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弯架板冲压工艺及模具设计

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弯架板 冲压 工艺 模具设计
资源描述:
弯架板冲压工艺及模具设计,弯架板,冲压,工艺,模具设计
内容简介:
弯架板冲压工艺及模具设计摘要随着现代制造技术的迅速发展,在工业生产中模具已成为生产各种产品不可缺少的重要工艺装备。特别是在冲压产品的生产过程中,冲压模具的应用极其广泛。本文主要进行弯架板的冲压模具设计。该冲压模具的特点是具有对称机构。在设计过程中分析了弯架冲压件的工艺特点,介绍了弯架板的冲压模结构及模具的整体设计过程,并分析和阐述了模具凸凹模零件及各标准件的选材及选用原则和方法、弯架板的结构要素、零件的尺寸公差和精度的选择、以及压力机的选择和校核。此弯架板冲压模具设计的结构特点是多工序的单工序模。其主要工作零件为弯曲凸凹模和冲孔凸凹模,为了保证保证合模动作准确可靠,还设置了限位挡块和压紧块。本套冲压模具包括落料、弯曲、冲孔三套模具。工作原理合模时,上模座利用导柱导套的作用下,带动凸模向下运动,利用压力机的压力,使材料分离或弯曲。从而获得所需零件,最后需要切断工艺。该模具结构设计操作方便,使用寿命长,零件质量达到技术要求。生产效率高。关键词弯架板,落料模,弯曲模,冲孔模。目录前言1第1章工件的冲压工艺分析211零件冲压工艺方案的确定212模具总体结构设计3121模具类型的选择3122定位方式的选择3123卸料方式的选择3124导向方式的选择3第2章模具设计的工艺计算421计算毛坯尺寸422条料宽度的确定623导板间间距的确定724排样725材料利用率的计算8第3章弯曲模具的设计与计算1031弯曲力的计算1032弯曲部分刃口尺寸的计算11321最小相对弯曲半径11322弯曲部分工作尺寸的计算1233模具结构形式的选择计算1534压力中心的计算1535冲模闭合高度的计算1636模座的选用16第4章冲孔模的设计与计算1941计算冲裁力的公式19411卸料力的计算20412总的冲压力的计算2042冲裁模间隙的确定2043冲孔部分刃口尺寸计算2244模具压力中心与计算2345模具结构类型及形式的选择与设计2546压力中心的计算2547冲模闭合高度的计算2548模座的选用25结论27谢辞28参考文献29前言随着经济的发展,冲压技术应用应用范围越来越广泛,在国民经济各部门中,几乎都有冲压加工生产,它不仅与整个机械行业密切相关,而且与人们的生活紧密相连。冲压工艺与冲压设备正在不断地发展,特别是精密冲压。高速冲压、多工位自动冲压以及液压成形、超塑性冲压等各种冲压工艺的迅速发展,把冲压的技术水平提高到了一个新高度。新型模具材料的采用和钢结合金、硬质合金模具的推广,模具各种表面处理技术的发展,冲压设备和模具结构的改善及精度的提高,显著地延长了模具的寿命和扩大了冲压加工的工艺范围。由于冲压工艺具有生产效率高、质量稳定、成本低以及可加工复杂形状工件等一系列优点,在机械、汽车、轻工、国防、电机电器、家用电器,以及日常生活用品等行业应用非常广泛,占有十分重要的地位。随着工业产品的不断发展和生产技术水平的不断提高,冲压模具作为个部门的重要基础工艺装备将起到越来越大的作用。毕业设计的主要目的有两个一是让学生掌握查阅查资料手册的能力,能够熟练的运用CAD进行模具设计。二是掌握模具设计方法和步骤,了解模具的加工工艺过程。本书是冲孔落料模设计说明书,结合模具的设计和制作,广泛听取各位人士的意见,经过多次修改和验证编制而成。为了达到设计的规范化,标准化和合理性,本人通过查阅多方面的资料文献,力求内容简单扼要,文字顺通,层次分明,论述充分。其中附有必要的插图和数据说明。本书在编写过程中得到了方世杰老师的精心指导和同学们的大力帮助,在此表示衷心的感谢。由于本人是应届毕业生,理论水平有限,实践经验不足,书中难免有不当和错误的地方,敬请各位老师与广大指导。第1章工件的冲压工艺分析本次毕业设计的冲压件是冲压件的生产过程的设计。该工件是一个带圆弧的二次弯曲件,弯曲直边还有个4MM的孔。除了要保证它的公差外还要保证它的高度及其弯曲的圆角半径R12MM。从以上对支撑件的形状分析当中不难看出,它需要经过落料,弯曲、冲孔、切断等冲压工序,但是如何保证弯曲件精度保证弯曲回弹不影响尺寸成为重点和难点。本次设计的模具精度并不需要很高,达到IT11满足要求。工件图见图21。图11弯架板工件图11零件冲压工艺方案的确定根据制件的工艺分析,其基本工序有落料、弯曲、冲孔、切断四道基本工序,按其先后顺序组合,可得如下几种方案;(1)落料弯曲冲孔;单工序模冲压。(2)落料冲孔弯曲;单工序模冲压。(3)落料冲孔弯曲;复合模冲压。方案(2)(3)属于先冲孔后弯曲,直边的孔直径的精度不能够保证弯曲时不变形,所以冲孔必须放在弯曲之后,所以选择方案(1)。注由于本次单工序有三个,第一道工序落料模的设计与计算省略。12模具总体结构设计121模具类型的选择由冲压工艺分析可知,采用单工序冲压,所以模具类型为单工序模。122定位方式的选择因为该模具选择的是条料,控制条料的送进方向采用导料销,有侧压装置。123卸料方式的选择因为工件料厚为12MM,相对较薄,卸料力不大,工件属于窄长型的建议采用固定卸料板124导向方式的选择为了提高工件的质量和模具的寿命,方便安装调整,该模具采用后侧导柱的导向方向。6第2章模具设计的工艺计算21计算毛坯尺寸相对弯曲半径为R/T6/12505式子中R弯曲半径T材料厚度由于弯曲半径大于05,可见制件属于圆角半径较大的弯曲件,应该先求变形区中性层曲率半径(MM)(21)KTR式中R内弯曲半径T材料厚度K中性层系数表21中性层系数R0/T010202503040506081OK1V030033035036037038039041042K2U023029031032035037038040041K3O072070067063R0/T121518234568K1V043045046046047048048049050K2U042044045045046047048049050K3O049056052050查表21,K048根据公式21KTR6048X1266MM弯曲件毛坯的长度公式为70L压压式中弯曲件毛坯张开长度(MM)弯曲件直边部分的长度(MM)压弯曲件弯曲部分中性层长度之和(MM)压66X31420724MML2675240253135MM压207243135521MM0搭边值是废料,所以应尽量取小,但过小的搭边值容易挤进凹模,增加刃口磨损表21给出了钢(WC005025)的搭边值对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数表22搭边值圆件及R2T的工件矩形工件边长L50MM矩形工件边长L50MM或R2T的工件材料厚度工件间A1沿边A工件间A1沿边A工件间A1沿边A025025050508081212161620202525303035354040505012181210081012151822253006T201512101215182225283507T221815121518202225253507T252018151820222528324008T282218151820222528324008T302520182022252832354509T由于零件弯曲时会发生长度伸长,所以选择长度52MM因为选择对称弯曲所以长度为104MM。根据计算得工件的展开尺寸为104MM8MM如下图所示8对于其他材料的应将表中的数值乘以下列数钢(WC03045)09钢(WC05065)08硬黄铜111硬铝112软黄铜,纯铜12该制件是矩形工件,根据尺寸从表中查得两制件间的搭边值,侧搭边M51A值A18MM。由于该制件的材料是Q215,所以两制件之间的搭边值为M35190A1侧搭边值A18X09162MM22条料宽度的确定计算条料宽度有三种情况需要考虑;1有侧压装置时条料的宽度。2无侧压装置时条料的宽度。3有定距侧刃时条料的宽度。有定距侧刃时条料的宽度。有侧压装置的模具,能使条料始终沿着导料板送进其中条料宽度偏差上偏差为0,下偏差为,见表43条料宽度偏差。D条料宽度方向冲裁件的最大尺寸。A侧搭边值。查表23条料宽度偏差为020根据公式0A2DB(1052162)108249表23条料宽度公差MM材料厚度T/MM条料宽度B/MM0505112200050080102030008010015305001001502023导板间间距的确定导料板间距离公式(22)ZBAZ导料板与条料之间的最小间隙(MM);查表24得Z8MM根据公式221058113MM表24导料板与条料之间的最小间隙ZMIN(MM)有侧压装置条料宽度B/MM材料厚度T/MM100以下100以上050511223344555555588888824排样根据材料经济利用程度,排样方法可以分为有废料、少废料和无废料排样三种,根据制件在条料上的布置形式,排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、10多排等多重形式。采用少、无废料排样法,材料利用率高,不但有利于一次冲程获得多个制件,而且可以简化模具结构,降低冲裁力,但是,因条料本身的公差以及条料导向与定位所产生的误差的影响,所以模具冲裁件的公差等级较低。同时,因模具单面受力(单边切断时),不但会加剧模具的磨损,降低模具的寿命,而且也直接影响到冲裁件的断面质量。由于设计的零件是矩形零件,且两个孔均有位置公差要求,所以采用有费料直排法。25材料利用率的计算冲裁零件的面积为F长宽1058820MM2毛坯规格为5001000(MM)。送料步距为HD81359351A一个步距内的材料利用率为NF/BH1001NN为一个步距内冲件的个数。NF/BH1001(1820/105935)100835横裁时的条料数为1000/B1N1000/1059523可冲9条,每条件数为500A/H2N500162/93553302可冲53件,板料可冲总件数为N539477件1N2板料利用率为11NF/500100021N477820/5001000100782纵裁时的条料数为500/B1N500/105476可冲4条,每条件数为1000A/H2N1000162/93510677可冲106件,板料可冲总件数为N4106426(件)1N2板料的利用率为NF/500100021426820/5001000100699横裁的材料利用率高,该零件采用横裁法。图23排样图娄底职业技术学院毕业设计12第3章弯曲模具的设计与计算31弯曲力F的计算影响弯曲力大小的基本因素有变形材料的性能和质量;弯曲件的形状和尺寸;模具结构及凸凹模间隙;弯曲方式等,因此很难用理论的分析法进行准确的计算。实际中常用经验公式进行慨略计算,以作为弯曲工艺设计和选择冲压设备的理论。形弯曲件的经验公式为31TT70B2UKBF冲压行程结束时不校正时的弯曲力。UFB弯曲件的宽度(MM)。T弯曲件的厚度(MM)。内弯曲半径(等于凸模圆角半径)(MM)。B弯曲拆料的抗拉强度MPA查机械手册B400MPA。K安全系数,一般取13根据公式4107KBT2B/TUF071325122400/12125148KN对于顶件或压料装置的弯曲模,顶件力或压料力可近似取弯曲力的3080。80FU压F805148411KN弯曲力CU压5148411926KN娄底职业技术学院毕业设计13根据总的弯曲力,初选压力机为开式双柱可倾压力机J2325。32弯曲部分刃口尺寸的计算321最小相对弯曲半径弯曲时弯曲半径越小,板料外表面的变形程度越大,若弯曲半径过小,则板料的外表面将超过材料的变形极限,而出现裂纹或拉裂。在保证弯曲变形区材料外表面不发生裂纹的条件下,弯曲件列表面所能行成的最小圆角半径称为最小弯曲半径。最小弯曲半径与弯曲件厚度的比值称为最小相对弯曲半径,又称为最TRMIN小弯曲系数,是衡量弯曲变形的一个重要指标。设中性层半径为,则最外层金属(半径为R)的伸长率外为(32)压压设中性层位置在半径为RT/2处,且弯曲厚度保持不变,则有RRT,固有(33)压压压1T2R如将外以材料断后伸长率带入,则有R/R转化为RMIN/T,且有(34)TRMIN压根据公式就可以算出最小弯曲半径。最外层金属(半径为R)的伸长率外为根据公式33压压压1T2R1(212121)033最小弯曲半径为根据公式3421TRMIN压(1033)/20331322弯曲部分工作尺寸的计算1、回弹值由工艺分析可知,固定夹弯曲回弹影响最大的部分是最大半径处,R/T38/123165。此处属于小圆角V形弯曲,故只考虑回弹值。查表娄底职业技术学院毕业设计14851得,回弹值为60,由于回弹值很小,故弯曲凸、凹模均可按制件的基本尺寸标注,在试模后稍加修磨即可。表31铝材料校正弯曲回弹材料厚度TMM材料R/T080822220304025406080Q2155601001402、模具间隙弯曲V形件时,不需要在设计和制造模具时确定间隙。对于U形件的弯曲,必须选择合模具间隙弯曲V形件时,凸、凹模间隙是用调整冲床的闭合高度来控制的适的间隙,间隙过小,会使边部壁厚变薄,降低模具寿命。间隙过大则回弹大,降低制件精度凸、凹模单边间隙Z一般可按下式计算(35)CTCT式中C弯曲凸、凹模单边间隙T材料的厚度材料厚度的正偏差(表32)C间隙数表33查表得0C005根据公式35TCT120005121206018MM表32薄钢板、黄铜板(带)、铝板厚度公差材料薄钢板黄铜板(带)铝板08FH62,H68,HP12A11、2A12厚度B级公差C级公差冷扎带冷轧板最小公差最大公差02004006003003002004娄底职业技术学院毕业设计15030040060040040020050400400600700700300505005007007007004012060060080070080040120800801000801000401410009012009012004017120110130100141501201501001601002720015018012018010028250170200120180200303001802201402002503535020025016023025036400220300180230250374502002650020026030037表33U形弯曲件凸凹模的间隙系数C值B2LB2L材料厚度T/MM弯曲件边长L/MM0506221441550062214417576121000500500401001000820005005004003010010008006006350070050040030150100080060065001000700500402001501000600670010007005005020015010010008100007005005015010010008150010007005020015015010200010007007020015015010娄底职业技术学院毕业设计163、凸凹模横向尺寸的确定弯曲模的凸凹模工作部分尺寸确定比较复杂,不同的工件形状其横向工作尺寸的确定方法不同。工件尺寸标在内侧时,按磨损原则应以凸模为基准,先计算凸模,间隙取在凹模上。当工件为双向对称偏差时,凸模尺寸为(36)0P41PL当工件为单向偏差时,凸模实际尺寸为(37)0P43P凹模尺寸按下式计算(38)D0DZL或者凹模尺寸按凸模实际尺寸配制,保证单向间隙。C式中凸模、凹模工作部分尺寸,MM;PDL、弯曲件的基本尺寸,MM;弯曲件的制造公差,MM;凸、凹模制造公差,选用级精度;PD、68IT凸模与凹模的双向间隙,MM。Z工件的外形尺寸为。036由于工件为单向偏差,所以凸模的实际尺寸为0P43PL凸、凹制造公差,018PD根据公式37得凸模尺寸为MMMM0180P3464PL018236根据公式38得凹模尺寸为MMMM0180D2DZ018497根据工件的尺寸要求,凸、凹模刃口处都应有相应的圆角,为保证弯曲件的尺寸精度,圆角应按实际尺寸配制。娄底职业技术学院毕业设计1733模具结构形式的选择计算本副模具主要目的是为了弯曲工序,弯曲高度为6MM弯曲所需求的精度比较高,故在本次弯曲模具的设计中,弯曲模的精度为中等精度要求。在本副弯曲模的设计中,弯曲凹模设计在下模座上。利用内六角螺钉和圆柱销钉将其连接与紧固在下模座上。卸料时,上模采推件块推件的方式将坯料从弯曲凹模中推出弯曲凸模安放在上模座上,采用式嵌入式固定在下模座上卸料时采用压边圈与限位螺钉的方式进行卸料,压边圈同时还可以起压边得作用,他是气垫压力通过托杆把力传到压边圈上进行压边的。34压力中心的计算由于本副模具的弯曲位置对称,因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。35冲模闭合高度的计算由于估算的冲模高度为215MM,而根据总压力所选的压力机闭合高度为160MM220MM,因此初选压力机符合要求。36模座的选用在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下上模座31520045MM下模座31520055MM其具体的结构尺寸如下上模座L315,B200,T452352A325,S305,130,R50,1L1100DH72025下模座L315,B200,T55,3251L娄底职业技术学院毕业设计18S305,130,2351001A22LR50,DR704135图形及具体的标注尺寸见零件图和冲压手册。导柱导套尺寸具体参数参考冲压手册相关的章节。第二道工序弯曲模装配简图见图31所示图31弯曲单工序模装配简图1上模板2导套3导柱4下模板5凹模6内六角螺钉7顶出件8托杆9橡胶10顶杆11导料板12凸模固定板13垫板14凸模15模柄16圆柱销表34弯曲零件表序号代号名称数量材料备注1GB2855581上模板1HT2002832HRC2GB2861681导套220渗碳5862HRC3导柱220渗碳5862HRC4GB2855681下模板15凹模1CRWMN5862HRC6GB/T11912000内六角螺钉47顶出件18托杆1454348HRC9橡胶1娄底职业技术学院毕业设计1910顶杆111导料板1455862HRC12凸模固定板1CRWMN5862HRC13垫板1CRWMN5862HRC14凸模1ZG4502832HRC15GB2862381模柄116圆柱销2T85660HRC娄底职业技术学院毕业设计20第4章冲孔模的设计与计算41计算冲裁力的公式计算冲裁力是为了选择合适的压力机,设计模具和检验模具的强度,压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力,以适宜冲裁的要求,普通平刃冲裁模,其冲裁力一般可以按下式计算PF(41)KPTLF式中材料抗剪强度;L冲裁周边总长(MM);T材料厚度(MM)系数是考虑到冲裁模刃口的磨损,凸模与凹模间隙之波动(数值的变化PK或分布不均),润滑情况,材料力学性能与厚度公差的变化等因数而设置的安全系数,一般取13。当查不到抗剪强度R时,可以用抗拉强度代替,而PB取1的近似计算法计算。根据常用金属冲压材料的力学性能查出Q215的抗剪强度为280310MPA,取300MPA由于冲裁模具采用弹压卸料装置和自然落料方式。总的冲裁力包括F总冲压力;冲裁力;P卸料力。Q根据常用金属冲压材料的力学性能查出Q215的抗剪强度为280310MPA冲孔时的周边长度为4D431445024(MM)2LKPTLF11250243001809KN娄底职业技术学院毕业设计21表41卸料力、推件力和顶件力系数料厚T/MMXKTDK钢010105050252565650065007500450055004005003004002003010063005500450025014008006005003铝、铝合金纯铜,黄铜0025008002006003007003009对于表中的数据,后的材料取小直,薄材料取值。411卸料力F的计算42PXFKQ查表41得0025008,取008XK根据公式42PXF0081809145KN412总的冲压力的计算根据模具结构总的冲压力QFPF14518091954KN根据总的冲压力,初选压力机为开式双柱可倾压力机J2325。42冲裁模间隙的确定设计模具时一定要选择合理的间隙,以保证冲裁件的断面质量、尺寸精度满足产品的要求,所需冲裁力小、模具寿命高,但分别从质量,冲裁力、模具寿命等方面的要求确定的合理间隙并不是同一个数值,只是彼此接近。考虑到制造中的偏差及使用中的磨损、生产中通常只选择一个适当的范围作为合理间隙,只要娄底职业技术学院毕业设计22间隙在这个范围内,就可以冲出良好的制件,这个范围的最小值称为最小合理间隙,最大值称为最大合理间隙。考虑到模具在使用过程中的磨损使间隙MINCMAXC增大,故设计与制造新模具时要采用最小合理间隙值。MINC冲裁间隙的大小对冲裁件的断面质量有极其重要的影响,此外,冲裁间隙还影响模具寿命、卸料力、推件力、冲裁力和冲裁件的尺寸精度。表42冲裁模初始用间隙2CMM08、10、35、09MN、Q23516MN40、5065MN材料厚度2CMIN2CMAX2CMIN2CMAX2CMIN2CMAX2CMIN2CMAX小于05极小间隙05060708091012151752021252753035404555004000480064007200920100012601320220024602600260040004600540061007200940006000720092010401260140018002400320036003800500056006400740088010001280004000480064007200900100013201700220026002800380042004800580068006800780006000720092010401260140018002400320038004000540060006600780092009601100004000480064007200900100013201700220026002800380042004800580068007800980006000720092010401260140018002400320038004000540060006600780092010401320004000480064006400900090006000720092009201260126娄底职业技术学院毕业设计236065801080144008400940120012001300168011401500注取08号钢冲裁皮革、石棉和纸板时,间隙的25。模与被冲的孔之间,凹模与落料件之间均有摩擦,间隙越小,模具作用的压应力越大,摩擦也越严重,而降低了模具的寿命。较大的间隙可使凸模侧面及材料间的摩擦减小,并延缓间隙由于受到制造和装配精度的限制,虽然提高了模具寿命而,但出现间隙不均匀。因此,冲裁间隙是冲裁工艺与模具设计中的一个非常重要的工艺参数。由于硬吕与中碳刚的间隙取值是一样的,所以硬吕材料的间隙值与中碳刚的间隙取值一样。根据实用间隙表42查得材料40的最小双面间隙2ZMIN0123MM,最大双面间隙2ZMAX0180MM43冲孔部分刃口尺寸计算冲孔时,凹凸模计算公式()PMINPDX34()D0IZMM的凸凹模的制造公差由表34查得MM。3042由于,故满足凸模与凹模分别加工5404MINAXDP方法,磨损系数由表33查得,则XM1530022MINPP841654D00IDZ44模具压力中心与计算模具压力中心是指诸冲压合力的作用点位置,为了确保压力机和模具正常工作,应使冲模的压力中心与压力机滑块的中心相重合。否则,会使冲模和压力机滑块产生偏心载荷,使滑块和导轨间产生过大磨损,模具导向零件加速磨损,降低了模具和压力机的使用寿命。娄底职业技术学院毕业设计24模具的压力中心,可安以下原则来确定1、对称零件的单个冲裁件,冲模的压力中心为冲裁件的几何中心。2、工件形状相同且分布对称时,冲模的压力中心与零件的对称中心相重合。3、各分力对某坐标轴的力矩之代数和等于诸力的合力对该轴的力矩。求出合力作用点的坐标位置0,0(X0,Y0),即为所求模具的压力中心。N21N221LXLXL0YY由于该零件是一个矩形图形,属于对称中心零件,所以该零件的压力中心在图形的几何中心处。第三副模具(冲孔模)装配简图如图42所示图42冲孔单工序模装配简图1模柄2上模座3导套4导柱5下模座6圆柱销7凹模垫板8内六角螺钉9凹模10橡胶11凸模12凸模固定板13内六角螺钉14凸模垫板15内六角螺钉表42冲孔零件表代号名称数材料备注娄底职业技术学院毕业设计25量1GB2862381模柄12GB2855581上模座1HT2002832HRC3导套2454348HRC4导柱2404348HRC5GB2855681下模座16GB7076圆柱销47凹模垫板1454348HRC8GB/T11912000内六角螺钉69GB2863481凹模2CRWMN5862HRC10橡胶211GB2863281凸模1CRWMN5862HRC12凸模固定板113GB/T11912000内六角螺钉614凸模垫板115GB/T11912000内六角螺钉445模具结构类型及形式的选择与设计本次毕业设计第三副模具设计的主要目的是为了得到外形尺的尺寸精度而进行切边。,由于冲下的废料是环状的,则采用橡胶环卸料,使环绕在凸模上的废料脱落卸下,减少了卸料板的使用。这样使模具结构简单,操作易行,生产效率高等优点。46压力中心的计算由于本副模具的切边位置对称,因此它的压力中心就在中心距的几何中心上。47冲模闭合高度的计算由于估算的冲模高度为172MM,而根据总压力所选的压力机闭合高度为160MM220MM,因此初选压力机符合要求。娄底职业技术学院毕业设计2648模座的选用在本副模具设计中根据凹模支架的尺寸来选用后侧导柱式模架选用模座的规格如下上模座12512530MM下模座12512535MM其具体的结构尺寸如下上模座L125,B125,T301301L85,150,S130,R35,1A260DH72L0253下模座L125,B125,T351301L85,150,S130,R35,1A260DR72L041图形及具体的标注尺寸见零件图和冲压手册。导柱导套尺寸具体参数参考冲压手册相关的章节。娄底职业技术学院毕业设计27结论1、弯架板的冲压模具的特点是具有对称机构,一次可以冲压成型两个零件。在设计过程中采用的是较为常用的对称一次成型机构。此
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本文标题:弯架板冲压工艺及模具设计
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