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文档简介

1、需说明书、图纸等完整设计请叩叩2215891151方罩壳注塑模设计绪 论近年来,模具作为提高生产率,减少材料和消耗,降低产品成本,提高产品质量和市场竞争力的重要手段,已越来越受到各工业部门的重视。随着工业技术不断向前发展,要求模具在更苛刻、更高速度的工作条件下,对模具的精度越来越高,使用寿命越来越长。为了满足这些要求,国内外都在模具材料的研究和开发上作了巨大的努力,也在这方面取得了不少成果。虽然中国模具工业发展迅速,但与需求相比,显然供不应求,其主要缺口集中于精密、大型、复杂、长寿命模具领域。由于在模具精度、寿命、制造周期及生产能力等方面,中国与国际平均水平和发达国家仍有较大差距,因此,每年需

2、要大量进口模具。中国模具产业除了要继续提高生产能力,今后更要着重于行业内部结构的调整和技术发展水平的提高。结构调整方面,主要是企业结构向专业化调整,产品结构向着中高档模具发展,向进出口结构的改进,中高档汽车覆盖件模具成形分析及结构改进、多功能复合模具和复合加工及激光技术在模具设计制造上的应用、高速切削、超精加工及抛光技术、信息化方向发展。近年,模具行业结构调整和体制改革步伐加大,主要表现在,大型、精密、复杂、长寿命、中高档模具及模具标准件发展速度高于一般模具产品;塑料模和压铸模比例增大;专业模具厂数量及其生产能力增加;“三资”及私营企业发展迅速;股份制改造步伐加快等。从地区分布来看,以珠江三角

3、洲和长江三角洲为中心的东南沿海地区发展快于中西部地区,南方的发展快于北方。目前发展最快、模具生产最为集中的省份是广东和浙江,江苏、上海、安徽和山东等地近几年也有较大发展。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多,但其发展重点应该是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给,需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此,一些重要的模具标准件也必须重点发展,而且其发展速度应快于模具的发展速度,这样才能不断提高我国模

4、具标准化水平,从而提高模具质量,缩短模具生产周期,降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,因此对于出口前景好的模具产品也应作为重点来发展。根据上述需要量大、技术含量高、代表发展方向、出口前景好的原则选择重点发展产品,而且所选产品必须目前已有一定技术基础,属于有条件、有可能发展起来的产品。本课题采用注塑成型的模具基本结构,所使用的成型机为注射机。注射成形是把塑料原料(一般为经过造粒、染色、加入添加剂等处理后的颗粒料)自送料斗以定容方式送入料筒中,通过料筒外的电加热和料筒内螺杆旋转的摩擦热使物料融化,经过热融化使之成为高粘度的流体-称为熔体。用螺杆作为加压工具,使熔体通过喷嘴以

5、较高的压力(约为2580mpa)注入模具的型腔中,然后发展到一定的压力,使熔体的密度增加,充实型腔的各部位。经过冷却凝固阶段而后从模具中脱出,成为塑料制品。此次设计的是方罩壳注塑模,要设置斜导柱侧向抽芯机构、分型面的确定、模具型腔数目的确定 、 型腔的排列方式、 冷却水道布局、 浇口位置设置 、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。制品一端为矩形结构,矩形内腔由设在定模一侧的型芯成型,外腔及螺纹由设在动模一侧的斜滑块成型。由于制品对型芯包紧力较大,故设置了定模推板。由于聚丙烯在脱模温度下仍具有较好的弹性和韧性,可利用脱件板将塑件直接从螺纹型芯上强制脱下。该塑件

6、底部的梯形凸起位于动模型腔内,脱模时会产生一定的阻力,且均垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具脱出。考虑塑件的特点和要求,在动模上安装斜导柱侧向抽芯机构来解决塑件的抽芯和推出问题。启模时斜滑块向上、向外运动,一边完成侧向抽芯动作,一边把塑件由动模型腔内顶出。由于推出动作由模具成型零件完成,塑件表面不会出现推出痕迹。由于本套模具采用的是瓣式凹模,凹模型腔为两瓣式斜滑块组合而成,因此必须做成活动的型芯,即须设置抽芯机构,采用斜销抽芯机构。本次模具设计的主要目的是使我们通过自己设计一套模具,来对我们三年来的学习,实验以及实习进行检测,对我们自己掌握的知识的肯定,也是对辛勤工作在此岗位的专业课老师的肯

7、定。1 塑料工艺编程的编制该塑件零件图如图(1)所示,材料为聚丙烯,生产类型为大批量生产。 1.1塑件的工艺性分析1.1.1塑件的原材料分析 塑件的材料采用的是聚丙烯,属于注塑成型的通用热塑性塑料。它的相对密度为0.9,是热塑性塑料中最轻的,它无毒无味,耐高温性较好,力学性能较好。从使用性能上看,该塑料具有刚度好、耐水、耐热性强,其介电性能与温度和频率无关的优点,是理想的绝缘材料;从成型性能上看,该塑料吸水性小,熔料的流动性较好,熔体流动性随机筒温度、注射压力的提高而增大,成型容易,但成型收缩率大并且具有各向异性。另外,该塑料成型时易于产生缩孔、凹痕、变形等缺陷,成型温度低时,方向性明显,凝固

8、速度较快,易产生内应力。因此,在成型时应注意控制成型温度,浇注系统应较缓慢散热,冷却速度不宜过快。 1.1.2塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析 1.1.2.1结构分析 从零件图上分析,该零件总体形状为长方形.在宽度方向的一侧的一个高度为25mm,另一侧小口端为外螺纹结构,大径为10mm,制件壁厚为2mm,总长度为30mm,制品矩形内腔由设在定模一侧的型芯成型,外腔及螺纹由设在动模一侧的斜滑块成型.由于制品对型芯包紧力较大,故设置了定模推板。1.1.2.2 尺寸精度分析 由于该零件属普通零件,对制件的精度等级无特别要求,根据聚丙烯塑料的成型性质,选制件的精度等级为mt3级(gb/t14486-

9、1993), 由制件厚度为2mm,查表2-14得塑件的尺寸公差该零件重要尺寸,如30、 m10、 25、 6mm、 20、 2mm。由以上分析可见,该零件的尺寸精度中等偏上,对应的模具相关零件的尺寸加工可以保证。 从塑件的壁厚上来看,塑件各处壁厚均为2mm,壁厚均匀,有利于零件的成型。 1.1.2.3 表面质量分析 该零件的表面除要求没有缺陷、毛刺,内部不得有导电介质外,没有特别的质量要求,一般比较容易实现。 综上分析可以看出,注塑时在工艺参数控制得较好的情况下,零件的成型要求可以得到保证。 1.2计算塑件的体积和质量计算塑件的质量是为了选用注塑机及确定模具型腔数。计算塑件的体积:v=3003

10、.09mm(过程略)计算塑件的质量:根据设计手册可查得增强聚丙烯的密度为=0.96kg/dm 故塑件的质量为:w=v =3003.090.9610 =2.883g采用一模两件的模具结构,考虑其外形尺寸、 注塑时所需的压力和工厂现有设备等情况,初步选用注塑机为xs-z-60型。 1.3塑件注塑工艺参数的确定 查找相关文献和参数工厂实际使用的情况,增强聚丙烯的成型工艺参数可作如下选择:(试模时,可根据实际情况作适当调整)注塑温度:包括料筒温度和喷嘴温度。料筒温度:后段温度t选用180c; 中段温度t选用200c;前段温度t选用220c; 喷嘴温度:选用220c; 注塑压力:选用100mpa(相当于

11、注塑机表压35kgf); 注塑时间:选用30s; 保 压:选用72mpa(相当于注塑机表压25kgf); 保压时间:选用10s; 冷却时间:选用30s。2注塑模的结构设计 注塑模结构设计主要包括:分型面选择、 模具型腔数目的确定 、 型腔的排列方式、 冷却水道布局、 浇口位置设置 、模具工作零件的结构设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计等内容。2.1分型面选择 模具设计中,分型面的选择很关键,它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。 该塑件为机内骨架,表面质量无特殊要求,但在绕线的过程中上端面与工人的手指接触较多,因此上端面最好自然形成圆角。此外,该零件

12、高度为30mm,垂直于轴线的截面为长方形,若选择如下图所示的分型面方式既可降低模具的复杂程度,减少模具加工难度又便于成型后出件。故选用如下图(2)所示的分型方式较为合理。 分型面的确定2.2 确定型腔的排列方式 本塑件在注塑时采用一模两件,即模具需要两个型腔。综合考虑浇注系统,模具结构的复杂程度等因素拟采取如图(3)所示的型腔排列方式。 采用此种型腔排列方式的最大优点是便于设置侧向分型抽芯机构,缺点是熔料进 入型腔后到另一端的料流长度较长,但因本塑件较小,故对成型没有太大影响。 2.3浇注系统设计2.3.1主流道设计主流道是连接注射机的喷嘴与分流道的一段通道,通常和注射机的喷嘴在同一轴线上,段

13、面为半圆行,且带有一定的锥度。在保证塑料成型良好的情况下,主流道的长度尽量短,否则将会使主流道的凝料增多,且增加压力损失,使料熔体降温过多而影响注射成型。根据设计手册查得xs-z-60型注塑机喷嘴的有关尺寸。 喷嘴前端孔径: d=4mm; 喷嘴前端球面半径:r=12mm; 根据模具主流道与喷嘴的关系: r=r+(12)mm d=d+(0.51)mm 取主流道球面半径 r=13mm 取主流道的小端直径d=4.5mm 为了便于将凝料从主流道中拔出,将主流道设计成圆锥行,其斜度为13经换算得主流道大端直径d=8.5mm.为了使熔料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径r=5mm的圆弧过渡。2.3.

14、2分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道,一般开设在分型面上,起分流与转向作用,多型腔模具一定设置分流道。分流道的形状及尺寸,应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道长度等因素来确定。分流道的长度取决于模具型腔的总体方案和浇口位置,从输送熔体的减少压力损失和热量损失及减少浇道凝料的要求出发应尽量缩短。本塑件的形状不算太复杂,熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列方式可知分流道的长度较短,为了便于加工起见,选用截面形状为半圆行的分流道,查表得r=4mm。2.3.3浇口设计浇口社连接分流道与型腔的一段细短通道,它是浇注系统的关键部分,浇口的形状、数量、尺寸、位置,对塑件质量影响很大

15、。浇口的主要作用:一、塑料熔体流经的通道;二、浇口的适时凝固可控制保压时间;三、对于多型腔模具,用于平衡进料。此塑件为矩形截面,根据塑件的成型要求及型腔的排列方式,选用侧浇口较为理想。它能方便地调整充模时的剪切速率和浇口时间,且侧浇口截面形状简单,加工方便,能对浇口尺寸进行精密加工,浇口位置选择较灵活,以便改善充模状况,去除浇口方便,痕迹小。 设计时考虑制品小口端为外螺纹结构,且从壁厚为2mm处进料,料由厚处往薄处流,为了便于开设浇口,缩短流量,该模具主型芯设在定模,型腔为两瓣凹模滑块组合式,有利于排气。故采用截面形状为矩形的侧浇口,查表初选尺寸为(blh)1mm0.8mm0.6mm,试模时修

16、正。 2.4 定模推出机构设计 塑件采用底部向下放置在模具内,型芯固定在定模上,采用推板脱模。启模时,依靠摆钩和弹簧的回复力推动定模推板使塑件脱离定模型芯。 2.5 动模侧向抽芯机构和推出机构设计 该塑件制品小口端为外螺纹结构,且此塑件断面为圆形螺纹,由于聚丙烯在脱模度下仍具有较好的弹性和韧性,可利用脱件板将塑件直接从螺纹型芯上强制脱下。该塑件底部的梯形凸起位于动模型腔内,脱模时会产生一定的阻力,且均垂直于脱模方向,阻碍成型后塑件从模具脱出。考虑塑件的特点和要求,在动模上安装斜导柱侧向抽芯机构来解决塑件的抽芯和推出问题。启模时斜滑块向上、向外运动,一边完成侧向抽芯动作,一边把塑件由动模型腔内顶

17、出。由于推出动作由模具成型零件完成,塑件表面不会出现推出痕迹。因此要成型此制品型腔采用瓣式凹模,凹模型腔为两瓣式斜滑块组合而成,因此必须做成活动的型芯,即须设置抽芯机构,本模具采用斜销抽芯机构。2.5.1.确定抽芯距由型腔的排列方式及制件的结构特点,可计算抽芯距h,则 s=s+(23)mm =5mm.2.5.2确定斜销倾角斜导柱的倾斜角a是斜抽芯机构的主要技术数据之一,它与抽拔力及抽芯距有直接关系一般取a=1525, 本例选取a=20.2.5.3确定斜销的尺寸斜导柱的直径取决于抽拔力及其倾斜角度,可按设计资料的有关公式进行计算。抽拔力的计算,由于侧孔为断面为矩形,所以用以下公式: =+公式中的

18、:q抽拔力(n); f型芯的截面积(cm);a b-型芯截面的两边长尺寸;(mm) k无因次系数,仅与脱模和摩擦因数f有关;k- 无因次系数,仅与脱模和比值有关 l塑件对型芯的包装长度(mm); e塑料的弹性模量(mpa); -塑料的收缩率(%); -塑料的泊桑比; -型芯单面斜角();及矩形型芯的折算半径可推出以查表得此灯罩的脱模力 =。本例经验估计.取斜导柱的直径d=14mm。斜销的长度根据抽芯距、固定端模板的厚度、斜销直径及斜角大小确定,其计算如图所示.根据公式: l=l+l+l+l+l由于上模座板和上凸模固定板尺寸尚不确定,即h不确定,故暂选h=20mm。如果该设计中h有变化,则就修正

19、l的长度,取d20mm,取l=50mm。2.5.4滑块与导滑槽设计2.5.4.1斜滑块与型芯(孔)的连接方式设计 本例中侧向抽芯机构主要是用于成型零件。为了便于开设浇口,缩短流道,型腔为两瓣凹模斜滑块组合式结构,型芯与滑块的连接采用镶嵌方式,其结构 如图示2.5.4.2斜滑块的导滑方式 本例中为使模具结构紧凑,降低模具装配复杂程度,拟采用瓣式斜滑块形式,其结构如图示为提高滑块的导向精度,装配时可对导向槽或滑块采用配磨、配研的装配方法。2.5.4.3 滑块的导滑长度和定位装置设计 本例中由于侧抽芯距较短,故导滑长度只要符合滑块在开模时的定位要求即可。滑块的定位装置采用弹簧与台阶的确组合形式, 如

20、图示。2.6 成型零件结构设计2.6.1 凹模的结构设计 为了改善模具成型零件的加工工艺性,模具的型腔采用组合式。塑件外表面成型零件为两块斜滑块组成。型芯由主型芯、小型芯组成,此种结构减少了贵重材料的消耗,由于塑件表面质量要求较高,且型腔为镶拼式,因此斜滑块先采用整体结构加工,即在一块胚料上加工出成型部位及斜孔,然后在中心处对开,分别对成型部位打磨,在将型腔拼合成整体,对成型部位抛光、镀铬以降低表面粗糙度等级和提高耐磨性,并使合件的接缝无明显痕迹。根据本例分流道与浇口的设计要求,分流道和浇口均设在凹模镶块上。2.6.2凸模结构设计 凸模主要是与凹模相结合构成模具的型腔,其凸模和侧型芯结构形式如

21、图示。3模具设计的有关计算本例中成型零件工作尺寸计算时均采用平均尺寸、平均收缩率、平均制造公差和平均磨损量来进行计算。查表得聚丙烯的收缩率为s=1.0%2.5%,故平均收缩率为s= 1.75%,考虑到工厂模具制造的现有条件,模具制造公差取=。3.1型腔和型芯工作尺寸计算型腔和型芯工作尺寸计算见下表。类别模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔或型芯的工作尺寸矩行型腔的计算矩行凹模型腔252024l(l+ls%)h=(h+hs%-)249419902402矩行型芯的计算矩行凹模型芯252024l(l+ls%+)h=(h+hs%+)259320802482螺纹型环的计算螺纹型环外径螺纹型环中径螺纹型环内径

22、101010d=(1+s)d -12d=(1+s)dd=(1+s)d-1008610.09510.106螺纹型芯的计算螺纹型芯外径 螺纹型芯中径螺纹型芯内径101010d =(1+)d +d=(1+s)d + d=(1+s)d + 10.241025 10243.2型腔侧壁厚度和底板厚度计算凹模型腔侧壁厚度及底板厚度计算:凹模型腔侧壁厚度计算。由于凹模型腔为组合式矩形型腔,根据组合式矩形型腔侧壁厚度计算公式进行计算: 公式中: p40mp(选定值); =25mm 承受塑料压力部分的侧壁高度; l=20.80mm 侧壁某边长度 ; ; 侧壁全高(初选值); .代入公式计算得,h=1.19mm考虑

23、到凹模还需安放侧向抽芯机构,故取下凹模的外形尺寸为170mm135mm.凹模底版厚度计算。根据组合式型腔底版厚度计算公式进行计算:公式中的: ; b =20mm ; l=30mm (初选值); 根据外形尺寸确定; (地板料选定为45钢);代入公式得:h= 5.3mm;考虑到模具的整体机构协调,取h=25mm。4模具加热与冷却系统的计算本塑件在注射成型时不要求有太高的模温,因而在模具上可不设加热系统。是否需要冷却系统可作如下设计计算:设定模具平均工作温度为40c,用20c的常温水作为模具冷却介质,其出口温度为30c,产量为(初算每2分钟1套)0.26。4.1求塑件在硬化时每小时释放的热量q求塑件

24、在硬化时每小时释放的热量q,查得有关文献得聚丙烯的单位热流量为5910 q=wq=0.265910 =15.34104.2求冷却水的体积流量v v = = =0.6110 由体积流量v查表可知,定模上不需要安装冷却系统,动模冷却水道直径为6,因此模具每分钟所需要的冷却水体积流量很小,故可不设冷却系统,依靠空冷的确方 式冷却,使之与模外软管连接成循环冷却,以缩短冷却时间。5模具闭合高度的确定在支承与固定零件的设据经验确定:定模座板:h=25mm; 上固定板h=25mm;下固定板:h=40 mm;支承板:h20 mm;动模座板:h=25 mm根据推出行程和推出机构的结构尺寸确定垫板:h=50 mm

25、,见图示。因而模具的闭合高度: h=h+h+h+h+h+h =25+25+40+25+20+50 =185 mm6注塑机有关参数的校核 本模具的外行尺寸为280 mm185 mm190 mm.xs-z-60型注塑机模板最大安装尺寸为350 mm 280 mm,故能满足模具的安装要求。 由于上述计算模具的闭合高度h=185mm, xs-z-60型注塑机所允许模具的最小厚度h=70 mm.最大厚度h=200 mm,即模具满足的安装条件。hhh经查资料xs-z-60型注塑机的最大开模行程s=180 mm,满足式顶出塑件的要求.s h+h+(510) mm =10+12+8 =30 mm此外,由于侧分

26、型抽芯距较短,不会过大增加开模距离,注塑机的开模行程足够.经验证, xs-z-60型注塑机能满足使用要求,故可采用。7 绘制模具总装图和非标零件工作图 本模具的工作原理:模具安装在注塑机上,定模部分固定在注塑机的定模板上,动模固定在注塑机的动模板上。合模后,注塑机通过喷嘴将熔料经流道注入型腔,经保压,冷却后塑件成型。开模时动模部分随动模板一起运动,由于摆钩7的作用,在弹簧14辅助下模具首先从i-i分型面分型,定模推件板4强制制品脱离主型芯3而留于型腔内。当摆钩7脱离楔块5的约束后,在弹簧的作用下向外摆动,而不再压定模推件板4。这时,定距拉杆13正好挂住限位螺钉17,故定模推件板4停止移动,ii

27、-ii分型面随即分型。推出时,推杆10推动凹模斜滑块15上行,在斜销16导向下斜滑块边推制品离开小型芯18,边做分型面iii-iii面垂直分型脱出制品。合模时,靠复位弹簧19使推杆10先行复位,定模推件板4将斜滑块15压回动模板6内。在合模过程中,楔块5使摆钩7重新复位并压住定模推件板4。8 注塑模主要零件加工工艺规程的编制机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号01产品名称零(部)件名称滑块凹模共( )页第( )页材料牌号 9mn2v毛坯种类锻造毛坯毛坯外型尺寸每个毛坯可制件数1每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备工时准终单件1下料下料:备料车间锯床2锻造锻成

28、: 尺寸公差为锻造车间空气锤c41250 加热炉3退火退火锻造车间加热炉4检验检验锻造车间5刨粗、精加工六个面,单边余量0.30.5mm模具车间刨床虎钳6磨磨上、下平面、两基准面至图样尺寸模具车间磨床m71207划线划中心线、各螺孔、销孔、形孔轮廓线模具车间划线平台8加工各孔各个螺钉、销钉孔与下模座配钻孔配铰模具车间立钻z525平行夹头9热处理检验硬度硬度为6062hrc热处理车间10线切割切割凹模形状模具车间线切割机11磨精磨上下面至要求尺寸模具车间磨床m712012钳工修整修整型腔模具车间画线平台13检验按照图纸检验模具车间设计日期审核日期标准化日期会签日期标记记数更改文件号签字日期标记处

29、数更该文件号结论经过一段时间的设计,本套方罩壳注塑模具已经设计完成其模具的作用是通过注塑得出所需零件在设计过程中参考了很多资料,而且也有一些自己的设计经验在设计时不仅要考虑到一些象零件材料、加工条件、技术要求、尺寸精度外,还应该充分考虑到模具的其他成本,如原材料的获取条件、加工设备的精度、加工条件、周围环境的条件、还有交通运输及所需的时间和交货期限等一些于之有关的一切情况模具是制造业的重要工艺基础,在我国,模具制造属于专用设备制造业。中国虽然很早就开始制造模具和使用模具,但长期未形成产业。直到20世纪80年代后期,中国模具工业才驶入发展的快车道。近年,不仅国有模具企业有了很大发展,三资企业、乡

30、镇(个体)模具企业的发展也相当迅速。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。虽然模具种类繁多,但其发展重点应该是既能满足大量需要,又有较高技术含量,特别是目前国内尚不能自给,需大量进口的模具和能代表发展方向的大型、精密、复杂、长寿命模具。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此,一些重要的模具标准件也必须重点发展,而且其发展速度应快于模具的发展速度,这样才能不断提高我国模具标准化水平,从而提高模具质量,缩短模具生产周期,降低成本。由于我国的模具产品在国际市场上占有较大的价格优势,因此对于出口前景好的模具

31、产品也应作为重点来发展。此次设计的是方罩壳注塑模,制品一端为矩形结构,矩形内腔由设在定模一侧的型芯成型,外腔及螺纹由设在动模一侧的斜滑块成型。由于制品对型芯包紧力较大,故设置了定模推板。由于聚丙烯在脱模温度下仍具有较好的弹性和韧性,可利用脱件板将塑件直接从螺纹型芯上强制脱下。还有要设置斜导柱侧向抽芯机构、确定分型面、分流道和浇注系统,由于本套模具采用的是瓣式凹模,凹模型腔为两瓣式斜滑块组合而成,因此必须做成活动的型芯,即须设置抽芯机构,本模具采用斜销抽芯机构。在目前制造技术和制造设备已经很高的情况下,要充分利用高的制造设备,如数控机床等,在设计中用到的就是现有最普遍运用的cad/cam技术,通过cad的设计来绘制模具图形,避免了以前的通过手工绘图所带来的人为的错误,也缩短了设计时间。再通过cam的自动编

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