K20-支架零件機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)-車60孔夾具設(shè)計(jì)
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夾具定位規(guī)劃中完整性評(píng)估和修訂
CAM實(shí)驗(yàn)室,機(jī)械工程學(xué)系,伍斯特理工學(xué)院研究院,100路,伍斯特,碩士01609,美國(guó)
2004年9月14日收稿;2004年11月9日修訂;2004年11月10日發(fā)表
摘 要
幾何約束是夾具設(shè)計(jì)中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。然而,如何分析和修改在實(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中的一個(gè)非確定性的定位計(jì)劃尚未深入研究。在本文中,提出了一種方法來描述在限制約束下的重點(diǎn)夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下狀態(tài),如果它存在,可以識(shí)別給定定位計(jì)劃??梢宰詣?dòng)識(shí)別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計(jì)劃,并為修訂提供指引,以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。
關(guān)鍵詞:夾具設(shè)計(jì);幾何約束;確定性定位;限制約束;過約束
1.介紹
夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制。在零件加工過程中規(guī)劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步,夾具設(shè)計(jì)需要,以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則,在一般情況下,是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計(jì)劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。
一個(gè)加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是,必須提供工件確定的位置。這種觀點(diǎn)指出,定位計(jì)劃生產(chǎn)的確定位置,工件不能移動(dòng),而至少有一個(gè)定位不會(huì)失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計(jì)的最根本的準(zhǔn)則之一,許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明,工件在任何定位計(jì)劃分為以下三個(gè)類別:
1、良好的約束(確定性):工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合,工件表面與6個(gè)定位器取得聯(lián)系。
2、限制約束:不完全約束工件的自由度。
3、過約束:工件自由度超過6定位的制約。
在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程,基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響,而采用點(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣,并指出,兩個(gè)接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的,但在接觸點(diǎn)曲率相反。卡爾森[4]認(rèn)為,可能沒有足夠的應(yīng)用,如一些不是非棱柱的表面或相對(duì)誤差近似的非小線性。他提出一個(gè)二階泰勒展開,其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費(fèi)雷拉[5]應(yīng)用周對(duì)3-2-1的位置擬訂,制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。
在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)無阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片,可微函數(shù)是gi(見圖1)。
表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無二的解決方案為下列所有定位方程組。
gi(q)=0,i=1,2,...,n (1)
其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。
只有考慮到目標(biāo)位置q*附近在處:
淺田表明
(2)
hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣,矩陣式所示(3)。確定定位
如果雅可比矩陣滿秩,可滿足要求。 (2)只有q=q*一個(gè)解決辦法
(3)
在1個(gè)3-2-1定位計(jì)劃中,一個(gè)約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6,工件是限制約束的,即存在至少有一個(gè)工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿秩,但定位大于6定位,工件是過約束,這表明存在至少一個(gè)定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個(gè)模型除了3-2-1,可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn)。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對(duì)這個(gè)用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。
圖1 .夾具系統(tǒng)模型。
表1
等級(jí) 數(shù)量的定位 地位
<6 - Under-constrained
=6 =6 Well-constrained
=6 >6 Over-constrained
康等[7]遵循這些方法和他們實(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計(jì)算出雅可比矩陣和它的排名來確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯(cuò)誤。熊等人[8]提出的等級(jí)檢查方法的定位矩陣WL(見附件)。他們還介紹了左/右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結(jié)果表明,定位及發(fā)展方向誤差ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關(guān)如下:
Under-constrained:ΔX=WLΔr, (4)
Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5)
Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6)
λ是任意一個(gè)向量。
他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo),評(píng)價(jià)定位配置,其次是通過約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而,他們的研究分析,不涉及非確定性定位的修訂。目前,還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究。
2.定位完整性評(píng)價(jià)
如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求,設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么,以如何改善設(shè)計(jì)是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過度約束,是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時(shí),所有有關(guān)知識(shí)約束工件的議案,可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。
在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評(píng)價(jià)狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個(gè)定位器定位提供矩陣的滿秩定位WL:
如圖3所示,在給定的定位器數(shù)量n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi]
每一個(gè)定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下:
(7)
當(dāng)?shù)燃?jí)(WL)=6,n=6時(shí),是工件良好約束。
當(dāng)?shù)燃?jí)(WL)=6,n>6時(shí);是工件過約束。
這意味著(n-6)有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制(n-6)定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法,那就是(n-6)在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。
圖2 幾何約束狀態(tài)描述
圖3一個(gè)簡(jiǎn)化的定位方案。
定位方案,提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國(guó)家的算法使用下列方法確定不必要的定位:
1、找到所有的(n-6)組合定位的。
2、為每個(gè)組合,從(n-6)定位器確定定位方案。
3、重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器。
4、如果等級(jí)不變,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過約束狀態(tài)。
這種方法可能會(huì)產(chǎn)生多種解決方案,并要求設(shè)計(jì)師來決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。
當(dāng)?shù)燃?jí)(WL)<6,工件的限制約束。
參考文獻(xiàn)
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機(jī)械加工工序卡片
產(chǎn)品型號(hào)
零件圖號(hào)
產(chǎn)品名稱
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車間
工序號(hào)
工序名稱
材 料 牌 號(hào)
機(jī)加工
30
銑
HT200
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
銑床
X52K
1
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
1
專用夾具
普通乳化液
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí) (分)
準(zhǔn)終
單件
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)/s
r/min
m/s
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
1
銑底面
YT15端銑刀, 125x0.02mm游標(biāo)卡尺,150mm鋼板尺75°
500
1.27
0.8
3
1
設(shè) 計(jì)(日 期)
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HT200
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每毛坯可制件數(shù)
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1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
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同時(shí)加工件數(shù)
銑床
X52K
1
1
夾具編號(hào)
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切削液
1
專用夾具
普通乳化液
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工序工時(shí) (分)
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單件
2
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工步號(hào)
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工 藝 裝 備
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切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)/s
r/min
m/s
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
1
銑右端面,保證尺寸15mm
YT15端銑刀, 125x0.02mm游標(biāo)卡尺,150mm鋼板尺75°
500
1.27
0.8
3
1
15
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搖臂鉆床
Z35
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工位器具名稱
工序工時(shí) (分)
準(zhǔn)終
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工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)/s
r/min
m/s
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
1
銑寬度為30mm的槽
YT15端銑刀, 125x0.02mm游標(biāo)卡尺,150mm鋼板尺75°
800
12.7
0.5
2
1
15
10
設(shè) 計(jì)(日 期)
校 對(duì)(日期)
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車
HT200
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
臥式車床
CA6140
1
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
1
專用夾具
普通乳化液
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí) (分)
準(zhǔn)終
單件
2
2
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)/s
r/min
m/s
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
1
車φ60H7mm孔至圖紙尺寸
125x0.02mm游標(biāo)卡尺,鏜刀
560
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車間
工序號(hào)
工序名稱
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70
鉆
HT200
毛 坯 種 類
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件數(shù)
每 臺(tái) 件 數(shù)
鑄件
1
1
設(shè)備名稱
設(shè)備型號(hào)
設(shè)備編號(hào)
同時(shí)加工件數(shù)
鉆床
Z525
1
1
夾具編號(hào)
夾具名稱
切削液
1
專用夾具
普通乳化液
工位器具編號(hào)
工位器具名稱
工序工時(shí) (分)
準(zhǔn)終
單件
2
2
工步號(hào)
工 步 內(nèi) 容
工 藝 裝 備
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
進(jìn)給量
切削深度
進(jìn)給次數(shù)
工步工時(shí)/s
r/min
m/s
mm/r
mm
機(jī)動(dòng)
輔助
1
鉆孔3-M8底孔并進(jìn)行攻絲
相應(yīng)規(guī)格的麻花鉆、絲錐, 鉆床夾具
500
1.27
0.8
3
1
15
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設(shè) 計(jì)(日 期)
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日 期
機(jī)械加工工藝過程卡片
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1
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第
1
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材 料 牌 號(hào)
HT200
毛 坯 種 類
鑄造
毛坯外形尺寸
每毛坯件數(shù)
1
每 臺(tái) 件 數(shù)
1
備 注
工
序
號(hào)
工序
名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè) 備
工 藝 裝 備
工時(shí)/min
準(zhǔn)終
單件
10
鑄造
鑄造
機(jī)
20
熱處理
人工時(shí)效
機(jī)
30
銑
銑底面
機(jī)
立式銑床X52K
125x0.02mm游標(biāo)卡尺,150mm鋼板尺75°
40
銑
銑右端面,保證尺寸15mm
機(jī)
立式銑床X52K
125x0.02mm游標(biāo)卡尺,150mm鋼板尺75°
50
銑
銑寬度為30mm的槽
機(jī)
立式銑床X52K
125x0.02mm游標(biāo)卡尺,150mm鋼板尺75°
60
車
車φ60H7mm孔至圖紙尺寸
機(jī)
臥式車床CA6140
125x0.02mm游標(biāo)卡尺
70
鉆
鉆孔3-M8底孔并進(jìn)行攻絲
機(jī)
鉆床Z525
鉆床夾具
80
檢驗(yàn)
按照?qǐng)D紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差
機(jī)
90
入庫(kù)
清洗,加工表面涂防繡油,入庫(kù)
檢
設(shè) 計(jì)(日 期)
校 對(duì)(日期)
審 核(日期)
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會(huì) 簽(日期)
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標(biāo)記
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日 期
學(xué)院
設(shè)計(jì)說明書
題目:支架零件機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
姓 名:
學(xué) 號(hào):
年 級(jí):
專 業(yè):
學(xué)生類別:
指導(dǎo)教師:
教學(xué)單位:
2015年 5月1 日
摘 要
這篇文章是基于支架零件的機(jī)械加工工藝及夾具設(shè)計(jì),包含支架制定零件圖,毛坯的選擇,制定夾具,零部件的工藝路線,刀具選擇,切割的確定方法填充工藝文件的數(shù)量。選擇正確的加工方法,加工工藝的合理設(shè)計(jì)。此外,兩個(gè)流程加工件填充蓋設(shè)計(jì)了專用夾具。
許多類型的夾具,夾具,其中最廣泛使用的通用夾具,尺寸和更加標(biāo)準(zhǔn)化,以及專業(yè)工廠進(jìn)行生產(chǎn)。在大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用廣泛,適用于工件的加工流程服務(wù)專用夾具,你需要來設(shè)計(jì)和制造自己的工廠加工的工件。本文的主要內(nèi)容是完成加工車¢60孔夾具設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞:支架,工藝處理,夾具,工藝文件
19
Abstract
This article is a mechanical processing technology and fixture design based on bracket parts, including bracket making parts diagram, the choice of blank, making process, parts of the fixture, tool selection, the number of filling method determines cutting process documents. Choose the correct processing methods, reasonable design and processing technology. In addition, the two process filled cover designing special fixture.
Many types of fixture, fixture, one of the most widely used universal fixture, size and more standardized, and professional production factory. Widely used in large-scale production and application, processing service special jig is suitable for the workpiece, you need to work to design and manufacture their own processing plant. The main content of this paper is to complete the processing of car of 60 hole fixture design.
Keywords: support, process, fixture, process documents
目 錄
1 前言 4
2 零件的分析 5
2.1零件的作用 5
2.2零件的工藝分析 5
2.2.1孔的加工 5
2.2.2面的加工 5
3 工藝規(guī)劃設(shè)計(jì) 6
3.1毛坯的制造形式 6
3.2基面的選擇 6
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 6
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇 6
3.3工藝路線的擬定 6
3.3.1工藝路線方案 7
3.3.2工藝方案的確定 7
3.4毛坯尺寸及其加工余量的確定 8
3.4.1兩側(cè)面毛坯尺寸及加工余量計(jì)算 8
3.4.2毛坯尺寸及加工余量計(jì)算 8
3.5確定各工序切削用量及基本工時(shí) 9
4 車¢60孔夾具設(shè)計(jì) 14
4.1車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 14
4.2 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明 15
4.3 定位機(jī)構(gòu) 16
4.4夾緊機(jī)構(gòu) 16
4.5零件的車床夾具的加工誤差分析 16
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu) 17
4.7 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明 18
總結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 20
1 前言
1.簡(jiǎn)介
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容包括零件的分析,工藝路線的制定,工藝規(guī)劃設(shè)計(jì),某道工序的夾具設(shè)計(jì)以及該道工序的工序卡,機(jī)械加工綜合卡片,夾具裝配圖以及夾具底座零件圖的繪制等等。
就我個(gè)人而言,希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)未來即將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練,從中鍛煉自己分析問題,解決問題的能力,并學(xué)會(huì)將所學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到具體的實(shí)際生產(chǎn)問題中來,為以后走向社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
由于能力有限,設(shè)計(jì)尚有許多不足之處,懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。
2.設(shè)計(jì)目的
其目的如下:
①培養(yǎng)學(xué)生解決機(jī)械加工工藝問題的能力。通過畢業(yè)設(shè)計(jì),熟練運(yùn)用機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)課程中的基本理論及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí),正確地解決一個(gè)零件在加工中定位、加緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題,保證零件的加工質(zhì)量,初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的能力。
②培養(yǎng)學(xué)生熟悉并運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力。
③進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、制圖、運(yùn)用和編寫技術(shù)文件等基本技能。
2 零件的分析
2.1零件的作用
該零件為典型的桿類零件,而且為支架類。因此,其主要的要素包括兩側(cè)面,φ60mm孔和3個(gè)M8孔。通過孔連接即該支架的作用是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的傳遞作用。
2.2零件的工藝分析
該支架的加工表面分三種,主要是孔的加工,兩側(cè)面的加工各組加工面之間有嚴(yán)格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求,特別是孔的加工,幾乎都要保證Ra3.2um的表面粗糙度,因而需精加工,現(xiàn)將主要加工面分述如下:
2.2.1孔的加工
該零件共有2個(gè)孔要加工:φ60mm孔、M8孔是零件的主要加工面,,通過兩孔中心連線及對(duì)兩側(cè)對(duì)稱面,沒有位置尺寸度要求,M8孔只需要鉆床粗加工。
2.2.2面的加工
該零件共有2個(gè)側(cè)面要加工:兩個(gè)側(cè)面是配合孔后續(xù)工序的主要精基準(zhǔn)面,需要精加工。
3 工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)
3.1毛坯的制造形式
零件材料為HT200,根據(jù)選擇毛坯應(yīng)考慮的因素,該零件體積較小,形狀較復(fù)雜,外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度要求,由于零件生產(chǎn)類型為成批,大批生產(chǎn),而砂型鑄造生產(chǎn)成本低,設(shè)備簡(jiǎn)單,故本零件毛坯采用普通鑄造。
由于零件上兩孔都較大,且都有嚴(yán)格的表面精度要求,故都要留出足夠的加工余量。
3.2基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中的重要工作之一,基準(zhǔn)選擇的正確與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得到提高,否則,不但使加工工藝過程中的問題百出,更有甚者,還會(huì)造成零件大批報(bào)廢,使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
3.2.1粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn),由于兩側(cè)面較平整且加工精度較高,故以2個(gè)主要側(cè)面為基準(zhǔn)。?
3.2.2精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便,該零件上重要表面是大頭孔φ38H8,由于其與底面有垂直度關(guān)系,所以底面自然成為精基準(zhǔn)面,考慮到第二基準(zhǔn)面選擇的方便性,該定位基準(zhǔn)組合在后續(xù)孔的加工中,以及孔上徑向孔的加工中都將作為精基準(zhǔn)面。
3.3工藝路線的擬定
擬定工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準(zhǔn)外,還要選擇各加工表面的加工方法,安排工序的先后順序,確定加工設(shè)備,工藝裝備等。工藝路線的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度,尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證,成批生產(chǎn)還應(yīng)考慮采用組合機(jī)床,專用夾具,工序集中,以提高效率,還應(yīng)考慮加工的經(jīng)濟(jì)性,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1工藝路線方案
方案一
10 鑄造 鑄造
20 熱處理 人工時(shí)效
30 銑 銑底面
40 銑 銑右端面,保證尺寸15mm
50 銑 銑寬度為30mm的槽
60 車 車φ60H7mm孔至圖紙尺寸
70 鉆 鉆孔3-M8底孔并進(jìn)行攻絲
80 檢驗(yàn) 按照?qǐng)D紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差
90 入庫(kù) 清洗,加工表面涂防繡油,入庫(kù)
方案二
10 鑄造 鑄造
20 熱處理 人工時(shí)效
30車 車φ60H7mm孔至圖紙尺寸
40 銑 銑底面
50 銑 銑右端面,保證尺寸15mm
60 銑 銑寬度為30mm的槽
70 鉆 鉆孔3-M8底孔并進(jìn)行攻絲
80 檢驗(yàn) 按照?qǐng)D紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差
90 入庫(kù) 清洗,加工表面涂防繡油,入庫(kù)
方案分析與比較:
經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),方案二先鉆孔后加工面,而方案一是先面后孔
根據(jù)書本理論知識(shí),應(yīng)該是先面后孔比較合理,因?yàn)殂@孔需要以加工了面的為精基準(zhǔn)。
3.3.2工藝方案的確定
10 鑄造 鑄造
20 熱處理 人工時(shí)效
30 銑 銑底面
40 銑 銑右端面,保證尺寸15mm
50 銑 銑寬度為30mm的槽
60 車 車φ60H7mm孔至圖紙尺寸
70 鉆 鉆孔3-M8底孔并進(jìn)行攻絲
80 檢驗(yàn) 按照?qǐng)D紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差
90 入庫(kù) 清洗,加工表面涂防繡油,入庫(kù)
3.4毛坯尺寸及其加工余量的確定
支架零件材料為HT200,毛坯重量約為1.6kg,生產(chǎn)類型為中批或大批生產(chǎn),采用普通鑄造生產(chǎn)。
普通鑄造,材料為HT200鋼,分模線平直對(duì)稱,材質(zhì)系數(shù)M1,復(fù)雜系數(shù)=1.56/1.8≈0.87,為S1級(jí),厚度為25mm,普通級(jí),查的上下偏差分別為+1.4和-0.6
3.4.1兩側(cè)面毛坯尺寸及加工余量計(jì)算
根據(jù)工序要求,兩側(cè)面經(jīng)過四道工序,先粗銑端面B,再粗銑端面A,精銑端面B,最后精銑端面A,各步余量如下:
粗銑:由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷》表3.2-23,其余量值規(guī)定,零件厚度大于6mm到30mm,寬度小于100mm,其加工余量為1.0mm。
精銑:由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷》表3.2-25,其余量值規(guī)定,零件厚度大于6mm到30mm,寬度小于100mm,其加工余量為0.5mm。
精銑后尺寸與零件尺寸相同,但由于設(shè)計(jì)零件圖紙并未給出具體的公差等級(jí),現(xiàn)按《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表5.29,粗銑→精銑所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度取IT8,按入體原則取值。
3.4.2毛坯尺寸及加工余量計(jì)算
根據(jù)工序要求,
精銑后尺寸與零件尺寸相同,但由于設(shè)計(jì)零件圖紙并未給出具體的公差等級(jí),現(xiàn)按《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表5.29,粗銑→精銑所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度取IT8,按入體原則取值。
3.5確定各工序切削用量及基本工時(shí)
10.鑄造毛坯; 沒切削過程,無需計(jì)算
20.人工時(shí)效 沒切削過程,無需計(jì)算
工序30. 銑底面
取背吃到量,選用X52型立式銑床 ,每齒進(jìn)給量
工件材料 HT200 ,鑄造 ,高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) ,查表5.8
確定銑削速度
采用X52k立式銑床 ,查表3.6,取轉(zhuǎn)速 , 故實(shí)際銑削速度
當(dāng)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給 為
由《工藝手冊(cè)》得
工序40. 銑右端面,保證尺寸15mm
取背吃到量,選用X52K型立式銑床 ,每齒進(jìn)給量
工件材料 HT200 ,鑄造 ,高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) ,查表5.8
確定銑削速度
采用X52立式銑床 ,查表3.6,取轉(zhuǎn)速 , 故實(shí)際銑削速度
當(dāng)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給 為
由《工藝手冊(cè)》得
工序50:銑寬度為30mm的槽。
機(jī)床:銑床
刀具:錯(cuò)齒三面刃銑刀
⑴ 粗銑槽
切削深度:
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得:進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表查得切削速度。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~74,取
實(shí)際切削速度:
進(jìn)給量:
工作臺(tái)每分進(jìn)給量:
被切削層長(zhǎng)度:由毛坯尺寸可知,
刀具切入長(zhǎng)度:
=63mm
刀具切出長(zhǎng)度:取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間:
⑵ 精銑槽
根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表查得:進(jìn)給量,根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表查得切削速度,
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速:
,
按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1~74,取。
實(shí)際切削速度:
進(jìn)給量:
工作臺(tái)每分進(jìn)給量:
被切削層長(zhǎng)度:由毛坯尺寸可知,
刀具切入長(zhǎng)度:
=81mm
刀具切出長(zhǎng)度:取
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間:
本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間:
工序60 車φ60H7mm孔至圖紙尺寸
本工序采用計(jì)算法。
所選用刀具為硬質(zhì)合金(鎢鈷類),直徑為的圓形鏜刀。
①.確定切削深度
==
②.確定進(jìn)給量
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明使用手冊(cè)》表1.5可知,當(dāng)粗鏜鑄件時(shí),鏜刀直徑,,鏜刀伸出長(zhǎng)度為時(shí):
=0.15~0.40
按CA6140機(jī)床的進(jìn)給量(表4.2—9),選擇,
=0.25
③.確定切削速度
= (3-9)
式中=,=0.2,=0.20,=,=0.15
(3-10)
=39
== (3-11)
按CA6140機(jī)床的轉(zhuǎn)速,選擇
=160=2.6
④.計(jì)算基本工時(shí)
選鏜刀的主偏角=,則=,,,,,,,則:
==119
工序70:鉆孔3-M8底孔并進(jìn)行攻絲
鉆孔選用機(jī)床為Z525搖臂機(jī)床,刀具選用GB1436-85直柄短麻花鉆,《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20~0.35。
則取
確定切削速度,根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷表10.4-9
切削速度計(jì)算公式為 (3-20)
查得參數(shù)為,刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實(shí)際切削速度為=2.64
確定切削時(shí)間(一個(gè)孔) =
(3)倒角
機(jī)床:Z525鉆床
刀具:倒角鉆頭
量具:游標(biāo)卡尺Ⅱ型
夾具:專用夾具
工序80. 按照?qǐng)D紙要求檢驗(yàn)各部尺寸及形位公差 無切削加工
工序90. 清洗,加工表面涂防繡油,入庫(kù) 無切削加工
4 車¢60孔夾具設(shè)計(jì)
4.1車床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
(1)定位裝置的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和夾緊裝置的設(shè)計(jì)要求
當(dāng)加工回轉(zhuǎn)表面時(shí),要求工件加工面的軸線與機(jī)床主軸軸線重合,夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點(diǎn)。
當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時(shí),則應(yīng)以?shī)A具的回轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)來確定定位元件的位置。
工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時(shí)工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn),故在加工過程中工件除受切削力矩的作用外,整個(gè)夾具還要受到重力和離心力的作用,轉(zhuǎn)速越高離心力越大,這些力不僅降低夾緊力,同時(shí)會(huì)使主軸振動(dòng)。因此,夾緊機(jī)構(gòu)必須具有足夠的夾緊力,自鎖性能好,以防止工件在加工過程中移動(dòng)或發(fā)生事故。對(duì)于角鐵式夾具,夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。
(2)夾具與機(jī)床主軸的連接
車床夾具與機(jī)床主軸的連接精度對(duì)夾具的加工精度有一定的影響。因此,要求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。
心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機(jī)床主軸錐孔配合連接,用螺桿拉緊。有的心軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。
根據(jù)徑向尺寸的大小,其它專用夾具在機(jī)床主軸上的安裝連接一般有兩種方式:
1)對(duì)于徑向尺寸D<140mm,或D<(2~3)d的小型夾具,一般用錐柄安裝在車床主軸的錐孔中,并用螺桿拉緊,如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。
2)對(duì)于徑向尺寸較大的夾具,一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。
圖1-b所示的過渡盤,其上有一個(gè)定位圓孔按H7/h6或H7/js6與主軸軸頸相配合,并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時(shí)因慣性作用使兩者松開,可用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按H7/h6或H7/js6裝配在過渡盤的凸緣上,用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。為了提高定心精度,可按找正圓校正夾具與機(jī)床主軸的同軸度。
對(duì)于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu),如圖1-c所示,過渡盤在其長(zhǎng)錐面上配合定心,用活套在主軸上的螺母鎖緊,由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的定心精度較高,但端面要求緊貼,制造上較困難。
圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后,其端面與主軸端面只允許有0.05~0.1mm的間隙,用螺釘均勻擰緊后,即可保證端面與錐面全部接觸,以使定心準(zhǔn)確、剛度好。
圖1 車床夾具與機(jī)床主軸的連接
過渡盤常作為車床附件備用,設(shè)計(jì)夾具時(shí)應(yīng)按過渡盤凸緣確定專用夾具體的止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸,可查閱有關(guān)手冊(cè)
4.2 車床夾具設(shè)計(jì)要求說明
車床夾具主要用于加工車¢60孔。因而車床夾具的主要特點(diǎn)是工件加工表面的中心線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。
(1) 安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多,有通用的三爪卡盤、四爪卡盤,花盤,頂尖等,還有自行設(shè)計(jì)的心軸;專用夾具通??煞譃樾妮S式、夾頭式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點(diǎn)是加工時(shí)隨機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn),刀具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
定心式車床夾具 在定心式車床夾具上,工件常以孔或外圓定位,夾具采用定心夾緊機(jī)構(gòu)。
角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面時(shí),由于零件形狀較復(fù)雜,難以裝夾在通用卡盤上,因而須設(shè)計(jì)專用夾具。這種夾具的夾具體呈角鐵狀,故稱其為角鐵式車床夾具。
花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤,上面開有若干個(gè)T形槽,安裝定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件,可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。這類夾具不對(duì)稱,要注意平衡。
(2) 安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件,常常將夾具安裝在托板上。刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),夾具做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
由于后一類夾具應(yīng)用很少,屬于機(jī)床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計(jì)的較多是安裝在車床主軸上的專用夾具,所以零件在車床上加工用專用夾具。
4.3 定位機(jī)構(gòu)
本工件在加工孔時(shí)采用一面擋銷作為定位基準(zhǔn),易于做到工藝過程中的基準(zhǔn)統(tǒng)一,保證工件的相對(duì)位置精度,且具有支撐面大,支撐剛性好等優(yōu)點(diǎn);
本工件采用底面和擋銷作為定位基準(zhǔn),工件底面為第一定位基準(zhǔn),限制了x、y方向轉(zhuǎn)動(dòng),z方向移動(dòng)三個(gè)自由度;圓柱銷為第二定位基準(zhǔn)限制了x、y方向移動(dòng)兩個(gè)自由度;菱形銷為第三定位基準(zhǔn),它和圓柱銷聯(lián)合限制了z方向轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,所以此定位方案符合六點(diǎn)定位原理,采用對(duì)稱壓板將工件壓緊。
4.4夾緊機(jī)構(gòu)
選擇工件的夾緊方案,夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn),夾得勞,夾得快。選擇夾緊機(jī)構(gòu)時(shí),要合理確定夾緊力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn)。夾緊裝置的基本要求如下:
二、 夾緊時(shí)不能破壞工件在夾具中占有的正確位置;
三、 夾緊力要適當(dāng),既要保證工件在加工過程中不移動(dòng)、不轉(zhuǎn)動(dòng)、不震動(dòng),又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。
四、 夾緊機(jī)構(gòu)的操作應(yīng)安全、方便、迅速、省力。
五、 機(jī)構(gòu)應(yīng)盡量簡(jiǎn)單,制造、維修要方便。
分析零件加工要素的性質(zhì),確定夾緊動(dòng)力源類型為手動(dòng)夾緊,夾緊裝置為壓板,壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構(gòu)與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。
工件夾緊方式的確定
從夾緊動(dòng)力源選擇:手動(dòng)夾緊
確定主夾緊機(jī)構(gòu): 螺栓壓板
4.5零件的車床夾具的加工誤差分析
工件在車床夾具上加工時(shí),加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。
如夾具圖所示,在夾具上加工時(shí),尺寸的加工誤差的影響因素如下所述:
2. 確定圓柱銷的尺寸及公差
圓柱銷直徑的基本尺寸d1=工件孔1的最小極限尺寸=10mm
圓柱銷按g6制造(T=0.011mm)
即=Φmm
按h6級(jí)確定公差:=Φ
5. 計(jì)算定位誤差——目的是分析定位方案的可行性
因?yàn)槎ㄎ环较蚺c加工尺寸方向垂直,且被加工表面無尺寸公差要求,為次要加工表面,只要保證粗糙度為Ra12.5,故只需進(jìn)行轉(zhuǎn)角誤差計(jì)算即可。
=
轉(zhuǎn)角誤差很小,符合定位要求,可以使用。
定位方案設(shè)計(jì)如圖所示:
4.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)尺寸和總體結(jié)構(gòu)
夾具體設(shè)計(jì)的基本要求
(1)應(yīng)有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性
夾具體上的重要表面,如安裝定位元件的表面、安裝對(duì)刀塊或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面,應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽缇群托螤罹?,它們之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁取?
為使夾具體的尺寸保持穩(wěn)定,鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理,焊接和鍛造夾具體要進(jìn)行退火處理。
(2)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度
為了保證在加工過程中不因夾緊力、切削力等外力的作用而產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng),夾具體應(yīng)有足夠的壁厚,剛性不足處可適當(dāng)增設(shè)加強(qiáng)筋。
(3)應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性和使用性
夾具體一般外形尺寸較大,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,而且各表面間的相互位置精度要求高,因此應(yīng)特別注意其結(jié)構(gòu)工藝性,應(yīng)做到裝卸工件方便,夾具維修方便。在滿足剛度和強(qiáng)度的前提下,應(yīng)盡量能減輕重量,縮小體積,力求簡(jiǎn)單。
(4)應(yīng)便于排除切屑
在機(jī)械加工過程中,切屑會(huì)不斷地積聚在夾具體周圍,如不及時(shí)排除,切削熱量的積聚會(huì)破壞夾具的定位精度,切屑的拋甩可能纏繞定位元件,也會(huì)破壞定位精度,甚至發(fā)生安全事故。因此,對(duì)于加工過程中切屑產(chǎn)生不多的情況,可適當(dāng)加大定位元件工作表面與夾具體之間的距離以增大容屑空間:對(duì)于加工過程中切削產(chǎn)生較多的情況,一般應(yīng)在夾具體上設(shè)置排屑槽。
(5)在機(jī)床上的安裝應(yīng)穩(wěn)定可靠
夾具在機(jī)床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí),夾具的重心應(yīng)盡量低,支承面積應(yīng)足夠大,安裝基面應(yīng)有較高的配合精度,保證安裝穩(wěn)定可靠。夾具底部一般應(yīng)中空,大型夾具還應(yīng)設(shè)置吊環(huán)或起重孔。
確定夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸,然后繪制夾具總圖。詳見繪制的夾具裝配圖。
4.7 零件的車床專用夾具簡(jiǎn)單使用說明
(1)夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便,懸臂尺寸要短,重心盡可能靠近主軸。
(2)當(dāng)工件和夾具上個(gè)元件相對(duì)機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時(shí),將產(chǎn)生較大的離心力和振動(dòng),影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機(jī)床的精度和安全生產(chǎn),特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。因此,對(duì)于重量不對(duì)稱的夾具,要有平衡要求。平衡的方法有兩種:設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實(shí)際生產(chǎn)中,常用適配的方法進(jìn)行夾具的平衡工作。
(3)為了保證安全,夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此,還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題,必要時(shí)應(yīng)該加防護(hù)罩。
總結(jié)
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性復(fù)習(xí),是一次對(duì)我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況的重要考察和檢驗(yàn),更是培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際,分析并解決問題能力的重要內(nèi)容和階段。使我更好的掌握了CAD和PROE制圖軟件。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)圖主要用CAD制圖軟件完成。自我感覺尚有很多不足和錯(cuò)誤,首先,在設(shè)計(jì)夾具裝配件時(shí)過于匆忙,裝配支架時(shí)放在了左手邊,不符合工人正常勞作習(xí)慣;其次是畢業(yè)設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備工作沒做好,在圖書館很多資料和文獻(xiàn)都沒能借到(早已借空了),在借閱同學(xué)的相關(guān)資料時(shí)沒有時(shí)間認(rèn)真琢磨和分析相關(guān)信息和數(shù)據(jù);最后就是畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫過于匆忙,時(shí)間很緊,很多文字和標(biāo)準(zhǔn),公式,數(shù)據(jù),計(jì)算上的錯(cuò)誤沒有時(shí)間一一改正(確實(shí),在打這篇文稿,發(fā)現(xiàn)了很多錯(cuò)誤和缺憾)。
畢業(yè)設(shè)計(jì),是一個(gè)系統(tǒng)性、知識(shí)點(diǎn)廣泛的學(xué)習(xí)過程。通過這樣一個(gè)系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)和結(jié)合,使自己把學(xué)過的知識(shí)聯(lián)系起來,運(yùn)用到各個(gè)方面上去。同時(shí),廣泛地運(yùn)用設(shè)計(jì)手冊(cè)及各種參考資料,學(xué)會(huì)了在實(shí)際中運(yùn)用工具書,和獨(dú)立完成每一步查找工作;整個(gè)零件的加工過程是和其他同學(xué)分工完成的,集中體現(xiàn)了團(tuán)隊(duì)精神,合作分工能很好的提高辦事效率!在這次設(shè)計(jì)中培養(yǎng)了我獨(dú)立分工合作的能力!為以后出身社會(huì)的工作打下基礎(chǔ)!
參考文獻(xiàn)
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