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毕业设计姓翔学号:完成日期:摘要对于大批量的零件,尤其是板料,冲压生产具有生产效率高,成本低等优针对这种情况,论文首先对模具行业的发展现状,存在的缺点进行了分析点。数进行工艺性计算、分析,确定模具间隙、排样形式与搭边值、刃口尺寸以及模流程卡。为得到的零件平直度比较高,采用弹性卸料装置,而冲出的零件与废料堆冲出的零件与废料直接落到地面。并采用导料板和导料销导向,挡料销粗定位,再用导正销来精定位,采用手动送料,选用可倾式压力机。关键词:模具冲压工艺材料-1-BimetallicstripFormostofparts,especiallysheets,stampinghastheadvantageofhighproductionefficiencyandlowcost..Primarilyaimingatthenecessityofstamping,thedissertationgivesanalysisanddiscussionaboutthestateofdevelopmentandtheexistenceofshortcomings.Thenmakeaprocessanalysisoftheparts,theprogressivediehasbeenusedtomakethebimetallicstripbycomparingthestrengthsandweaknessofvariousprocessingscheme.Afterthat,processingschemeanddiestructureformarepreliminaryselectedthenmakingprocessofcalculationandanalyzetotheparametersofdieandparts,determiningthecalculationofmodelclearance,Nestingintheformandcutting-buildingsidevalue,cuttingedgesizeanddieblankingforce,centerofpressure.Eventuallydesigningandchoosingspecificdieparts,includingensurethestructuralform,specificdimensionandmaterialofeachParts.Analyzedthemainsizeprecisionofpartsandshapeandpositiontolerances,accordingtotheexistingprocessingmethod,makingprocessingschemesforthemainpartsandfillingintheprocesscard.Inordertogainahigherflatness,weusetheelastictripper,howeverthepartsandwasteswhichbeenrushedouteasilyleadtosafetyaccidents,sothedieplateshouldbediggedastraightholetooffloadthepartsandwaste,thenuselocatingpinofblankingpunchtofinepositioning,usemanualfeedingalsoelectthetiltingpressandusethehooksrakingpartsoutwhenitfinishedtenparts.Keywords:Mould;Pressprocess;Material-2-目录-5-我国模具行业存在的问题....................................--...............................................------2.4.1--2.4.2--2.4.32.4.4----2.4.5--2.4.6--.....................................................------3.2.1--3.2.2-------------------3-----...............................................---------4-第1章概述1.1冲压模的发展和现状改革开放以来,随着国民经济的高速发展,市场对模具的需求量不断增长。近年来,模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展,模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化,除了国有专业模具厂外,集体、合资、独资和私营也得速崛起的乡镇企业,科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心;中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。[1]基础的要素之一。展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维CAD,并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件,个别厂家还引进了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE软件,并成功应用于冲压模的设计中。CAD/CAE/CAM期等方面做出了贡献。[2]“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项:(1)全面推广CAD/CAM/CAE技术模具CAD/CAM/CAECAD/CAM/CAECAD/CAM技术培CAE使CAD/CAM/CAE现技术资源的重新整合,使虚拟制造成为可能。[3]-5-(2)高速铣削加工表面光洁度。另外,还可加工高硬度模块,还具有温升低、热变形小等优点。高目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。(3)模具扫描及数字化系统高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型数控系统的加工程序、不同格式的CAD模具扫描系统已在汽车、摩托车、家电等行业得到成功应用,相信在“十五”期间将发挥更大的作用。(4)电火花铣削加工加工(像数控铣一样)一技术将得到发展。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。[4]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、-6-有较大发展。有如下几类:(1)汽车覆盖件模具冲压模具占模具总量的40%以上。汽车覆盖件模具主要为汽车配套,也包括性,模具大都是大中型,结构复杂,技术要求高。尤其是为轿车配套的覆盖件模具,要求更高,可以代表冲压模具的水平。此类模具我国已有一定的技术基础,已为中档轿车配套,但水平还不高,能力不足,目前满足率只有一半左右。中高发。(2)精密冲压模具多工位级进模和精冲模代表了冲压模具的发展方向,精度要求寿命要求极高,主要为电子工业、汽车、仪器仪表、电机电器等配套。这两种模具,国内已但大部分企业仍有较大差距,供应总量不足,进口很多。(3)大型精密塑料模具塑料模具占模具总量近40%,而且这个比例还在上升。塑料模具中为汽车和包装配套的多层、多腔、多材质、多色精密注塑模,为新型建材及节水农业配套美元。(4)主要模具标准件元件等。这些产品不但国内配套大量需要,出口前景也很好,应继续大力发展。规模化生产。(5)其他高技术含量的模具-7-占模具总量给8%的压铸模具中,大型薄壁精密压铸技术含量高,难度大。“十一五”期间也应重点发展。[3]当前冲压模具技术发展呈现三大特点:[5]为:(1)充分运用IT技术发展模具设计、制造。制约因素。目前,世界上汽车的改型换代—般约需48个月,而美国仅需30个CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模地设计和异地制造。同时,虚拟制造等IT技术的应用,也将推动模具工业的发展。(2)车身制造中的级进冲模发展迅速。切、涂油、板坯运输等后续工序。级进组合冲模已在美国汽车工业中普遍应用,梯模相比,节约30%。但是级进组合冲模技术的应用受拉伸深度、导向和传输的完全替代多工位压力机,绝大多数零件应优先考虑在多工位压力机上加工。-8-1.2我国模具业面临的问题技术密集、人才密集、综合性强、经济效益高的产业。世界各工业发达国家几乎无一例外地把汽车产业做为国民经济的支柱产业。汽车的研制、生产、销售、营运,与国民经济许多部门都息息相关,对社会经济建设和科学技术发展起重要推动作用。角”到“主角”的转变,同时也为中国确立了世界汽车制造大国的地位。从全球汽车产量排名表看.2000年的世界10韩国、西班牙、加拿大、意大利、巴西和墨四哥,中国紧随其后排在第11位。到2Q03年,我国汽车产量超过意大利,巴西、墨西哥、韩国、西班牙和加拿大等6个国家,一举跃居世界第5,估计2004年已超过法国,成为世界上第4大汽车生产回;国家统计局还大胆预测:到2005年,中国汽车产量将超过德国,成为全球第3大汽车制造国。[6]无疑是一个利好消息。在美国,日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车棋具,而在我国,仅有约1/3的模具产品足在为汽车制造业服务,模具上业在我国尤其是汽车制造业集中的地区(长三角、珠三角及环渤海地区还有很大的发展余地。[7]目前,国内汽车产品的小产和销售呈现高速增长,统计数据表明,2003年汽车产量达到440万辆.比2002年同比增长35%,估计2004年末汽车年产量已达到5507辆,全年度上市的新车车型超过50款。[8]在汽车生产中,包括车身外体、发动机、内饰件等在内的90%以上的零部件需要依靠模具成形。制造款普通轿车就需要约1000多副冲压模具,200多副内饰件模具。一个车款就需要制造1200多副模具。10个千款就意味着至少有60000多副模具需要加工。-9-技术水平,追求高精度、高效率、低成本,为小国汽车国产化服务,也为中同模具行业的发展寻找突破口。[9]企业带来了前所未有的挑战和机遇,如何把握机遇、紧跟汽车工业发展的步伐,发展,模具加工、模具工艺是材料成型的重要方式之一,与机械加工相比,具有工序少、材料利用率高、能耗低、生产性能好、小产效益高等众多优点。模具生达650前国内模具生产企业共有20000多家,从业人员150万人,年产值450亿元。[10]模具的发展与汽车上业的快速发展密切相关,其中汽车大型零件的注射模、的1/5到1/3这种相对比较低的价格成为国内模具进入国际市场井与国外模空间,与美国、口奉相比还相差很远,最近世界主要钢铁公司专家认为到2010年小国汽车用钢将增长50%,达到1800含维修。由于中国劳动力便宜,技术水平尚可,市场需求人,世界制造业的巨头纷纷到中国投资建厂,因此,中市场带来更大的需求。[11]-10-一个轿车车型的车身覆盖件模具赞用平均按2亿元人民币计算,每年需要36亿元人民币用轿车车身覆盖件模具的购买。如呆国内汽车模具企业能承揽轿车车身覆盖件模具的30%,国内车身模具业就能跨越目前的状况,迅速赶上国内汽车发展水平,如果能承揽其50%以上,将会对汽车模具行业产生巨大推动大量需求。从模具技术发展来看,高精度、低成本、交货朋垣足今后模具发展的的发展[12]。1.3拟采用方案针对上述问题,本设计拟采用如下方案进行设计:1)通过对比各种加工方案的优劣,初选定是否用冲压来制造该双金属片。2)对该零件加工工艺性进行分析,并初定加工方案与模具结构形式。初定采用何种结构或措施来减少零件尖角对模具的磨损,增加模具寿命。3)对模具与零件参数进行工艺性计算、分析,确定模具间隙、排样形式与搭边值、刃口尺寸以及模具冲裁力、压力中心进行计算。4)进行模具具体零部件的设计与选用,包括各零部件的结构形式、具体尺寸、材料等进行确定。5)分析模具主要零部件尺寸精度与形位公差要求,根据现有加工方法,编制模具主要零件的加工方案,并填写工艺流程卡。-11-第2章工艺分析设计计算2.1本设计零件作用与特点分析1所示。零件材料为主动的可塑性,容易成形加工。料厚为1.2mm,属薄料,受纵向力易翘曲。其次,从结构上来看,是小于90轮廓为两个不同直径的圆组为R1和R2.5。图最后,从尺寸标注中可知,该零件最大尺寸为29.1mm,宽为8mm,最小圆角R1,内轮廓与外轮廓之间有形位公差要求,但要求不高。2.2零件的工艺性分析冲裁件的工艺性指冲裁件对冲压工艺的适应性,它包括冲裁件的结构工艺命有很大的影响,在冲裁模CAD系统中,计算机辅助判别冲裁件在形状结构和精度方面的可形,同时也后续模具模块提供必要的信息。[]1)冲裁件结构工艺性判别工件的形状的结构是否适应于冲裁加工。在CAD系统中,一般采用自动判别法、交互判别法、或将自动与交互相结合的综合判别法了来辅助判别。2)冲裁件精度的判别-12-寸进行下类分析:A.将尺寸的名义值和偏差值与标准公差表对照,逐一判定各尺寸的精度等级。B.将每一尺寸信息与数据库中的有关技术标准对照,判定该尺寸能否使用普通精度模具进行加工。而对于本零件:1)材料零件材料为镍与镍铁合金,具有良好的可冲压性能。2部分,故考虑采用级进模先冲孔,后落料两次冲压成形。3)零件外轮廓有两个尖角是本设计的一个难点,可采用镶块结构。4)尺寸精度零件尺寸属于IT13级~IT14级。5)结论:可以冲裁。2.3加工方案比较与确定冲压模的优点在这样的对比下很快就显现出来了,首先它结构,加工方法简单,效率高,工艺也很简单,操作更是没有任何难度,可以用不动脑子来形容它的操作过程,基本上可以说正常情况下只要进行安全知识培训就可以了,不用操作技能培训。最重要的,也是所有制造商最关心的,就是成本低,同时也意味着利润的上升。1)冲压模方案种类该工件包括落料、冲孔两个基本工序,可有以下三种工艺方案:方案一:采用单工序模生产。方案二:采用复合模生产。方案三:采用级进模生产。2)模具方案的比较工艺方案选择的准则为了实现工艺方案的计算机辅助选择,首先应总结出实际设计中常用的准则主要有:如果工件上的最小孔边、孔间距小于复合的凹凸模最小许用壁厚值,因不能保证凹凸模强度,应考虑采用连续模或单工序模。-13-如果工件上的内孔与外形的相对位置精度要求较高,应尽可能采用复合模。如果工件内、外形的毛刺要求同向,应采用复合模。连续模和复合模的生产效率较高,单工序的模的生产效率较低但模具结构简连续模或复合模,小批量生产时采用单工序模。当工件较厚(一般大于5mm250mm)时,不仅冲压力大,而且模具尺寸大,不宜采用连续模。如果与冲孔凸模安装位置发生干涉,不宜采用复合模。当工件的平整度要求很高时,一般应采用正装复合模。模具结构简单,制造方便,但需要两道工序,两副模具,成本相对较高,生使工件精度、质量大打折扣,达不到所需的要求,难以满足生产需要。复合模的特点是生产率高,冲裁件的内孔与外缘的相对位置精度高,板料的要求高,成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。只需要一种方案都有比较好,而且效率高。级进模是一种多工位、效率高的一种加工方法。但级进模轮廓尺寸较大,制造复杂,成本较高,一般适用于大批量,小型冲压件。且级进模把冲孔和落料分两步在不同位置上进行,内轮廓与外轮廓之间的形位公差不易保证。该零件属大批量生产,形状较复杂。工件精度要求不高,主要工序有冲三个小孔,冲中心孔,落料。根据以上准则,可以考虑用以下两个工艺方案方案一、采用复合模加工。复合模的特点是生产率高,冲裁件的内孔与外高,成本高。复合模主要用于生产批量大、精度要求高的冲裁件。方案二、采用级进模加工。级进模比单工序模生产率高,减少了模具和设-14-模轮廓尺寸较大,制造较复杂,成本较高,一般适用于大批量生产小型冲压件。所冲裁出的零件的形位公差。3)方案的确定综上所述,比较方案一与方案二,对于所给零件,由于零件孔边距较小,最小为1.5mm,如采用复合模冲压,模具结构相对复杂,加工难度高,所以根据零件性质故采用级进模加工。2.4工艺与设计计算2.4.1冲裁模初始双边间隙由文献[3]查得Z096mmaxZ072mmin2.4.2凸凹模刃口尺寸确定1)落料刃口尺寸由文献[4]查得冲压件自由公差后,落料基本尺寸有:L=22.5L=2L=3.5mm12RR3R=R4mm12查表知:零件制造工差最小的尺寸R对应的10.4(ZZ)0.01;0.6(ZZ)0.014mmdmaxminpmaxmin则0.024mmZZ0.168mmdpmaxmin所以宜采用凸凹模分别加工法制造凸、凹模查表知,其对应的x值如下:LLx12RRx12L(22.65x)22.35mm0.010.01d00L(2.1x)1.9mm1d0.010.0100L(3.6x)3.4mm0.010.012d00R(3.1x)2.95mm0.010.011d00R(4.1x)3.95mm0.010.012d00-15-凹模刃口尺寸为:L(22.35Z)022.28mm0(26)pmin0.0140.014L(1.9Z)01.83mm(27)(28)(29)(210)01pmin0.0140.014L(3.4Z)03.33mm02pmin0.0140.014R(2.95Z)02.88mm01pmin0.0140.014R(3.95Z)03.88mm02pmin0.0140.0142)冲孔凸、凹模刃口尺寸确定冲孔工序基本尺寸有:L31R12同上,应采用凸、凹模分别加工法。、Hx1R、Rx0.7512则:Lx)00p0.140.14Hx)00p0.140.14Rx)001p0.140.14Rx)002p0.140.14凸模刃口尺寸为:LZ)0.1min00.1p0HZ)0.1min00.1p0RZ)0.1min00.11p0RZ)0.1min00.12p02.4.3搭边值确定-16-a2查文献[3]中表知,冲件之间搭边值为:1a冲件与条料边间搭边为:2.4.4排样设计21.12.2mm0排样拟采用以下两种方式,工件间及工件与调料边之间搭边值分别为2mm和2.2mm,如图2-2所示:2.45mm,零件间的搭边值调整为2mm。条料宽度为=29.1+2X2.45=34mm,步距S=63mm所以:实际条料搭边值分别为2mm和2.45mm图材料利用率:nA方案一:=100%36%Bh(221)(222)nA方案二:=100%33%Bh对比以上方案得知,采用方案一对称排列材料利用率更高,但是,也相应的略低于方案一,但模具结构相应简单,更适合生产,所以应该选择方案二。-17-2.4.5冲裁工艺力计算的冲裁力计算:FLt23)(2b(224)LL125mm孔外F1388;nF2353nt查表知:K=0.04,则x卸料力:(225)FnKFTX镍层:F535N;T镍铁合金层:F942NT所以:FFFFN26)(2总TnntnTntT2.4.6模具压力中心由公式xlxlxl……x0(227)112233lll……143ylylyl……(28)y0112233lll……143先分别求冲孔和落料的压力中心,再求二者的压力中心。,得:落料:x=8.4y=5.3,L=68.5mm落落外=21.2,冲孔:xy=12.2,L=56.5mm孔孔内综上:在如图所示坐标系中:x16.10y9.20-18-第3章零部件设计与选用材料的选择3.13.1.1冲裁件的选择:本冲裁件用的镍和镍铁合金。3.1.2模具材料的选择:制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔主,常用的模具工作部件材料的种类有:碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。1)碳素工具钢在模具中应用较多的碳素工具钢为T8AT10A便宜。但淬透性和红硬性差,热处理变形大,承载能力较低。2)低合金工具钢钢相比,减少了淬火变形和开裂倾向,提高了钢的淬透性,耐磨性亦较好。用于制造模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代号CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代号GD)等。3)高碳高铬工具钢常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoVCr12Mo1V1(代号D2),它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,热处理变形很小,为高耐磨微变形模具钢,承载能力仅次于高速钢。但碳化物偏析严重,必须进行反复镦拔(轴向镦、径向拔)改锻,以降低碳化物的不均匀性,提高使用性能。4)高碳中铬工具钢用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等,它们的含铬量较低,共晶碳化物少,碳化物分布均匀,热处理变形小,具有良好的淬透性和尺寸稳定性。与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比,性能有所改善。5)高速钢具中常用的有W18Cr4V(代号8-4-1)和含钨量较少的W6Mo5Cr4V2(代号-19-6-5-4-2,美国牌号为M2)以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢6W6Mo5Cr4V(代号6W6或称低碳M2)。高速钢也需要改锻,以改善其碳化物分布。6)基体钢在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素,适当增减含碳量,以改善钢韧性冷作模具钢成本却比高速钢低。模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb(代号65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(代号LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL(代号012AL)等。7)硬质合金和钢结硬质合金硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢,但抗弯强度和韧性钨钴类用含钴量较低含钴量较高的硬质合金。钢结硬质合金钼做粘合剂,以碳化钛或碳化钨为硬质相,用粉末冶金方法烧结而成。钢结硬质合金的基体是钢,克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点,可以切削、钢结硬质合金于硬质合金,但仍高于其它钢种,经淬火、回火后硬度可达68~73HRC裁模除了要求具有高的耐磨性、抗压屈服点外,为防止模具断裂或崩刃,还Cr12和Cr12MoV为高碳高铬钢,耐磨性较高,淬火时变形很小,淬透性好,可用于大批量生产的模具,如硅钢片崩刃或断裂。其中,Cr12含碳量较高,碳化物分布不均比Cr12MoV严重,脆性更大一些。简述一下Cr12和Cr12MoV的热处理:Cr12型钢的热处理工艺选择取决于模(Cr12为950~980℃淬火,150~200℃回火;Cr12MoV为1020~1050℃淬火,180~200℃回火)。若要提高模具的使用温度,改善其淬透性和红硬性,-20-可采用高温淬火、回火(Cr12为1000~1100℃淬火,480~500℃回火;Cr12MoV为1110~1140℃淬火,500~520℃回火)。高铬钢在275~375℃区域有回火脆性,应予避免T8A58-62HRC.3.2凸模查文献[1]知,凸、凹模最小壁厚为1.4mm3.2.1落料凸模部分由于落料部分外形不是规则的圆形或方形,所以,采用直通式,装配后铆开磨平。经计算,外形部分的惯性矩为:=728.5mm4图则:(3-1)IL450max61mmF3.2.2冲孔凸模部分外形不是规则的圆形或方形,所以,采用直通式,装配后铆开磨平。3.3凹模及凹模垫板为方便顶件,且落料外形不规则,所以落料凹模同样采用直通式。其中:凹模厚度:Hkb0.4X2912mm所以:3-2)(3-3)C(1.5~184取C20mm综上可得,凹模周界为:-21-与送料方向垂直方向:=b+(2.5~4)H=63mm送料方向:L=16.5+2X22=60.5mm综合模座尺寸考虑,可设定凹模周界为:=63mm;L=63mm.设计一个开槽的凹模垫板,增加模具合模高度。此凹模垫板厚度为:=18mm.3.4固定导料销、固定挡料销及始用挡料销其尺寸为:h=2mm;H=10mm;D=10;d=M4.3.5卸料装置因为料厚只有1.2mm,板料在冲裁过程中易发生翘曲,若用刚性卸料装置,零件平直度得不到保证,所以宜用弹压卸料装置。卸料板厚度:h=0.6H=7mm1由于采用固定挡料销与导料销,所以,应在卸料板上开让位孔。根据工件材料厚度为1.2mm,冲裁时凸模进入凹模深度取2mm,考虑模具维修时刃磨留量2mm,再考虑开启时卸料板高出凸凹模2mm,则:卸料板工作行程:h=1.2+2+2+1.8=7mm工作所以,橡皮的自由厚度:h(3-4)h=23~28取h=23mm自由综上,模具安装时橡皮的高度为h=23mm.1-22-3.6凸模固定板与垫板H(0.6~0.8)H7.29.6,3-5)'取H9mm'查表知,铸铁的=90~140MPab,所以,可以不加垫板。F由于P120MPa]Ab综上,凸模高度为:凸模固定板厚度,卸料板厚度,橡胶安装厚度之和,减去凸模高出卸料板的深度2mm,即:H+h+h-2=9+7+23-2=37mm3-6)13.7模柄的选用采用文献[1]压入式模柄,方便放置推板空间。其尺寸为:d,dM201.5,S19,H68,h200b2.5,c,d,dM6,d71233.8模架的选用根据文献[1],选用滑动式中间导柱模架凹模周界:LB63mm闭合高度:H115mm,H100mm上模座:636320mm下模座:636325mm导柱:1690mm,1890mm导套:166018mm,186018mm3.9模具闭合高度:模具闭合高度,等于上模座厚度20mm,加凸模长度(减于2mm伸出量)18mm,最后加上下模板厚度25mm。=20+37-2+12+18+25=110mm(3-7)由于以上模架已选用,H=100mm,H=115mm,则:minmaxH+8=108mmminH-3=112mmmax-23-所以:H+10=H=H,符合要求。minmax3.10冲压设备的选择选用冲床的公称压力应大于计算出的总压力43838N;最大闭合高度应大于冲模闭合高度5mm;工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按上述要求,结合工厂实际,可称用J23-16开式双柱可倾压力机。并需在工作台面上配备垫块,垫块实际尺寸可配制。双柱可倾压力机J23-6.3参数:公称压力:63KN滑块行程:35mm170最大闭合高度:150mm连杆调节量:35mm工作台尺寸(前后(mm)X左右(mm)):200X310模柄尺寸(直径(mm)X深度(mm):30X55最大倾斜角度:45度-24

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