【工装夹具类】CA6140车床手柄座工艺及夹具设计【四套夹具】【课设】
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工装
夹具
ca6140
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工艺
设计
四套
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【工装夹具类】CA6140车床手柄座工艺及夹具设计【四套夹具】【课设】,工装,夹具,ca6140,车床,手柄,工艺,设计,四套
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目 录 第 1 章、 零件的分析 . .零件的 作用 . 2 零件的工艺分析 . 2 第 2 章、 手柄座的机械加工工艺规程设计 . 2 确定毛坯的 制造形式 . 2 基准的选择 . 2 (1)粗基准的选择 . 2 (2)精基准的选择 . 2 工艺路线的拟定 . 2 机械加工余量 、 工序尺寸及 毛坯 尺寸的确定 错误 !未定义书签。 确定各工序切削用量及基本工时 . 6 第 3 章、 夹具 的 设计 . 错误 !未定义书签。 定位方案的确定 . 错误 !未定义书签。 (1)工序要求 . 错误 !未定义书签。 (2)定位方案的确定 . 错误 !未定义书签。 (3)定位 误差分析 . 错误 !未定义书签。 (4)定位 元件的型号,尺寸和安装方式 . 错误 !未定义书签。 夹具 装置 的 设计 . 错误 !未定义书签。 切削力及 夹紧 力的 计算 . 错误 !未定义书签。 (1)切削力的计算 . 错误 !未定义书签。 (2)夹紧力的计算 . 错误 !未定义书签。 设计体 会 . 19 参考文献 .第 1章、 零件的分析 用 题目所给的零件是 床 的手柄座。它位于车床操作机构中, 可同时操纵离合器和制动器,即同时控制主轴的开、停、换向和制动。操作过程如下:当手把 控制手柄座 向上扳动时, 车床内部的 拉杆 往 外移, 则 齿扇 向 顺时针方向转动,带动齿条轴 往 右移 动 ,通过拨叉使滑套 向 右移,压下羊角形摆块的右角, 从而 使推拉杆向左移 动 ,于是左离合器接合,主轴正转;同理,当手把 控制手柄座 向下扳动 时 ,推拉杆右移,右离合器接合,主轴反转。当手把在中间位置时,推拉杆处于中间位置,左、右离合器均不接合,主轴的传动断开,此时齿条轴上的凸起部分正压在制动器杠杆的下端,制动带被拉紧,使主铀制动。 床 手柄座有多处加工表面,其间有一定位置要求。分述如下: ( 1) 以 825H 为中心的加工表面 这一组的加工表面有 825H 的孔,以及上下端面,下端面为 45 的圆柱端面;孔壁上有距下端面 11 825H 孔中心轴所在前视面呈 30 角的螺纹孔,尺寸为 外还有一个尺寸为 6键槽,孔与键槽的总宽度为 ( 2) 以 714H 为中心的加工表面 该组的加工表面有 714H 的螺纹孔 (有 位置要求 ),加工时测量深度为 25孔深度为 28孔壁有一个 5 配铰的圆锥通孔,该通孔有位置要求。 ( 3) 以 710H 为中心的加工表面 本组的加工表面有 710H 的孔 (两个 ),及其两个内端面 (对称 ),两端面均有位置要求,端面之间的距离为 孔除了有位置要求以外还有平行度的形状公差要求 (与825H 孔壁之间的平行度公差为 ) ( 4) 以 为中心的加工表面 这组的加工表面有 的孔,该孔通至 825H 上的槽,并有位置要求。 由上面的分析可知,加工时应先加工完一组表面,再以这组加工后的表面为基准加工另外一组。 第 2章、 手柄座的机械加工工艺规程设计 造形式 零件材料为 柄座在使用过程中不经常的变动,它 只起支撑的作用,受到的冲 击不是很大,只是在纵向上受到很大的压力。在加工过程中的精度保证很重要,它对工件的定位有一定的保证作用 。 的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,是生产无法正常进行。 (1)粗基准的选择 对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则,现选取 825H 孔的下端面作为粗基准,利用一组共两块 V 形块分别支承 825H 和 13R 作主要定位面,限制 5 个自由度,再以一个销钉限制最后 1 个自由度,达到完全定位 ,然后进行铣削。 (2)精基准的选择 主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算。 这在后 面 还要专门计算,此处不再重复。 制定工艺路线得出发点 ,应当是使零件的几何形状 、 尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证 ,在生产纲领已 确定的情况下 ,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具 ,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。 ( 1) 工艺路线方案一 : 工序一:备料 工序二:铸造毛坯 工序 三 :粗铣上、下表面,精铣下表面; 工序 四 : 钻 825H 孔 ; 工序 五 :插键槽 6 工序 六 :铣槽 14 43 工序 七 :钻、拉孔 710H ; 工序 八 :钻孔 ; 工序 九 :钻、扩 714H 螺纹孔 ; 工序 十 :钻、钳 5 锥销通孔 、 工序 十一 :终检。 ( 2) 工艺路线方案二 : 工序一:备料 工序二:铸造毛坯 工序 三 : 钻 825H ; 工序 四 :粗铣上、下表面; 工序 五 :精铣下表面; 工序 六 :插键槽 6H9 工序 七 :铣槽 14 43 工序 八 :钻孔 ; 工序 九 :钻、拉孔 710H ; 工序 十 :钻、扩 714H ; 工序 十一 :钻、钳 5 锥销通孔 、 工序十 二 :终检。 ( 3) 、工艺方案的 比较与 分析: 上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先加工上下表面为中心的一组工艺,然后加工825H 的孔,再以 825H 的孔的孔为基准加工 710H 的孔。方案二则是先加孔 825H后再加工上下表面,再加工孔 710H ,此时方案二采用车床加工工序一,这样有利提高效率,节省成本。经比较可知,先加工上下表面,再以上下表面为基准加工 825H 及插键槽,最后完成对 710H 的孔的定位。显然方案一比方案二的装夹次数减少了,同时也更好的保证了精度要求。 综上所述,零件的具体工艺过程如下: 工序一:备料 工序二 :铸造毛坯 工序 三 : 粗铣、 半精铣 45 凸台端面 ,选用 式铣床 ; 工序 四 : 钻,扩,铰 825H 内孔 ,选用 式钻床 ; 工序 五 : 钻,粗铰,精铰 710H 孔 ,选用 式钻床 ; 工序 六 : 铣槽 用 式铣床 ; 工序 七 : 钻、粗铰、精铰 714H 螺纹孔 ,选用 式钻床; 工序 八 : 钻底孔,攻螺纹孔 用 式钻床; 工序 九 : 钻 5 锥销通孔 ,选用 式钻床; 工序 十 : 拉键槽 6 工序十一: 钻槽底通孔 钻 , 选用 式钻床 ; 工序 十二 :终检。 工序尺寸及 毛坯 尺寸的确定 床手柄座零件材料为 坯重量约为 产类型为 中 批 量 生产,采用砂型铸造生产。由于所有孔均有精度要求,且尺寸小,均不铸出。故仅确定三个端面的相关尺寸。 查 机械制造工艺学课程设计指导 书 确定加工余量: 砂型铸造,机器造型, 材料为灰铸铁, 查表 5知,公差等级 812,选 取 表 5知,要求的机械 加工余量等级 为 EG,选取 G。 切削余量:查表 5知 , 基本尺寸小于 100工余量为 基本尺寸小于 63工余量为 铸件公差等级 为 表 5本尺寸小于 100 基本尺寸小于 63 ( 1) 45柱两端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求, 45柱两端面经过两道工序,先粗铣 45柱大端面,再粗, 半 精铣 45柱小端面,各步余量如下: 粗铣:由机械加工工艺手册表 余量值规定,对于 大 端面( 50取 于小端面 ,取为 铣平面的厚度偏差( 30 取 半 精铣:由 机械制造工艺设计简明手册 表 余量规定值为 故铸造毛坯 的基本尺寸为 43 47又根据前面铸件尺寸公差标准值,取尺寸公差为 : 毛坯的名义尺寸: 43 47 毛坯的最小尺寸: 47 毛坯的最大尺寸: 47 粗铣大端面后的最大尺寸: 43 粗铣大端面后的最小尺寸: 粗铣小端面后的最大尺寸: 43 44 粗铣小端面后的最小尺寸: 44 精铣后尺寸与零件 尺寸相同,但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级,现按加 工工艺手册表 铣精铣所能达到的经济精度取 入体原则取值。故精铣后尺寸为 43 2) 14端面毛坯尺寸及加工余量计算 根据工序要求, 14端面仅由粗铣得到,故 14端面距 253 : 毛坯的名义尺寸: 43 毛坯的最大尺寸: 毛坯的最小尺寸: 粗铣后尺寸应于零件图尺寸相同,但由于零件图纸并未给出具体的公差等级,现按前面粗铣平面厚度偏差取 粗铣后的尺寸为 43 他毛坯尺寸由于零件图纸未做具体的工序尺寸要求,且对后面诸孔,槽的加工影响不大,仅粗铣即可。 ( 3) 其他尺寸极其加工余量的确 定 其他工序尺寸包括 5 个孔, 2 个槽, 1 个螺纹孔的基本尺寸,现仅分析主要的 5 个孔的加工余量及尺寸偏差。 5 个孔均不铸出,机械加工出来,根据 简明 手册,由于 5 个孔的表面粗糙度要求均较高,所以都要经过精铰工序,具体工序尺寸和加工余量为: ( 1) 25, 根据 简明 手册表 工该孔的工艺为: 钻扩铰 钻孔: 23 扩孔: 2Z Z 为单边加工余量); 铰孔: 25 ( 2) 10, 根据 简明 手册表 工该孔的工艺为: 钻粗铰精铰 钻孔: 粗铰: 精铰: 10 ( 3) 14, 根据 简明 手册表 工该孔的工艺为: 钻 扩 粗铰精 铰 钻孔: 扩孔: 粗铰: 精铰: 14 ( 4) 5锥孔, 由于零件图纸未给出具体的公差等级,现也按 差等级加工,按表 工该孔的工艺为: 钻精铰 钻孔: 精铰: 5 ( 5) , 于也未给出公差等级,现同样按 5锥孔加工方式: 钻精铰 钻孔: 精铰: (1)工序 三 铣、半精铣 45 凸台端面 1)粗 铣 45 凸台 端面: 选择铣刀半径为 25数 Z=6(见工艺手册表 27) 0 . 1 5 /f m m Z0d 180 (切削表 切削表 2 0 / m (切削表 01000 1 0 0 0 2 0 1 2 7 . 4 ( / m i n )50 查查按机床选取 1 6 0 / m 实际切削速度: 1 6 0 5 0 2 5 . 1 2 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0nc 机机工作台每分钟进给量: 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )fV f Z n m m Z 机铣床工作台进给量: 1 5 0 / m i m m横 向 基本工时: 4 5 2 0 0 . 4 3 ( m i n )150t 2) 半精铣 45 凸台 端面: 加工余量为 Z=1削速 度为 2 0 / m 2 7 . 4 / m i 选用主轴转速为 1 6 0 / m 工作台进给量: 0 . 1 5 6 1 6 0 1 4 4 ( / m i n )f Z n m m 机基本工时: 4 5 2 0 0 . 6 5 ( m i n )100t (2)工序 四 : 钻扩粗、精铰 825H 通孔 1)钻孔 : 选择 高速钢锥柄标准麻花钻(见工艺手册表 6) 0 . 4 3 /f m m r机(切削表 工艺表 16) 1 5 / m i (切削表 度 200 217 1000 1 0 0 0 1 5 2 0 8 ( / m i n )23 查查按机床选取 1 9 5 / m (工艺表 5) 实际切削速度: 2 3 1 9 5 1 4 . 0 8 ( / m i n ) 机机 0 0 1 0 0 0 基本工时:12 4 3 8 3 0 . 6 4 ( m i n )1 9 5 0 . 4 3l l lt 机 机(工艺表 5) 2)扩孔 : 选择 高速钢锥柄扩孔钻(工艺表 8) 由切削表 扩孔钻扩 孔时的进给量 ,并由工艺表 16 取 0 /f m m r机,扩 孔钻扩孔时的切削速度钻V 2131 。 由切削表 1 4 / m ,故: m i n )/(712131 钻 m i n )/(89n c 按机床选取 6 8 / m 2 4 . 8 6 8 5 . 2 9 ( / m i n )1000 机机 1000基本工时:12 4 3 8 3 1 . 1 ( m i n )6 8 0 . 7 2l l lt 机 机3)铰 825H 孔: 选择 高速钢锥柄机用铰刀(工艺表 17), 由切削表 , 4 , 由工艺表 16 得 1 /f m m r机, m i n )/(1025125 )84(10001000 n 按机床选取 6 8 / m ,则: 2 5 6 8 5 . 3 4 ( / m i n )1000机基本工时:12 4 3 8 3 0 . 6 5 ( m i n )6 8 1 . 2 2l l lt 机 机(3)工序 五 : 钻粗铰精铰 710H 孔 1)钻 10 孔: 选择 高速钢锥柄麻花钻(工艺表 6) 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机2 3 / m i (切削表 01000 1 0 0 0 2 3 7 4 7 . 4 ( / m i n )9 . 8 查查按机床选取 9 6 0 / m 0 9 . 8 9 6 0 2 9 . 5 4 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时:12 4 3 4 3 0 . 3 1 ( m i n )9 6 0 0 . 1 7l l lt 机 机2)粗铰 孔: 选择 的高速钢铰刀(工艺表 由切削表 工艺表 15 查 得 1 f m m r机6 / m i m m查01000 1 0 0 0 6 1 9 1 . 8 5 ( / m i n )9 . 9 6 查查按机床选取 1 9 5 / m 0 9 . 9 6 1 9 56 . 1 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c m m 机机基本工时:12 4 3 2 3 0 . 1 9 ( m i n )1 9 5 1 . 3l l lt 机 机3)精铰 孔: 选择 的铰刀 0 f m m r机6 / m i m m查01000 1 0 0 0 6 1 9 1 . 1 ( / m i n )10 查查按机床选取 1 9 5 / m 0 1 0 1 9 5 6 . 1 2 3 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c m m 机机基本工时:12 4 3 2 3 0 . 3 1 ( m i n )1 9 5 0 . 8l l lt 机 机(4)工序 六 : 铣 的槽 选用高速钢粗齿盘状铣刀 0 125d Z=8 1)、根据机械制造工艺设计简明手册表 的: 粗铣 3 8 m 选定 5因走刀次数 N= 30 135= 故走刀次数 N 为 9 次,最后一次 根据零件形状,确定那个走刀长度为 37 2)、决定每齿进给量据 铣床的功率为 等刚度。 根据表 切削用量简明手册(第 3 版) ): . 1 2 0 . 2 0 m m / z现选取 m m /z3)、决定切削速度的计算公式,也可以直接查表 。 根据表 0 125d Z=8,45,z 时,9m/ 2r/04mm/ 各修正系数为: 0 . 6 9M v M n M nk k k0 . 8S v S n S nk k kc t vv 19 0.5 m/ 6 2 0 . 6 9 0 . 8n k =34 r/ 1 0 4 0 . 6 9 0 . 8 5 7 . 4f f t vv v k mm/ 根据 铣床说明书,选择 r /60mm/ 因此实际切削速度和每齿进给量为: 3 . 1 4 1 2 5 3 7 . 5 1 4 . 7 21 0 0 0 1 0 0 0 m/ 60 0 . 23 7 . 5 8 mm/r ; 计算基本工时 0t m l 式中 l =37据表 切量及超 切量 y =270t m l = 37 2760 时间: 0N=9=5)工序 七 : 钻、粗铰、精铰 714H 螺纹孔 1)钻 孔: 选择 高速钢锥柄麻花钻(工艺表 6) 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机1 4 / m i (切削表 1000 1 0 0 0 1 4 3 4 3 ( / m i n )13 查查按机床选取 2 7 2 / m 1 3 2 7 2 1 1 . 1 0 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时:12 2 8 4 3 0 . 3 6 ( m i n )2 7 2 0 . 3 6l l lt 机 机2)粗铰 孔: 选择 高速钢锥柄机用铰刀(工艺表 17) , 4 m i n )/(18284(10001000 n 按机床选取 1 4 0 / m (工艺表 42 15) m i n )/( 0 0 0 0 机机0 . 8 1 /f m m r机(工艺表 16) 基本工时:12 2 8 4 3 0 . 3 1 ( m i n )1 4 0 0 . 8 1l l lt 机 机3)精铣 孔: 选择 高速钢锥柄机用铰刀(工艺表 17) 由切削表 得 , p , 4 mV c m i n )/(18284(10001000 n 0 . 6 2 /f m m r机(工艺表 42 16) 按机床选取 1 4 0 / m 1 4 1 4 06 . 1 5 ( / m i n )1000c 机机 1000基本工时:12 2 8 4 3 0 . 4 0 ( m i n )1 4 0 0 . 6 2l l lt 机 机(6)工序 八 : 钻 底孔,攻螺纹 )钻 底孔: 选用 高速钢锥柄麻花钻(工艺表 6) 由切削表 工艺表 16 查得 0 /f m m r机1 6 / m i (切削表 1000 1 0 0 0 1 6 6 0 0 ( / m i n )8 . 5 查查按机床选取 5 4 5 / m 8 . 5 5 4 5 1 4 5 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时:12 1 0 3 3 0 . 1 0 ( m i n )5 4 5 0 . 2 8l l lt 机 机2)攻螺纹 选择 速钢机用丝锥 f 等于工件螺纹的螺距 p ,即 1 /f m m r 7 . 5 / m i 1000 1 0 0 0 7 . 5 2 9 8 ( / m i n )8 查按机床选取 2 7 2 / m 6 m i 基本工时:12 1 0 3 3 0 . 0 5 ( m i n )2 7 2 1 . 2 5l l lt 机(7)工序 九 : 加工 的锥销通孔 1)钻 的圆锥孔: 选择 的高速钢麻花钻 0 . 1 0 /f m m r机2 0 / m i 1 3 2 6 / m i 按机床选取 1 3 6 0 / m i 2 0 . 5 / m i 基本工时: 8 3 2 0 . 0 9 6 ( m i n )1 3 6 0 0 . 1t 2)铰 的孔: 选择 的铰刀 0 f m m r机 m i n )/( 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 3 9 2 / m 0 5 3 9 2 6 . 1 5 ( / m i n )1 0 0 0 1 0 0 0c 机机基本工时: 8 3 2 0 . 0 5 5 ( m i n )3 9 2 0 . 6t (8)工序 十 一: 加工 的孔 1) 钻 孔: 选择 的高速钢锥柄麻花钻 0 /f m m r机 2 0 / m i m i n )/(1 3 2 01 0 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 1 3 6 0 / m i m i n )/( 0 0 1 3 6 0 00 c 机机 基本工时: 5 . 2 3 2 0 . 0 7 5 ( m i n )1 3 6 0 0 . 1t 2) 铰 孔: 选择 的铰刀 0 f m m r机 m i n )/( 1 0 0 01 0 0 00c 查查 按机床选取 3 9 2 / m m i n )/( 0 0 3 9 0 00 c 机机 基本工时: m t 第 3章、 夹具的设计 由于生产类型中等批量生产,要考虑生产效率,降低劳动强度,保证加工质量,故需设计专用夹具。 本次设计主要是 10夹具设计 ,可以采用两种方案:快换钻套或者是用导向一样的两个夹具,我设计的是采用快换钻套。 ( 1) 工序要求 本次设计工序 钻 10的夹具,该工序要求 10轴线与 25平行度要求,因而也应以 25的中 心线为定位基准 。 ( 2) 定位方案的确定 为了加工 10,应限制的自由度 应保证 定位可靠,加工稳定,故设计的定位方案如手柄座夹具 总装图 所示,总共限制了工件的全部 6 个自由度,属于完全定位。在该定位方案中, 25内插入 一个定位长销 ,限制了四个自由度 ( x, y 方向的移动和转动); 柱面用一短的浮动 V 型块,限制了一个自由度 ( z 方向的转动);用夹具夹持住工件,限制了工件沿 z 方向的移动。 这样 6 个自由度全部被限制。 ( 3) 定位误差分析 定位误差是指由于定位不准确引起的某一工序的尺寸或位置精度要求 方面的加工误差。对于夹具设计中采用的定位方案,只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的 1/3,即可认为定位方案符合加工要求。 对于本次设计的夹具,需要保证的平行度要求:要求 10轴线与 25平行度要求,由于定位基准是 45的中心线,工序基准也是 45的中心线,故基准不重和误差为 0,只存在基准位移误差 。定位误差的计算如下: (一 ) 验算中心距 50( +响此精度的因素: 1)定位误差 , 此项主要是定位孔 25定位销 25间隙产生,最大间隙为 2)钻模板衬套中心与定位销中心距误差 ,装配图尺寸为 50(+-)差为 为 3)钻套与衬套的配合间隙 ,由 16H6/知最大间隙为 4)钻套内孔与外圆的同轴度误差,对于标准钻套,精度较高,此项可以忽略 ; 5)钻头与钻套间的间隙会引偏刀具,产生中心距误差 e=( H/2+h+B) *(/H)。 H 为 导向高度 ,此处 H=45查实用机械加工工艺手册表 8h=10=38 e= 综合 误差可按概率法求和: =(+)(1/2)=项误差略大于中心距允许误差 2/3,勉强可用,应减小定位和导向的配合间隙。 (二 ) 验算两孔的平行度精度 工件要求 10孔全长 平行度公差 致产生两孔平行的误差的因素有: 1)设计基准与定位基准重合,没有基准转换误差,但 25H8/配合间隙 及孔与端面的垂直度公差会产生 基准位置误差,定位销轴中心与 25中心偏角 1( 1=11,式中, 1 25H8/最大间隙( 定位销轴定位面长度( 2)定位销轴中心线对夹具体底平面的垂直度要求 2 图中没有注明。 3)钻套中心与定位销轴的平行度 公差,图中标注为 3=3= 4)刀具引偏量 e 产生的偏斜角 4=5=此总的平行度误差 =( 12+ 22+32+ 42)合格。 ( 4) 定位元件的型号,尺寸和安装方式 a) 固定式定位销 查 实用机械加工工艺手册,表 8定定位销 ( 基本尺寸,D=25=34mm,mm,d=15=30销与定位面板上的孔采用 H7/盈配合。 b) 浮动短 V 型块 查实用机械加工工艺手册表 8B/T 确定活动 V 型块的基本尺寸,B=40=16=16h=13mm,d=24配件 d=紧方案的确定 夹紧力方向原则: (1)夹紧力的作用方向不应破坏工件的既 定位置; (2)夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小; (3)夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。 夹紧作用点原则: (1)夹紧里的作用点应正对夹具定位支撑元件或位于支撑元件所形成的稳定受力区域内,以免工件产生位移和偏转; (2)夹紧力的作用点应正对工件刚性较好的部位上,以使夹紧变形尽可能少,有时可采用增大工件受力面积或合理分布夹紧点位置等措施来实现; (3)夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面,以保证夹紧力的稳定性和可靠性,减少工件的夹紧力,防止加工过程中可能产生振动。 根据以上要求,考虑加工零 件的特点及定位方式,确定夹紧方式。 本设计方
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