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1、机械制造工艺学设计题目 设计“后钢板弹簧吊耳”零件的机械 加工工艺规程及工艺装备(年产量为 10000件)设计者:蔡超、吕圣斌指导老师:王大承五邑大学机械制造工艺学教研室2011年3月8日五邑大学机械制造工艺学课程设计任务书题目:设计“后钢板弹簧吊耳”零件的机械加工工艺容:1、零件图12、毛坯图13、机械加工工艺过程综合卡4、机械结构装配图15、结构设计零件图16、课程设计说明书1规程及工艺装备(年产量为100000件)1份班级:AP08081班学生:蔡超、吕圣斌指导老师:王大承 教研室主任设计任务书序言。 。 4 一 . 零件的分析二 . 工艺规程设计(一)(二)o oo ooooooooo

2、oo ooooooooooooooo oooo(四)(五)确定毛坯的制造形式。 。 4 基面的选择。 。 5 制订工艺路线。 。 5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定。 。 7 确定切削用量及基本工时。 。 8 夹具设计o oo ooooooooooo ooooooooooooooo oooo oooooooooooooooooooooooooooooooooo(一)问题的提出。 。 13 (二)卡具设计。 。 13 四 . 参考文献。 。14序言机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术 基础课以及大部分专业课之后进行的。 这是我们在进行毕业设计之前 对所学各课程的一次深

3、入的综合性的总复习, 也是一次理论联系实际 的训练,因此, 它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言,我希望能通过这次的课程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, 恳请各位老师给与指教。一、零件分析(一)、零件的作用:题目给出的零件是 CA10B解放牌汽车后钢板弹簧吊耳。后钢板弹簧 吊耳的主要作用是载重后,使钢板能够得到延伸, 伸展, 能有正常的缓冲作用。因此汽车后 钢板弹簧吊耳零件的加工质量会影响汽车的工作精度、 使用性能和寿命。 汽车后钢板弹簧

4、吊 耳主要作用是减震功能、阻尼缓冲部分功能、导向功能。(二)、零件的工艺分析: 后钢板弹簧吊耳共有两组加工表面,它们之间有一定的位置要求。现分析如下: 以0 60mm两外圆端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括60mm两外圆端面0.050 .05的铳削,加工 370 的孔,其中$ 60mm两外圆端面表面粗糙度要求为Ra6.3um, 370的孔表面粗糙度要求为 Ra1.6um。0.0452 个 300的孔, 2 个4mm的开口槽的铳削,2个在0.0452 个 300的孔表面粗糙度0.045以 300 孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括:0.045$ 10.5mm的孔、2个300

5、 孔的外两侧面的铳削,宽度为0.045300 同一中心线上数值为$ 0.01 的同轴度要求。其中0 .045要求为Ra1.6um, 2个$ 10.5mm的孔表面粗糙度要求为Ra12.5um, 2个 300孔的侧面0.045表面粗糙度要求为 Ra12.5um, 2个 300孔的外侧面表面粗糙度要求为Ra50um宽度为4mm的开口槽的表面粗糙度要求为Ra50um、工艺规程设计(一)确定毛坯的制造方法,初步确定毛坯形状:该零件是CA6140车床上的拨叉,按照指导老师的要求,年生产纲领10万件,属于大量生产。 零件材料为 35 钢,考虑到该零件在汽车中的受力并保证零件的工作可靠性,零件为中批生 产,因

6、此,毛坯可采用模锻成型。毛坯图如下:(二)、基面的选择定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,定位基准选择得正确与合理,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 造成零件大批报废,使生产无常进行。1粗基准的选择:在零件加工过程的第一道工序,定位基准必然是毛坯表面,即粗基准。选择粗基准时应该从以下几个方面考虑:选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准,以保证该表面有足够而均匀的加工余量。 某些表面不需加工,则应选择其中与加工表面有互相位置精度要求的表面为粗基准。选择平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准,以确保安全、可靠、误差小。 粗基准在一

7、般情况下只允许在第一道工序中使用一次,尽量避免重复使用。亠 * b综合上述,则对本零件,我们以? 30mm孔一侧端面为粗基准,以消除 z,X,y三个自由度,然后加一个辅助支承。2、精基准的选择:根据基准重合和互为基准原则, 选用设计基准作为精基准,当设计基准与工序基准不重合时, 应该进行尺寸换算。(三)制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的加工精度(尺寸精度、形状精度、位置精度)和表面质量等技术要求能得到合理的保证。 在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下,可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,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

8、案一:0.05工序I 粗铳大孔 37。 的两圆端面,以两端面互为粗基准,以及052加工圆外轮廓为定位基准。选用卧式升降台铳床加专用夹具0.050.05工序n 钻、扩、精扩 370 孔,以0 52不加工圆外轮廓为基准,对大孔 370 进行o1.5 30 的倒角0.0450.050.05工序川 铳 300二孔端面,以大孔左端面及大孔 370 的中心轴为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的铳床工序w工序V工序w工序四工序忸0.045铣 300 二孔外端面,以大孔 位基准。0.05 0.05370 左端面及大孔 370 的中心轴为定0.045钻、扩、精扩 300 二孔, 以大孔0.05 0.04537

9、0 及 300二孔不加工圆外轮廓为定位基准。 使用立式升降台加专用夹具的机床。钻、扩两0 10.5的孔。0.045铣 300二孔开缝,以大孔基准。终检。0.045 o对 300外端倒角 1 45 。0.050.045370及300二孔不加工圆外轮廓为定位2、工艺路线方案二:0.045工序I 铳30o二孔端面,以两端面互为粗基准,以及$ 52加工圆外轮廓为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的铣床。0.045工序H 铳 300二孔外端面,以两外端面互为粗基准, 以及$ 52加工圆外轮廓为定位基准。使用立式升降台加专用夹具的铣床。工序川 钻、扩两$ 10.5的孔。0. 050.045370 及 30

10、0 二孔不加工圆外轮廓为定0.045工序W 钻、精扩 30 二孔,以大孔 位基准。使用立式升降台加专用夹具的机床。0.045o工序v对30o外端倒角1 45 0 .0450.050.045工序w 锯 30。 二孔开缝,以大孔 37。 及 30。 二孔不加工圆外轮廓为定位 基准0.05工序四粗铳大孔 370的两圆端面,以两端面互为粗基准,以及$52加工圆外轮廓为定位基准。选用卧式升降台铣床加专用夹具0 .05工序忸 钻、扩、精扩 370 孔,以$ 52不加工圆外轮廓为基准0.05 0.05 -0.2工序区磨 370 孔的两个端面,以 370 孔定位,并互为基准,保证尺寸 76-0.6, 采用磨床

11、及专用夹具0.05 o工序X 对大孔 370 进行 1.5 30 的倒角 工序幻 终检3、工艺方案的比较与分析:上述两工艺方案的特点在于:方案一是先加工$60m m两外圆端面,然后在以此为基面加工0.05 0.045 0.045370 孔,在加工$ 10.5 孔, 300 孔,最后加工 300 孔的外侧端面以及宽度 为4mm的开口槽铣。0.045方案二则相反,先加工300孔的外侧端面,然后以此为基面加工$10.5 孔,和0.045 0.0530d 孔以及宽度为4mm的开口槽,最后加工$ 60mm两外圆端面,370 孔。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析比较可见,先加工$60mm两外圆端面,在后

12、续加工0.045过程中位置度较易保证, 并且定位及装夹都较方便, 但方案一中先加工$ 10.5 孔, 3000.045孔,再加工 300 孔的外侧面,不符合先面后孔的加工原则,加工余量更大,所用加工时间更多, 这样加工路线就不合理, 同理,宽度为 4 的开口槽应放在最后一个工序加工。 因 此,整合两种方案,我们最终确定加工工艺路线如下:0.05工序I粗铳大孔 37。 的两圆端面,以两端面互为粗基准,以及052加工圆外轮廓为定位基准。选用卧式升降台铣床加专用夹具工序n1.50.050.05钻、扩、精扩 370 孔,以0 52不加工圆外轮廓为基准,对大孔370 进行o30 的倒角0.045 半精铣

13、 300 二孔端面,以大孔工序川定位基准。使用立式升降台加专用夹具的铣床。0.045300二孔外端面,以大孔工序W 位基准。工序V钻、0.045精扩300二孔,以大孔位基准。使用0.05370 左端面及大孔0.05370 左端面及大孔0.05370 及 300 0.045Z35 钻床加专用夹具,对 300 外端倒角0.05370 的中心轴为0.05370 的中心轴为定0.045 二孔不加工圆外轮廓为定 o1 45 。工序W 钻两o 10.5的孔。0.0450.050.045工序四 铳300二孔开缝,以大孔37。及 300 二孔不加工圆外轮廓为定位基准工序忸终检以上工艺过程详见附表 1“机械加工

14、工艺过程综合卡片”(四)、确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“后钢板弹簧吊耳”零件材料为 35钢,毛坯重量约为 2.6Kg ,生产 类型为中批生产,采用锻造模锻毛坯。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的饿机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸如下:1 、 铣大孔0.0537。 口口的两端面考虑其加工表面粗糙度要求为 Ra6.3 m ,可以先粗铣,再精铣,参照工艺手册 ,取加1.2工精度F2 ,由锻件复杂系数为 S3,锻件重2.6KG,确定锻件偏差为 06 mmi两孔外侧单边加 工余量为 Z=2mm。粗铣2Z=4.0mm精铣2Z=1.0mm2、加工37。 mm孔其表面粗糙度要求较高

15、为 Ra1.6 m,由锻件复杂系数为 S1,锻件材质系数取 M1根据工艺 手册表 9-21 ,确定工序尺寸及余量为:钻孔: 20mm钻扩: 35mm扩孔:36.7mm2Z=1.7铰孔:0.05370 mm2Z=0.23、铣0.045300mm孔的侧面Ra12.5 m考虑其表面粗糙度要求为取2Z=3mm已能满足要求。mmmm只要求粗加工, 根据 机械加工工艺手册表 2.3-5 ,4、铳300mm孔的外侧面考虑其表面粗糙度要求为Ra5 m,只要求粗加工,取加工精度F2,锻件材质系数取 M1,复1.1杂系数为S3,确定锻件偏差为 mm根据工艺手册表 2.3-5,取2Z=3mm已能满足要 求。0.04

16、55、 加工30mm孔其表面粗糙度要求较高为 Ra1.6 m ,毛坯为实心,参照机械加工工艺手册 ,确定工序 尺寸为Z=2.0mm。由锻件复杂系数为 S1,锻件材质系数取 M1,毛坯尺寸根据机械加工工艺 手册加工余量分别为:钻孔: ? 28mm铰孔: ? 30mm2Z=2mm6、加工 10.5mm 孔其表面粗糙度要求较高为Ra12.5 m,毛坯为实心,不出孔,为自由工差。根据工艺手册加工余量分别为:钻孔: ? 10.5mm2Z=10.5mm7、铳宽度为4mm的开口槽考虑其表面粗糙度要求为 Ra50 m ,只要求粗加工,根据工艺手册表2.348,取2Z=2mm已能满足要求。由于本设计规定的零件为

17、大批生产, 可采用调整法加工, 因此在计算最大、 最小加工余量时, 可按调整法加工方式予以确定。(五)、确定切削用量及基本工时工序I :铳削60mm端面。1 、加工条件 工件材料: 35 刚正火,模锻。加工要求:粗铳60mm端面,粗糙度 甩=6.3卩m. 机床: X51 立式铣床。刀具:硬质合金端铳刀 YG6铳刀直径do=8Omm齿数z=102、计算切削用量粗铳60mm端面1.21)毛坯的长度方向的单边加工余量为 2 06 mm因为7o的拔模斜度,毛坯的长度方向单边最大加工余量Zma=7mm为了满足尺寸精度,先分别铳去两个端面5mm的加工余量,后再铳0.2一次,以保证76 06 mm即共加工三

18、次。长度加工公差为 IT12级。2) 、每齿进给量 fz ,根据切削用量简明手册 (第三版)(以下简称简明手册 )表 3.5 , 机床功率为 5 10kw 时,fz=0.140.24mm/z,现取 fz=0.14mm/z。3) 、计算铳削速度:根据简明手册表 3.16 当d0=80mm z=10,铳削深度 ap 7.5mm 时,可选 vt=87m/min, nt=345r/min , vft =386mm/min各修正系数为:kmv=kmn=kmvf=1.26kBv=kan=kav=1故vc=vtkv=87X 1.26 x 1m/min=109.6m/minn=ntkn=345x 1.26 x

19、 1r/min=435r/minvf=vftkvt=386 x 1.26 x 1=486mm/min根据 X51 铣床说明,选择n c=380r/min v fc=480mm/min因此 实际切削速度和每齿进给量为vc= n donc/1000=3.14 x 80 x 380m/min=95m/minfzc=vfc/n cz=480/(380 x 10)mm/z=0.13mm/z4) 、检验机床功率根据简明手册表 3.24 当每齿进给量fzc=0.13mm/z,每分进给量为 vfc =480mm/min,铳 削深度为5mm时,功率为3.8kw,而机床X51的功率是4.5kw,所以机床可以正常工

20、作。5) 、铣削工时铣削长度 l=60mm刀具切入长度 l 1=30mm刀具切出长度 l 2=3mm走刀次数: 1 ,故t=(l+l 1+l 2)/v fc=(60+30+3)/480min=0.2min 以上是铣一个端面的机动时间,故本工序的机动工时为t 1=3t=3 x 0.2min=0.6min0.05工序II :钻、扩、铰370mm孔,倒角1.5 x 30o机床:立式钻床 Z550 刀具:麻花钻、扩孔钻、铰刀1、钻20mm孔进给量: f=0.390.43mm/r (见简化手册表 2.7 )由工艺手册表 4.2-16 的机床说明,取 f=0.4mm/r根据简明手册表2.19,可查出这时的

21、轴向力为 6500N,而机床允许的最大轴向力是24525N,故 f=0.4mm/r 可用。切削速度:v=17m/min (见简明手册表 2.13和表2.14,按5类加工性考虑) 则主轴转速:n=(1000v)/( n d0)=270r/min根据 Z550 说明书,选择 n=250r/min检验机床功率根据简明手册表 2.22 ,当 n=250r/min , v=17m/min, f=0.4mm/r 时,所需功率为 1.3kw, 而机床功率为7kw,故机床可正常工作。计算工时t=L/(nf)(其中 L=l+y+ , l=76mm,根据简明手册表 2.29 y+ =10mn)故t=(76+10)

22、/(250 x 0.4)min=0.86min2、钻孔35mm根据有关资料介绍, 扩钻时, 其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之间的关系为:f=(1.21.8)f钻1 1v=(2 3)v 钻而f钻=0.600.70mm/r (见简明手册表 2.7 )现取f钻=0.6mm/rv钻=14m/min (见简明手册表 2.13)令f=1.5f钻=0.9mm/r,根据机床说明,恰有f=0.9mm/r可选v=0.4v钻=5.6m/min所以,主轴转速为:n=(1000v)/(n dO)=(1OOO x 5.6)/( nX 35)r/min=51r/min按机床说明选:n=47r/m

23、 in所以实际切削速度为:v=(计算工时:nX 35 x 47)/1000m/m in=5.2m/mint=L/(nf)(其中L=l+ y+ A, l=76mm,根据简明手册表 2.29 y+ -15mm)所以t=(76+15)/(47x 0.9)mi n-2.15min3、扩36.75mm孔1) 进给量根据简明手册表 2.10,进给量为:f=0.91.1mm/r,又根据机床说明,选f=0.9mm/r2) 切削速度根据有关资料,确定为v=0.4v钻其中v钻=12m/min (见简明手册表 2.13 ),故v=0.4v钻=0.4 x 12m/min=4.8m/min所以主轴转速为n=(1000x

24、 4.8)/( nX 36.75)r/min=42r/min按机床说明,取 n=47r/mi n所以实际切削速度为v=( nX 36.75 X 47)/1000m/mi n=5.4m/mi n3) 计算工时刀具切入长度I1=3mm,切出长度I2=1.5mm 所以t=(76+3+1.5)/(47x 0.9)min=1.9min0.054铰370mn孔1) 进给量根据简明手册表 2.11 为f=1.32.8mm/r又根据机床说明,确定为f=1.8mm/r2) 切削速度根据简明手册表 2.24 v=57m/min,现取v=6m/min则主轴转速为n=(1000x v)/( n d0)=(1000 x

25、 6)/(3.14 x 3)r/min=52r/min由机床说明,确定为n=47r/min所以实际切削速度为v=(nX 37 x 47)/1000=5.5m/min4) 计算工时t=L/(nf)(其中 L=l+ y+ , l=76mm,根据简明手册表 2.29 y+ =15mr)i所以t=(76+15)/(47x1.8)min=1.08min5) 倒角 1.5 x 30o3000.045mm使用 150o 锪钻,钻速 n=185r/min ,手动进给。工序川:粗铳小小二孔端面1) 、加工条件:工件材料,35钢正火,模锻有外皮。工件尺寸:加工约为 R24圆大小的平面,加工余量约为3mm.刀具:标

26、准直柄立铳刀,Z=6,用乳化液作为切削液。机床: X52K 立式铣床2)、计算切削用量已知毛坯长度方向加工余量为3mm考虑5的模锻拔模斜度,则毛坯长度方向的加工余量为Z=3.5mm故分二次加工,ap=2mm计。进给量f ,根据切削用量简明手册表 3.4,当刀杆18mm X 25mm ap 3mm工件直径为 24mni时,f=0.080.05mm/r ,取 f=0.08mm/r计算切削速度,根据切削用量简明手册表 3.27 ,切削速度的公式为(取寿命T=60min)。mpvVc=cvdoqvkv/T apfa euvz,由于毛坯为锻件, 所以修正系数为 kv=0.8 , cv=21.5 , qv

27、=0.45, xv=0.1 , yv=0.5 , uv=0.5, pv=0.1 , m=0.33,所以 vc= 21.5X18X0.45X0.8 / 600.33X2X0.08X24X0.5X0.1X0.5X60.1=30 m/min取 v=30, do=18 代入以下公式得机床主轴转速 n:n=1000r/?do=1000X30 / 3.14X18=530r/minf m=f znw=0.08X6X600=288mm/mint 1=(l+l 1+l 2)X2/f m=(24+9+2)X2/288=0.24min t=2t 1=0.48min根据机械制造工艺简介手册表 4.2 36,取 n=6

28、00r/min 实际切削速度 v: v=?don/1000=3.14X18X600/1000=33.9m/min 工作台每分进给量 fm: 被切削层长度 : l=24mm 刀具切入长度: l1=9mm 刀具切出长度: l2=2mm 本工序要走刀两次,所以机动时间: 本工序加工两个端面,故加工工时为:30 孔的两个外端面工序W:以互为基准的方式加工由于两外端面的特征性质和上一工序端面的性质基本一致,故切削用量和加工工时是一样的。 取,1i2i3i切削深度ap=2mm进给量f=0.08mm/z 切削速度: 机动时间:v=33.9m/min0.48min0.045扩 300mm 二孔钻、工序V:钻孔

29、25mm机床Z35钻床确定进给量 f :根据切削用量简明手册表 2.7,当钢的b b800mpa, do=Q 25mm时, f=0.390.47mm/r。由于本零件在加工25mm孔时属于低刚度零件,进给量应乘以系数 0.75 , 则F= ( 0.390.47 )X0.75=0.290.35 ( mm/r)根据X52K立式铳床说明书,取f=0.35mm/r 。切削速度:根据切削用量简明手册表 2.13 及2.14 ,查得切削速度 v=22m/min。 所以: ns=1000X22 / X25=280r/min,根据机械制造工艺手册表4.212,机床最接近的转速为265r/min ,则实际切削速度

30、为: v=?dwnw/1000=20.8m/min切削工时: l=22mm , l 1=10mm, l 2=3mm则机动加工工时为 t 1=(l+l 1+l 2)/fn=0.32min由于零件有两个孔 ,而且中间有较大一段空行程 ,取空行程用的时间为手动加速 , t 2=0.5min 本工步总时间是: t=2t 1+t 2=1.14,min扩钻29mn孔利用29mm勺钻头对25mm勺孔进行扩钻。根据有关规定,扩钻的切削用量可以根据钻孔 的切削用量选取F=(1.21.8 )f 钻=( 1.21.8 )X0.35=0.420.63mm/r取 f=0.63mm/rV=(1/21/3 )X24.7=1

31、2.358.1m/min则机床勺主轴转速: n=1000v/ ?X29=13588.9r/min根据机械制造工艺手册表4.212,在这区域勺机床转速为n=132r/min ,则实际切削速度为: v= ?dwn/1000=12m/min加工工时:被切削长度: l=22 , l1=10 , l2=3t 1=(l+l 1+l 2) /fn=0.42min本工步加工工时: t=2t 1+t 2=0.84+0.5=1.34min0.045精扩孔 300mm 是满足尺寸精度要求有: f= (0.91.2 )X0.7=0.630.84mm/r ,取 f=0.72mm/r切削速度: n=68r/min, 则

32、v=8.26m/min加工工时: l=22mm, l 1=10mm, l 2=3mmt1=(22+10+3)/fn=0.71min本工步勺总工时为: t=2t 1+t 2=1.42+0.5=1.92min4、倒角1X45双面采用 90惚钻。 为缩短辅助时间,取倒角是勺主轴转速与扩孔时相同:n=68r/min手动进给。工序 VI 钻二孔 10.5 ,采用 Z35 钻床 为提高生产效率,采用 10.5的钻头一次加工完成。进给量:由切削用量简明手册 . 表 2.7 得,在直径为 10.5 勺进给量为 f=0.250.31mm/r取 f=0.31mm/r,由切削手册表 2.13 查得,切削速度为: v

33、=17m/min机床主轴转速: n=1000v/ ?d=515.4r/min由机械制造工艺手册表 4.2 12 有,最接近的转速为 n=530r/min则,实际切削速度为: v=17.5m/min再由其中的表 6.2 5 有, l=24mm,l 1=5mm, l 2=3mm,则加工工时: t 1=(l+l 1+l 2)/nf=0 . 1 9min本工序有两个孔要加工,所以有: t=2t 1=0.38min工序 VII 铣双耳开缝X52k铳床为了简化整个零件的加工设备,本工序选用和上面工序相同的机床,刀具:60的锯片铳刀,细齿, z=48,厚度l=4mm进给量:由切削用量简明手册表3.4查得,当

34、直径为60mnfl寸,进给量f=0.020.01mm/z取 f=0.02mm/z.切削速度:参照机械制造工艺手册取 v=235m/mi n则机床主轴转速:n=1000X235/(3.14X 60)=1247r/mi n由切削用量简明手册有,最近为 n=1180r/min ,则实际切削速度为:v= ?x60X1180/1000=222m/mi n机动工时 l=14mm, l i=3mm , l 2=2mmt1=(l+l1+12)/nf=0.8min本工序总加工时间:t=2t 1=1.6min三、夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。经过与指导老师协商,决定设计第I道工序一一铳削60mm端面。本夹具将用于 X51立式铳床,刀具为硬质合金端铳刀YG6(一)提出问题本夹具用来铳削60mm端面加工本道工序时, 该平面表面粗糙度没有过高的精度要求,但2面距离有较高的尺寸精度。因此,在本道工序加工时,主要考虑如何保证两平面的定位,如 何降低劳动强度、提高劳动生产率。()夹具设计1、定位基准的饿选择由零件图可知,以? 52mm的外圆柱和? 37mm孔的一个

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