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螺纹连接板冲压工艺及模具设计

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冲孔翻边复合模上垫板.dwg
冲孔翻边复合模凸凹模.dwg
冲孔翻边复合模凸模.dwg
冲孔翻边复合模凸模2.dwg
冲孔翻边复合模凸模固定板.dwg
冲孔翻边复合模凹模.dwg
冲孔翻边复合模卸料板.dwg
冲孔翻边复合模装配图.dwg
工件图.dwg
落料拉深复合模上垫板.dwg
落料拉深复合模凸凹模.dwg
落料拉深复合模凸凹模固定板.dwg
落料拉深复合模凸模.dwg
落料拉深复合模凸模固定板.dwg
落料拉深复合模凹模.dwg
落料拉深复合模卸料板.dwg
落料拉深复合模压边圈.dwg
落料拉深复合模推件块.dwg
落料拉深复合模装配图.dwg
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螺纹 罗纹 连接 冲压 工艺 模具设计
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冲孔翻边复合模上垫板.dwg

冲孔翻边复合模凸凹模.dwg

冲孔翻边复合模凸模.dwg

冲孔翻边复合模凸模2.dwg

冲孔翻边复合模凸模固定板.dwg

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冲孔翻边复合模卸料板.dwg

冲孔翻边复合模装配图.dwg

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落料拉深复合模凸凹模.dwg

落料拉深复合模凸凹模固定板.dwg

落料拉深复合模凸模.dwg

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摘  要

分析了毕业设计课题尺寸、形状、结构成形工艺,工件由冲孔、落料、拉深、翻边等工艺构成,冲裁件结构难度中等,比较适合作为毕业设计的课题,根据工件图纸上的技术要求,冲裁件尺寸精度、表面质量、生产批量、冲裁件材料力学性能等,综合分析,决定采用复合模具。设计方案结束后开始做棑样设计,计算材料利用率,冲裁力,弯曲力,冲裁间隙压力中心的,选取冲压设备,绘制装配草图、装配图、主要工作零件的技术图纸,最后编写设计说明书准备答辩。

在这次设计中,查阅了机械、模具、机械制图、公差测量、材料成型等相关资料,利用CAD软件辅助设计,提高了制图速度和质量。


关键词  复合模具;螺纹连接板;拉深;落料、冲孔、翻边。





目  录

摘  要 II

1.  绪 论 1

1.1 模具行业的发展 1

1.2 模具发展趋势 1

1.2.1 互联网时期下的模具加工设计 1

1.2.2 现代模具设计的CAD技术的应用 1

2.  螺纹连接板工艺分析 2

2.1 工件分析 2

2.1.1 工件结构工艺分析 2

2.1.2 工件材料和结构分析 2

2.2 尺寸精度 3

2.3 冲压工艺方案确定 4

2.3.1 冲裁工艺方案的确定 4

2.3.2 冲裁工艺方法的选择 4

2.4 工艺参数计算 5

2.4.1 零件的坯料尺寸计算 5

2.4.2 拉深系数计算和确定 6

2.5 翻边工艺的计算 7

3.  冲裁拉深复合模具设计 9

3.1 排样方法 9

3.2 确定搭边值 9

3.3 条料宽度和利用率的计算 10

3.4 冲裁凸、凹模刃口尺寸计算 12

3.4.1 冲裁间隙的确定 12

3.4.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 14

3.5 冲压力的计算 18

3.5.1 冲裁力的计算 18

3.5.2 拉深力的计算 18

3.5.3 卸料力、顶件力、推件力的计算 20

3.5.4 翻边力的计算 20

3.5.4 总冲压力的计算 21

3.6 压力计的选取 21

3.7 模具的闭合高度 21

3.8 压力中心的计算 21

4.  主要零件设计 22

4.1 凹模设计 22

4.1.1 凹模的选择 22

4.1.2 凹模外形尺寸的确定 22

4.2凸模的设计 24

4.2.1凸模结构的确定 24

4.2.2凸模高度、长度的确定 24

4.3 卸料装置的设计 24

4.3.1 卸料板的外形设计 24

4.3.2 卸料板材料的选择 25

4.4 垫板的设计 25

4.5 模架、模柄的选用 25

4.5.1上下模座的选用 25

4.5.2模柄的选用 26

4.6 螺钉的选用 26

4.8 固定板的设计 26

结  论 28

致  谢 29

参考文献 30

附 录1 31

附 录2 33


内容简介:
大 学毕业设计、毕业论文题 目 学 院 专业班级 指导教师 姓 名 2016 年 06 月 日摘 要分析了毕业设计课题尺寸、形状、结构成形工艺,工件由冲孔、落料、拉深、翻边等工艺构成,冲裁件结构难度中等,比较适合作为毕业设计的课题,根据工件图纸上的技术要求,冲裁件尺寸精度、表面质量、生产批量、冲裁件材料力学性能等,综合分析,决定采用复合模具。设计方案结束后开始做棑样设计,计算材料利用率,冲裁力,弯曲力,冲裁间隙压力中心的,选取冲压设备,绘制装配草图、装配图、主要工作零件的技术图纸,最后编写设计说明书准备答辩。在这次设计中,查阅了机械、模具、机械制图、公差测量、材料成型等相关资料,利用 CAD 软件辅助设计,提高了制图速度和质量。关键词 复合模具;螺纹连接板;拉深;落料、冲孔、翻边。AbstractAnalysis of the graduation topic design size, shape, structure forming process, workpiece is formed by punching, blanking, drawing, flanging process, moderate difficulty structure of stamping, more suitable for as the subject of graduation design, according to the technical requirements of the workpiece drawings, blanking parts dimensional accuracy, surface quality, production batch, blanking pieces of material mechanical properties, a comprehensive analysis of, decided to adopt the compound die. After the end of the design to make sample design and calculation of the material utilization, the blanking force, bending, punching blanking clearance pressure center, select the stamping equipment, drawing assembly drawing and assembly drawing and the main parts of technical drawings. Finally, write design specification for the preparation of his defence.In this design, access to mechanical, mold, mechanical drawing, tolerance measurement, material molding and other related information, the use of CAD software aided design, improve the speed and quality of drawing.Keywords composite die; thread connecting plate; drawing; blanking, punching and flanging.目 录摘 要 .II1. 绪 论 .11.1 模 具 行 业 的 发 展 .11.2 模 具 发 展 趋 势 .11.2.1 互联网时期下的模具加工设计 .11.2.2 现代模具设计的 CAD 技术的应用 .12. 螺纹连接板工艺分析 .22.1 工 件 分 析 .22.1.1 工件结构工艺分析 .22.1.2 工件材料和结构分析 .22.2 尺 寸 精 度 .32.3 冲 压 工 艺 方 案 确 定 .42.3.1 冲裁工艺方案的确定 .42.3.2 冲裁工艺方法的选择 .42.4 工 艺 参 数 计 算 .52.4.1 零件的坯料尺寸计算 .52.4.2 拉深系数计算和确定 .62.5 翻 边 工 艺 的 计 算 .73. 冲裁拉深复合模具设计 .93.1 排 样 方 法 .93.2 确 定 搭 边 值 .93.3 条 料 宽 度 和 利 用 率 的 计 算 .103.4 冲 裁 凸 、 凹 模 刃 口 尺 寸 计 算 .123.4.1 冲裁间隙的确定 .123.4.2 刃口尺寸的计算及依据与法则 .143.5 冲 压 力 的 计 算 .183.5.1 冲裁力的计算 .183.5.2 拉深力的计算 .183.5.3 卸料力、顶件力、推件力的计算 .203.5.4 翻边力的计算 .203.5.4 总冲压力的计算 .213.6 压 力 计 的 选 取 .213.7 模 具 的 闭 合 高 度 .213.8 压 力 中 心 的 计 算 .214. 主要零件设计 .224.1 凹 模 设 计 .224.1.1 凹模的选择 .224.1.2 凹模外形尺寸的确定 .224.2 凸 模 的 设 计 .244.2.1 凸模结构的确定 .244.2.2 凸模高度、长度的确定 .244.3 卸 料 装 置 的 设 计 .244.3.1 卸料板的外形设计 .244.3.2 卸料板材料的选择 .254.4 垫 板 的 设 计 .254.5 模 架 、 模 柄 的 选 用 .254.5.1 上下模座的选用 .254.5.2 模柄的选用 .264.6 螺 钉 的 选 用 .264.8 固 定 板 的 设 计 .26结 论 .28致 谢 .29参考文献 .30附 录 1.31附 录 2.3301. 绪 论1.1 模 具 行 业 的 发 展最近一段时间,我国人民生活富裕,经济快速发展。生活中许多东西都是由材料制造出来的,因此,模具行业出现普及化。模具水平不断改进有利于提高经济。随着我国的模具水平走向国际化社会的竞争不断加大,我们不断认识到了成本质量和新品种开发的重要性。制造模具是最根本的元素。我国国内模具水平相对落后。在我国低廉的模具与国外加大竞争。因此,使得国内与国外的模具不断买进卖出。加快社会经济在竞争下不断创新。快速发展产品成型技术。我国的模具行业的发展得到国外的帮助,有一些台湾合资企业和国际化也在我国得到较快的发展。对一些经济发达的地区加快了模具的发展。对一些高科技模具技术在加工水平程度落后于外国。模具行业在我国将会快速发展。特别是大型汽车方面模具的需求将来会很大,因此我国汽车行业对模具水平的不断提高加大发展。以后对于精度高的成本低的会成为模具高水平发展的标志。1.2 模 具 发 展 趋 势1.2.1 互联网时期下的模具加工设计新中国到来,我国的模具水平得到不断地发展。以前都是用手工做出来的,到了 20 世纪 90 年代由于数控机床的出现提高了磨具的精度和周期。数字化技术 cad 使模具走向更高的标准 ,如今模具公司如何把生产效率不断提高放在第一位。因此信息化管理是模具生产水平走向的下一个方向。模具在信息化管理中是单独订单式的。设计工艺利用率小。1.2.2 现代模具设计的 CAD 技术的应用每副模具根据毛坯尺寸形状和质量要求设计出来的。当今 CAD 技术使得设计者的思路不断体现。对于模具的预测性有更大的提高。如今,社会上大型的CAD、 Pro、 UG,提供了产品早期的预定方案。模具 CAD 技术主要表现在模具设计更加标准化,更加自动化,更加数字化。画图时可以参考标准零件和非标准零件构思方案设计,有利于快速进行模具修改和自我设计。由于自动化的进入让模具设计特征和对方案的优化选择带来了方便,不断优化工艺性参数。系统智能化的引入,人工智能化和自动化生产设计,对设计过程进行优化选择,对模具设计带来全方位的考虑。模具 CAD技术拥有强大的数据库,有利于开发设计技术。体现了系统化思想,计算机集成制造系统。因此,互联网下的大规模集成化必然成为模具设计行业的发展之路。12. 螺纹连接板工艺分析2.1 工 件 分 析2.1.1 工件结构工艺分析工件名称:螺纹连接板; 工件简图:如图 2-1;生产批量:大批量;材料:Q235;材料厚度:3.9mm;精度等级:IT14 ;图 2-1 螺纹连接板22.1.2 工件材料和结构分析材料名称:碳素结构钢;材料牌号:Q235;材料状态:已退火;抗剪强度:310-380Mpa ;抗拉强度:440-470Mpa ;屈服点:240Mpa;伸长率:21-25% ;工件结构属于圆形拉深件,拉深总高度为 7.8mm,工件为有凸缘的旋转体拉深件,工件表面要求无毛刺、边缘起皱、刮痕、拉伤等不良现象,工件需要大批量生产,模具设计前应该分析凹模刃口的使用寿命和耐疲劳和耐磨损程度,选取相应的凸凹模材料。2.2 尺 寸 精 度该工件上其他未标注公差的尺寸公差按照 IT14 计算,所以通过查表 2-1 常用公差等级表得到未标注尺寸的上下极限偏差 。模具设计的相关尺寸按照工件的公差等级来确定,通常情况下模具设计制造的公差等级大于工件的 2 到 3 个公差等级。表 2-1 常见零件公差等级表公差等级 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 IT14基本尺寸/mm /m /mm33661010181830305050808012012018034456781012456891113151868991316192225101215182125303540141822273339465463253036435262748710040485870841001201401606075901101301601902202500.100.120.150.180.210.250.300.350.400.140.180.220.270.330.390.460.540.630.250.300.360.430.520.620.740.871.0032.3 冲 压 工 艺 方 案 确 定2.3.1 冲裁工艺方案的确定工艺冲裁件是指冲裁后的制件,模具设计前应该先结合工件的尺寸公差、结构分析,材料等。模具设计前应该先结合工件的尺寸公差、结构工艺,材料等分析计算确定工艺方案再进行模具设计与制造,所以模具的设计要建立在工件的工艺的基础上来确定方案。(1)根据生产批量来确定,一般来说和试剂生产采用单工序模具,中、大批量生产采用复合模具或级进模具。(2)根据工件的结构繁琐程度,大量出产,模具的性能,连续模可以将复杂多工艺的工件在一副模具上分步完成,避免了多单工序定位和模具设计的周转,虽然有高效的生产率和快速的模具运行。2.3.2 冲裁工艺方法的选择冲压模具的品种有很多,结构各种各样,存在很多分类方法。其中本文主要运用的是按不同组成的加工步骤分类:(1)单工序模 单工序模是在压力机下仅仅完成一种冲裁加工步骤的过程,而无论凹(凸)模是多少个。单工序模有冲孔、切边、切口、落料等。由于模具加工制造简单、方便修改,但工作效率底、毛坯尺寸精度较低,所以大批量生产不适合。使用单工序冲裁模,要用落料、拉深和冲孔工序才能完成,使得毛坯精度难以确保,工序和模具数量也会增多,而且工序过于复杂。(2)连续模连续模又称级进模,是指一次工作运行中,压力机依次在模具几个不同位置完成更多的冲模工序加工。连续模的特点是加工速度快,便于数字化加工,使用安全方便,用于零件的大量生产。模具成本高、构造过于复杂、加工艰难是连续模的缺点。(3)复合模复合模是指一次工作运行中,压力机在模具同一部位同时完成数次冲压工序的模具。复合模拥有高效出产率、构造复杂、要求精度高,有利于保证孔位置的精度。对条料部分的要求不大,对边角余料部分也能够进行加工。但是缺点是模具构造复杂,加工成本低、周期长,适用于大批量加工。因此对于冲孔、拉深和落料加工步骤的大批量设计的毛坯件是连续模和复合模,因为加工步骤繁多,级进模的精度控制困难,所以比较后选用复合模。冲裁工艺方案可分为:方案一:先落料,弯曲拉深,冲孔,修边采取单工序模具。方案二:先落料,后拉深的复合模,复合拉深,复合冲孔修边,用多次复4合工序模具设计。方案三:分步拉深,冲孔修边,依次落料,用连续模设计。结合课题,分析毛坯件的组成构造工艺,该毛坯件可设计成单工序模、多工序复合模、连续模,单工序模具必须设计多副单工序模具才能完成工件所有工序;合模具可减少模具的数量且模具运行稳定,结构简单,工件生产精度高,设计制造周期短;级进模采用一副模具可完成多个工艺,模具运行速度快、产品精度高,所以优先采用复合模具的设计方案。按照落料凹模差别位置,复合模分倒装和正装。表 2-2 模具正装与倒装的对照序 号 正 装 倒 装1 对 薄 冲 裁 件 能 达 到 平整 要 求 不 能 达 到 平 整 要 求 。2装 凹 模 的 面 积 较 大 ,有 利 于 复 杂 制 件 可 选 用 拼 块结 构 。凸 凹 模 较 大 , 可 直 接 将 凸 凹模 固 定 在 底 座 上 省 去 固 定 板 。3操 作 不 方 便 , 不 安 全 ,孔 的 废 料 用 打 棒 打 出 , 便 于制 件 的 取 出 。操 作 方 便 , 能 装 自 动 拨 料装 置 , 自 动 拨 料 装 置 可 以 提 高 生 产率 保 证 安 全 。 孔 的 废 料 通 过 凸 凹 模的 孔 向 下 漏 掉 。4 凸 凹 摸 孔 内 没 有 废 料有 利 于 减 小 最 小 壁 厚 凸 凹 摸 有 废 料 增 大 壁 厚 的 尺寸 , 从 而 增 加 强 度两者比较,倒装式复合模更复合本次设计,先进行落料拉深复合,然后再进行冲孔翻边复合。2.4 工 艺 参 数 计 算2.4.1 零件的坯料尺寸计算根据冷冲压模具设计相关手册可知拉深件坯料尺寸计算分为两种方式:(1)公式计算法:(2-2224.3Hd4Drd1)式中 D-毛坯直径(mm)d-拉深直径(mm)H-拉深高度(mm)r-拉深半径(mm ) 5(2)体积计算法从工件的结构分析,构建结构属于非直筒拉深件,利用公式计算法计算拉深工件的坯料尺寸难度很大,设计周期长,计算过程中容易出现错误,在构思设计和注重效率的前提下,使用体积法计算拉深零件的尺寸。零件有平面性和外形控制,会使拉深零部件端部不平整,因此采用增加工序零部件的高度或者增加凸台宽度。修边余量可参考表 2-3。表 2-3 有凸缘圆筒件拉深件的修边余量 R凸缘相对直径 dt/d凸缘直径dt 1.5 以下 1.52 22.5 2.5325 2550 50100 100150 150200 2002502501.62.53.54.35.05.561.42.03.03.64.24.651.21.82.53.03.53.841.01.62.22.52.72.83根据工件的凸缘直径 106.8mm 和凸缘的相对直径 106.8/77mm 查表 2-3 得工件的修边余量为 4.3mm,在工件体积计算时,因工件结构复杂,为了避免计算中产生错误,根据工件尺寸利用计算机三维制图软件计算工件的体积为34322.5mm,根据材料的厚度计算得工件展开面积为 3430mm2,根据以上数据计算得工件坯料半径为:110.2mm 2.4.2 拉深系数计算和确定拉深件系数是指用拉深后的直径除以拉深前的坯料(工序件)直径表示:第一次拉深系数 Ddm1第二次拉深系数 12. . . .第 n 次拉深系数 1ndm式中:D- 坯料直径6-各次拉深后的直径。nd、 21当最小拉深件系数小于总共的拉深系数时能一次完成拉深,否侧要再次拉深其拉深件次数的确定有以下的方法:查表法:采用推算法计算拉深件系数,根据各次极限拉深系数计算每一次拉伸的直径推测,直到第 n 次拉深的直径小于等于工件的直径,则 n 的值就是工件必要拉深的次数。根据坯料的相对厚度查表 2-4 的工件的个次拉深系数分别为0.48,0.73,0.76,0.78,0.80.。初步计算各次拉深直径为:d1=m1D=0.5110.255.1mm (2-2)工件的首次拉深最小极限直径为 55.1mm,工件的实际拉深直径为 77mm,因此工件需要 1 次拉深完成,根据上述的方案确定,采用复合模具生产,第一幅模具设计复合冲裁拉深,第二幅模具冲孔翻边。 表 2-4 圆形筒件的极限拉深系数毛坯相对厚度(t/D )100极限拉深系数 2.01.5 1.51.0 1.00.6 0.60.3 0.30.15 0.150.08m1 0.480.50 0.500.53 0.530.55 0.550.58 0.580.50 0.600.63m2 0.730.75 0.750.76 0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.82m3 0.760.78 0.780.79 0.790.80 0.800.81 0.810.82 0.820.84m4 0.780.80 0.800.81 0.810.82 0.820.83 0.830.85 0.850.86m5 0.800.82 0.820.84 0.850.86 0.850.86 0.860.87 0.870.882.5 翻 边 工 艺 的 计 算先拟定翻边之前的外形和大小,在计算零件大小。翻边成阶梯零件,这样核算翻边的变形水平。零件 16.5mm 处的高度尺寸为:H=21-13.1=7.9mm。按照翻边公式,翻遍高度 H 为:(4-tRkdd72.043.)1(5.01)K:翻边系数;Rd:翻边处圆角半径;t:坯料厚度。7d1:翻边孔直径。因工件的翻边部分属于变薄翻边,根据翻边前后体积不变的方法计算,结合给定的翻边高度,可计算得翻边预孔的直径为 11.35mm,如图 2-2 所示。图 2-2 翻边工序解析83. 冲裁拉深复合模具设计3.1 排 样 方 法根据产量过大,利用率是关于经济指标重要的因素,减小不用的材料面积可以提高利用率,减少材料的冲裁翻动,降低劳动力保证操作容易,不论选择那种排样,按照条料在冲裁模具的不一样的方位,有直排、对排、斜排、多排等不同的排样方案,根据本次设计的零件形状采取直排的排样方法。排样设计原则有提高了材料的利用率,改善了操作工的操作可行性,需要模具拥有合理的布局,延长模具的寿命,保证了制件的质量。搭边是指排样时,冲裁件与冲裁件以及冲裁件与条料边沿之间多余的余料。作用是防止定位错误,有利于冲出正确的冲裁件,条料有合适的刚度,有利于送材。搭边值的因素:毛坯件大小和外形;不同硬度和宽度排样的方法;进料方法 (是否有侧压装置) 。表 3-1 排样方式93.2 确 定 搭 边 值搭边条料的裁剪,进料步距使板料与导料板有间隙所造成的进料误差。让凸、凹模刃口平衡受力,容易 破坏合理间隙,提高模具的质量寿命。利用合理自动进料,搭边让条料有合适的 刚度,确保板料的送进连续。正确的搭边值主要决定于品种、厚度、冲件大小 和外形尺寸大小等。由表 3-2 可得工件间搭边值 a=2.5mm、侧面 a=2.8mm。表 3-2 排样最小搭边值圆件及 r2t 的圆角 矩形件边长 L50mm 矩形件边长 L50mm 或圆角r2t材料厚度a a1 a a1 a a10.250.250.50.50.80.81.21.21.61.62.02.02.52.53.03.03.53.54.04.05.05.0121.81.21.00.81.01.21.51.82.22.53.00.6t2.01.51.21.01.21.51.82.22.52.83.50.7t2.21.81.51.21.51.82.02.22.52.53.50.7t2.52.01.81.51.82.52.22.52.83.24.00.8t2.82.21.81.51.82.02.22.52.83.24.00.8t3.02.52.01.82.02.22.52.83.23.54.50.9t3.3 条 料 宽 度 和 利 用 率 的 计 算按照模具的布局差异,导料板的布局也差异,导料板可分为有侧压装置和无侧压装置的模具导料板。侧压装置适用于工件材料厚度较小的模具,在这次工件的模具设计中,工件材料厚度 1mm,无需测压装置,只需导料板纵向导料即可固定冲裁件即可。故按公式 3-1 计算:(3-01max0)2(cDB1) 式中:B-条料宽度;Dmax-冲裁件条料方向宽度的最大长度; a1-侧搭边值;-条料宽度的偏差;见表 3-3;C-条料的最宽和导料板之间的间隙,其最小值见表 3-4。B10表 3-3 剪料公差及条料与导料板之间隙( mm)材料厚度 t/mm条料宽度B/mm 01 12 23 3550501001001501502202203000.40.50.70.80.50.60.70.80.90.70.80.91.01.10.91.01.11.21.3表 3-4 有侧压装置和无侧压装置对照表( mm)无侧压装置 有侧压装置条料宽度 B(mm)材料厚度t( mm)6101018183030505080801201201801802502503155.31540040050068911131518202325279111316192225293236401518212530354046525763222733394654637281899736435262748710011513014015558708410012014016018521023025090110130160190220250290320360400150180210250300350400460520570630表附-2 孔的极限差值(基本尺寸由大于 10 至 315mm) 基 本 尺 寸 mm公差带等级0 18 18 30 30 50 50 80 80 120 120 180 180 250 250 3158 +77+50 +98+65 +119+80 +146+100 +174+120 +208+145 +242+170 +271+1909 +93+50 +117+65 +142+80 +174+100 +207+120 +245+145 +285+170 +320+19010 +120+50 +149+65 +180+80 +220+100 +260+120 +305+145 +355+170 +400+190D11 +160+50 +195+65 +240+80 +290+100 +340+120 +395+145 +460+170 +510+1906 +43+32 +53+40 +66+50 +79+60 +94+72 +110+85 +129+100 +142+1107 +50+32 +61+40 +75+50 +90+60 +107+72 +125+85 +146+100 +162+1108 +59+32 +73+40 +89+50 +106+60 +1
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本文标题:螺纹连接板冲压工艺及模具设计
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