0126-内冷式砂轮的机床附件结构设计及工艺设计【全套12张CAD图+工艺工序卡+说明书】
0126-内冷式砂轮的机床附件结构设计及工艺设计【全套12张CAD图+工艺工序卡+说明书】,全套12张CAD图+工艺工序卡+说明书,内冷式,砂轮,机床附件,结构设计,工艺,设计,全套,12,十二,cad,工序,说明书,仿单
机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号6号共 1 页产品名称卡盘零(部)件名称卡盘第 页材料牌号45毛坯种类金属型锻造毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每 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10落料准备20锻模锻,外圆150。锻造30热正火热处理40粗车以外圆150定位,粗车105外圆,长度80 金工C6140型车床,三爪卡盘, 粗车127的外圆,长度为14,留余量2金工C6140型车床50粗车车螺纹M1052,长度40,并割槽33金工C6140型车床车螺纹M872.并割内槽金工C6140型车床60粗车调转装夹,车90的孔,长度为12。金工C6140型车床,三爪卡盘, 70粗车粗车锥度为1:5的孔金工80车钻6的锥度为1:3的孔。金工ZP2102台式钻床,6钻头90半精车车127至 金工C616车床,偏刀, ,车150至,金工C616车床,偏刀车锥度1:5的孔金工C616车床,偏刀100检验按图样要求检验。检110入库上油包装。机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号4号共 1 页产品名称套筒零(部)件名称套筒第 页材料牌号45毛坯种类金属型锻造毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每 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10落料准备20锻模锻,外圆95,内孔79,长度为70。锻造30热正火HBS195。热处理40粗车加工外圆,均留余量1.5,长度留余量2,内孔79留加工余量2,长度为70。金工C6140型车床,三爪卡盘, 50半精车三爪卡盘内孔79定位夹紧,车91的外圆至图样尺寸,长度为11,外圆割槽22。金工C6140型车床,三爪卡盘,60半精车调头装夹,车95的外圆至图样尺寸,长度为50。金工C616车床,偏刀70半精车车台阶58。夹95的外圆,内割槽22,螺纹M792-6H,并倒角。金工C616车床,三爪卡盘,偏刀80磨内孔79。M1432A90检验按图样要求检验。检100入库上油包装。机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号3号共 1 页产品名称输液管件零(部)件名称输液管件第 页材料牌号45毛坯种类金属型锻造毛坯外型尺寸117每毛坯可制件数每 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10划线在毛坯一端划中心孔线20钳按线钻14的中心孔30粗车以中心孔定位,一顶一夹,粗车外圆17,长度为95,粗车外圆10,留余量1。金工C6140型车床,三爪卡盘,偏刀40粗车夹17的外圆,钻孔10,车 40的外圆,粗车1:10圆锥,车沉割槽11(三处)。金工C6140型车床,三爪卡盘,偏刀50粗车钻外圆上下两对端 6的孔。金工C6140型车床,三爪卡盘,60半精车车外圆17,为3.2。车14的外圆及割槽,车10的外圆。长度为12。金工C616车床,偏刀70精车车外圆10尺寸为为1.6,并倒角,至图样。金工C616车床,三爪卡盘,偏刀80检验按图样要求检验。检90入库上油包装。机械加工工艺过程卡片产品型号零(部)件图号8号共 1 页产品名称防护罩零(部)件名称防护罩第 页材料牌号45毛坯种类金属型锻造毛坯外型尺寸每毛坯可制件数每 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10焊接焊接各部分零件块。20车钻3M8的孔。钻410的孔。金工C614030漆非加工表面上底漆。40检验按图样要求检验。检50入库上油包装。开题报告设计(论文)名称内冷式砂轮的机床附件结构设计及工艺设计设计(论文)类型指导教师学生姓名学号030810127系、专业、班级一、选题依据:(简述研究现状或生产需求情况,说明该设计(论文)目的意义。)磨削加工是机械加工行业目前获得精度零件表面的主要方法,磨削加工质量的好坏直接影响到零件的质量和使用,而磨削加工过程的质量控制又十分复杂,影响因素众多,特别是磨削热,磨削温度的影响尤为重要。众所周知,磨削区局部瞬时温度高达1000度左右,容易引起工件的烧伤,变形和裂纹。因而成为限制磨削效率并影响磨削质量的一个关键因素。在磨削过程中使用磨削液对减少磨削热,降低磨削温度具有很重要的作用。但由于磨削过程的特殊性,磨削过程中磨削液并不能很好地进入磨削区,因而达不到减少磨削热,降低磨削温度的作用,而采用内冷式砂轮磨削,即由砂轮内部向外喷冷却液,使其由磨削区向外流动,润滑冷却效果更佳。 通过对内冷式砂轮磨削机理进行研究,初步设计内冷式砂轮结构,探讨砂轮的制作工艺,对使用内冷式砂轮的机床进行福建结构设计和工艺设计,使其能够将四年所学知识融会贯通,也使其在设计过程中不断学习一些新知识。同时,为即将步入工作岗位,作为机械设计制造技术人员从事机械设计制造工作打下一定基础。通过毕业设计环节,培养查找资料,分析问题,解决问题的能力,使其养成认真仔细,精益求精的科学工作习惯。二、设计(论文研究)思路及工作方法在确定基本指标后,就进一步确定内冷式砂轮的机床的冷却系统形式,确定冷却液进入磨削区的管道设计和与砂轮的结合问题。然后进行计算,接着进行方案设计,同时确定机床其他附件的结构尺寸及强度校核,完成总体布置设计。设计首先查阅资料,学习与设计产品有关的基础知识,掌握内冷式砂轮的制作工艺和工作原理。在结构设计后进行计算,同时确定主要结构形式,此过程需反复进行,以得到最简单、轻便、美观的产品。最后整理进行图纸设计,整理设计计算说明书。三、设计(论文研究)任务完成的阶段内容及时间安排。1、 查阅资料,学习与设计产品有关的基本知识。 3月5日3月20日2、 完成机床附件结构设计,确定主要结构形式 3月21日4月10日3、 进行图纸设计 4月10日5月16日4、完成指定零件的工艺设计及工装设计 5月17日5月21日5、 完成设计计算说明书的编写 5月21日5月28日6、 设计图纸和说明书校对 5月29日6月4日指导教师意见教研室毕业设计(论文)工作组审核意见难度分量综合训练程度内冷式砂轮的机床附件机构设计及工艺设计任务书设计(论文)题目: 内冷式砂轮的机床附件结构设计及工艺设计 1. 毕业设计(论文)的主要内容及基本要求(1).查阅和搜集设计资料(2).完成机床附件结构草图设计,确定主要结构形式(3).进行图纸设计(4).完成指定零件的工艺及工装设计(5).编写设计说明书2. 指定查阅的主要参考文献及说明(1)上海机床厂七二一工人大. 磨床设计制造M.上海: 上海科学技术出版社,1972.7(2)上海纺织工学院,哈尔滨工业大学,天津大学.机床设计图册M.上海: 上海科学技术出版社,1979.12(3)张捷.机械制造技术基础M.成都:西南交通大学出版社,2005.123. 进度安排设计(论文)各阶段名称起 止 日 期1查阅和搜集设计资料2完成机床附件结构草图设计,确定主要结构形式3进行图纸设计 4完成指定零件的工艺及工装设计,编写设计说明书5准备毕业答辩摘 要本文分析了磨床的各种知识及国内外的磨床冷却方式,并在此基础上加以改进,自行研究并设计了内冷式磨床的冷却装置及其机床附件结构。提出了解决冷却液进入磨削区域的问题,并设计了方案。文章对零部件的加工工艺进行了分析及其指定的零件的工装设计,对冷却液进行了分析并对其他各种机床的防护装置进行了分析,从中加以总结。文文章为内冷式磨床的研制整合了一套有效的结构方案分析改进方法。关键词:内冷式磨床;ABSTRACThis article has analyzed grinder each kind of knowledge and the domestic and foreign grinders coolant conditions, and performs in this foundation to improve, voluntarily studied and has designed in the cold grinder cooling system and its the engine bed appendix structure .Proposed the solution refrigerant enters rubs truncates the region the question, and has designed the plan. The article has carried on the components work clothes design to the spare part processing craft which analyzes and its assigns, has carried on the analysis to there frigerant and has carried on the analysis to other each kind offen gine bed protective equipment, performs to summarize. Artic learticle for an in cold grinder development conformity set of effectives structures plans analysis improvement method. Key word: In cold grinder; 目 录摘 要3ABSTRAC4目 录5第一章 前 言7第二章 磨削基本知识82.1 磨削概念82.2 磨削方法10第三章 磨床简介及发展概况143.1 磨床简介143.2 磨床发展概况15第四章 磨床技术参数的确定164.1 磨床的系列174.2 选用的磨床参数20第五章主要附件结构设计225.1 砂轮架概述225.2 砂轮架设计225.3左/右卡板的分析及加工工艺245.3.1 零件工艺分析255.3.2 工艺过程分析265.4 输液管件的分析及加工工艺265.4.1 零件工艺分析275.4.2 工艺过程分析275.5自制腔体设计及加工工艺285.5.1 零件工艺分析295.5.2 工艺过程分析305.6 卡盘/固定螺母的设计及加工工艺315.6.1 零件工艺分析325.7防护罩及挡板的设计及加工工艺345.7.1 零件工艺及其过程分析34第六章防护装置与冷却装置366.1 防护装置366.2 冷却装置396.3 磨削液的分析45第七章 夹具的设计477.1问题的提出477.1.1 定位基准的选择477.1.2 夹紧面的选择477.2 切削力及夹紧力的计算487.3 定位误差的分析497.4 夹具设计及操作的简要说明49第八章 结 论508.1 小结50参 考 文 献51致 谢52第一章 前 言磨床是金属切削机床的一种。大家知道,金属切削机床中刀具与工件之间的相对运动是一对基本矛盾,而机床是它们相互斗争,相互联结的矛盾统一体。在切削过程中,刀具和工件之间经过不断的斗争,刀具刃口从工件表面切除一层金属,使被切工件的表面达到预定的技术要求(尺寸大小、几何精度、表面光洁度等)。磨床是以磨具(它由无数微小磨粒粘结成不规则的“刀群”,如砂轮、砂瓦、油石、砂带等)作为刀具来加工工件表面的,因此,它具有其他机床加工时所没有的特殊点,主要有:(1) 磨床的磨具(砂轮)相对于工件作高速旋转运动。(2) 它能使工件表面获得很高的精度和光洁度。(3) 它能加工表面硬度很高的金属和非金属材料朗工件。(4) 易于自动化和组成自动线,进行高效率生产。由于磨床具有上述一些特点,因而它的使用范围较其他切削机床广泛。以陶土为结合剂与天然磨料结合的可高速旋转的砂轮,加速了磨削加工的发展,磨床逐步成为金属切削机床的一个重要组成部分。磨削加工是指用磨料类切除材料的加工方法,根据工艺目的和要求不同,磨削加工已发展为多种形式的加工工艺。通常按工具类型进行分类,可分为使用固定磨粒的和游离的两大类。各种加工形式的用途、工作原理和加工运动情况有相当大的差别,但都存在摩搽、微切削和表面化学反应等现象,只是形式和程度不同而已。磨削加工是机械加工行业目前获得精度零件表面的主要方法,磨削加工质量的好坏直接影响到零件的质量和使用,而磨削加工过程的质量控制又十分复杂,影响因素众多,特别是磨削热,磨削温度的影响尤为重要。众所周知,磨削区局部瞬时温度高达1000度左右,容易引起工件的烧伤,变形和裂纹。因而成为限制磨削效率并影响磨削质量的一个关键因素。在磨削过程中使用磨削液对减少磨削热,降低磨削温度具有很重要的作用。但由于磨削过程的特殊性,磨削过程中磨削液并不能很好地进入磨削区,因而达不到减少磨削热,降低磨削温度的作用,而采用内冷式砂轮磨削,即由砂轮内部向外喷冷却液,使其由磨削区向外流动,润滑冷却效果更佳。利用砂轮的的多孔性,从砂轮中心供给磨削液,通过砂轮内孔或侧面进入砂轮体内,利用砂轮旋转时的离心作用,将磨削液通过砂轮上的气孔甩出,这样能有效的将磨削液送入磨削区内。在重负荷磨削,内孔磨削及其磨削耐热钢和高温合金等难磨削的材料时,采用内冷式效果较好。然而,由于砂轮气孔比较小,磨削液必须经过精密过滤,以免磨削液中的杂质将砂轮气孔堵塞。此外,砂轮整个周边都甩出磨削液,必须解决油雾问题。此方法正待研究,生产尚待研究改进。本次设计主要依据MM7132A型精密卧轴矩台平面磨床而改进,使原有的外冷装置改为内冷式砂轮。该机床主要是用砂轮周边磨削平面,也可以用砂轮的端面磨削槽和凸缘的侧面。通过对内冷式砂轮磨削机理进行研究,初步对使用内冷式砂轮的机床进行附件结构设计和工艺设计,使其能够将四年所学知识融会贯通,也使其在设计过程中不断学习一些新知识。同时,为即将步入工作岗位,作为机械设计制造技术人员从事机械设计制造工作打下一定基础。通过此次毕业设计环节,培养查找资料,分析问题,解决问题的能力,使其养成认真仔细,精益求精的科学工作习惯。限于编写者的水平和时间仓促,难免有不足,缺点和错误之处,敬请老师和同学们批评和指正。第二章 磨削基本知识磨削就是用砂轮对工件表面进行切削加工,是机器零件精密加工的主要方法之一。磨削用的砂轮是由许多细小而且极硬的磨粒用结合剂粘结而成。将砂轮放大,可以看到在砂轮表面上杂乱地分布着很多尖棱多角的颗粒磨粒。这些锋利的磨粒类似于铣刀的刀刃,磨削就是以这些磨粒为刀刃,在砂轮的高速旋转下,切入工件表面。所以磨削的实质是多刀多刃的高速微量切削过程。磨削每次磨去的金属较薄,主要用于精加工。磨削不仅能加工普通的金属,如:碳钢,及其一些有色金属和非有色金属材料,而且还可以加工硬度很高的材料,如:淬火钢,各种切削用刀具及其陶瓷。这些材料用金属刀具很难加工,有的甚至根本不能加工,这是磨削加工的特点之一。2.1 磨削概念我们介绍了磨削与其它金属切削(车、铣、刨、钻等)有不少相似之处,也有不同的地方,即磨削特殊的本质。我们的任务是设计磨床,因此首先需要认识磨削过程的特点。了解它、掌握它,采取相应的措施,更好地完成设计任务。下面就来具体分析磨削过程的一些特点:(1) 在磨削过程中,由于砂轮以很高的速度旋转,离心力很大,若砂轮的质量不好或安装不妥,易造成砂轮碎裂产生事故,必须特别引起重视,因此在设计时要考虑可靠的防护设备。工件在磨削过程中,往往由于砂轮结构不均匀,引起砂轮高速旋转的不平衡,产生振动,影响工件表面质量和机床的使用寿命,严重时也会引起砂轮碎裂。因此,各种磨床必须具备砂轮的平衡措施。(2) 砂轮具有自锐的性能,所谓“自锐性”,就是磨粒磨钝后在磨削力的作用下,自行破碎并从砂轮工作发面上脱落下来,露出新的磨粒,使磨削加工能继续正常进行。但由于磨削过程很复杂,如磨屑、破碎了的小磨粒以及结合剂等,会塞住砂轮的孔隙,使砂轮切削性能降低,严重的甚至可能使砂轮工作表面被破坏,特别对表面光洁度要求较高及保证有正确形状的工件(如螺纹、齿轮等)。因此单纯靠砂轮自锐还不能满足要求,还必须靠人工进行修整,所以应具备砂轮修整器。 (3) 在磨削过程中,由于磨削速度很高,磨粒和被加工工件之间的摩擦大,以及工件材料塑性变形的结果,会产生大量的切削热,其温度可达1000度以上,这超过一般碳钢的相变温度,甚至接近钢的熔化温度,并使剧热的磨屑被砂轮“刀齿”带走,在空气中与氧接触发生氧化作用产生常见的火花。在这样高的温度作用下,会使工件材料的性能和硬度改变,影响质量。同时工件的内部和表面有很大的温差,特别是对导热性能较差的材料,温差更大,将产生磨削应力。可能使工件发生裂纹。因此,为了减少摩擦,带走热量,降低磨削温度,及时冲掉磨屑,使其不粘附在砂轮的表面上,以提高表面质量,在设计磨床时必须考虑具有较好的冷却装置。(4) 砂轮上的磨粒形成的“刀齿”,多半是负前角和小后角。且其刃口又非绝对尖锐,所以工件表面产生很大的变形和摩擦,特别是磨粒变钝、磨削很薄、负前角大时,金属变形更加严重,这样使被加工工件表面产生硬化现象。 磨削过程中产生的磨削力(用P来表示总的磨削力),它又可分解为三个彼此相互垂直的分力(图2-1)。第一个分力叫切向力,它作用于工件的切线方向,是决定砂轮切削功率的依据,以Pz表示。第二个分力叫径向力,它是沿着砂轮(或工件)半径方向的作用力,以Py表示。 第三个分力叫轴向力,它是沿着工件轴线方向的作用力,以Px表示。图2-1 磨削力分解图由于“刀齿”是负前角,所以磨削过程中工件受到很大的径向力Py的作用,使工件发生弯曲,影响工件的精度,特别是磨削细长的工件造成直径误差更大,因此在设计磨削圆柱类工件的磨床时,不能忽视中心架的问题。2.2 磨削方法我们知道磨床的种类很多,磨削形式也不少,有外圆磨、内圆磨、无心磨、平面磨、螺纹磨、齿轮磨等等。尽管磨削形式多种多样,加工工件表面形状不一,但以砂轮工作发面来分,基本上可分为下列三种磨削方法:(1) 周边磨削;(2) 端面磨削;(3) 成形磨削。表1就是按上述分类方法介绍几种常见的磨削形式、运动关系及其特点。除了表l中所介绍的磨削方式外,还有外圆切入、切向磨削、行星内圆磨削等等,这里不再一一列举了。表2-1常见的磨削形式分类表磨削方法简 图砂轮运动工件运动说明周边磨削1 旋转2 横进给1旋转2纵向往复移动1旋转2横进给旋转旋转由导轮带动旋转,并轴向移动。导轮旋转1 旋转2 横进给3 纵向往复移动旋转磨削方法简 图砂轮运动工件运动说明周边磨削1 旋转2垂直进给3横进给纵向往复运动端面磨削1旋转2垂直进给旋转旋转1 自转2 沿导向板移动1旋转2轴向进给纵向往复移动磨削方法简 图砂轮运动工件运动说明成形磨削 旋 转1. 旋转2. 进给1. 旋转2. 垂直进给1. 纵向往复移动2. 分度1. 旋转2. 横进给1. 旋转2. 纵向移动工件旋转和纵向移动保持一定关系1 旋转2. 往复移动分度必须指出,表2-1中所举的磨削形式分类,也不是一成不变的,还要根据具体条件决定。如表1中将花键磨削列入成形磨削一类里,但由于花键形状不同,要求也不一样,而且各厂根据设备条件和加工习惯所采用的方法也不同,可以用端面磨削,也可以用周边磨削,又如齿轮磨削的方法很多,可分展成法和成形法,一般都采用展成法来完成,很少采用形法。随着科学技术和生产的发展,为了提高磨削精度和生产率,新的磨削方法不断涌现。第三章 磨床简介及发展概况 磨床分为有外圆磨床,内圆磨床,平面磨床,无心磨床,工具磨床等。磨床的品种在机床中占有较大的比例。作为初学机床设计者来讲,当然不可能把所有类型的磨床都搞清楚,但对常见几类磨床的外形、布局、用途、运动关系及特点等,又必须有个初步了解。这样,在进行具体设计时,能够做到胸中有数,建立一个比较完整的概念,做到手中有典型,开阔设计思路。3.1 磨床简介磨床作为金属切削机床的一种,尽管它的品种很多,要求不一,用途各异,但同车床、钻床、镗床、铣床、刨床等机床一样,都是由原动机(电动机、液动机等)通过机械、光电、液压、气压传动机构使工件和刀具间实现所需要的运动。磨床也是通常由电动机、油泵发动部分,通过机械、电气、液压传动传动部分,带动工件和砂轮相对运动工作部分组成。整台磨床是这样,砂轮架、头架、尾架等一些基本部件,也是由不同质的三个部外组成,因此,了解磨床就应从这里着手。下面我们选择一些较有代表性的几类磨床,配合外形照片和磨削工作图,简要的讲述它们的用途、分类、布局、运动关系及结构特点等。我们选择一些常见的比较典型的磨床,列于表2-2分别介绍说明如下:表 2-2 常见的典型磨床类 别组 别机 床 名 称M类磨床外圆磨床 M1432A外圆磨床M1380外圆磨床无心磨床MZ106无心磨床端面外圆磨床MB1632端面外圆磨床内圆磨床MZ208内圆磨床平面磨床M7150A卧轴矩台平面磨床MM7132卧轴矩台平面磨床MM7475B立轴圆台平面磨床双端面磨床MZA7675卧轴双端面磨床导轨磨床MM52125导轨磨床专门化磨床M82100曲轴磨床H109半自动曲轴磨床H090凸轮磨床MG8440A轧辊磨床M84100轧辊磨床M8612A花键轴磨床3M类磨床轴承专门化磨床3MZ1313轴承内圈外滚道磨床3M4630钢球磨床3MT4320圆锥滚子球基面磨床齿轮加工磨床齿轮磨床YA7063锥形砂轮齿轮磨床Y70200锥形砂轮齿轮磨床Y7232涡轮砂轮齿轮磨床YA7232A涡轮砂轮齿轮磨床螺纹加工磨床螺纹磨床SA7532万能螺纹磨床S7450丝杆磨床3.2 磨床发展概况我们日常所指的机床及设备,按照加工性质不同,可分为冷、热加工两种。冷加工设备常见的有各种金属切削机床和挤压设备等,热加工设备常见的有铸造、锻造和焊接等等。由于金属切削机床的加工形式和使用范围比较广,并且生产的品种又较多(达数千种),因而它是机械制造工业中的主要技术装备。在一般机械制造工厂里,金属切削机床约占所有设备的60%左右。但是,无论是铸、锻、挤压成型,或是用车、铣、刨、钻等切削加工,一般都难以达到高光洁度和高精度,经常要用磨削方法来完成。因此,磨床与其他金属切削机床相比,它的拥有量大、产量高、品种多,这是其他机床所不及的。据统计,目前世界上各种机床的产量和品种中,磨床约占30%左右,其拥有量约占机床总数的20%以上(仅次于车床),有些工厂(如飞机、汽车、轴承制造业等)占56%以上。随着现代工业技术的发展,磨床的需要量正不断增长。磨床的品种、产量和拥有量之所以比较多、高、大,除了上述原因外,还由于它的加工形式广(如外圆、内圆、平面、齿轮、螺纹等等),可以这样说,凡是其他机床有什么样的加工形式,也就有相应加工形式的磨床。如内圆、外圆、螺纹等磨床,就是从车、镗床中演变出来的;平面、导执等磨床,就是由刨床、铣床演变而来的;同样,齿轮磨床是由滚齿机、插齿机引出来的。还有独特的磨床,如无心磨床、工具磨床等。 随着近代科学技术的不断发展,推动了工业水平的不断提高,相应地对磨床提出了更高的要求。面多品种、高精度、高效率磨床的出现,又为科学技术发展提供了必要的条件。目前,国内外磨床总的发展趋势,主要是提高机床效率、自动化程度和精度这三个方面:(1)提高磨床的生产效率,如正在大力发展高速磨削(60米秒以上),强力磨削,多砂轮磨削(多至十片砂轮),宽砂轮磨削(宽达300毫米以上),恒压力磨削和砂带磨削等磨床。(2)提高磨床自动化程度,特别是大力发展“机械加工中心”机床,数字程序控制和适应控制磨床。(3)提高磨床精度,采用静压、空气轴承,静压导轨,微量进给等新技术。机床的技术参数包括主参数和一般技术参数。表示机床主要规格的叫主参数,表示机床运动参数,结构参数,功率参数以及其他参数叫一般技术参数。第四章 磨床技术参数的确定机床主参数通常以机床上可加工的最大工件尺寸表示。如普通车床、外圆磨床、曲轴磨床、螺纹磨床等,是以工件最大加工或回转直径D和长度L为主参数,例如GW6l40 x1500普通车床,它的最大车削直径为400毫米,长度为1500毫米;M1432A x1500万能外圆磨床,它的最大磨削直径为320毫米,长度为1500毫米;M82100x5000曲轴磨床,它的最大工件回转直径为100毫米,长度为5000毫米。铣床、座标镗床、平面磨床等,是以工作台工作面宽度B和长度L为住参数,例如7150Ax2000卧轴矩台平面磨床,它的工作台工作面宽度为500毫米,长度为2000毫米。4.1 磨床的系列随着工业生产的飞跃发展,机器零件的技术要求不断提高,形状不断变化,数量不断增加,因此机床的品种规格也相应增多。为了适应加工不同大小的工件,同样一种机床应该有大有小,因而机床的主参数应按一定的规律排列,即所谓机床的系列。开始是采用等差级数系列的方法,从,N1,N2,N3,(图4-1)其各项间的绝对差为常数 (4-1)图4-1而相对差()不同,随着项数增大,项间相对差减小。 (4-2)如平面磨床主参数采用等差级数系列,最大磨削直径在80800毫米范围内: (4-3)其绝对差为144,为相对差为; (4-4)可以看到前几项的间隔太大,N2比N1提高1.8倍,不能满足使用要求。而后几项的间隔太小,N6比N5只提高22%,形成品种分级过密,没有实用价值。为弥补上述缺点,采用等比级数系列的方法。等比级数系列的任意相邻二项之比为常数(见图4-2)图42(常数) (4-5) (4-6)因此任一项可用下式表示: (4-7)公比: (4-8)仍以平面磨床主参数为例: (4-9)则主参数系列为: 采用上述等比级数系列,基本上解决了机床规格的合理排列问题。目前,我国国家标难“优先数和优先数系”,是机床主参数系列的理论依据。优先数是一种十进等比级数,即末项与首项之比为10,以下式表示: NZ/N1=10公比:当级数有6项时,R5公比为 当级数有11项时,R10公比为 当级数有21项时,R20公比为 当级数有41项时,R40公比为 此外,还可每隔2,3,4,项选取优先数而导出只R52、R103等等派生系列。实际应用中,标准公比见表3。优先数和优先数系见表4-1。表4-11.061.121.261.411.581.782R40R20R10R20/3R5R20/5R10/3表4-2公 比 公 比 R40R20R10R20/3R5R20/5R10/3R40R20R10R20/3R5R20/5R10/31.061.121.261.411.581.7821.061.121.261.411.581.7821.001.001.001.001.001.001.003.153.153.153.151.063.351.121.123.553.551.183.751.251.251.254.004.004.004.004.004.001.324.251.401.401.404.504.501.504.751.601.601.601.60、5.005.005.001.705.301.801.801.805.605.605.605.601.906.002.002.002.002.002.006.306.306.306.302.126.702.242.247.107.102.367.502.502.502.502.508.008.008.008.008.002.658.502.802.802.809.009.008.009.5010.0010.0010.0010.0010.00实际应用时,可以在上表基本系列中直接挑选优先数组成系列,也可根据需要有规律的挑选优先数组成系列。如需要2,315,6,8,一组系列,这组数列的公比为1.58,但是在公比为1.58的R5一列中,没有这些数值,于是在公比为126的R10一列中,每隔一项挑选优先数,即为R10/2.这个优先数和优先数系,可以应用于机床技术参数(如规格尺寸、转速、进给、功率等)。当然,这个优先数还应按照实际情况选用。4.2 选用的磨床参数本次设计选用的是MM7132A型精密卧轴矩台平面磨床下面把该机床的一些参数列举出来。该机床主要是用砂轮周边磨削平面,也可以用砂轮的端面磨削槽和凸缘的侧面。磨削精度在一米长度内的零件不平度为0.01毫米,光洁度为10。该机床适用于几学加工车间,修理车间和工具车间。该机床工作台具有十字导轨可以纵向进给和横向进给运动,磨头只作垂直进给运动。工作台横向导轨才用滚动导轨。砂轮轴轴承为小孔节流液体静压轴承,轴承刚性好,回转精度高。MM7132A型精密卧轴矩台平面磨床主要技术参数:工作台工作面尺寸(长宽)-1000200毫米磨削工件最大尺寸(长宽高)-1000200400毫米工作台纵向行程-最小为150毫米,最大1150毫米工作台(拖板)横向行程-350毫米磨头垂直移动行程-450毫米主轴中心线到工作台面距离-110550毫米工作台纵向移动速度(无级)-325米/分工作台横向进给速度:连续进给(无级)-10-2000毫米/分周期进给(无级)-0.1-10毫米/纵向单行程快速进给-2米/秒工作台(拖板)微动手把每格进给量-0.005毫米磨头快速垂直升降速度-0.22米/分磨头最小垂直微动进给量-0.001毫米砂轮尺寸(外径宽度内径) -最大300(最小200)3275 毫米砂轮转速-1500/3000转/分工作台T形槽宽-18毫米叶片变量泵: 流量-65升/分 压力-15公斤力/厘米砂轮电机:功率-3.5-4.5千瓦转速-1500/3000转/分油泵电机:功率-2.2千瓦转速-1000转/分磨头快速升降电机:功率-0.37千瓦转速-1500转/分横进给电机(直流): 功率-0.172千瓦 转速-15-2700转/分冷却泵电机: 功率-0.12千瓦 转速-3000转/分静压轴承供给油箱电机: 功率-0.6千瓦 转速-1500转/分总功率-7.992千瓦电磁吸盘规格(长宽)-1000320毫米机床外形尺寸(长宽高)-315015252085毫米第五章 主要附件结构设计5.1 砂轮架概述砂轮架(磨具、磨头)是磨床上用来带动砂轮作高速旋转的关键部件,主要由传动部分与主轴轴承部分组成。经过静平衡的砂轮紧固在主轴上。主轴支承在称作“短三块”滑动轴承上,这种轴承是由三片扇形块(轴瓦)组成的,在每块轴瓦后面有一球头的支承螺钉。轴瓦在支承螺钉上可自由摆动,以便主轴高速旋转时形成油膜压力,主轴和轴承间的间隙大小可通过螺钉调节。主铀的轴向止推装置布置在砂轮架后端,向右的轴向力(磨削端面时)由主轴后端轴肩与止推环承受,向左的轴向力由六根弹簧承受,止推环的磨损由弹簧补偿。砂轮架盖板上装有磨架。砂轮架内盛满高速机械油(2号主轴油)。润滑油的高度由油标指示。主轴两端有皮碗式密封装置。整个砂轮架用螺钉与滑鞍连接在一起,可沿后床身导执横向移动。5.2 砂轮架设计通过上面的简单介绍可以看到,设计砂轮架时主要应考虑下列几个方面的问题:主轴与轴承;轴向窜动与轴向止推;润滑与密封;振动与平衡;发热与冷却;砂轮破碎与防护等。从表面上看,问题似乎很多,又各不相同,实际上它们之间是有内在联系的。整个设计过程,就是如何使这些问题在一只砂轮架上得到比较合理的解决。主轴与轴承是砂轮架的关键部分,因此对秒轮架设计提出的基本要求主要也是针对主轴轴承部分的。砂轮架设计应满足下列四点基个要求(1) 主铀旋转精度高且稳定;(2) 主铀轴承系统刚性好;(3) 振动小,发热低,不漏油;(4) 制造装配简单,调整维修方便。砂轮架旋转精度:砂轮架旋转精度是指主轴前瑞的径向跳动和轴向窜动大小,它直接影响的工件的表面光洁度和表面缺陷,如直波形和拉毛等。一般外圆磨床、平面磨床砂轮架(磨头)的径向、轴向跳动允差:0.005-0.010毫米。高精度的小于0.005毫米。螺纹磨床、齿轮磨床砂轮架(磨头)的径向跳动允差:小于0.005毫米;铀向窜动允差:0O010O03毫米。提高主轴旋转精度的措施:(1)选择合适的主轴轴承;由于砂轮架主轴转速很高,且不需要经常变速,故目前绝大部分采用滑动轴承。最近几年来静压轴承在磨床上得到越来越广泛的应用,它能达到较高的主轴旋转精度。当砂轮主轴采用滑动轴承时,间隙应取小一些,这样主轴在轴承内的跳动小,对提高主轴的旋转精度很重要。滑动轴承的结构形式对主轴的旋转精度也有很大关系,如整体式滑动轴承的旋转精度保持性能比多瓦式滑动轴承为好,因为后者是由分离的多块轴瓦所组成,容易产生位移和倾侧,面整体式滑动轴承,一经调整好间隙后,精度的稳定性容易保持。随着滚动轴承制造精度的提高,滚动轴承也日益广泛应用于砂轮主轴上。一般根据主轴前端要求的径向和轴向跳动允差,选取“D”级或更高的“C”级精度滚动轴承。(2)提高主轴的加工精度;主轴本身的加工精度,对旋转精度有直接的影响,因此必须规定合理的技术要求。砂轮主轴除其主要尺寸有配合公差要求外,应规定主轴轴颈(轴承档)的几何形状允差(不圆度及圆锥度允差);前、后轴颈与前端定心锥面的同心度允差;轴肩轴向支承面与轴颈中心线的垂直度允差等。为了使主轴长时期保持旋转精度,合理选择主轴材料和热处理方法也是非常重要的。砂轮主轴的表面应有较高的硬度,而中心部分又要有较高的强度和韧性,以保证工件时耐磨且变形小。常采用合金结构钢20MnVB渗碳淬火,42MnVB淬火或9Mn2V调质高频淬火,使其硬度达HRC 56-62。精密磨床砂轮主轴较多采用38CrMoAlA,经氮化处理后硬度达HRC 68-72。(3)正确选择主轴轴向止推形式;主轴轴向止推可分单向、双向两种。双向止推支承一般安装在主轴前轴承的外侧,由套及压紧环紧靠主轴轴肩两端,磨制中间调整垫圈,保证留0.01毫米间隙。这种结构能承受两个方向的轴向力,且在很大轴向力的情况下能获得较好的轴向定位精度,但制造、装配与调整比较复杂,一般用于需要双面磨削的大型机床。(4)采用提高旋转精度的其他措施:皮带轮不直接装在主轴上,而装在单独的支架上,并用花键、平键或其他方法带动主轴旋转,这样减少了主轴变形和轴承受力,但结构比较复杂,因此一般在高精度或大型磨床上采用。主轴轴承系统刚性是指在磨削力或传动力作用下抵抗变形的能力,通常以主轴前端的挠度Y来度量。过低的刚性会降低磨削生产率,加工精度和工件表面光洁度,引起直波形和螺旋线缺陷。主轴轴承系统刚性:主轴轴承系统刚性实际上包括三个部分:(1) 主轴本身的刚性,(2) 轴承刚性;(3) 接触刚性。主轴系统的振动与发热:由于砂轮主轴作高速旋转,所以振动和发热对砂轮架正常工作影响较大。振动会影响磨削工件表面光洁度,产生直波形缺陷,而且会使磨床精度很快丧失。砂轮架的发热,会使砂轮主轴膨胀、伸长、位移。主轴热伸长在螺纹磨床上会直接增加工件螺距的误差,而在齿轮磨床上会直接影响齿轮周节的误差。前、后轴承发热不均匀时,会引起主袖的侧母线和上母线偏斜,使工件产生几何形状误差和螺旋线缺陷,严重的将直接影响砂轮主轴的正常工作以至发生“抱轴”现象。砂轮架一般要求正常运转2-4小时后,温升不大于20度。5.3 左/右卡板的分析及加工工艺在本次设计中,左/右卡板的作用是起到夹紧作用,把砂轮夹紧。防止它飞溅出来。也起到与主轴连接作用,与主轴一起旋转。在本次设计中,它的作用很大。5.3.1 零件工艺分析图5-1图51为左卡板的零件图 。通过对图51所示的左卡板零件图的分析,可以知道该零件的主要加工表面有上端面,下端面和孔。从以上分析可知,零件的关键工序是车上下两个端面,还有就是孔的加工。因此零件工艺路线一般安排为:先车上下两端,后以两端面定位加工内孔。零件的材料是45号钢。该材料属于中碳钢,很软,热变形大。所以该零件进行了表面淬火处理。毛坯选用锻件。图52图52为右卡板的零件图。通过对右卡板零件图的分析,可以知道该零件的主要加工表面有上下两端面和钻孔。零件材料也为45号钢,该材料属于中碳钢,很软,热变形大。5.3.2 工艺过程分析左卡板加工工艺路线如下:(1) 车下端面;(2) 车上端面;(3) 车127;以下端面为基准画线找正。(4) 车150;(5) 热处理;卡板的内外表面都需要保持较高的硬度,所以采用整体淬火。淬火加热温度到820,保温4分钟(介质为硝盐); (6) 磨外圆;右卡板加工工艺路线如下:(1) 划线;(2) 铣下端面;(3) 钻105,扩饺;(4) 车上端面,车深2毫米的面,沉槽,磨外圆;(5) 车110,以及两边倒角。5.4 输液管件的分析及加工工艺由于要让冷却液进入磨削区,必须要有输液管把液体输入进去,本次设计是仿照平常使用的热水器进水管的设计方式来设计。一边固定在固定螺母上,一边与软胶管连接。中间为空心,零件的左端有两个孔,液体通过中间进入管件后,再通过左端的两个孔进入自制腔体内,最后进入磨削区。设计的关键是要让管件不随砂轮主轴旋转,所以采用了固定在固定螺母上。下面对该零件进行加工分析。5.4.1 零件工艺分析图53图5-3为输液管件零件图。输液管件属于薄壁套筒类零件,其最薄处仅仅为3.5mm,工序安排不妥当容易产生变形,零件全长为107mm,两段内孔的形状和位置公差控制不易掌握。因为,孔表面的圆柱度公差,径向圆跳动公差,端面圆跳动公差均小于0.02mm之内,管件具有一定的圆度0.1。管件的主要表面粗糙度数值是3.2和1.6。5.4.2 工艺过程分析输液管件的加工工艺路线如下:(1) 划线;在毛坯一端划中心孔线。(2) 钳;按线钻14的中心孔。(3) 粗车;以中心孔定位,一顶一夹,粗车外圆17,长度为95,粗车外圆10,留余量1。(4) 粗车;夹17的外圆,钻孔10,车40的外圆,粗车1:10圆锥,车沉割槽11(三处)。(5) 粗车;钻外圆上下两对端6的孔。(6) 半精车;车外圆17,为3.2。车14的外圆及割槽,车10的外圆。长度为12。(7) 精车;车外圆10尺寸为 为1.6,并倒角,至图样。(8) 检验;按图样要求检验。(9) 入库;上油包装。5.5 自制腔体设计及加工工艺该装置有两个零部件,为:套筒和端盖。该装置的目的是把从输液管进入的冷却液装入其中,其中有密封装置,腔体与砂轮主轴一起旋转,连接输液管与主轴的联系。起到存储液体的作用。在该装置的加工中,涉及到孔加工,内表面加工,沟槽等。一般要求如下:(1) 尺寸精度;各部件尺寸按用途不同应达到各自的一定精度。对于与其他零件配合的孔,它的精度要求较高,一般要IT7IT8左右,甚至要求更高。(2) 形状精度;是指套的外圆表面,内圆表面的圆度。端面的平面度等要求。(3) 位置精度;是指套类零件的各表面之间相互位置精度,如径向圆跳动,端面圆跳动,同轴度,垂直度等。(4) 表面粗糙度;套类零件的各表面应达到设计要求的粗糙度值。(5) 热处理性能;作为零件的使用要求,其材料性能是很重要的,套类和端盖类零件的形状繁多,运用场所也不同,热处理工艺也各不相同。5.5.1 零件工艺分析图54图5-4为套筒的零件图。套筒是机械加工中经常碰到的一类典型零件,它的应用范围很广,该套筒需要密封,因为冷却液体是经过输液管件进入套筒内,然后再进入磨削区。套筒的主要工作表面的形状精度和各工作表面的相互位置精度要求较高,内孔及外圆的表面粗糙度值小,它的另一个特点是孔壁最薄处要小于5mm,在加工中极易变形。套筒材料为45钢,加工采用结构用热孔无缝钢管(GBB162-87)铸造,焊接采用的是连续焊接。套筒的重要基准是内孔79的轴线。如下为它的加工工艺路线。图5-5图5-5为端盖的零件图。端盖是机械加工中经常加工的一类工件,它的应用范围也很广。是常安装在箱体上,起着支承和导向作用。端盖一般是铸铁材料,端盖的主要工作表面尺寸精度,各工作面的相互位置精度要求也比较高。端盖的主要基准是75外圆的轴线。5.5.2 工艺过程分析套筒的加工工艺路线如下:(1) 落料;(2) 锻;模锻,外圆95,内孔79,长度为70。(3) 热;正火HBS195。(4) 粗车;加工外圆,均留余量1.5,长度留余量2,内孔79留加工余量2,长度为70。(5) 半精车;三爪卡盘内孔79定位夹紧,车91的外圆至图样尺寸,长度为11,外圆割槽22。(6) 半精车;调头装夹,车95的外圆至图样尺寸,长度为50。(7) 半精车; 车台阶58。夹95的外圆,内割槽22,螺纹M792-6H,并倒角。(8) 磨; 内孔79。(9) 检验;按图样要求检验。(10)入库;上油包装。端盖的加工工艺路线如下:(1) 备料;(2) 清;清砂。(3) 粗车;毛坯全部粗车,外圆、内孔,长度均留放12毫米余量。(4) 半精车;夹95的外圆,车79外圆至图样尺寸、外圆割槽23。(5) 精车;以75定位,上夹具压紧79,车内孔20,长度40.33,内割槽4以及内孔24,长度为4,螺纹M792-6g,并倒角。(6) 检验;按图样要求检验。(7) 入库;上油包装。5.6 卡盘/固定螺母的设计及加工工艺卡盘与螺母在机械加工中经常碰到的一类典型零件,它的应用也很广泛,通常起到固定与夹紧的作用,卡盘与螺母的主要工作表面的形状精度和各工作表面间的相互位置精度要求较高,它主要是把结构件之间连接与夹紧各部件。卡盘与螺母的内表面比外表面的加工困难得,这是因为:(1) 加工是在零件内部进行的,切削情况不易直接用眼睛来观察。(2) 刀杆的截面大小受孔径的限制,特别是加工孔径小,长度长的孔时,刀杆细而长,就导致刀杆刚性差。(3) 切屑不容易排出,冷却液较难进入切削区域。(4) 当工件壁较薄时,加工中零件容易产生变形。(5) 内孔的测量要比外圆困难,尤其是小直径孔的测量。一般该零件是由外圆,内孔,端面及阶台,内螺纹,沟槽等组成的。是以尺寸精度和表面粗糙度为主,而形状和位置精度,是根据工件用途来确定的。下面就来分析下卡盘与固定螺母的加工过程。下面有它们的图样,可以做分析,并进行加工过程路线分析。5.6.1 零件工艺分析图5-6图5-6为卡盘的零件图。卡盘在夹具设计中是很普遍的一个零件,主要起到夹紧作用,该卡盘材料选用45钢,该材料属于中碳钢,很软,热变形大。所以该零件进行了表面淬火处理HRC 30。其中M872锥孔的同轴度小于0.1。下面为卡盘工艺路线:(1) 落料;(2) 锻;模锻,外圆150。(3) 热处理;正火。(4) 粗车;以外圆150定位,粗车105外圆,长度80,粗车127的外圆,长度为14,留余量2。车螺纹M1052,长度40,并割槽33。车螺纹M872.并割内槽。(5) 粗车;调转装夹,车90的孔,长度为12。粗车锥度为1:5的孔。钻6的锥度为1:3的孔。(6) 半精车;车127至,车150至,车锥度1:5的孔。(7) 检验;按图样要求检验。(8)入库;上油包装。图5-7图5-7为固定螺母的零件图。螺母为机械行业中很普遍的零件,该设计作用是连接主轴,卡盘,并固定输液管件,起到一个连接的作用,在设计中是很重要的部件,零件的材料是45号钢,该材料属于中碳钢,很软,热变形大。所以该零件进行了表面淬火处理。其中圆18与30同轴度为0.1,圆30与M36的同轴度为0.1。毛坯选用锻件。下面是固定螺母的加工工艺路线:(1) 落料;(2) 锻;模锻。(3) 热处理;正火。(4) 划线;在毛坯一端划中心孔线。(5) 钳;按线钻42的中心孔。(6) 粗车;以中心孔定位,一顶一夹,粗车六边形端面,并倒角。粗车外圆42。钻18的孔,钻30的孔,钻孔22,割槽24。留余量1。(7) 粗车;调转夹紧,钻48的孔,长度为6。(8) 半精车;车内孔30至,长度为10,车内孔18至(9) 车;车螺纹M363。割内槽11。(10) 检验;按图样要求检验。(11)入库;上油包装。5.7 防护罩及挡板的设计及加工工艺对一台机床来说,如其结构性能、精度等各主要技术指标都符合要求,就是防护装置设计得不理想,会使机床上某些精密零件、传动组件及导轨面外露而影响其精度与使用寿命或者出现漏油、漏水及水油混杂等现象。甚至还会影响操作者的身体健康和安全;另外冷却考虑得不适当,工作时会影响刀具寿命和工件的表面质量。5.7.1 零件工艺及其过程分析图5-8图5-8为防护罩的零件图。由图可知,该零件材料为45钢。采用焊接方式制成,焊接部分无缺陷。以下为防护罩加工工艺路线:(1) 焊接;焊接各部分零件块。(2) 车;钻3M8的孔。钻410的孔。(3) 漆;非加工表面上底漆。(4) 检验;按图样要求检验。(5) 入库;上油包装。图5-9图5-9为挡板的零件图。由图可知,该零件为45号钢,采用焊接而成。以下为防护罩加工工艺路线:(1) 焊接;焊接各部分零件块。(2) 车;钻38的孔。(3) 漆;非加工表面上底漆。(4) 检验;按图样要求检验。(5) 入库;上油包装。第六章 防护装置与冷却装置6.1 防护装置对一台机床来说,如其结构性能、精度等各主要技术指标都符合要求,就是防护装置设计得不理想,会使机床上某些精密零件、传动组件及导轨面外露而影响其精度与使用寿命或者出现漏油、漏水及水油混杂等现象。甚至还会影响操作者的身体健康和安全;另外冷却考虑得不适当,工作时会影响刀具寿命和工件的表面质量。机床的防护装置,有以下几方面要求:(1) 保护操作者的安全和健康:机床在工作时,需防止切屑,冷却液飞溅,油雾弥漫;对。露在机床外面的旋转零件(如齿轮、皮带轮等),需与操作者隔离,尤其对高速旋转的砂轮必须装上完全可靠的防护罩,以免万一砂轮破裂,也不会发生事故。(2) 保护机床运动零件的精度:在导轨、丝杆、齿轮等外面加装防护罩,可以防止切屑、灰尘、污物侵入,保护这些零件的精度,延长其使用寿命。 (3) 防止冷却掖和润滑油的泄漏、混杂:在机床的有些零部件上,需要有封水、封油结构,这不仅可以防止漏水、漏油,改善环境卫生。减少油液的损耗,还可以使冷却液和润滑油严格隔开以避免冷却液中的杂质混入清沾的油池,而流入导轨、轴承等润滑表面,破坏它们的精度。(4) 使机床外形乎整、美观。防护装置按其作用,可分为安全防护和机床防护两大类。安全防护装置结构要简单可靠,般采
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