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文档简介
1、目录 1第1章弓I言 2第2章零件分析 32.1 零件的作用 32.2 零件的工艺分析 3第3章工艺规程设计 43.1 确定毛坯的制造形式 43.2 毛坯的设计 43.3 选择定位基准 53.3.1 精基准白选择 53.3.2 粗基准白选择 63.4 制定工艺路线 73.4.1 工艺路线 7第4章确定切削用量及基本工时 9第5章夹具设计 175.1 设计夹具的目的 175.2 本课题夹具设计 175.3 问题的提出 175.4 定位基准的选择 175.5 切削力及夹紧力计算 185.6 定位误差分析 195.7 夹具设计及操作简要说明 19设计小结 20参考文献 21随着科学技术的发展,各种新
2、材料、新工艺和新技术不断涌现,机械制造工 艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现,已突破传统 的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴,可以加工各种难加工材料、复杂的 型面和某些具有特殊要求的零件。 数控机床的问世,提高了更新频率的小批量零 件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的 迅速发展,极大地推动了机械加工工艺的进步,使工艺过程的自动化达到了 一个 新的阶段。“工欲善其事,必先利其器。”工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来,现代制造技术与机械制 造工艺自动化都有了长足的发展。但工具(含夹具、刀具、量具与辅具等)在不 断的革新中,其功
3、能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品 成本都有着直接的影响。因此,无论在传统制造还是现代制造系统中,夹具都是 重要的工艺装备。底座的加工工艺规程及其铳侧面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问 题,并设计出专用夹具,保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性 强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产 实践的需要,只有将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。
4、2.1 零件的作用图2.1零件图底座是一种基础零件,是整个机械装置的主体,起密封、定位的作用,因此, 对于关键联接部位要求加工精度比较高2.2 零件的工艺分析底座零件白材料为HT15cl灰铸铁属于脆性材料,故不能锻造和冲压。但灰 铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。零件有2组加工面他们有位置度要求。以下是本零件需要加工的表面以及加 工表面之间的位置要求:(1) 一组是以底面为基准的加工面,这组面主要是下底面,U形槽及其凸台, 尺寸90所对应的两侧面,尺寸50所对应的两侧面。(2)以13孔为基准的加工面,这组加工面主要是弧形槽,R2槽。第3章工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT15
5、cl由于零件为10000件/年,属于中批生产,而且零件的 轮廓尺寸不大,选用砂型铸造,采用机械翻砂造型,铸造精度为2级,能保证铸件的尺寸要求,这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。3.2 毛坯的设计底座零件材料为HT150,毛坯重约5Kg。生产类型为成批生产,采用砂型铸 造,机械翻砂造型,2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的加工余量,对毛坯初 步设计如下:1 .底座的下端面该底座的下端面粗糙度都是6.3 ,只要进行铳加工就能满足光洁度要求。根 据资料可知,选取加工余量等级为 G,选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知,底座的下端面白单边余量为2mm符
6、合要求。2 . U形槽及其凸台U形槽凸台表面粗糙度为12.5,只要粗铳即可满足要求,具加工余量为2mm,U形槽表面粗糙度为12.5,只要粗铳即可满足要求,具加工余量为 2mm,3 .尺寸90所对应的两侧面,尺寸50所对应的两侧面尺寸90所对应的两侧面表面粗糙度为 6.3,经过粗铳加工即可以,选用单边余量为2mm尺寸50所对应的两侧面表面粗糙度为 1.6,需经过精加工,选用单边余量 为2mm根据上述原始资料及加工工艺,确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸, 这样毛坯的尺寸就可以定下来了,毛坯的具体形状和尺寸见图3.1 “底座”零件毛坯简图。图3.1 “底座”零件毛坯图3.3 选择定位基准正确地选
7、择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容,也是保证零件加工精 度的关键。定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。在最初加工工序中,只能用毛坯 上未经加工的表面作为定位基准(粗基准)。在后续工序中,则使用已加工表面作 为定位基准(精基准)。在制定工艺规程时,总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把 各个表面加工出来,然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。另外, 为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度,可在工件上某部位作一辅助基 准,用以定位。应从零件的整个加工工艺过程的全局出发,在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上,根据粗、精基准的选择原则,合理选择定位 基准。3.3.
8、1 精基准的选择“基准重合”原则应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准,即“基准重合”的原则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差“基准统一”原则应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准,即“基准统一”的原则。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度,避免基准变换所产生的误差,并简化夹具的设计制造工作。“互为基准”原则当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时,可采用这两个表面互为基准,反复多次进行精加工。“自为基准”原则在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中,应尽量选择加工表面本 身作为定位基准。此外,精基准的选择还应便于工件的装夹与加工, 减少工件变形及简化
9、夹具 结构。需要指出的是,上述四条选择精基准的原则,有时是相互矛盾的。例如, 保证了基准统一就不一定符合基准重合等等。在使用这些原则时,要具体情况具体分析,以保证主要技术要求为出发点,合理选用这些原则。对于精基准而言,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,进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。3.3.2 粗基准的选择若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀,则应选该表面为粗基 准。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下, 若零件上每个表面都要 加工,则应以加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可使这个表面在加工中不致 因加工余量不足,造成加工后仍留有部分毛
10、面,致使工件报废。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下,若零件有的表面不需要加工时,则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量均匀,又要求保证不加工表面与加工表面的位置 精度,则仍按本原则处理。选作粗基准的表面,应尽可能平整和光洁,不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷,以便定位准确,装夹可靠。粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次, 否则定位误差太大。但是, 当毛坯是精密铸件或精密锻件,毛坯质量高,而工件加工精度要求又不高时,可 以重复使用某一粗基准。粗基准的选择:对于零件的加工而言,粗基准的选择对后面的精加工至关重 要。从零件图上可以看出,
11、底座零件还算比较规则,所以粗基准容易选择。为了 保证底面及其它加工表面的位置精度的要求, 选择底座底面作为粗基准,加工出 U形槽凸台面,再以U形槽凸台面精加工出底面,然后以此为精基准,加工其它 表面。3.4 制定工艺路线3.4.1 工艺路线制订工艺路线的出发点,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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下,可以考虑 采用万能型机床配以专用夹具,并尽量使工序集中在提高生产率。 除此以外,还 应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量降下来。工序I :铸造工序H:时效处理工序田:以底面为粗基准,铳 U形槽凸台面。工序IV:铳底面工序V:铳U形
12、槽工序VI:铳尺寸90两端面0.0250.025工序即:粗铳尺寸500两端面,精铳尺寸500两端面工序钻孔13工序IX:铳弧形槽工序X:铳R2槽工序XI:检验工序I:铸造工序H:时效处理工序田:粗铳底面工序IV:铳U形槽凸台面工序V:精铳底面工序VI:铳U形槽,工序即:铳尺寸90两端面,工序钻孔130.0250.025工序IX:粗铳尺寸500 两端面,精铳尺寸500 两端面工序X:铳弧形槽工序XI:铳R2槽工序XII :检验工艺方案一和方案二的区别在于方案一工序比较集中,方案二工序比较分散,工序集中比较利于中小批量生产,工序分散适合大批量工业化生产, 在本设 计中,选用工序集中,并配以较多的专
13、用夹具,比较合适,因此,本工艺设计选 用方案一。第4章 确定切削用量及基本工时工序田:以底面为粗基准,铳 U形槽凸台面1 .选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金端铳刀,刀片采用 YG8机床采用X5028立式铳ap=2mm d0=30mm v=42.5m/min, z=3。2 .决定铳削用量。1)决定铳削深度因为加工余量不大,一次加工完成aD =2mmp2)决定每次进给量及切削速度根据X5028型铳床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fZ=0.2mm伤,则1000 V二 d1000 42.5二 30二451 r/min按机床标准选取nw =475r/min二 dnw1000
14、二 30 475 =44.75 m/min1000当 nw = 475r/min 时fm = fZznW=0.2 x3X475=285mm/min3)计算工时切削工时:l =47mm, l1 =9mm , l2 =3mm,则机动工时为_l1il2nw f47 9 3285=0.18min .两个凸台,2tm =2 0.18 = 0.36min工序IV:铳底面1 .选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金端铳刀,刀片采用 YG8机床采用X5028立式铳ap=2mm d0=130mm v=42.5m/min , z=8。2 .决定铳削用量。1)决定铳削深度因为加工余量不大,一次加工完成aD =2mm
15、p2)决定每次进给量及切削速度根据X5028型铳床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fZ=0.2mm伤,则ns1000 v 1000 42.5二 130=104 r/min按机床标准选取nw = 118r/min二 dnw1000二 130 1181000= 48.17 m/min当 nw = 104r/min 时fm = fZznW=0.2 x8X 104=166mm/min3)计算工时切削工时:l=152mm,筋)l2=65mm,贝U机动工时为l 1i l2nw f152 9 65166=1.36min工序V:铳U形槽1 .选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金圆周铳刀
16、,刀片采用YG8机床采用X61W万能铳床ap=1mm d0 =120mm v=42.5m/min , z=20。2.决定铳削用量1)决定铳削深度因为加工余量不大,一次加工完成aD =1mmp2)决定每次进给量及切削速度根据X5028型铳床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fZ=0.1mm伤,则ns1000 V 1000 42.5二 120= 112.8 r/min按机床标准选取nw=125r/min二 dnw1000二 120 1251000=51 m/min当 nw = 125r/min 时fm= fZznW =0.1 x 20X 125=250mm/min3)计算工时切
17、削工时:l =37mm ,1i =10mm ,则机动工时为l l l112nw f37 100.188min .250两个 U形槽,2tm =2父0.188 = 0.376min工序VI:铳尺寸90两端面1 .选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金端铳刀,刀片采用YG8机床采用X5028立式铳ap=2mm do=60mm v=42.5m/min, z=6。2 .决定铳削用量。1)决定铳削深度因为加工余量不大,一次加工完成aD =2mm p2)决定每次进给量及切削速度根据X5028型铳床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fZ=0.2mm伤,则=225 r/min1000 v
18、1000 42.5ns =二 d 二 60按机床标准选取nw =235r/min7:dnw二 60 235 cv = 44.3 m/min10001000当 nw = 235r/min 时fm = fZznW=0.2 x6X235=282mm/min3)计算工时切削工时:l =98mm , l1 =9mm ,=30mm ,则机动工时为tm -l 1 4nwf98 9 30282=0.486min铳两个面, 2tm =2 0.486 = 0.972min .0.0250.025工序VH:粗铳尺寸500两端面,精铳尺寸500 两端面0.025粗铳尺寸500 两端面1 .选择刀具及机床刀具选取不重磨
19、损硬质合金圆周铳刀,刀片采用 YG8机床采用X5028立式铳床ap=1.5mm d0=49mm v=42.5m/min, z=6。2 .决定铳削用量。1)决定铳削深度因为加工余量不大,一次加工完成ap =1.5mm2)决定每次进给量及切削速度根据X5028型铳床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fZ=0.2mm伤,则二 276 r/min1000 v 1000 42.5ns =二二 d 二 49按机床标准选取nw=300r/min二 dnw v =1000二 49 3001000=46.16 m/min当 nw = 300r/min 时fm = fZznW=0.2 x6X3
20、00=360mm/min3)计算工时切削工时:l =98mm , l1 =9mm , l2 =30mm ,则机动工时为tml l1l2nw f98 9 30360=0.38min .0.025精铳尺寸500 两端面1 .选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金圆周铳刀,刀片采用YG8机床采用X5028立式铳床ap=0.5mm d=50mm v=42.5m/min, z=6。2 .决定铳削用量。1)决定铳削深度因为加工余量不大,一次加工完成ap =0.5mm2)决定每次进给量及切削速度根据X5028型铳床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fZ=0.2mm伤,则1000 V 10
21、00 42.5二 49=276 r/min按机床标准选取nw=300r/min二叽1000二 50 3001000=47 m/min当 nw = 300r/min 时fm = fZznW=0.2 x6X300=360mm/min3)计算工时切削工时:l =98mm ,li =9mm, l2=30mm,则机动工时为tmll1l298 9 30360=0.38min .工序Vffl:钻孔13机床:Z550立式钻床刀具:根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻 131)进给量取 f =0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min.取 V=30m/min3)确定机床主轴转速1000vc
22、1000 30ns = 735r/min二dw二 13与735r/min相近的机床转速为735r/min 。现选取nw =735r/min 。所以实际切削速度 vc = *5 =-735 =1.34 m/min 100010005)切削工时,按工艺手册表 6.2-1。, l l1 l2tm = ; 其中 l =20mm ; l1=4mm; l2=3mm;nW fl l1 l2、/20 4 3、tm =2X (1-2)=2 x ()=0.282(min)nw f735 0.13工序IX:铳弧形槽1 .选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金端铳刀,刀片采用YG8机床采用X5028立式铳ap=2mm
23、 do=13mm v=42.5m/min, z=2。2 .决定铳削用量。1)决定铳削深度因为加工余量不大,10次加工完成ap =2mmp2)决定每次进给量及切削速度根据X5028型铳床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fZ=0.2mm伤,则1000 V二 d1000 42.5二 13= 1041 r/min按机床标准选取nw=950r/min二 dnw1000二 13 9501000=38.779 m/min当 nw = 950r/min 时fm = fZznW=0.2 x2X950=380mm/min3)计算工时切削工时:l =30.37mm则机动工时为,十次走刀l 30
24、 37tm =-x10=30.37x10=3.2minnw f380加工两个 2tm =2 3.2 = 6.4min工序X:铳R2槽1.选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金端铳刀,刀片采用YG8机床采用X5028立式铳ap=2mm d0=4mm v=42.5m/min , z=2。2.决定铳削用量。1)决定铳削深度因为加工余量不大,2次加工完成aD =2mm p2)决定每次进给量及切削速度根据X5028型铳床说明书,其功率为为7.5kw,中等系统刚度。根据表查出fZ=0.2mm伤,则ns =1000v 1000 42.5=3383 r/min按机床标准选取nw = 1180r/min二 dn
25、w二 4 1180v = = = 14.82 m/min10001000当 nw = 1180r/min 时fm= fZznW =0.2 x 2X 1180=472mm/min3)计算工时切削工时:l =10mm则机动工时为,2次走刀tml 10 2=0 2=0.04minnw f472第5章夹具设计5.1 设计夹具的目的在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热工艺过程中, 使用着大量的夹具。所谓夹具就是一切用来固定加工对象,使之占有正确位置, 接受施工或者检测的装置。在机械制造中采用大量的夹具,机床夹具就是夹具中 的一种。它装在机床上,使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置,
26、并能承受 切削力的作用。机床夹具的作用主要有以下几个方面: 较容易、较稳定地保证加 工精度,因为用夹具装夹工件时,工件相对机床(刀具)的位置由夹具来保证, 基本不受工人技术水平的影响,因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度; 提高劳动生产率,因为采用夹具后,工件不需要划线找正,装夹也方便迅速,显 著地减少了辅助时间,提高了劳动生产率;扩大机床的使用范围,因为使用专用 夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范围,例如,在在车床或摇臂转床上 安装链模夹具后,就可以对箱体孔系进行链削加工; 改善劳动条件、保证生产安 全,因为使用专用机床夹具可以减轻工人的劳动强度、改善劳动条件,降低对工人操作技术水
27、平的要求,保证安全。5.2 本课题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。 由指导老师的分配,决定设计第工序VI:铳尺寸 90两端面。5.3 问题的提出本夹具主要用于铳尺寸90两端面,铳面之前,底面与 U形槽已加工出来, 本道工序加工精度要求不是很高,为此,本夹具主要考虑如何提高生产效率。5.4 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理,否则将 直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。 基准选择不当往 往会增加工序或使工艺路线不合理,或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度(特别是位置精度)要求。因此我们应
28、该根据零件图的技术要求,从保 证零件的加工精度要求出发,合理选择定位基准。此道工序没有较高的技术要求,也没有较高的平行度和对称度要求, 所以我 们应考虑如何提高劳动效率,降低劳动强度,提高加工精度。我们采用已加工的 底面、和U形槽为定位基准,用底面、定位销和一定位挡销限制工件六个自由度, 为了提高加工效率,缩短辅助时间,决定用简单的螺母压板作为夹紧机构。5.5 切削力及夹紧力计算刀具:高速钢端铳刀(|60mm z=6机床:x5028型立式铳床由3 所列公式得XF yz UF0f3p fz ae zF 二doqvnWF查表9.4 -8得其中:修正系数kv =1.0CF =30 qF =0.83
29、XF =1.0y f =0.65 u f =0.83 a =2 z=6 w f =0代入上式,可得 F=1889.4N因在计算切削力时,须把安全系数考虑在内。安全系数K= K1K2K3K4其中:ki为基本安全系数1.5K2为加工性质系数1.1K 3为刀具钝化系数1.1K4为断续切削系数1.1所以 F = KF = 3772N(2)夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由N ( f1 + f2 )= KF 其中f为夹紧面上的摩擦系数,取f1 = f2 =0.25F=Pz+G G为工件自重flf2=7544N由于7544N不是很大,经校核: 满足强度要求,夹具安全可靠,5.6 定位误差分析本工序对面加工精
30、度要求不高,采用本夹具能满足加工要求o5.7 夹具设计及操作简要说明在设计夹具时,应该注意提高劳动生产率避免干涉。 应使夹具结构简单,便 于操作,降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铳床夹具选择了压板夹紧方式。本工序为切削力较大,手动夹紧就能达到本工序的要求,但是要注意拧到位。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。设计小结课程设计是培养学生综合运用所学知识、 发现、提出、分析和解决实际问题, 锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。通过本次课程设计,不仅巩固了以前所学过的知识,而且学到了很多在书本 上所没有学到过的知识。对我来说,收获最大的是那些分析和解决问题的方法与 能
31、力。在整个设计过程中,我发现像我们这些学生最缺少的是经验, 没有感性的 认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节。 此次设计需要我们将学过的 相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进。通过此次设计, 我懂得了只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起 来,从理论中得出结论,才能真正为社会服务,从而提高自己的实际动手能力和 独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题,可以说得是困难重重。在设计的过程中也发现了 自己的不足之处:对以前所学过的知识理解得不够深刻, 掌握得不够牢固,比如 说不懂公差的确定、工时定额怎么计算、夹紧机构的具体应该怎么设计等等。 通 过此次
32、设计,又把以前所学过的知识重温了一次。这次课程设计使我受益匪浅,为我今后的学习和工作打下了一个坚实而良好 的基础。在此衷心感谢老师和同学的帮助和指导。参考文献1 艾兴、肖诗纲.切削用量简明手册.机械工业出版社,1994年.2 李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社,1994年.3 哈尔滨工业大学、上海工业大学.机床夹具设计.上海科学技术出版社,1983 年.4 东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社,1990年.5 郭宗连、秦宝荣.机械制造工艺学.中国建材工业出版社,1997年.6 冯道.机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册.安徽文化
33、音像出版社,2003.7 马贤智.机械加工余量与公差手册.中国标准出版社,1994. 12.8王光斗.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社,2002. 8.曾玉及尉甘求夏学更R崽星cm收 f 原。蜒thi-wH产品4号卑件用号产品名拜展座零件君舒良庆共后面篦1页车间工序号工序S称材料牌号ewpim锥1_,昭t凸台面HT2D0毛坯种空毛般解尺寸舟毛坯可帮件默击自件疑铸件i1设岳名稀谡备SI号诏蒯泻同ami件相立式铳床X502主具墉号里名称切削漉专用钺交具工位器具维号工位器具各春工序口寸的春冬 里件机自51101机械加工工艺过程卡片F品盟与TRW把S3底座掌中屯耶联座并 1MI向甘M 二号HT2W
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