计算机辅助设计。组合机床行业大力推行 CAD,为提高设计速度,保证设计质量,缩短供货周期创造了有利的条件。 国内该行业虽然取得了很大的进步与发展,但是,在制造技 术高速发展上的今天,由于基础比较薄弱,从整体看,与国外先进水平与国内的用户的要求还存在一定的差距,主要表现在产品的可靠性太差,难以适应大批量生产的需要,可调可变性,柔性较差,缺少必要的适应多种加工的新产品,系统化,通用化,模块化程度底,致使制造周期过长,满足不了用户的要求,科学管理,成本控制水平不高,在市场上缺乏竞争力等不足之。 组合机床的发展趋势 (1)、高速化:由于机构各组件分工的专业化,在专业主轴厂的开发下,主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种(每分钟 1.5 万转以上的机种), 现在已成为必备的机械产品要件。 (2)、精密化:由于各组件加工的精密化,微米的误差已不是问题。以电脑辅助生产( CAM)系统的发展带动数控控制器的功能越来越多。 (3)、高效能:对机床高速及精密化要求的提高导致了对加工工件制造速度的要求提高。同时,由于产品竞争激烈,产品生命周期缩短,模具的快速加工已成为缩短产品开发时间所必须具备的条件。对制造速度的要求致使加工模具的机床向着高效能专业化机种发展。 (4)、系统化:机床已逐渐发展成为系统化产品。现在可以用一台电脑控制一条生产线的作业,不但可缩短产品的开发时 间,还可以提高产品的加工精度和产品质量。 (5)、复合化:产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级,机床五轴加工、六轴加工已日益普及,机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。 参 考 文 献 1黄奇葵、钟华珍、张福润 .机械制造基础 2李庆余、张佳 .机械制造装备设计 .机械工业出版 3佟璞玮 . 中国组合机床市场 . 1999 中国机电产品市场展望 . 4裘愉 . 从几个侧面看组合机床的发展动向 . 组合机床与自动化加工技术 1994 年第 11期 . 5 李明 、 王合增 、 张应午 . 组 合机床的发展趋势及企业的对策 机械产品与科技 2002 年第 1 期 . 6 李如松组合机床和自动线的技术发展 组合机床与自动化加工技术 , 1999 (1): 510 nts 四、方案(设计方案、研制方案、研究方案)论证( 不少于 100 字) 课题的研究内容是减速器箱体组合机床设计,包括:切削功率的计算、动力部件参数的选择、机床总体设计和刀具的选择。 组合机床的设计步骤: ( 1)制定工艺方案 要深入现场,了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的 工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数,决定刀具的种类和型式。 ( 2)机床结构方案的分析和确定 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时,既要考虑实现工艺方案,保证加工精度、技术要求及生产效率;又要考虑机床操作、维护、修理是否方便,排屑情况是否良好;还要注意被加工零件的生产批量,以便使设计的组合机床符合多、快、好、省的要求。 ( 3)组合机床总体设计 这里要确定机床个部件间的相互关系,选择通用部件和刀具的导向,计算切削用量及机床生产率。绘制机床的总联系尺寸图及加工 示意图等。 ( 4)组合机床的部件设计和施工设计 制定组合机床流水线的方案时,与一般单个的组合机床方案有所不同。在流水线上由于工序的组合不同,机床的型式和数量都会有较大的变化。因此,这时应按流水线进行全面考虑,而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计,制定方案时也应该综合研究,才能将工序组合得更为合理,更可靠地满足工件的加工要求,用较少的机床完成较多的工作,也为进一步发展创造了有利条件。 设计完成后提交的文件和图表(论文完成后提交的文件): ( 1)计算 说明部分:切削功率计算、动力部件参数的选择、机床总体设计和刀具的选择。 ( 2)图纸部分:加工工序图、加工示意图、多轴箱展开图、多轴箱检查图和机床尺寸联系图。 措施: 通过设计加深与巩固所学机床、夹具、工艺、刀具、液压、材料、计算机绘图等专业知识;提高学生综合运用、灵活运用所学专业知识的能力;增强学生分析问题、查阅资料及文献、计算机绘图等各方面技能;培养学生科学、严谨的工作态度。 先查找相关资料,在进行总体设计,再查找具体资料,解决设计中遇到的各种技术难点。 1.组合机床总体的设计主要是拟订工艺 方案以及确定“三图一卡”。 2.组合机床主轴箱的设计是根据主轴箱原始依据图来确定的。 3.主轴箱传动装置的设计首先是拟订传动方案,再进行具体的设计计算。 以右侧的 3 个孔的加工情况为例说明 nts 右侧的 3 个孔多轴箱传动系统简图 此方案的优缺点: 优点: 1、 可传递空间任意轴间的运动和动力,即轴可以平行,交叉或交错;转动平稳,其传动比恒定,大多数齿轮的传动比是常数; 2、 适应范围 较 广(传递速度、功率范围都大); 3、 寿命长 、 效率高 、 结构紧凑等优点 缺点: 1、 制造成本高 ; 2、 刚性传动没有过载保护作用 ; 3、 振动和噪音等 多 轴箱内减速系统设计方案: 对减速系统的一般要求: 1)降速同时提高输出扭矩,扭矩输出比例按电机输出乘减速比,但要注意不能超出减速机额定扭矩。 2)速同时降低了负载的惯量,惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。 方案一:二级圆柱齿轮减速器 nts 此方案优缺点: 优点: 1、机械结构紧凑、体积轻巧、小型高效; 2、安装简易、灵活轻捷、性能优越、易于维护检修; 3、传动速比大、扭矩大、承受过载能力高; 4、应用较广泛。 缺点: 1、无法改变运动方向; 2、沿齿长的纵向滑动会使摩擦损失增加,降低传动 效率。 3、齿面间大的压力和摩擦功,可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死,即抗胶合能力较低。 方案二:蜗轮蜗杆减速器 此方案优缺点: 优点: 能得到很大的传动比、结构紧凑、传动平稳、噪音较小及可以自锁等 ; 缺点: 传动效率较低,不宜在大功率下长期连续工作;为了减磨耐磨,蜗轮齿圈需用贵重的青铜制造,成本较高。 nts综合考虑此部分设计方案后,决定使用方案一,并且对方案一稍作修改,即使用圆柱斜齿轮代替圆柱齿轮 四、工作计划( 不少于 300 字) 开学 3 月 15 日毕业实习阶段。 毕业实习,查阅资料,市场调查,到多个公司实践,撰 写实习报告。 3 月 16 日 3 月 31 日论文开题阶段。 论文总体构思方案,填写开题报告。 4 月 1 日 5 月 10 日论文初稿阶段。 撰写毕业论文初稿。 5 月 11 日 6 月 4 日 中期工作阶段。 充实完善毕业论文,中期检查。 6 月 5 日 6 月 7 日毕业论文预答辩。 6 月 8 日 6 月 13 日论文定稿阶段。 论文修改、定稿,材料复查。 6 月 14 日 6 月 16 日毕业答辩。 6 月 17 日 6 月 18 日材料整理装袋。 指导教师意见: (对学生开题报告内容的评价及指导性意见,要求不少于 100 个汉字。填写时删除此行) 签 名: 年 月 日 nts1 宁XX 大 学 毕业设计 (论文 ) 题目 减速器箱体 9 个孔钻组合机床设计 学生姓 名 学 号 指导教师 (签字 ) 2014 年 月 日 nts2 摘 要 本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。组合机床是按高度集中原则设计的,即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期,与传统的机床相比:组合机床具有许多优点:效率高 、 精度高 、 成本低。它由床身 、 立 柱 、 工作台 、 及电源一些基本部件及一些特殊部件,根据不同的工件加工所需而设计的。 在组合机床上可以完成很多工序,但就目前使用的大多数组合机床来说,则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分: ( 1)、制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等,确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法,并绘制被加工零件工序图。 ( 2)、组合机床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系,选择通用部件和刀具的导向,计算切削用量及机床生产效率、绘制机 床的尺寸联系图及加工示意图。 ( 3)、组合机床部件设计 包括专用多轴箱的设计,传动布局合理,轴与齿轮之间不发生干涉,保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。 ( 4)、液压装置的设计 液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用了许多液压控制阀,保证了运动的平衡性,循环性和精确性。 关键词: 组合机床;设计;过程;功能 nts3 ABSTRACT This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need. The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、 proper transmission layout 、 shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy . Keywords: combination machine ;design ;process ;function nts4 目 录 摘 要 . 2 Abstract . 3 目 录 . 4 1 绪论 . 6 1.1 课题研究意义 . 6 1.2 钻孔专用设备应用 . 6 1.3 钻孔专用设备 . 7 1.3.1 多轴头 . 7 1.3.2 多轴箱 . 7 1.3.3 多轴钻床 . 8 1.3.4 自动更换主轴箱机床 . 8 1.4 钻孔专用设备趋势 . 9 2 减速器箱体 机械加工工艺 . 10 2.1 了解零件的功用及技术要求 . 10 2.2 分析零件的结构工艺性 . 10 2.3 毛坯选择 . 10 2.3.1 毛坯的种类 . 10 2.3.2 铸件制造方法的选择 . 10 2.3.3 铸件的尺寸公差与加工余量 .11 2.4 定位基准的选择 .11 2.5 拟定工艺路线 . 12 2.5.1 确定各表面的加工方法 . 12 2.5.2 加工顺序的安排 . 12 2.5.3 确定加工余量 . 13 2.5.4 计算工序尺寸及公差 . 14 2.6 确定各工序切削用量 . 14 2.7 机床及工艺装备的选择 . 14 3 组合机床的 总体设计 . 19 3.1 组合机床方案的制定 . 19 3.1.1 制定工艺方案 . 19 3.1.2 确定组合机床的配置形式 和结构方案。 . 19 3.2 确定切削用量及选择刀具 . 21 3.3.1 确定工序间余量 . 21 3.3.2 选择切削用量 . 21 3.3.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率 . 21 3.3.4 选择刀具结构 . 22 3.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡” 的编制 . 22 3.3.1 被加工零件工序图 . 22 3.3.2 加工示意图 . 24 3.3.3 机床联系尺寸图 . 28 3.3.4 生产率计算卡 . 30 3.4 多轴箱的设计 . 31 3.4.1 绘制多轴箱设计原始依据图 . 31 3.4.2 齿轮模数选择 . 32 nts5 3.4.3 多轴箱的传动设计 . 32 3.4.4 绘制传动系统图 . 34 3.4.5 传动零件的校核 . 35 1.5 夹具设计的计算 . 36 1.5.1 受力计算 . 36 1.5.2 夹紧力 . 37 3.6 机床的液压滑台系统的具体设计 . 37 3.6.1 液压缸所受的外负载 . 37 3.6.2 拟定液压系统原理图 . 38 3.6.3 液压系统的计算和选择液压元件 . 39 结 论 . 43 致 谢 . 44 参考文献 . 45 nts6 1 绪论 1.1 课题研究意义 市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 (Time ) , 产品 (Quality),成本 (Cost),创新能力 (Creation)和服务(Service)。用户在追求高质 量产品的同时,会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20 世纪 50 至 40 年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素,而在 70年代竞争力的第一要素为降低生产成本, 80年代为提高产品质量, 90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量,增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一,制造业的基础是。是众多机械制造的母机,它的发展水平,与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系,关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 .是先进制造技术的基本单元载体,机械产品的质量、更新速度、对市场 的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此,制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 .根据德国工业协会 (VD W )2000 年统计资料,在主要的生产国家中,中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求,而另一方面却有不少国产滞销积压,国外产品充斥市场。 1.2 钻孔专用设备应用 据统计,一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、 操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%,但购置费用大。某些情况下,即使生产率高,但加工相同的零件,其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点,就钻削加工而言,钻孔专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用,但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围,仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展,大型复杂的钻孔专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个 20孔,若以摇臂钻床加工,单单钻孔与锪沉头孔就要 841.5 小时,另外还要划线工时 151.1小时。但若以数控八轴落地钻床加工,钻锪孔只要 171.6 小时,划线也简单,只要 1.9小时。因此,利用数控控制的二个坐标轴,使刀具正确地对准加工位置,nts7 结合钻孔专用设备不但可以扩大加工范围,而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效,迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零件的 2000多个钻孔操作中,有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工,平均可减少 20%的加工时间。 1975 年法国巴黎机床展览会也反映了钻孔专用设备的使用愈来愈多这一趋势。 1.3 钻孔专用设备 钻孔专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间,提高精度,减少装夹或定位时间,并且在数控机床中不必计算坐标,减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工:立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱,结合数控工作台纵横二个方向的运动,加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方 面的现状作一简介。 1.3.1 多轴头 从传动方式来说主要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者效率较高,结构简单,后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变,多采用齿轮传动,仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性,发展了可调式多轴头,在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向 .二种。( 1)万向轴式也有二种 :具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中,而可调支架能在壳体的 T形槽中移动,并能在对准的位置以螺栓固定。( 2)具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型 相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件(如孔组分布在不同直径的圆周上)。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中,刚性较好,孔距精度亦高,但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上,按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种钻孔专用设备方法,由于钻孔效率、加工范围及精度的关系,使用范围有限。 1.3.2 多轴箱 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 Secto 公司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调式多轴箱。有 32种规格,加工面积从 300 300毫米到 600 1050毫米,工作nts8 轴达 60 根,动力达 21.5 千瓦。 Romai 工厂生产的可调多轴箱调整方便,只要先把齿轮调整到接近孔型的位置,然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此,这种结构只要改变模板,就能在一定范围内容易地改变孔型,并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。 根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果,必需考虑以下数点:( 1)工件装夹简单,有足够的冷却液冲走铁屑。( 2)夹具刚性好,加工时不形变,分度定位正确。( 3)使用二组刀具的可能性,以便一组使用,另一组刃磨与调整,从而缩短换刀 停机时间。( 4)使用优质刀具,监视刀具是否变钝,钻头要机磨。( 5)尺寸超差时能立即发现。 1.3.3 多轴钻床 这是一种能满足钻孔专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是,多数具有单独的变速机构,这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。 1.3.4 自动更换主轴箱机床 为了中小批量生产合理化的需要,最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。 (1) 自动更换主轴机床 自动更换主轴机床顶部是 回转式主轴箱库,挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序,使相应的主轴箱进入加工工位,定位紧并与动力联接,然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面,向上移动进行加工。当变更加工对象时,只要调换悬挂的主轴箱,就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱,转塔能自动转位,并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转,可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大,故它的工位数一般不超过 4 6 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时,就不如自动 更换主轴箱机床合适,但它的结构简单。 (3)自动更换主轴箱组合机床 它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底nts9 座上,主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台,以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置,就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置,并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个,它与支撑板联 接在一起加工。孔径为 20毫米,孔深 3.20毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻, 5 7巴压力的冷却液可直接进入切削区,有利于排屑。钻尖磨成 90供自动定心。它比普通麻花钻耐用,且进给量大。为了缩短加工时间,以 8轴数控落地加工。 1.4 钻孔专用设备趋势 钻孔专用设备生产效率高,投资少,生产准备周期短,产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展,钻孔专用设备的范围一定会愈来愈广,加工效率也会不断提高。 nts10 2 减速器箱体 机械加工工艺 2.1 了解零件的功用及技术要求 熟悉用途(机械传动有级调速) 、性能及工作条件密封(保证齿轮系中无杂,无灰层进入,机油润滑),在产品中的位置(处于电机与执行机构之间)和功用(齿轮间的传动比来改变转速), 2.2 分析零件的结构工艺性 零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面: 零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面: ( 1)零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理,重要尺寸精度 35, 40, 48 公差在 0.025 之内,形位公差垂直度要求 0.05 之内 ,一般尺寸精度为9-11 级。 ( 2)各加工表面的几何形状应尽量简单。 ( 3)有相互位置要求的表面应尽量在一次 装夹中加工。 该箱体在加工时,对 35和 40二孔加工要保证孔与孔的孔距高度方向在 33 0.03及孔与孔轴线垂直度在 0.05 之内,故对 35 和 40 加工时采用一次定位安装来加工。 2.3 毛坯选择 2.3.1 毛坯的种类 铸件 HT15-132(适用于形状复杂的毛坯,良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和铸造性能) 表 1-6HT 的牌号、性能及主要用途(机械制造基础) 2.3.2 铸件制造方法的选择 毛坯制造方法应与材料的工艺性、零件的结构形状及大小、生产类型及特点以及工厂的现有条件相适应 毛坯种类 制造精度 ( IT) 加工余量 原材料 工件尺寸 工件形状 砂型铸造 13 级以下 大 HT15-132 各种尺寸 复杂 表 1-2 各类毛坯的特点及应用范围 nts11 2.3.3 铸件的尺寸公差与加工余量 1、 铸件的尺寸公差( GB643.2-1986)规定:铸件尺寸代号为 CT,分 16 级 造型材料 公差等级 CT 灰铸铁 自硬砂 1113 表 1-4 小批和单件生产铸件的尺寸公差等级 表 1-5 铸件尺寸公差数值(机械制造技术课程设计) 2 铸件加工余量 表 1-6 用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级和表 1-7铸件尺 寸公差配套使用的铸件机械加工余量(机械制造技术课程设计) 3 铸件最小孔径 表面类型 成批生产 通孔 1530MM 表 1-8 铸件最小孔径 3 毛坯 零件合图 用查表法确定各表面的加工总余量和余量公差。 表 1-5 铸件尺寸公差数值(机械制造技术课程设计) 表 1-6 用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级和表1-7 铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量(机械制造技术课程设计) 2.4 定位基准的选择 正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容,也是保证加工精度的关键。定位基准分为粗基准和 精基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设计或加工出定位表面,称为辅助基准。 定位基准的选择原则(机械制造基础 P254) 粗基准的选择原则 ( 1) 应选择不加工表面为粗基准。 ( 2) 对于具有较多加工表面的工件,粗基准的选择,应合理分配各加工表面的加工余量,以保证: nts12 1) 各加工表面都有足够的加工余量; 2) 对某些重要的表面,尽量使其加工余量均匀; 3) 使工件上各加工表面总的金属切除量最小; ( 3) 作为粗基准的表面,应尽量平整,没有浇口,冒口或飞边等其它表面缺陷,以便定位准确; ( 4) 同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次; 2.5 拟定工 艺路线 2.5.1 确定各表面的加工方法 工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件各加工表面本身的技术要求确定,同时还要综合考虑生产类型,零件的结构形状和加工表面的尺寸,工厂现有的设备情况,工件材料性质和毛坯情况等。 2.5.2 加工顺序的安排 在确定了零件各表面的加工方法之后,就要安排加工的先后顺序,零件加工顺序是否合适,对加工质量,生产率和经济性有着较大的影响。 ( 1) 机械加工顺序的安排 在安排机械加工顺序时,一般遵循先粗后精先面后孔先主后次基准先行的原则。对于工序内容复杂的 零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。 ( 2) 加工阶段的划分 对于精度和表面质量要求较高的零件,应将粗精加工分开进行。为此,一般将整个工艺过程划分阶段,按加工性质和作用不同,一般划分为粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量合理使用机床设备及时发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处 。 ( 3) 热处理工序的安排 热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法次数和在工艺路线中的位置,应根据零件材料和热处理的目的而定。 (退火 正火时效)(人工时效) (氮化) 毛坯粗加工半精加工精加工精磨细磨 nts13 (调质 退火) (高频淬火 渗碳淬火整体淬火去应力处理) 图 1-4 热处理工序的安排图(机械制造技术课程设计) 由图可得热处理安排为 毛坯粗加工半精加工精加工 (去应力退火 时效去应力) (表面淬火) ( 4) 合理安排辅助工序 辅助工序种类很多,主要包括检验划线,去毛刺清洗平衡退磁防锈包装等,根据工艺需要穿插在工序中。 2.5.3 确定加工余量 合理确定加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大(材料工时机床刀具)则消耗大;余量过小,不能去掉加工前道工序存在的误差和缺陷层,影响加工质量,造成废品。 故应在保证加工质量的前提下尽量减小加工余量。毛坯余量(总余量)已在画毛坯图时确定,这里主要是确定工序余量。 ( 1) 平面加工余 量 加工工序 加工长度 加工宽度 粗加工后精铣 30 100 100300 3001000 1.0mm 1.5mm 1.5mm 2.0mm 表 1-38 平面加工余量 ( 2) 镗孔加工余量 项目 加工直径 直径余量 半精镗 2080 0.71.2mm 精镗 30130 0.250.40mm 表 1-37 镗孔加工余量 ( 3) 在实心工件上加工 H7 孔的工序尺寸 零件基本尺寸 钻 粗铰 精铰 nts14 8 7.8 7.96 8H7 零件基本尺寸 钻 扩孔钻 粗铰 12 11.0 11.95 12H9 表 1-132 在实心工件上加工 H7 孔的工序尺寸 2.5.4 计算工序尺寸及公差 工序顺序确定后,就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的确定与工序余量大小工序尺寸的标注方法基准选择中间工序安排等密切相关,是一项细致的工作。 2.6 确定各工序切削用量 在单件小批生产中,各工序的切削用量一般由操作工人根据具体情况自己确定,以简化工艺文件。 在大批大量生产中则应科学地严格地选择切削用量,以充分发挥高效率设备的潜力和作用。切削用量的选用与下列因素有关:生产率,加工 质量(主要是表面粗糙),切削力所收起的工艺系统弹性变形,工艺系统的振动,刀具耐用度,机床功率等。在综合考虑上述因素的基础上,使背吃刀量 ap,进给量 f ,切削速度 v 的积最大。一般应先尽量取在的 ap,其次尽量取大的进给量 f,最后取合适的切削速度 v. 2.7 机床及工艺装备的选择 选择机床:数控铣床卧式镗床。夹具(专用夹具) 选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工艺装备既能保证加工质量,又经济合理。中批生产时,通常采用通用机床加专用工夹具;在大批大量生产条件下,多采用高效率专用机床 组合机床流水线自动线与随行夹具。 在需要改装设备或设计专用机床时,应根据具体要求提出设计任务书,其中包括与加工工序内容有关的必要参数,所要求的生产率保证产品质量的技术条件以及机床的总体布置形式等。 在选择工艺装备时,既工考虑适应性又要注意新技术的应用,当需要设计专用刀具量具时,也应提出设计任务书。 nts15 机械加工工艺过程卡片 零件名称 减速箱体 材料牌号 HT200 毛坯种类 灰铸铁 工序号 工序名称 工序内容 设备 工艺装备 010 毛坯铸造 砂型铸造 自硬砂为造型材料 020 热处理 1 去应力退火 030 底 平面粗 /半精加工 122 尺寸加工 数控铣床 立铣刀,专用夹具 1,机械卡尺 040 顶 面粗 / 半精加工 122 尺寸加工 数控铣床 面铣刀(高速钢),专用夹具 1,机械卡尺 050 D 向端面 面粗 / 半精加工 134 尺寸加工 数控铣床 面铣刀(高速钢),专用夹具 1,机械卡尺 050 54 端面面粗 /半精加工 134 尺寸加工 数控铣床 面铣刀(高速钢),专用夹具 1,机械卡尺 060 孔粗 /半精加工 35, 48 卧式镗床 单刃镗刀,专用夹具 2,机械卡尺 070 钻孔 4- 8.5 卧式镗床 钻头,铰刀,丝攻,机械卡尺 080 孔粗 /半精加工 4-M6 卧式镗床
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