模具課程設(shè)計(jì)-雙耳止動(dòng)墊圈模設(shè)計(jì)電子教案
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模具課程設(shè)計(jì)-雙耳止動(dòng)墊圈模設(shè)計(jì)電子教案
模具課程設(shè)計(jì)- 雙耳止動(dòng)墊圈模設(shè)計(jì)
精品資料
沖壓模具課程設(shè)計(jì)
題 目:雙耳止動(dòng)墊圈模設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè):機(jī)電工程學(xué)院
班 級(jí):機(jī)電 141
姓 名:
學(xué) 號(hào): 201410824124
指導(dǎo)教師:
提交日期: 2017 年 1 月 3 日
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目錄
前言 4
一、題目要求 4
二、制件的工藝分析 4
1、材料分析 4
2、結(jié)構(gòu)分析 5
3、精度分析 5
三、工藝方案的確定 5
四、排樣圖的確定 7
1、材料利用率的計(jì)算及排樣圖的繪制 7
五、壓力中心的計(jì)算 8
1、壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式: 8
2、各線段的重心坐標(biāo): 9
3、壓力中心坐標(biāo)為: 9
六、計(jì)算沖壓初選壓力機(jī) 9
七、模具刃口尺寸計(jì)算 10
1、落料件尺寸的計(jì)算 10
2、沖孔尺寸計(jì)算: 11
八、模具工作零件及其他零件設(shè)計(jì)與計(jì)算 12
1、凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
2、定位零件的確定 13
3、卸料裝置的確定與計(jì)算 13
4、標(biāo)準(zhǔn)模架及連接固定件的設(shè)計(jì) 13
5、卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 14
九、裝配圖與零件圖(見(jiàn) CAD 圖) 16
十、總結(jié) 16
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前言
模具課程設(shè)計(jì)是 CAD/CAM專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃安排的非常重要的教學(xué)
實(shí)踐環(huán)節(jié),也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的首選內(nèi)容。其目的在于鞏固《模具結(jié)構(gòu)
及設(shè)計(jì)》所學(xué)知識(shí),熟悉有關(guān)資料,樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想,掌握正
確的設(shè)計(jì)方法,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力。通過(guò)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),學(xué)
生在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、模具零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、
編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)和查閱參考文獻(xiàn)等方面受到一次綜合的訓(xùn)練,增強(qiáng)學(xué)生
的動(dòng)手能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力
一、題目要求
名稱(chēng):雙耳止動(dòng)墊圈,
材料: 20 鋼
生產(chǎn)批量:大批量
材料厚度: t = 1.5 mm
尺寸結(jié)構(gòu)如右圖
二、制件的工藝分析
1、材料分析
20 鋼為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有較好的沖裁成形性能。
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2、結(jié)構(gòu)分析
雙耳止動(dòng)墊圈是一般的沖裁件,其特點(diǎn)是:零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工
件尺寸小,尺寸精度低,材料強(qiáng)度不高,外形有圓弧連接過(guò)度,對(duì)
沖裁加工較為有利,零件上一個(gè)孔其中最小孔徑為 10mm,大于沖裁
最小孔徑 dmin≥ t=1.5 的要求。另外,經(jīng)計(jì)算直徑為φ 10mm的孔距零件外形之間的孔邊距為 6mm,大于沖裁件最小孔邊距 Lmin≥
1.5t=2.25mm 的要求。所以,該零件的結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足沖裁的要求。
3、精度分析
零件上沒(méi)有尺寸標(biāo)注了公差要
求,則其公差要求都屬于 IT14 。所
以,普通沖裁可以滿(mǎn)足零件的精度要
求。
圖 1
三、工藝方案的確定
雙耳止動(dòng)墊圈一般有以下三種沖裁工藝方案
方案一:先落料,后沖孔,采用兩套單工序模生產(chǎn)。
方案二:落料—沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。
方案三:沖孔—落料連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
對(duì)三種方案進(jìn)行分析如下:
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1、方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需兩道工序、兩副模具,生產(chǎn)效率低,
零件精度較差,難以滿(mǎn)足零件大批量生產(chǎn)的要求。
2、方案二只需一副模具,沖壓件的形狀位置精度和尺寸精度易于保
證,且生產(chǎn)效率高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾
何形狀簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng),模具制造并不困難。
3、方案三也只需一副模具,生產(chǎn)效率也很高,但與方案二相比生產(chǎn)
的零件精度稍差。需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正,保證沖壓件的形狀
位置精度。模具制造和裝配較復(fù)合模略復(fù)雜,沖孔落料復(fù)合模基本
結(jié)構(gòu)。所以,比較三個(gè)方案,采用方案二生產(chǎn)更為合理。
現(xiàn)對(duì)復(fù)合模中凸凹模壁厚進(jìn)行校核(結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 3)。查資料可
知,當(dāng)材料厚度 t 為 1.5mm時(shí), 凸凹模最小壁厚 為 4mm,而該零件
上 10 的孔距零件外形之間的孔邊距 6mm,能滿(mǎn)足復(fù)合模凸凹模最小壁厚的要求。因此,該零件可以采用復(fù)合模生產(chǎn)。
圖 3
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四、排樣圖的確定
1、材料利用率的計(jì)算及排樣圖的繪制
模具導(dǎo)料零件采用無(wú)側(cè)壓的導(dǎo)料板裝置
材料寬度: B0 (D max 2a) 0
導(dǎo)料板間距離: A B C D max 2a C
查《模具設(shè)計(jì)與制造》得:取 a1 =2.2mm,a=2.5mm。
分析零件形狀,應(yīng)采用單直排或著雙直排的排樣方式,分析材料利用率,則確定零件的排樣方式有如圖 4 所示。
圖 4
現(xiàn)查資料,選用 900mm×1800mm 的鋼板,每張鋼板可剪成 20 張
( 44×1759)。搭邊取值 2.5mm 和 2.2mm,條料寬度為 44mm 步距為 47.4mm
條料寬度 B :B=(D max +2a) _ 0 =(39+2×2.5) _ 00.2 =44 _00.2 mm
步距 S :S=30+1.2=31.2mm
一個(gè)步距的材料利用率η:η = nA ×100%== 2
736 ×100%=70.6%
BS
44
47.4
總利用率η = nA
×100%== 148
736 ×100%=67.2%
BS
900
1800
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其具體排樣圖如圖 5 所示。
圖 5
五、壓力中心的計(jì)算
零件是一個(gè)非對(duì)稱(chēng)的零件,所
以零件的壓力中心如下計(jì)算(見(jiàn)圖
6),則:
圓弧線段的中心壓力:
y
Rs
b
1、壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式:
L1 x1
L2 x2
Ln xn
L1 y1
L2 y2
Ln yn
x0
L2
Ln
y0
L2
Ln
L1
L1
L1=19.7mm
L2=16mm
L3=19.7mm
L4= 1
Dmm L5=5.8mm
4
L6=12mm L7=6.8mm L8= D 31.4mm
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L9= D
35.9 mm
L10=
D1.4 mm
360
360
2、各線段的重心坐標(biāo):
X1=-18.2
,Y1=8
X2=-28 ,Y2=0
X3=-18.2
,Y3=-8
X4=-8.9 ,Y4=-7.2 X5=-6
,Y5=-13.1
X6=0,Y6=-16
X7=6 ,Y7=-12.6 X8=0
,Y8=0
X9=4.8,Y9=3.6
X10=-7.6 ,Y10=8.1
3、壓力中心坐標(biāo)為:
19.7
(
18.2) 16
(
28)
1.4 ( 7.6)
x0
19.7
16
6.75
1.4
19.7
8
16
0
1.4
8.1
y0
19.7
16
1.4
1.52
六、計(jì)算沖壓初選壓力機(jī)
沖裁力基本計(jì)算公式為 F KLt b
此例中零件的周長(zhǎng)為 152.2 mm(落料周長(zhǎng)為 120.8mm,沖孔周長(zhǎng)為31.4mm),材料厚度 1.5mm,20 鋼的抗剪強(qiáng)度取 350MPa,則沖裁該
零件所需沖裁力為
F 落
1.3
120.8
1.5
350N 82466N
82.5kN
F 沖
1.3
31.4
1.5
350N
21430.5N
21kN
F= F落
+ F 沖
104kN
根據(jù)資料,可求得:
卸料力為 Fx
K x F
0.05
104KN
5.2KN
推件力為 FT
nK T
F沖=6
0.055
104kN 34.32kN
零件所需得公稱(chēng)壓力為 F總 Z F FT (104 5.2 34.32)kN 143.52kN
一般沖裁時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算的沖壓力大 30%
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所以,公稱(chēng)壓力 F Z 151 1.3 196kN
根據(jù)附表 1,初選設(shè)備為開(kāi)式壓力機(jī) JH23-25
七、模具刃口尺寸計(jì)算
1、落料件尺寸的計(jì)算
根據(jù)零件形狀特點(diǎn),刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法。
落料件尺寸的計(jì)算,落料基本計(jì)算公式為:
D A( D max
x )0
A
DT (DA
Z min )0
T(D max
x Zmin ) 0
T
查公差配合表,落料件尺寸都為
IT14 ,所以 x=0.5.
(1)、尺寸 280
0.52 mm ,經(jīng)查圖 7 得該零件凸、凹模最小間隙
Zmin=0.21mm,最大間隙 Zmax=0.25mm;查資料可知凸模制造公差
T 0.020mm ,凹模制造公差 A
0.025mm ,將以上各值代入 TA
≤ Zmax Z min ,校驗(yàn)是否成立,不成立,取
T =0.4* (Z
Z
max- min)=0.016
A =0.6* (Zmax-Zmin)=0.024
D
A1
(( 28 0.5
0.52))0.024 mm
27.74
0.024 mm
0
0
D T1
((27.74
0
016 mm
27.608
0
0.132))0.
0.016 mm
校核: 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立
(2)、尺寸 160
0.43 mm ,查得其 Z min 、 Zm ax 、 T 數(shù)值同上一尺寸,
A =0.020mm T
0.020mm ,則 D A2 (16 0.5
0.43) 00 .020 mm 15.7850
0.020 mm
0
15.653
0
D T2 ((15.785 0.132))0.020 mm
0.020 mm
校核: 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等
式成立。滿(mǎn)足間隙公差條件 , 故: D A 2 15.7850 0.020 , DT 2 15.695 0 0.020
( 3)、尺寸 120 0.43 mm ,查得其 Z min 、 Zm ax 、 T 、 A 數(shù)值同上一尺寸,
D A3
(12 0.5
0.43) 0
0.020 mm
11.7850
0.020 mm
D T3
((11.785
0
11.653
0
0.132))0.02 mm
0. 020 mm
校核: 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等
式成立,滿(mǎn)足間隙公差條件 , 故: D A3 11.7850 0.020 , D T3 11.69500 .020
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(4)、尺寸
220
0 .52 mm ,查得凸模制造公差 T
0.02mm ,凹模制造
公差 A
0.025mm ,校驗(yàn)是否成立,不成立,取
T =0.4*(Zmax-Zmin)
=0.016
max- min) =0.024 該尺寸為雙邊磨損尺寸,所以計(jì)算時(shí)
A =0.6*( Z
Z
取雙面間隙。
D A4
((22 0.5 0.52))00 .024 mm
21.74 00.024 mm
D T4
0
21.608
0
( (21.74 0.132))0.016 mm
0.016 mm
校核: 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立
(5)、尺寸 R20 0.25 mm ,查得凸模制造公差 T 0.02mm ,凹模制造公
差 A 0.020mm 。且該尺寸為單邊磨損尺寸,則計(jì)算時(shí)取單面間隙。
D A5
(2 0.5
0.25) 0
0.02mm
1.8750
0 .02 mm
D T5
((1.875
0
1.743
0
mm
0.132))0.02 mm
0.02
校核:校核: 0.250mm+0.21mm=0.04mm=0.024mm+0.016mm=0.04mm校核不等式成立
2、沖孔尺寸計(jì)算:
沖孔基本公式為: dT
(dmin
X ) 0
T ,
d A (d min X
Zmin )0
A
尺寸 100
0. 36 mm ,查得凸模制造公差
T
0.02mm ,凹模制造公差
A 0.02 mm 。驗(yàn)證是否滿(mǎn)足
T
A ≤ Z max
Zmin ,所以
d T
(10
0.5
0.36)0
0.02 mm
10.180
0. 020 mm
d A
(10
0.5
0.36
0.132) 0
0. 02 mm
10.3120
0. 02 mm
校核: T
A
Z max
Z min
0.04 (滿(mǎn)足間隙公差條件)
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圖 7
八、模具工作零件及其他零件設(shè)計(jì)與計(jì)算
1、凸、凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
采用復(fù)合模生產(chǎn),直接同時(shí)沖孔和落料,采用常見(jiàn)非圓凸模的結(jié)構(gòu)形式,與凸模固定板采用過(guò)渡配合。凹模采用整體凹模,各沖裁的凹??拙捎镁€切割機(jī)床加工,安排凹模在模架上的位置時(shí),要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù),裝壓力中心與模柄中心線重合,其輪廓尺寸計(jì)算
凹模采用整體式,查資料可求得:
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凹模高度: H kb 0.4 39mm 16mm
凹模壁厚: C (1.5 ~ 2) H 1.8 16mm 28mm
其中,倒裝復(fù)合模最小壁厚 4mm
所以,凹模的總長(zhǎng) L 39mm 2 28mm 95mm ,
凹模的寬度 B 27mm 2 28mm 83mm 。
則,初選凹模板規(guī)格為 100mm 100mm 19mm
2、定位零件的確定
由以上分析已知,由于零件的料厚為 1.5mm,所以可以采用彈性卸料,模具的定位零件采用導(dǎo)料銷(xiāo)與固定擋料銷(xiāo)配合使用。
3、卸料裝置的確定與計(jì)算
零件的材料厚度較厚,可以采用彈性卸料,并在卸料板上面開(kāi)設(shè)與零件形狀一致的凸模避讓孔。卸料板的外形尺寸與凹模周界相同(100mm×100mm),厚 12mm。
4、標(biāo)準(zhǔn)模架及連接固定件的設(shè)計(jì)
由計(jì)算已知,該凹模的外形尺寸為 100mm×100mm,為了操作方便模具采用后置導(dǎo)柱模架,根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,可查設(shè)計(jì)手冊(cè)中的
滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架,得 100mm×100mm凹模周界的閉合高度與初選壓力機(jī)的最大閉合高度不符合。所以,凹模板規(guī)格改為 200mm× 160mm×19mm
模架規(guī)格為:
上模座 200mm×160mm×40mm;
下模座 200mm×160mm×45mm;
導(dǎo)柱 28mm×170mm;
導(dǎo)套 28mm×100mm×38mm。
該例中所需沖壓力計(jì)算為 143.52KN,初選壓力機(jī)為 J23—25。
模具中模柄采用凸緣模柄,選用規(guī)格 50 70 的模柄。
模具中上模采用墊板以保護(hù)上模座,墊板的外形尺寸同凹模周界,厚度取 10mm;
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凸模的固定采用了凸模固定板,其外形尺寸也為凹模的周界尺寸,厚度取 16mm。
根據(jù)模具的尺寸,選用 M6 螺釘和φ 10 的圓柱銷(xiāo)。凸模采用非圓形直通式凸模。
5、卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1、為保證橡膠正常工作,所選橡膠應(yīng)滿(mǎn)足預(yù)壓力要求:
F0 Fx 式中:
F0 橡膠在預(yù)壓縮狀態(tài)下的壓力, N;
Fx 卸料力, N。
5.2、為保證橡膠不過(guò)早失效,其允許最大壓縮量不應(yīng)超過(guò)其自由高
度的 45%,一般取 H 2 (0.35 ~ 0.45) H o
式中: H 2 橡膠允許的總壓縮量, mm;
H o 橡膠的自由高度, mm。
橡膠預(yù)壓縮量一般取自由高度的 10%~15%。
即
H 0 (0.10 ~ 0.15)H 0
式中 H 0 為橡膠預(yù)壓縮量( mm)。
故
而
H 1
H 2
H 0 (0.25 ~ 0.35) H 0
H 1
H '
H "
式中: H ' 卸料板的工作行程, mm, H '
=t+1 ,t 為板料厚度;
H " 凸模刃口修磨量, mm。
H1H'
H " =1.5+1+5=7.5mm
H
21.5 ~ 30
mm 取 H 0 =25mm
橡膠的自由高度 H 0
(0.25 ~ 0.35)
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橡膠預(yù)壓縮量 H 0 2.5mm
允許最大壓縮量
H 2 10mm
5.3 、根據(jù)工藝性質(zhì)和模具結(jié)構(gòu)確定橡膠性能
, 性形狀和數(shù)量 . 沖裁
卸料用較硬橡膠 ; 拉伸壓料用較軟橡膠 .
5.4 、 根據(jù)卸料力求橡膠橫截面尺寸。
橡膠產(chǎn)生的壓力按下式計(jì)算: FXY AP
所以,橡膠橫截面積為 A
FXY/P
式中: FXY 橡膠所產(chǎn)生的壓力,設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力
Fx(即
Fo): p 橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力,與壓縮量有關(guān),設(shè)計(jì)時(shí)取預(yù)
壓量下的單位壓力: A橡膠橫截面積。附表 1:橡膠壓縮量和單位壓
力表
橡膠壓縮量 (%)
單位壓力 /Mpa
10
0.26
15
0.5
20
0.74
25
1.06
30
1.52
35
2.1
A F
XY
/ P
(
2
) FXY =5200N P =0.26 Mpa
=20000
mm
用矩形橡膠 200X160X25
用公式 b=F XY / aP 校核; a=1600mm求的 b=125mm小于 200mm所選橡膠橫截面積 S32000mm遠(yuǎn)大于模具安裝中所需橡膠面積 A=20000mm,所以,所選橡膠橫截面積在扣除挖孔等工藝后仍遠(yuǎn)大于模具安裝中所
需橡膠橫截面積,故該橡膠長(zhǎng) ×寬為 200×100 的規(guī)格合理。
所以,選用橡膠規(guī)格為 200×160×25mm。
5.5 、沖孔凸模的長(zhǎng)度計(jì)算
L凸=h1+h2+h3=16+10+16=42mm,查表,選沖孔凸模長(zhǎng)度為 45mm
式中: h1為凸模固定板厚度
h2為空心墊板厚度
h3為凹模板厚度
5.6 、凸凹模長(zhǎng)度計(jì)算
L=h1+h2+h+t=16+10+1.5+20=47.5mm
h1為凸凹模固定板厚度
h2 為空心墊板厚度
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t 為材料厚度
h為增加高度,取 h為20mm
由以上結(jié)果可初選模具零件如下:
下墊板 200x160x8
凸凹固定板 200x160x16
卸料板 200x160x10
上墊板 200x160x10
凸凹模固定板 200x160x16
空心墊板 200x160x10
凹模 200x160x19 凸模 10x45
模柄 B 50 JB/T7646.3-2008
沖壓設(shè)備主要參數(shù)為:公稱(chēng)壓力 250KN,滑塊行程 100 次/ 秒,最大
閉合高度 250,閉合高度調(diào)節(jié)量 70mm,工作臺(tái)尺寸 360×560
九、裝配圖與零件圖(見(jiàn) CAD 圖)
十、總結(jié)
本次設(shè)計(jì),是我的一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練,通過(guò)這次訓(xùn)練,我對(duì)模具基礎(chǔ)知識(shí)及工程力學(xué)、互換性與測(cè)量技術(shù)、機(jī)械制圖、金屬工藝學(xué)、機(jī)械工程材料專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之間的聯(lián)系有了一個(gè)較為系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí),同時(shí)也加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和運(yùn)用,將原來(lái)看來(lái)比較抽象的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)為具體化。這次課程設(shè)計(jì)初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想,鍛練了我綜合運(yùn)用模具設(shè)計(jì)和相關(guān)課程的理論,結(jié)合和生產(chǎn)實(shí)際分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,鞏固、加深和擴(kuò)展了有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。通過(guò)制訂設(shè)計(jì)方案,合理選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和零件類(lèi)型,正確計(jì)算零件的工作能力、確定尺寸和選擇材料,以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護(hù)等要求,之后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),達(dá)到了解和掌握模具零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單模具的設(shè)計(jì)過(guò)程和方法,對(duì)如計(jì)算、繪圖、熟練和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料(包括手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等)以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進(jìn)行了一次全面的訓(xùn)練。因?yàn)楸菊n程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)我們具有基本沖裁模設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課,因此通
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過(guò)設(shè)計(jì)的實(shí)踐,使我了解到模具設(shè)計(jì)的基本要求、基本內(nèi)容和一般程序,掌握了機(jī)械零件常用的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。針對(duì)課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題查閱資料,大大擴(kuò)展了我們的知識(shí)面,培養(yǎng)了我們?cè)谀>吖I(yè)方面的興趣及實(shí)際動(dòng)手能力,對(duì)將來(lái)我在模具方面的發(fā)展起了一個(gè)重要的作用。本次課程設(shè)計(jì)是我對(duì)所學(xué)知識(shí)運(yùn)用的一次嘗試,是我在機(jī)械知識(shí)學(xué)習(xí)方面的一次有意義的實(shí)踐。
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