无线鼠标的底壳下壳的注塑模具设计-斜顶抽芯注射模含NX三维及12张CAD图
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XXXX“XXXX”XX设计开题报告题 目: 无线鼠标的模具设计 学 院:专 业:学生姓名: 学 号: 学习企业:企业指导教师:学校指导教师:XXX设计开题报告1.毕业设计(论文)综述(题目背景、研究意义及国内外相关研究情况)1.1 题目背景 模具是制造业的一种基本工艺装备,它的作用是控制和限制材料的流动,使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高,产品质量好,材料消耗低,生产成本低而广泛应用于制造业中6。 模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业。模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,它在很大程度上决定着产品的质量,效益和新产品的开发能力。振兴和发展我国的模具工业,正日益受到人们的关注。早在1989年3月中国政府颁布的关于当前产业政策要点的决定中,将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。 模具工业既是高新技术产业的一个组成部分,又是高新技术产业化的重要领域。模具在机械,电子,轻工,汽车,纺织,航空,航天等工业领域里,日益成为使用最广泛的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中6090的产品的零件,组件和部件的生产加工12。 模具制造的重要性主要体现在市场的需求上,目前世界模具市场供不应求,模具的主要出口国是美国,日本,法国,瑞士等国家。中国模具出口数量极少,但中国模具钳工技术水平高,劳动成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。研究和发展模具技术,提高模具技术水平,对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义.1.2研究意义 塑料模具产业近年来在我国发展很快,随之而来的是日益激烈的市场竞争,加入WTO后,外资模具厂家进入国内市场,要在激烈的竞争中脱颖而出,发展模具标准件、实施模具的专业化生产至关重要。发展模具标准件对缩短模具设计制造周期、降低模具生产成本、提高模具质量都具有十分重要的意义,如果能够实现模具标准件的专业化生产和商品化供应,将能极大地促进我国模具工业的发展8。如能广泛应用模具标准件,将会缩短模具设计制造周期2540,并可减少由于使用者自制模具件而造成的工时浪费。应用模具CADCAM技术设计模具已较为普遍,推广使用模具标准件,能够实现部分资源共享,这会大大减少模具设计的工作量和工作时间,对于发展CADCAM技术、提高模具的精密度有重要意义。1.3 国外相关研究情况 从20世纪80年代初开始,发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来,并发展成为独立的工业部门,其产值已超过机床工业的产值。 改革开放以来,我国的模具工业发展也十分迅速。近年来,每年都以15%的增长速度快速发展。模具企业达17000余家,从业人员达60多万。模具行业的快速发展是我国成为世界制造业大国的重要原因。今后,我国要发展成为世界制造业强国,仍将依赖于模具行业的快速发展,成为模具制造强国10。 中国塑料模工业从起步到现在,历经半个多世纪,有了很大发展,模具水平有了较大提高。在大型模具方面已能生产48英寸(122cm)大屏幕彩电塑壳注射模具、65kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具,精密塑料模具方面,已能生产照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具。经过多年的努力,在模具CAD/CAE/CAM技术、模具的电加工和数控加工技术、快速成型与快速制模技术、新型模具材料等方面取得了显著进步;在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。 尽管我国模具工业有了长足的进步,部分模具已达到国际先进水平,但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要,每年仍需进口10多亿美元的各类大型,精密,复杂模具。与发达国家的模具工业相比,在模具技术上仍有不小的差距。今后,我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新,以缩小与国际先进水平的距离9。 (1)注重开发大型,精密,复杂模具;随着我国轿车,家电等工业的快速发展,成型零件的大型化和精密化要求越来越高,模具也将日趋大型化和精密化。 (2)加强模具标准件的应用;使用模具标准件不但能缩短模具制造周期,降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。因此,模具标准件的应用必将日渐广泛。 (3)推广CAD/CAM/CAE技术;模具CAD/CAM/CAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。实践证明,模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向,可显著地提高模具设计制造水平。 2.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1本课题研究的主要内容本设计所设计的塑料件为无线鼠标下盖,用于对无线鼠标电子元件的安装固定和保护,该零件侧方向有横孔,结构复杂,必须用考虑到侧抽芯机构才能完成;确定模具的设计方案,进行整体设计;主要部件设计计算及校核并绘制塑料件零件图与模具装配图;编写设计说明书。塑件图如下( 图1)2.2研究方案1.浇口种类的确定 浇口种类有点浇口、侧浇口、直接浇口、中心浇口、潜伏式浇口、护耳浇口六类,由于本设计中外表面质量要求较高,所以选用侧浇口。侧浇口流动阻力小、流道存料少、进料快、动能损失小、传递压力好、保压补塑作用强。侧浇口直接在中间的圆端面处进,插座上盖组装后,浇口被遮挡起来。 2.型腔数目的确定因为本设计中采用侧浇口,且塑件的尺寸不大,为提高塑件成功概率,并从经济型的角度出发,节省生产成本和提高生产效率,采用一模两腔,进行加工生产。 3.分型面的设计分型面的选择对塑件的质量,操作难易以及模具的结构影响很大,在选择分型面时候要遵守以下原则:(1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处;(2) 保证塑件的精度要求;(3) 满足塑件的外观质量要求;(4) 选择有利的留模方式;(5) 便于模具加工;(6) 对侧抽芯的影响(7) 考虑到排气的效果。 综合考虑各种因素,并根据本模具制件的外观特点选取最大端面作为分型面 此分型面选择在外形最大轮廓处,这样有利于塑件的顺利脱模,开模后塑件留在动模一侧。 4.型腔的分布由于本设计中塑件是上下两部分配合装配使用,需要相同的注射工艺参数,以达到高的成功率,模具采用侧浇口,并采用对称式布局,以求达到良好的浇注质量。 型腔数量采用一模二腔。 5.斜顶抽芯机构针对卡扣位置,需要完成抽芯。采用斜顶完成设计。如下图所示三、课题的研究方法、步骤和措施:方法:综合运用各种途径(文件、报刊、网络、制造厂等)加深无线鼠标机构的理解,学习模具设计基本原理等等因素。步骤:课题研究过程主要分为三个阶段:(1)准备阶段(2016.012016.02)准备设计所需的各种材料,包括产品零件图,模具,模具的大致布局。(2)实施阶段(2016.022016.04)详细进行各机构的设计,画出零件图,设计并且制作无线鼠标底盖的模型(3)总结阶段(2016.042016.05)编写毕业设计说明书,并且申请专利,最后总结答辩。四、课题的总体安排与进度:2016.01.04 2016.02.01 设计所需材料准备2016.02.01 2016.03.01 各机构的三维图设计 2016.03.01 2016.03.15 绘制各零件二维图纸(模具装配图和零件图)2016.03.15 2016.04.01 毕业设计初稿2016.04.01 2016.04.20 修改各项不合格2016.04.20 2016.05.01 总结阶段,申报课题成果2016.05.01 答辩时间 重复检查,准备最后答辩五、课题预期成果:申请实用新型专利一项 六、主要参考文献:1. 伍先明等.塑料模具设计指导.北京:国防工业出版社.2010.4.2. 廖念钊,古盈菴,莫雨松等.互换性与技术测量.北京:中国计量出版社.2009.6.3. 王琳,陈雪江,肖新华.AutoCAD2008中文版机械图形设计北京:清华大学出版社.2007.7.4. 谭雪松,王金,钟廷志.UGNGINEER Wildfire 4.0中文版模具设计.北京:人民邮电出版社.2009.11.5. 管耀文. UGNGINEER野火版模具设计实例精讲.北京:人民邮电出版社.2007.126. 何满才.模具设计UGNGINEER Wildfire中文版实例详解.北京:人民邮电出版社.2005.5.7. 齐卫东.塑料模具设计与制造.北京:高等教育出版社.20048. 阎亚林.塑料模具图册.北京:高等教育出版社.2004.9. 屈华昌.塑料成形工艺与模具设计.北京:高等教育出版社.2001.10. 甑瑞麟.模具制造实训教程.北京:机械工业出版社.2006.11. 付丽.实用模具技术手册.北京:机械工业出版社.2002.12. 于华编著.注塑模具设计技术及实例.北京:机械工业出版社.2004.6.13. 陈万林等编著.实用塑料注塑模设计与制造.北京:机械工业出版社.2000.3.14. 蒋继宏,王效岳编著.注塑模具典型结构100例.北京:中国轻工业出版社.2000.15. 屈华昌主编.塑料成型工艺模具设计.北京:高等教育出版社.2004.8.16. 叶久新,王群.塑料成型工艺及模具设计.北京:机械工业出版社.2008.1.企业指导教师审核意见: 签 名: 年 月 日学校指导教师审核意见: 签 名: 年 月 日说明:开题报告作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审核的依据材料之一,此报告应在导师指导下,由学生填写,经导师签署意见及教研室主任审批后生效。摘 要 无线鼠标外壳注塑模模具设计是编写者两个月以来所编写的毕业设计说明书。主要介绍:注射模的整个过程,包括成型零部件、推出机构、流道等一些设计。在论文书写过程中,通过一个月的时间对原始资料进行搜集,充分考虑模具的各种结构并和指导老师及同学之间进行讨论,最终选择了论文所写的注塑模具结构。本论文的资料大多是编写者结合三年所学的各方面的理论知识完成的,包括机械制图、公差与配合、工程力学、机械设计、注射模具成型、工程材料等;一部分是通过查手册所得;还有少部分是同学之间的交流和自己三年的实习总结。关键词:无线鼠标外壳;注射模;推出机构;注塑模具14AbstractInjection mold design of wireless mouse shell is the graduation design manual compiled by the author for two months. This paper mainly introduces the whole process of injection mold, including the design of molding parts, ejection mechanism, flow channel and so on. In the paper writing process, through a month of time to collect the original information, fully consider the various structures of the mold, and discuss with the instructor and students, finally choose the injection mold structure of the paper.Most of the materials of this paper are completed by the author combined with all aspects of theoretical knowledge learned in three years, including mechanical drawing, tolerance and fit, engineering mechanics, mechanical design, injection mold molding, engineering materials, etc.; part of them are obtained by looking up the manual; and a few are the exchange between students and their three-year internship summary.Key words: wireless mouse shell; injection mold; ejection mechanism; injection mold1目录摘 要1Abstract2第一章 绪论11.1 模具在加工工业中的地位11.2 模具的发展趋势11.2.1 加深理论研究21.2.2 高效率、自动化21.2.3 大型、超小型及高精度21.2.4 革新模具制造工艺21.2.5 标准化21.3 设计在学习模具制造中的作用21.4 来源背景31.4.1 目的31.4.2 要求31.4.3 实际意义31.4.4 主要设计内容3第二章 原始资料42.1 塑料制品产量和生产要求42.2 塑料品种牌号42.2.1材料ABS的注塑成型参数42.2.2材料ABS性能42.2.3注射成型过程62.3 制品图样72.3.1尺寸及要求72.3.2 根据制品尺寸几何形状进行分析72.3.2.1 尺寸及公差72.3.2.2 塑料制品的形状82.3.2.3 脱模斜度8第三章 基本参数93.1 注射机选择93.2模具型腔数目的计算93.2.1 计算原理93.2.2 制品体积103.2.3 型腔数目确定103.3 模架选择10第四章 成型零件尺寸及结构114.1ABS的收缩率(S)124.2 型芯尺寸及结构设计124.2.1 型芯径向尺寸计算利用公式124.2.2 型芯高度尺寸124.3 型腔尺寸及结构设计134.3.1型腔径向尺寸134.3.2 型腔深度尺寸134.3.3 型腔结构144.3.4 型腔计算14第五章 模具结构155.1模具结构图165.2模具与成型机械关系的校核165.2.1 制品及流道体积165.2.2注射机的校核17第六章 浇注系统186.1 概述196.2 浇注系统的设计196.2.1 主流道的设计196.2.2 浇口的设计196.2.3 排气糟的设计216.3合模导向机构的设计21第七章 顶出机构的设计227.1 推杆复位装置237.2 推件机构的设计237.2.1推杆长度的计算247.3 斜推杆的设计257.3.1斜推杆的设计要点257.3.2 斜推杆倾斜角的确定26第八章 支承零件268.1 紧固件及其他附件278.1.1 上模部分278.1.2 下模部分27第九章 冷却系统289.1 温度调节对塑件质量的影响299.2 冷却系统之设计规则30第十章 模具的装配30结论33参考文献34致 谢35第一章 绪论1.1 模具在加工工业中的地位模具是利用其特定形状去成型具有一定的形状和尺寸制品的工具。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具。例如金属铸造成型使用的砂型或压铸模具、金属压力加工使用的锻压模具、冷压模具等各种模具。对模具的全面要求是:能生产出在尺寸精度、外观、物理性能等各方面都满足使用要求的公有制制品。以模具使用的角度,要求高效率、自动化操作简便;从模具制造的角度,要求结构合理、制造容易、成本低廉。模具影响着制品的质量。首先,模具型腔的形状、尺寸、表面光洁度、分型面、进浇口和排气槽位置以及脱模方式等对制件的尺寸精度和形状精度以及制件的物理性能、机械性能、电性能、内应力大小、各向同性性、外观质量、表面光洁度、气泡、凹痕、烧焦、银纹等都有十分重要的影响。其次,在加工过程中,模具结构对操作难以程度影响很大。在大批量生产塑料制品时,应尽量减少开模、合模的过程和取制件过程中的手工劳动,为此,常采用自动开合模自动顶出机构,在全自动生产时还要保证制品能自动从模具中脱落。另外模具对制品的成本也有影响。当批量不大时,模具的费用在制件上的成本所占的比例将会很大,这时应尽可能的采用结构合理而简单的模具,以降低成本。现代生产中,合理的加工工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少是三项重要因素,尤其是模具对实现材料加工工艺要求、塑料制件的使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的全自动设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其作用,产品的生产和更新都是以模具的制造和更新为前提的。由于制件品种和产量需求很大,对模具也提出了越来越高的要求。因此促进模具的不断向前发展。1.2 模具的发展趋势4近年来,模具增长十分迅速,高效率、自动化、大型、微型、精密、高寿命的模具在整个模具产量中所占的比重越来越大。从模具设计和制造角度来看,模具的发展趋势可分为以下几个方面:1.2.1 加深理论研究在模具设计中,对工艺原理的研究越来越深入,模具设计已经有经验设计阶段逐渐向理论技术设计各方面发展,使得产品的产量和质量都得到很大的提高。1.2.2 高效率、自动化大量采用各种高效率、自动化的模具结构。高速自动化的成型机械配合以先进的模具,对提高产品质量,提高生产率,降低成本起了很大的作用。1.2.3 大型、超小型及高精度由于产品应用的扩大,于是出现了各种大型、精密和高寿命的成型模具,为了满足这些要求,研制了各种高强度、高硬度、高耐磨性能且易加工、热处理变形小、导热性优异的制模材料。1.2.4 革新模具制造工艺在模具制造工艺上,为缩短模具的制造周期,减少钳工的工作量,在模具加工工艺上作了很大的改进,特别是异形型腔的加工,采用了各种先进的机床,这不仅大大提高了机械加工的比重,而且提高了加工精度。1.2.5 标准化开展标准化工作,不仅大大提高了生产模具的效率,而且改善了质量,降低了成本。1.3 设计在学习模具制造中的作用通过对模具专业的学习,掌握了常用材料在各种成型过程中对模具的工艺要求,各种模具的结构特点及设计计算的方法,以达到能够独立设计一般模具的要求。在模具制造方面,掌握一般机械加工的知识,金属材料的选择和热处理,了解模具结构的特点,根据不同情况选用模具加工新工艺。毕业设计能够对以上各方面的要求加以灵活运用,综合检验大学期间所学的知识。1.4 来源背景无线鼠标外壳为ABS塑料制品,采用注射模进行成型,这种制品结构比较简单,加工难度不大。1.4.1 目的通过本课题的设计,能够懂得模具的整个设计过程及综合性的掌握本专业知识,能够掌握UG、CAD、Word等软件的操作方法。1.4.2 要求设计本课题的要求的理论联系实际。在学习好相关的设计理论知识的同时,还必须了解实践操作。另外,设计的模具首先要能制造出来,还要有一定的使用价值。1.4.3 实际意义通过本课题的设计,可以更好的掌握模具的整个设计过程。在设计过程中,定会遇到许多以前没有遇到的问题,有问题就会促使自己想尽一切办法去解决,从中获得一定的知识。把整个设计做完之后,就会对知识有个系统的了解。另外,通过对UG、CAD、Word等软件的操作,可以有更好、更熟练的操作技能。这些工作对我以后的人生将是一笔大财富。1.4.4 主要设计内容本课题的设计主要包括成型零件的设计、浇注系统的设计、导向及定位部分的设计、推出与复位部分的设计、固定支承和紧固件的设计、模具结构的整体设计、工艺过程的编写及对UG、CAD、Word等软件的操作技术。第二章 原始资料2.1 塑料制品产量和生产要求根据图纸要求,此制品为小批量生产,在生产要求上不是很高,所以在模具设计时应力求结构简单,但要能达到制品的各种要求。2.2 塑料品种牌号2.2.1材料ABS的注塑成型参数注射机:螺杆式;螺杆转数(r/min):48;料筒温度():前段 200220; 中段 180200; 后段 160180;喷嘴温度():170180;模具温度():5080;注射压力(MPa):70100;成型时间(s):注射2060,保压03,冷却2090,总周期50160。2.2.2材料ABS性能1.物理性能ABS树脂是一种共混物,是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物,英文名Acrylonitrile-butadine-styrene(简称ABS),这三者的比例为20:30:50(熔点为175)。只要改变其三者的比例、化合方法、颗粒的尺寸,便可以生产出一系列具有不同冲击强度、流动特性的品种,如把丁二烯的成份增加,则其冲击强度会得到提高,但是硬度和流动性就会降低,强度和耐热性变会减少。ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂,无毒、无味、吸水率低,具有良好的综合物理机械性能,如优良的电性能、耐磨性,尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等,且易于加工成型。缺点是耐候性,耐热性差,且易燃。2.成型性能ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性:丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性;丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性;苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。从形态上看,ABS是非结晶性材料。中单体的聚合产生了具有两相的三元共聚物,一个是苯乙烯-丙烯腈的连续相,另一个是聚丁二烯橡胶分散相。ABS的特性主要取决于三种单体的比率以及两相中的分子结构。这就可以在产品设计上具有很大的灵活性,并且由此产生了市场上上百种不同品质的ABS材料。这些不同品质的材料提供了不同的特性,例如从中等到高等的抗冲击性,从低到高的光洁度和高温扭曲特性等。ABS材料具有超强的易加工性,外观特性,低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度。ABS在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度,热变形温度比PA、PVC高,尺寸稳定性好,收缩率在0.4%0.8%范围内,若经玻纤增强后可以减少到0.2%0.4%,而且绝少出现塑后收缩。ABS具有良好的成型加工性,制品表面光洁度高,且具有良好的涂装性和染色性,可电镀成多种色泽。ABS尚具有良好的配混性,可与多种树脂配混成合金(共混物),如PC/ABS、ABS/PC、ABS/PVC、PA/ABS、PBT/ABS等,使之具有新的性能和新的应用领域,ABS若与MMA掺混可制成透明ABS,透光率可达80%。ABS是吸水的塑料,于室温下,24小时可吸收0.2%0.35%水分,虽然这种水分不至于对机械性能构成重大影响,但注塑时若湿度超过0.2%,塑料表面会受大的影响,所以对ABS进行成型加工时,一定要事先干燥,而且干燥后的水分含量应小于0.2%。3.ABS的主要性能指标密度=1.05 g/;收缩率0.40.7%,取值0.5%.4.ABS成型塑件的主要缺陷及消除措施主要缺陷:溢料飞边、气泡、熔接痕、烧焦及黑纹、光泽不良;消除措施:增大注射压力、提高模具温度、加排气槽、充分预干燥。2.2.3注射成型过程1.成型前的准备对ABS的色泽、细度和均匀度进行检验。由于ABS的吸水率大约为0.2%0.8%,容易吸湿,成型前应进行充分的干燥,干燥至水分含量0.3%。干燥条件:用烘箱以8085烘24小时或用干燥料斗以80烘12小时。2.注射过程塑料在注射机料筒内经过加热、塑化达到流动状态后,由模具的浇注系统进入模具型腔成型,其过程可以分为充模、压实、保压、倒流、和冷却4个阶段。3.塑件的后处理采用调湿处理,其热处理条件查参考文献【1】中的表4-7由处理温度为70;保湿时间为24小时。2.3 制品图样2.3.1尺寸及要求无线鼠标外壳产品造型,如图2.1图 2.12.3.2 根据制品尺寸几何形状进行分析2.3.2.1 尺寸及公差从制品所给的尺寸及公差查塑料模塑成型技术表3-7为4级精度等级,查表3-8得4级精度等级为一般精度,从经济方面考虑,在模具设计时模具精度等级也应设计成一般精度等级。2.3.2.2 塑料制品的形状此制品为无线鼠标外壳方形制品,制品体积不大,如图2.1。塑料制品的壁厚由图1.1可知,此制品最大壁厚为1.5mm,最小壁厚为0.6mm。壁厚均匀,但是孔位较多,它会固化或冷却速度的不同引起收缩不均匀,从而在制品内部产生内应力。因此在模具设计时要进行冷却系统的设计及适应选择浇口。2.3.2.3 脱模斜度所设计的制品有脱模斜度,这样制品对型心的包紧力相对会小,如果脱模困难,生产时可喷涂脱模剂。2.3.2.4分型面的选择塑料在模具型腔凝固形成塑件,为了将塑件取出来,必须将模具型腔打开,也就是必须将模具分成两部分,即定模和动模两大部分。定模和动模相接触的面称分型面。通常有以下原则:1.分型面的选择有利于脱模:分型面应取在塑件尺寸的最大处。而且应使塑件流在动模部分,由于推出机构通常设置在动模的一侧,将型芯设置在动模部分,塑件冷却收缩后包紧型芯,使塑件留在动模,这样有利脱模。如果塑件的壁厚较大,内孔较小或者有嵌件时,为了使塑件留在动模,一般应将凹模也设在动模一侧。2.分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。3.分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。4.分型面应有利于侧向抽芯,。第三章 基本参数3.1 注射机选择根据塑料制品的体积或质量,查书可选定注塑机型号为HTF 110X1B.注塑机的参数如下: 型号单位1101A1101B1101C 参数螺杆直径mm343640理论注射容量cm3131147181注射重量PSg119134165注射压力Mpa206183149注射行程mm144螺杆转速r/min0215料筒加热功率KW5.7锁模力KN1100拉杆内间距(水平垂直)mm400400允许最大模具厚度mm410允许最小模具厚度mm160移模行程mm340移模开距(最大)mm750液压顶出行程mm100液压顶出力KN33液压顶出杆数量PC5油泵电动机功率KW13油箱容积l210机器尺寸(长宽高)m4.71.31.85机器重量t3.4最小模具尺寸(长宽)mm2802803.2模具型腔数目的计算3.2.1 计算原理通常注射机的实际注射量为注射机最大注射量的80,即 V实 = Vmax80 (3-1)式中 V实 - 制品实际所需注射量,单位cm3。 Vmax - 注射机最大注射量,单位 cm3。 由表3.1 Vmax=147cm3所以 V实=117.6cm33.2.2 制品体积制品的结构及尺寸如图2.1,体积通过3D测量可得出:V制=7.66cm33.2.3 型腔数目确定制品数目用n表示,利用下列公式进行计算,n= V实/V制=117.6/7.66=15.3通过计算可以设计型腔数量。考虑到模具加工和排位,暂设计型腔数目为一模二腔。3.3 模架选择根据制品尺寸大小及型腔数目,查表模具标准应用手册表6-15初步选用300x450模架具体结构如图3.1(a)、3.1(b)模架型号采用CI-3040-A80-B100-C130,使用标准模架,可降低计算量,节约成本。图3.1 (a)图3.1 (b)第四章 成型零件尺寸及结构4.1ABS的收缩率(S)查塑料制品及其成型模具设计表0.1ABS的收缩率范围为0.4-0.8,换算成平均收缩率ScpScp=(0.4+0.6)/2=0.5 (4-1)4.2 型芯尺寸及结构设计4.2.1 型芯径向尺寸计算利用公式LM1=ls1(1+Scp)+ (4-2)制品的基本尺寸为:50.86、85.89、17.5查表公差为0.2、0.3、0.1 将数值代入计算LM1=50.86(1+0.5%)+0.2 =51.26LM2=85.89(1+0.5%)+0.3 =86.54LM3=17.5(1+0.5%)+0.1 =17.6624.2.2 型芯高度尺寸Hm = hs(1+Scp%)+ (4-3)制品的基本尺寸为:17.5查表公差为0.1 将数值代入计算Hm= 17.5(1+0.0.5%)+2/30.1=17.6544.3 型腔尺寸及结构设计4.3.1型腔径向尺寸型腔径向尺寸利用公式LM=ls(1+Scp)- (4-6)制品的基本尺寸为:50.86、85.89、17.5查表公差为0.2、0.3、0.1将数值代入计算 LM1=50.86*1+0.5)-0.2 =50.964LM2=85.89(1+0.5)-0.3 =86.094LM3=17.5(1+0.5)-0.1 =17.584.3.2 型腔深度尺寸型腔深度尺寸利用公式制品的基本尺寸为:17.5查表公差为0.1Hm = Hs(1+Scp%)- (4-7)将数值代入计算Hm1 = 17.5(1+0.5%)-0.1 =17.5214.3.3 型腔结构型腔结构简单,采用镶嵌凹模,这种结构成形的制品质量较好,加工方便,并且就镶嵌在型腔板上,与型腔板构成一体。4.3.4 型腔计算 型腔底厚、壁厚1.按刚度校核侧壁厚度,利用公式 t=r(4-8) 代入计算得 t=9.6 mm 2.按强度计算,利用公式 t=r( 代入计算t=8.7mm 取较大值9.6mm。 4.3.5 底厚计算 按刚度计算 h=5.23mm 按强度计算 h=4.87mm 取较大值5.23mm。第五章 模具结构模具结构主要由以下部分组成:成型部分、 支承部分、推出机构、浇注系统、导向部分、紧固定位部分、冷却排气系统。在模具设计过程中,主要考虑塑料怎样进料,制品怎样成型、制品怎样脱出。5.1模具结构图通过对模具成型零件的计算,模架的确定,模具结构图如图所示。5.2模具与成型机械关系的校核5.2.1 制品及流道体积5.2.1.1 制品体积 Vi=7.66cm V流=4.075.2.2注射机的校核1.最大注射量的校核根据公式 KV0V+V流代入计算得V=7.66x2+4.07=19.37cm符合注射机的要求2.锁模力校核F锁pA式中p熔融型料在型腔内的压力,该产品 A塑件和浇注系统在分型面上的投影面之和,经计算A=6267mm3F锁注塑机的额定锁模力。故 F锁pA=30Mpa x 6267mm x1.1x0.001=206.81选定的注塑机的压力为1100KN,满足要求。模具与注塑机安装部分相关尺寸校核A 模具闭合高度长宽尺寸要与注塑机模板尺寸和拉杆间距相合适模具长模具宽H+H1+H2+50S机注塑机最大开模行程=750mm;H1顶出距离=50mm;H2浇注系统高度=110mm;750351+50+110故:满足条件 第六章 浇注系统6.1 概述注射模的浇注系统是指熔体从注射机的喷嘴开始到型腔为止的流动通道。对其要求是:使熔体平稳的进入型腔,使之按要求填充型腔,使型腔内的气体顺利排出,在熔体填充型腔和凝固的过程中,能充分的把压力传到各个部位,以获得组织致密,外形清晰,尺寸稳定的塑料制品。可见,浇注系统的设计是十分重要的。浇注系统的设计正确与否,是注射成型能否顺利进行的关键,因此,要引起高度重视。6.2 浇注系统的设计6.2.1 主流道的设计主流道的截面形状一般为圆形,其锥度为26,在此模具的设计的设计中采用2,小端直径一般取36mm,且大于注射机喷嘴直径0.5mm,由表3-1注射机喷嘴直径为3mm。将此模具主流道小端直径设计为3.5mm。主流道的长度一般不超过150mm,本模具设计为112mm。由于主流道需要与高温塑料频繁接触,故设计主流道衬套是十分必要的,尤其是主流道要穿过两块板时,如果没有主流道衬套,在结合处很容易发生溢料,导致主流道难以取出,主流道衬套的球半径比注射机的球半径大12mm,设计球半径为SR11mm。主流道衬套的尺寸查表3-6-62模具实用技术设计综合手册。6.2.2 浇口的设计浇口又称进料口,是连接分流道与型腔之间的一段细短流道(除直接浇口外),它是浇注系统的关键部分。其主要作用是:1.型腔充满后,熔体在浇口处首先凝结,防止其倒流。2.易于在浇口切除浇注系统的凝料。浇口截面积约为分流道截面积的0.030.09,浇口的长度约为0.5mm2mm,浇口具体尺寸一般根据经验确定,取其下限值,然后在试模是逐步纠正。当塑料熔体通过浇口时,剪切速率增高,同时熔体的内磨檫加剧,使料流的温度升高,粘度降低,提高了流动性能,有利于充型。但浇口尺寸过小会使压力损失增大,凝料加快,补缩困难,甚至形成喷射现象,影响塑件质量。浇口位置的选择:浇口位置应使填充型腔的流程最短。这样的结构使压力损失最小,易保证料流充满整个型腔,同时流动比的允许值随塑料熔体的性质,温度,注塑压力等的不同而变化,所以我们在考虑塑件的质量都要注意到这些适当值。浇口设置应有利于排气和补塑。浇口位置的选择要避免塑件变形。采侧浇口在进料时顶部形成闭气腔,在塑件顶部常留下明显的熔接痕,而采用潜伏浇口,有利于排气,整件质量较好,但是塑件壁厚相差较大,浇口开在薄壁处不合理;而设在厚壁处,有利于补缩,可避免缩孔、凹痕产生。浇口位置的设置应减少或避免生成熔接痕。熔接痕是充型时前端较冷的料流在型腔中的对接部位,它的存在会降低塑件的强度,所以设置浇口时应考虑料流的方向,浇口数量多,产生熔接痕的机会很多。流程不长时应尽量采用一个浇口,以减少熔接痕的数量。对于大多数框形塑件,浇口位置使料流的流程过长,熔接处料温过低,熔接痕处强度低,会形成明显的接缝,如果浇口位置使料流的流程短,熔接处强度高。为了提高熔接痕处强度,可在熔接处增设溢溜槽,是冷料进入溢溜槽。筒形塑件采用环行浇口无熔接痕,而轮辐式浇口会使熔接痕产生。浇口位置应避免侧面冲击细长型心或镶件。定位环、浇口衬套、浇注系统示意图因潜伏浇口在脱开时会伤塑件的内表面在这里是可以的,考虑到点浇口有利浇注系统的废料和塑件的脱离,所以选取用点浇口。分流道与浇口的连接。在利用了UG的塑料顾问对其进行模仿CAE的注塑之后选择了更具优势的浇口.6.2.3 排气糟的设计 塑料熔体在填充模具的型腔过程中同时要排出型强及流道原有的空气,除此以外,塑料熔体会产生微量的分解气体。这些气体必须及时排出。否则,被压缩的空气产生高温,会引起塑件局部碳化烧焦,或塑件产生气泡,或使塑件熔接不良引起强度下降,甚至充模不满。因该模具为小型模具,且分型面适宜,可利用分型面排气,镶件间隙排气,所以无需设计排气槽。6.3合模导向机构的设计导向合模机构对于塑料模具是必不可少的部分,因为模具在闭合时要求有一定的方向和位置,所以必须设有导向机构,导柱安装在动模一边或定模一边均可,通常导柱设在主型腔周围。导向机构的主要作用有:定位、导向和承受一定侧压力。定位作用:为避免装配时方位搞错而损坏模具,并且在模具闭合后使型腔保持正确形状,不至因为位置的偏移而引起塑件壁厚不均。塑件在注入型腔过程中会产生单向侧压力,或由于注射机的精度限制,使导柱工作中承受一不定的导向作用。动定模合模时,首先导向机构接触,引导动定模正确闭合,避免凸模或型芯先进入型腔,产生干涉而坏零件。由于注塑压力的各向性就会对导柱进行径向的剪力,导致导柱容易折断。对型芯和型腔改进后,其的配合可以进行定位。导柱、导套零件如下: 第七章 顶出机构的设计在注射成型的每一循环中,都必须便塑件从模具型腔中型芯上脱出,模具中这种脱出机构称为脱模机构(或推出机构、顶出机构)。脱模机构的作用包括脱出、取出两个动作,即首先将塑件和浇注系统凝料等与模具松动分离,称为脱出,然后把其脱出物从模具内取出。(1)推出机构应尽量设在动模一侧以便借助于开模力驱动脱模装置,完成脱模动作;(2)保证塑件不因推出而变形损坏,外形良好;(3)结构简单可靠:机械的运动准确、可靠、灵活,并有足够的刚度和强度;用推件板推出机构中,为了减少推件板与型芯的摩擦,在推件板与型芯间留0.200.25mm的间隙,并用锥面配合,防止推件因偏心而溢料。7.1 推杆复位装置 推出机构用可用多种方式复位,如弹簧复位,强制回位和回针复位,一般模具设计追求安全可靠,同时采用这三种方法。复位杆应对称布置,长取24根,长度与推杆相同。 弹簧复位是一种简单复位方法,它具有先行复位功能,数跟弹簧装在动模板与推板之间,推出塑件时弹簧被压缩,当注射机的顶杆后退,弹簧即将推板推回。其结构如下图8.2所示7.2 推件机构的设计推出机构把塑件及浇注系统从从型腔中或型芯上脱出来的机构。推出机构组成:推出部件(推杆、拉料杆、复位杆、推杆固定板、推杆垫板、限位钉)、推出导向部件(推杆导柱、推杆导套)、复位部件(复位杆)。采用塑料模具约10mm;如果脱模斜度较大的塑料件,可以弹出深度的2/3。本套模具的推出机构为机动推出,形式较为简单,其布置形式见图3.6。图8.2 推杆的分布7.2.1推杆长度的计算顶杆总长度为:h杆=h凸+h动垫+S顶+h顶固 式中: h杆 为推杆的总长度;h凸 为凸模的总高度;h动垫 为动模垫板的厚度;S顶 为顶出行程;h顶固 为顶杆固定板的厚度;1为富裕量,一般为(0.050.1)mm,表示顶杆端面应比腔型的平面高出; 2为顶出行程富裕量,一般为36mm。根据以上公式计可得,推杆的总长度为220mm。7.3 斜推杆的设计斜推杆是常见的侧向抽芯机构之一,它常用于制品内侧面存在凹槽或凸起结构,强行推出会损坏制品的场合。它是将侧向凹凸部位的成型镶件固定在推杆板上,在推出的过程中,此镶件作斜向运动,斜向运动分解成一个垂直运动和一个侧向运动,其中的侧向运动即实现侧向抽芯。斜推杆有整体式和二段式,二段式主要用于长而细的斜推杆,此时采用整体式的斜推杆于弯曲变形。图3.9 斜推杆抽芯机构17.3.1斜推杆的设计要点(1) 要保证复位可靠。(2)在斜推杆近型腔一端,须做610mm的直身位,并做一23mm的挂台起定位作用,以避免注塑时斜推杆受压而移动。设计挂台亦方便加工、装配及保证内侧凹凸结构的精度。(3)斜推杆上端面应比动模镶件底0.050.1mm,以保证推出时不损坏制品。(4)斜推杆上端面侧向移动时,不能与制品内的其他结构(入圆柱、加强筋或型芯等)发生干涉;(5)沿抽芯方向制品内表面有下降弧度时,斜推杆侧移时会损坏制品。解决方案有:a.制品减料做平,但须征得客户同意;b.斜推杆底部导轨做斜度,使斜推杆延迟推出。(6)当斜推杆上端面和镶件接触时,推出时不应碰到另一侧制品。(7)斜推杆在推杆固定板上的固定方式见上图3.9.(8)当斜推杆较长或较细时,在动模板上加导向块,帮助顶出及回位时的稳定性。加装导向块时其动模必须和内模镶件组合一起切割。(9)斜推杆与内模的配合公差取H7/f6,斜推杆与模架接触处避空。7.3.2 斜推杆倾斜角的确定斜推杆的倾斜角度取决于侧向抽芯距离和推杆板推出的距离H。它们的关系见图3.10,计算公式如下: tan=S/H其中:S=侧向凹凸深度S1+(23)mm 图3.10 几何关系斜推杆的倾斜角度不能太大,否则,在推出过程中斜推杆会受到很大的扭矩的作用,从而导致斜推杆磨损,甚至卡死或断裂。斜推杆的斜角一般为315,常用510。在设计过程中,这一角度能小不大。本设计的斜推杆分布如图 图8.5 斜推分布杆第八章 支承零件 在此模具中,支承零件包括上模座板、下模座板、型芯固定板、模脚等。8.1 紧固件及其他附件8.1.1 上模部分 定模部分由于产品较低,采用定模板嵌入方式制作嵌入型芯。型腔8.1.2 下模部分下模部分设计,根据产品设计模具镶件。型芯第九章 冷却系统模具在注射时,应对模具温度进行较好的控制,才能保证制品的精度,这就要求在模具内设计冷却系统,但由于本零件较大,不可以通过模具自然冷却来保证热平衡。另外此制品为小批量生产,成型的制品精度等级为一般精度,故采用模具冷却,冷却水道需要注意设计模具结构在注射模中,模具的温度直接影响到塑件的质量和生产效率。由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同,对模具温度的要求也不相同。一般注射到模具内的塑料粉体的温度为左右,熔体固化成为塑件后,从左右的模具中脱模、温度的降低是依靠在模具内通入冷却水,将热量带走。对于要求较低模温(一般小于)的塑料,如本设计中的ABS料,仅需要设置冷系统即可,因为可以通过调节水的流量就可以调节模具的温度。模具的冷却主要采用循环水冷却方式,模具的加热有通入热水、蒸汽,热油和电阻丝加热等。9.1 温度调节对塑件质量的影响注射模的温度对于塑料熔体的充模流动、固化成型、生产效率以及制品的形状和尺寸精度都有影响,对于任一个塑料制品,模具温度波动过大都是不利的。过高的模温会使塑件在脱模后发生变形,若延长冷却时间又会使生产率下降。过低的模温会降低塑料的流动性,使其难于充模,增加制品的内应力和明显的熔接痕等缺陷。模具冷却水路图9.2 冷却系统之设计规则设计冷却系统的目的在于维持模具适当而有效率的冷却。冷却孔道应使用标准尺寸,以方便加工与组装。设计冷却系统时,模具设计者必须根据塑件的壁厚与体积决定下列设计参数: 冷却孔道的位置与尺寸、孔道的长度、孔道的种类、孔道的配置与连接、以及冷却剂的流动速率与热传性质。(1) 冷却管路的位置与尺寸塑件壁厚应该尽可能维持均匀。冷却孔道最好设置是在凸模块与凹模块内,设在模块以外的冷却孔道比较不易精确地冷却模具。通常,钢模的冷却孔道与模具表面、模穴或模心的距离应维持为冷却孔道直径的12倍,冷却孔道之间的间距应维持35倍直径。冷却孔道直径通常为612 mm(7/169/16英吋),在此取10mm。 第十章 模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段,装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系,将合格的零件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中,对模具的装配精度应控制在合理的范围内,模具的装配精度包括相关零件的位置精度,相关的运动精度,配合精度及接触只有当各精度要求得到保证,才能使模具的整体要求得到保证。 塑料模的装配基准分为两种情况,一是以塑料模中和主要零件台定模,动模的型腔,型芯为装配基准。这种情况,定模各动模的导柱和导套孔先不加工,先将型腔和型芯镶块加工好,然后装入定模和动模内,将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚,动模和定模合模后用平行夹板夹紧,镗投影导柱和导套孔,最后安装动模和定模上的其它零件,另一种是已有导柱导套塑料模架的。 浇口套与定模部分装配后,必须与分模面有一定的间隙,其间隙为0.050.15毫米,因为该处受喷嘴压力的影响,在注射时会发生变形,有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边,就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边,可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽,由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。10.1 模具的装配顺序1.确定装配基准;2.装配前要对零件进行测量,合格零件必须去磁并将零件擦拭干净;3.调整各零件组合后的累积尺寸误差,如各模板的平行度要校验修磨,以保证模板组装密合,分型面吻合面积不得小于80%,间隙不得小于溢料最小值,防止产生飞边。4.在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面,以便总装合模调整时检查;5.组装导向系统并保证开模合模动作灵活,无松动和卡滞现象;6.组装冷却和加热系统,保证管路畅通,不漏水,不漏电,门动作灵活紧固所连接螺钉,装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶,但应防止进入系统中;7.试模:试模合格后打上模具标记,包括模具编号、合模标记及组装基面。 模具预热模具预热的方法,采用外部加热法,将铸铝加热板安装在模具外部,从外部向内进行加热,这种方法加热快,但损耗量大。筒和喷嘴的加热根据工艺手册中推荐的工艺参数将料筒和喷嘴加热,与模具同时进行。工艺参数的选择和调整根据工艺手册中推荐的工艺参数初选温度,压力,时间参数,调整工艺参数时按压力,时间,温度这样的先后顺序变动。注塑在料筒中的塑料和模具达到预热温度时,就可以进行试注塑,观察注塑塑件的质量缺陷,分析导致缺陷的原因,调整工艺参数和其他技术参数,直至达到最佳状态。8.模具的维护模具在使。那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用,只须更换个别已损坏的零件,不会导致用过程中,会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。最后检查各种配件、附件待零件,保证模具装备齐全,另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装,油的温度不得超过1000C。附图结论通过此次毕业设计,我受益匪浅,可大体地了解作为一名设计人员所要具备的基本素质及知识量及思考问题,解决问题的能力。同时也让我巩固了自己的专业知识,在设计的过程中对于CAD、UG 绘图软件、Microsoft Word 办公软件等应用有了更进一步的掌握;在设计之初,面对从未涉及的问题,感到十分棘手,但经过反复的思考、查阅资料以及在老师的热心指导帮助下,同学之间的探讨,发现并非想象中的那么困难。另外,查阅资料是本次设计的重点,询问经验人士,我想实践是最可靠的保证,经验是宝贵的财富。通过认真仔细的资料查阅和软件的反复模拟,特别在林老师的精心指导和严谨求实的要求下,我确信这次毕业实际是成功的,在这表示特别感谢!当然,由于本人的知识面欠全,设计中还存在不足,但我相信通过这次设计将为我今后走向工作岗位打下了坚实的基础。参考文献1. 伍先明等.塑料模具设计指导.北京:国防工业出版社.2010.4.2. 廖念钊,古盈菴,莫雨松等.互换性与技术测量.北京:中国计量出版社.2009.6.3. 王琳,陈雪江,肖新华.AutoCAD2008中文版机械图形设计北京:清华大学出版社.2007.7.4. 谭雪松,王金,钟廷志.UGNGINEER Wildfire 4.0中文版模具设计.北京:人民邮电出版社.2009.11.5. 管耀文. UGNGINEER野火版模具设计实例精讲.北京:人民邮电出版社.2007.126. 何满才.模具设计UGNGINEER Wildfire中文版实例详解.北京:人民邮电出版社.2005.5.7. 齐卫东.塑料模具设计与制造.北京:高等教育出版社.20048. 阎亚林.塑料模具图册.北京:高等教育出版社.2004.9. 屈华昌.塑料成形工艺与模具设计.北京:高等教育出版社.2001.10. 甑瑞麟.模具制造实训教程.北京:机械工业出版社.2006.11. 付丽.实用模具技术手册.北京:机械工业出版社.2002.12. 于华编著.注塑模具设计技术及实例.北京:机械工业出版社.2004.6.13. 陈万林等编著.实用塑料注塑模设计与制造.北京:机械工业出版社.2000.3.14. 蒋继宏,王效岳编著.注塑模具典型结构100例.北京:中国轻工业出版社.2000.15. 屈华昌主编.塑料成型工艺模具设计.北京:高等教育出版社.2004.8.16. 叶久新,王群.塑料成型工艺及模具设计.北京:机械工业出版社.2008.1.致 谢这次无线鼠标外壳的模具设计,是对我这四年大学学习的一次检验,通过这次设计,我补充了在理论学习中的一些漏洞, 使我掌握了在注塑工艺中应重视的问题,使我详细的知道了塑件成型的工艺过程,并通过熟悉和查阅与注塑方面相关资料,掌握了一般的设计方法和设计技巧,而且对树立正确的设计思想,培养我用所学专业知识去分析、解决在实际生产和生活中遇到问题能力都是有很重要的实际意义。培养了我独立思考的能力,使我可以更多得考虑问题。考虑制品在使用,美观,而且要占领市场所需要考虑的问题。本次毕业设计中,我的指导老师XXX老师,对我在资料的查找收集和整理以及模具设计的过程中所遇到的问题,给以极大的帮助和指导,同时也得到了其他多位老师和同学们的热心帮助,使我学到了很多课堂学不到的东西,培养了我多思考,勤查资料,多动手的习惯。这次我的设计结果,也是老师和同学们的功劳,对在此过程中给予我帮助的各位老师和同学表示由衷心的感谢!我会继续学习,不辜负老师的期望,也对的起同学们的帮助。祝愿老师们工作顺利,身体健康,合家欢乐。祝福我的同学们学业有成,以后事业顺心,前途无量! 35
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