CA6140車床手柄軸的銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)及加工工藝裝備含4張CAD圖
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CA6140車床手柄軸的加工工藝及銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)
目 錄
一、零件的分析 1
1.1.零件的作用 1
1.2.零件的工藝分析 1
1.3、確定毛坯的制造形式 2
二、確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 2
2.1.確定機(jī)械加工余量,毛坯尺寸和公差 2
2.2.確定機(jī)械加工余量 3
2.3.確定毛坯尺寸 3
2.4.確定毛坯尺寸公差 3
2.5.設(shè)計(jì)毛坯圖 4
三、基準(zhǔn)的選擇 4
3.1.選擇基準(zhǔn) 4
3.2.制定工藝路線，選擇加工方法 5
五、確定切削用量及基本時(shí)間 10
六 銑鍵槽夾具設(shè)計(jì) 19
6.1問(wèn)題提出 19
6.2夾具的設(shè)計(jì) 19
6.3切削力及夾緊力的計(jì)算 20
6.4定位誤差的分析 21
6.5 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì) 24
6.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 25
結(jié)論 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
一、零件的分析
1.1.零件的作用
題目所既定的零件為手柄軸，其主要作用，一是傳遞轉(zhuǎn)矩，使主軸獲得旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力；二是工作過(guò)程中經(jīng)常承受載荷；三是支撐傳動(dòng)零部件。
1.2.零件的工藝分析
從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其主要加工的面有φ16、φ20的外圓柱面，一個(gè)錐面凸臺(tái),一個(gè)M10的螺紋孔，圖中所給的尺寸精度高，大部分是IT6級(jí)；粗糙度方面表現(xiàn)在鍵槽兩側(cè)面、φ20圓柱表面為Ra1.6, φ16外圓柱面為Ra1.6,錐面凸臺(tái)及端面為Ra0.8, φ15.7鍵槽為Ra3.2，其余為Ra6.3。要求不高，位置要求較嚴(yán)格，表現(xiàn)在φ40的右端面、φ20圓柱面。熱處理方面需要調(diào)質(zhì)處理，到200HBS，保持均勻。 通過(guò)分析該零件，其布局合理，方便加工，我們通過(guò)徑向夾緊可保證其加工要求，整個(gè)圖面清晰，尺寸完整合理，能夠完整表達(dá)物體的形狀和大小，符合要求。
1.3、確定毛坯的制造形式
毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個(gè)比較重要的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對(duì)機(jī)械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個(gè)非常重要的問(wèn)題。
毛坯種類的選擇決定與零件的實(shí)際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、型材2、鍛造3、鑄造4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料為45號(hào)鋼，推薦用型材或鍛件，但從經(jīng)濟(jì)方面著想，如用型材中的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費(fèi)材料，而且還增加機(jī)床，刀具及能源等消耗，而鍛件具有較高的抗拉抗彎和抗扭強(qiáng)度，沖擊韌性常用于大載荷或沖擊載荷下的工作零件，所以使用鍛件。
3.2零件的生產(chǎn)類型
由設(shè)計(jì)題目知：中批量生產(chǎn)
二、確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖
2.1.確定機(jī)械加工余量,毛坯尺寸和公差
鋼質(zhì)模鍛件的公差及機(jī)械加工余量按GB/T 12362-2003確定。要確定毛坯的尺寸公差及機(jī)械加工余量，應(yīng)先確定如下各項(xiàng)因素：
（1）鍛件公差等級(jí) 由該零件的功用和技術(shù)要求，確定其鍛件公差等級(jí)為普通等級(jí)。
（2）鍛件質(zhì)量 通過(guò)計(jì)算可知零件成品質(zhì)量為0.36kg，估算為=0.478kg
（3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)S
S=/=0.85/1.203=0.397
該零件為圓形，假設(shè)其最大直徑為φ44mm，長(zhǎng)126mm，則由公式（5-4）、公式（5-5）得
=/4×4×4×12.2×7.85×=1.203kg
由于0.5655介于0.32與0.63之間，故零件形狀復(fù)雜系數(shù)S屬等級(jí)
（4）鍛件材質(zhì)系數(shù)為
（5）零件表面粗糙度 由零件圖知除錐面及右端面=0.8以外其余各加工表面為1.6.。
2.2.確定機(jī)械加工余量
根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜系數(shù)查表5-9，由此差得單邊余量在厚度方向加工余量為1.5～2.0mm， 水平方向亦為1.5～2.0mm，即鍛件各外徑的單面余量為1.5～2.0mm，各軸向的單面余量亦為1.5～2.0mm。
2.3.確定毛坯尺寸
上面查得的加工余量適用于機(jī)械加工表面粗糙度1.6的表面，余量要適當(dāng)增大。
分析本零件，除錐面和右端面為0.8以外，其余各加工表面為1.6，因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查的余量值即可（當(dāng)表面只粗加工時(shí)，可取所查數(shù)據(jù)中較小的值。當(dāng)表面需經(jīng)粗加工和半精加工時(shí)，可取其較大值）。
綜上所述，確定毛坯尺寸見表1
表1手柄軸毛坯（鍛件）尺寸
零件尺寸
單面加工余量
鍛件尺寸
Φ
2
24
φ40
2
44
122
2
126
102
2
104
2.4.確定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀復(fù)雜系數(shù)從表5-6、表5-7中查得。本零件毛坯尺寸允許偏差件表2
表2手柄軸毛坯（鍛件）尺寸允許公差
鍛件尺寸
偏差
根據(jù)
φ24
表5-7
φ44
106
表5-6
126
2.5.設(shè)計(jì)毛坯圖
確定圓角半徑 鍛件的外圓半徑按表5-12確定。
H=20 t=20 t/H=1 R=5
三、基準(zhǔn)的選擇
3.1.選擇基準(zhǔn)
工件在加工第一道或最初幾道工序時(shí)，一般選毛坯上未加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這個(gè)是粗基準(zhǔn)，該零件選用φ40外圓柱面作為粗基準(zhǔn)來(lái)加工φ16、φ20外圓柱面和左端面。以上選擇符合粗基準(zhǔn)的選擇原則中的余量最小原則、便于裝夾原則，在以后的工序中，則使用經(jīng)過(guò)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，φ20的外圓柱面和左端面作為定位基準(zhǔn)，這個(gè)基準(zhǔn)就是精基準(zhǔn)。在選精基準(zhǔn)時(shí)采用有基準(zhǔn)重合，基準(zhǔn)統(tǒng)一。這樣定位比較簡(jiǎn)單可靠，為以后加工重要表面做好準(zhǔn)備。
3.2.制定工藝路線，選擇加工方法
3.2.1零件表面加工方法的選擇:
市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的前提下，一切都是為能創(chuàng)造出更多的財(cái)富和提高勞動(dòng)率為目的，同樣的加工方法的選擇一般考慮的是在保證工件加工要求的前提下，譯稿工件的加工效率和經(jīng)濟(jì)性，而在具體的選擇上，一般根據(jù)機(jī)械加工資料和工人的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定。由于方法的多種多樣，工人在選擇時(shí)一般結(jié)合具體的工件和現(xiàn)場(chǎng)的加工條件來(lái)確定最佳的加工方案。同樣在該零件的加工方法的選擇中，我們考慮了工件的具體情況，一般我們按加工順序來(lái)闡述加工方案：查表（5-14）
表3 加工方法
加工表面
表面粗糙度
公差/精度等級(jí)
加工方法
Φ20圓柱表面
Ra1.6
IT6
粗車-半精車-精車
Φ16外圓柱面
Ra1.6
IT6
粗車-半精車-精車
Φ15.2槽
Ra6.3
IT11
粗車
Φ15.7槽
Ra3.2
IT8
粗車-半精車
左端
Ra6.3
粗車
右端錐面
Ra0.8
IT6
粗車-半精車-磨削-拋光鍍鉻
右端面
Ra0.8
IT6
粗車-半精車-磨削-拋光鍍鉻
Φ14孔
Ra3.2
自由公差
鉆孔-絲錐攻螺紋
鍵槽
Ra3.2
IT9
粗銑-精銑
倒角
Ra6.3
3.2.2加工順序的安排
(1) 工序的安排
1、加工階段的劃分
當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí),往往不可能用一道工序來(lái)滿足要求,而要用幾道工序逐步達(dá)到所要求的加工質(zhì)量和合理地使用設(shè)備、人力,零件的加工過(guò)程通常按工序性質(zhì)不同,可以分為粗加工,半精加工,精加工三個(gè)階段。
①粗加工階段：其任務(wù)是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品，因此，主要目標(biāo)是提高生產(chǎn)率，去除內(nèi)孔，端面以及外圓表面的大部分余量，并為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)，如加工φ20、φ16圓柱表面及錐面。
②半精加工階段：其任務(wù)是使主要表面達(dá)到一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，如φ20、φ16外圓柱面。
③精加工階段：其任務(wù)就是保證各主要表面達(dá)到規(guī)定的尺寸精度，留一定的精加工余量，為主要表面的精加工做好準(zhǔn)備，并可完成一些次要表面的加工。如精度和表面粗糙度要求，主要目標(biāo)是全面保證加工質(zhì)量。
3、基面先行原則
該零件進(jìn)行加工時(shí)，要將左端面先加工，再以左端面、外圓柱面為基準(zhǔn)來(lái)加工，因?yàn)樽蠖嗣婧挺?0外圓柱面為后續(xù)精基準(zhǔn)表面加工而設(shè)定的，才能使定位基準(zhǔn)更準(zhǔn)確，從而保證各位置精度的要求，然后再把其余部分加工出來(lái)。
4、先粗后精
即要先安排粗加工工序，再安排精加工工序，粗車將在較短時(shí)間內(nèi)將工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金屬切削效率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求，若粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時(shí)，則要安排半精車，以此為精車做準(zhǔn)備。
5、先面后孔
對(duì)該零件應(yīng)該先加工平面，后加工孔，這樣安排加工順序，一方面是利用加工過(guò)的平面定位，穩(wěn)定可靠，另一方面是在加工過(guò)的平面上加工孔，比較容易，并能提高孔的加工精度，所以對(duì)于CA6140車床手柄軸來(lái)講先加工φ20、φ16外圓柱面，做為定位基準(zhǔn)再來(lái)加工其余面。
（1）工序劃分的確定
工序集中與工序分散：工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成每道工序加工內(nèi)容較多，工序集中使總工序數(shù)減少，這樣就減少了安裝次數(shù)，可以使裝夾時(shí)間減少，減少夾具數(shù)目，并且利用采用高生產(chǎn)率的機(jī)床。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序中進(jìn)行，每道工序的內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序只包括一簡(jiǎn)單工步，工序分散可使每個(gè)工序使用的設(shè)備，刀具等比較簡(jiǎn)單，機(jī)床調(diào)整工作簡(jiǎn)化，對(duì)操作工人的技術(shù)水平也要求低些。
綜上所述：考慮到工件是大批量生產(chǎn)的情況，采用工序集中
輔助工序的安排：輔助工序一般包括去毛刺，倒棱角，清洗，除銹，退磁，檢驗(yàn)等。
（2）、熱處理工序的安排
熱處理的目的是提高材料力學(xué)性能，消除殘余應(yīng)力和改善金屬的加工性能，熱處理主要分預(yù)備熱處理，最終熱處理和內(nèi)應(yīng)力處理等，本零件CA6140車床手柄軸材料為45鋼，在加工過(guò)程中預(yù)備熱是消除零件的內(nèi)應(yīng)力，在毛坯鍛造之后。最終熱處理在半精車之后精車之前，按規(guī)范在840℃溫度中保持30分鐘釋放應(yīng)力。
（3）、擬定加工工藝路線
根據(jù)以上各個(gè)零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則，可以確定加工工藝路線，具體方案如下：
方案一
1 備料 鍛造毛坯
2 熱處理 退火（消除內(nèi)應(yīng)力）
3 普車 粗、精車左端面，鉆中心孔
4 普車 粗車個(gè)圓柱面留半精車、精車余量
5 普車 粗車φ15.2、φ15.7槽
6 熱處理 調(diào)質(zhì)
7 數(shù)控車 半精車φ15.7槽，倒角
8 數(shù)控車 粗、精車右端面及圓錐凸臺(tái)
9 數(shù)控車 倒角
10 磨 磨削右端面及圓錐凸臺(tái) 、面
11 拋 拋光右端面及錐面
12 鉆床 鉆孔φ8
13 絞 絲錐攻螺紋M10
14 鏜 鏜孔φ14
15 銑 銑鍵槽
16 去毛刺
17檢驗(yàn)
方案二
1 粗車 粗車左端面和鉆中心孔，凸臺(tái)面及， 的圓柱，
2 粗車 切四個(gè)槽
3 粗車 粗車圓柱及右端面
4 半精車精車 半精車，精車左邊各圓柱面，倒角
5 半精車 半精車右端面及圓錐面，倒圓角
6 磨削 磨削右端面及圓錐面
7 銑鍵槽 銑兩鍵槽514
8 鉆孔 鉆，的兩盲孔
9攻螺紋 用絲錐攻M10的內(nèi)螺紋
10 熱處理 調(diào)質(zhì)
11拋光鍍鉻 拋光鍍鉻右端面及圓錐面
12去毛刺 去除毛刺
13終檢 按零件圖樣要求全面檢查
從零件本身來(lái)考慮，由于軸類零件在切削加工時(shí)易產(chǎn)生彎曲變形，如采用工序分散，在加工時(shí)零件的位置精度無(wú)法保證，為了同時(shí)保證零件圖示的圓跳動(dòng)要求，所以采用工序集中。
四、工序設(shè)定（選方案二）
確定刀具走刀路線主要是提高生產(chǎn)效率，正確的加工工藝程序，在確定走刀路線時(shí)主要考慮以下幾個(gè)方面：
1、應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度
2、應(yīng)使走刀路線最短，減少刀具空行程時(shí)間，提高加工效率
3、應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量
具體加工路線見走到路線圖。
機(jī)床的選擇
1、工序1、2、3是粗車，各工序的工步數(shù)不多，零件的外廓尺寸不大，精度要求不高，采用CA6140普通臥式車床即可 [表5-55] 。
2、工序4精車 精度要求比較高，表面粗糙度小，需選用較精密的車床，因此用C616A臥式車床 [表5-55]。
3、工序5加工的是圓錐面，加工難度較大，所以用數(shù)控車床CK6108A臥式。
4、工序6磨削圓錐面及右端面，加工精度比較高，所以選擇磨床MQ1350。
5、工序7銑鍵槽，加工精度比較低，選用X62臥式銑床。
6、工序8、9鉆孔和攻螺紋選用Z3025搖臂鉆床。
刀具的選擇
由于刀具材料的切削性能直接影響著生產(chǎn)率，工件的加工精度，已加工表面質(zhì)量，刀具的磨損和加工成本，所以正確的選擇刀具材料是數(shù)控加工工藝的一個(gè)重要部分，刀具應(yīng)具有高剛度，足夠的強(qiáng)度和韌度，高耐磨性，良好的導(dǎo)熱性，良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，抗粘接性，化學(xué)穩(wěn)定性。由于零件CA6140車床手柄軸材料為45鋼，推薦用硬質(zhì)合金中的YT15類刀具，因?yàn)榧庸ぴ擃惲慵r(shí)摩擦嚴(yán)重,切削溫度高,而YT類硬質(zhì)合金具有較高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐熱性,在高速切削鋼料時(shí)刀具磨損小壽命長(zhǎng),所以加工45鋼這種材料時(shí)采用硬質(zhì)合金的刀具。
1粗車外圓用YT5，精車,精車選用YT15。為提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性可選用可轉(zhuǎn)位車刀。切槽刀可選用高速鋼[GB5343.1-1995]。
2銑刀選用直柄立銑刀[GB/T6117.1-1996]。
3攻螺紋選擇直徑為10mm的絲錐[GB3464-83]。
4鉆頭直柄麻花鉆[GB1436-85]。
5砂輪選擇PSA400A80M5B35[表3.2-6]。
量具的選擇
根據(jù)本零件的尺寸和公差外圓加工面所選用的量具為游標(biāo)卡尺和千分尺。內(nèi)圓和孔測(cè)量也用千分尺。
2.4加工余量，工序尺寸，及其公差的確定
根據(jù)各資料及制定的零件加工工藝路線，采用計(jì)算與查表相結(jié)合的方法確定各工序加工余量，中間工序公差按經(jīng)濟(jì)精度選定，上下偏差按入體原則標(biāo)注，確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：（查136）
表5 加工余量、工序尺寸、表面粗糙度
加工表面
工序雙邊余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
Φ20js6外圓
2.2
1.0
0.8
Ra6.3
Ra3.2
Ra1.6
Φ20g6外圓
2.2
1.0
0.8
Ra6.3
Ra3.2
Ra1.6
Φ16js6外圓
6.2
1.0
0.8
Ra6.3
Ra3.2
Ra1.6
五、確定切削用量及基本時(shí)間
切削用量包括被吃刀量a、進(jìn)給量f、切削速度v，確定順序事先確定a
f再確定v
1、工序1切削用量及基本時(shí)間的確定
1）切削用量 本工序?yàn)榇周嘯車端面及外圓]，已知加工材料為45號(hào)鋼=670MPa,鍛件，有外皮機(jī)床為CA6140型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤中
確定粗車外圓的切削用量。所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀，根據(jù)表5-112，由于CA6140的中心高為200mm，故選刀杠尺寸=16mm25mm，刀片厚度為4.5mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀，卷屑槽帶倒棱型前刀面，前角=，后角，主偏角，副偏角，刃傾角刀尖圓弧半徑
確定背吃刀量a 粗車雙邊余量2.2顯然a為單邊余量a=2.2/2=1.1mm.
確定進(jìn)給量f 根據(jù)表5-114，在粗車鋼料、刀杠尺寸=16mm25mm，a工件直徑為20到40時(shí)，f=0.3-0.5mm/r，按CA6140車床的進(jìn)給量
【表5-57】，選擇f=0.5mm/r。
確定的進(jìn)給量尚需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)
根據(jù)表5-55，CA6140進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力.
根據(jù)表5-123,當(dāng)鋼料=57070MPa，a，f,,v=65mm/min,進(jìn)給力=760N.
的修正系數(shù)為，，
設(shè)計(jì)心得故實(shí)際進(jìn)給量為=7601.17=889.2N
<,所選的進(jìn)給量f=0.5mm/r可用。
2） 選擇車刀模鍛標(biāo)準(zhǔn)及耐用度，根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為1mm,可轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=60min.
3）確定切削速度v 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT5硬質(zhì)合金車刀=600鋼料、a，f=0.54mm/r，切削速度123m/min。
切削速度的修正系數(shù)為，，，
故v-1090.80.650.811.15=52.8m/min
n=
按CA6140車床的轉(zhuǎn)速（表5-56），選擇，則實(shí)際切削速度。
4）校驗(yàn)機(jī)床功率 由表5-125，當(dāng)=570。HBS=.時(shí)，（表2-9），故實(shí)際切削的功率
根據(jù)表5-59，當(dāng)n=120r/mm，機(jī)床主軸允許功率.,故所選切削用量可在CA6140車床上進(jìn)行。
最后確定切削用量為
確定粗車外圓端面及臺(tái)階面，的切削用量。采用車外圓的刀具加工這些表面。加工余量皆可一次走刀切除，車外圓端面及臺(tái)階面的，，主軸轉(zhuǎn)速與車外圓的相同。
基本時(shí)間
1）確定粗車外圓的基本時(shí)間，根據(jù)表2-21，車外圓基本時(shí)間為
式中l(wèi)=102mm.
,,1
2 )確定粗車外圓的基本時(shí)間：
式中，l=20mm.
3 )確定粗車端面1基本時(shí)間：
，L=
式中，，， ，，，，1.
則
4)定粗車端面1基本時(shí)間：
，L=
式中，，，，，，，，1.
則
5)工序基本時(shí)間的確定：
2、工序2切削用量及時(shí)間的確定
本工序?yàn)榇周嚥酆偷菇?，已知條件與工序1相同，可采用工序1相同的可轉(zhuǎn)位車刀。
工步
粗車槽1
2
0.08
0.27
3.3
1.5
粗車槽2
2
0.08
0.27
3.3
1.875
粗車槽3
2
0.08
0.27
3.3
1.875
粗車槽4
2
0.08
0.27
3.3
8.06
3、工序3切削用量及時(shí)間的確定
1）切削用量 本工序?yàn)榇周嚕ǘ嗣婕巴鈭A）已知條件與工序1相同，車端面及外圓可采用工序1相同的可轉(zhuǎn)位車刀。
2)基本時(shí)間
(1）確定粗車外圓的基本時(shí)間，根據(jù)表2-21，車外圓基本時(shí)間為
式中l(wèi)=22mm,
,,1
(2)確定粗車端面2基本時(shí)間的確定
，L=
式中，，， ，，，，1.
則
3)確定工序的基本時(shí)間：
4、工序4切削用量及基本時(shí)間的確定
1）切削用量 本工序?yàn)榘刖?，精車加工（左邊外圓、倒角）。已知條件與粗加工工序相同。
① 確定半精車外圓的切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。根據(jù)表5-113，車刀幾何形狀為，，，，。
ⅰ確定背吃刀量 。
ⅱ確定進(jìn)給量f 2 根據(jù)表5-116及CA6140車床的進(jìn)給量（表5-57），選擇f=0.3mm/r.由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
ⅲ 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm,耐用度T= 30min.
ⅳ
確定切削速度v 根據(jù)表5-120，用YT15硬質(zhì)合金刀加工鋼料、、時(shí)，切削速度。
切削速度的修正系數(shù)為，，其余的修正系數(shù)均為1（表2-9），故
v=
n=
按CA6140車床的轉(zhuǎn)速，【表5-56】，選擇n= 400r/min,則實(shí)際切削速度= 27.4m/min.
半精加工機(jī)床功率也可不校驗(yàn)。
最后確定的切削用量：，
② 確定半精車外圓，端面、臺(tái)階面的切削用量。用半精車采外圓YT15硬質(zhì)合金車刀加工這些表面。切槽采用高速鋼成型切槽刀。
2) 基本時(shí)間
①確定半精車外圓的的基本時(shí)間：
②確定半精車外圓的基本時(shí)間：
③確定精車20的基本時(shí)間
④確定精車16的基本時(shí)間
⑤ 確定工序的基本時(shí)間：
5、工序5切削用量及基本時(shí)間的確定
1） 切削用量 本工序?yàn)榘刖庸ぃㄓ疫呁鈭A及右端面）。采用數(shù)控車床CK6108A型車床工件裝卡在三爪自定心卡盤中。
① 確定半精車外圓及右端面的切削用量。所選刀具為YT15硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀。車刀形狀，刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。根據(jù)表5-113，車刀幾何形狀為，，，，。
ⅰ確定背吃刀量 。
ⅱ確定進(jìn)給量f 2mm/r根據(jù)表5-116及CA6140車床的進(jìn)給量（表5-57），選擇f=0.3mm/r.由于是半精加工，切削力較小，故不需校核機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。
ⅲ 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀面最大磨損量取為0.4mm,耐用度T= 30min.
ⅳ
確定切削速度v 根據(jù)表5-120，用YT15硬質(zhì)合金刀加工鋼料、、時(shí)，切削速度。
切削速度的修正系數(shù)為，，其余的修正系數(shù)均為1（表2-9），故
v=
n=
按CK6108A車床的轉(zhuǎn)速，【表5-56】，選擇n= 400r/min,則實(shí)際切削速度= 27.4m/min.
半精加工機(jī)床功率也可不校驗(yàn)。
最后確定的切削用量：，
② 確定半精車外圓，端面、臺(tái)階面的切削用量。用半精車采外圓YT15硬質(zhì)合金車刀加工這些表面。切槽采用高速鋼成型切槽刀。
2）基本時(shí)間
①確定半精車外圓的的基本時(shí)間：
②確定半精車右端面的基本時(shí)間：
③ 確定工序的基本時(shí)間：
6、工序6的切削用量及基本時(shí)間的確定
1）切削用量 本工序?yàn)槟ハ骷庸ぁ灸ビ叶嗣婧蛨A錐面】MQ1350磨床，砂輪PSA400
100127A80M5B35[表3-26]
2）基本時(shí)間的確定 S
7、工序7鍵槽的切削用量及時(shí)間的確定
1）切削用量 本工序?yàn)榘刖姴?，所選刀具為直柄立銑刀。，d=5mm，L=14mm
機(jī)床選用X62型臥式銑床。
① 確定每齒進(jìn)給量。本工序要求保證的表面粗糙度為μm(側(cè)槽面)，根據(jù)表5-144，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，現(xiàn)取則
② 選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。根據(jù)表5-148，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.4mm;
耐用度 T= 60min(表5-149)。
③ 確定切削速度和工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量 。按表2-17中公式計(jì)算，得
根據(jù)X62型臥式車床主軸轉(zhuǎn)速表（表5-57）選擇 ，實(shí)際切削速度
,工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量.
根據(jù)X62型臥式車床工作臺(tái)進(jìn)給量表【表5-76】，選擇.則實(shí)際每齒進(jìn)給量為=0.032 .
2）基本時(shí)間
8、工序 8切削用量及基本時(shí)間的確定
1） 切削用量 本工序?yàn)殂@孔，刀具選用直柄麻花鉆頭（GB/6135.3-1996），直徑 使用切削液。
① 確定進(jìn)給量f。由于孔徑和深度均很小，宜采用手動(dòng)進(jìn)給。
② 選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。根據(jù)表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為 0.8mm; 耐用度T=20min.
④ 確定切削速度，由表5-132， 的45鋼加工性屬5類。根據(jù)表5-127，暫定進(jìn)給量 ，由表5-131可查 根據(jù)Z3025立式鉆床說(shuō)明書選擇主軸實(shí)際鉆速。
2）基本時(shí)間 鉆盲孔基本時(shí)間需要15.6s.
9、工序 9切削用量及基本時(shí)間的確定
1）切削用量 本工序?yàn)楣ヂ菁y，刀具選用絲錐（GB/3464-83）,mm,使用切削液。
① 確定進(jìn)給量f。采用機(jī)器加工。
② 選擇絲錐磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度。根據(jù)表5-130，絲錐后刀面最大磨損量為 0.8mm; 耐用度T=20min.
⑤ 確定切削速度，由表5-132， 的45鋼加工性屬5類。根據(jù)表5-127，暫定進(jìn)給量 ，由表5-131可查 根據(jù)Z3025立式鉆床說(shuō)明書選擇主軸實(shí)際鉆速。
2）基本時(shí)間 攻螺紋基本時(shí)間需要.
=（
六 銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)
為了提高生產(chǎn)率，保證質(zhì)量。本夾具將用在X52k銑床。刀具是高速鋼鉆頭。
6.1問(wèn)題提出
本夾具主要用來(lái)加工銑鍵槽夾具，設(shè)計(jì)夾具時(shí)，要求保證尺寸要求。
6.2夾具的設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
定位方式如下圖，夾緊方式為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
(2) 定位方案 工件以 20的圓柱面及圓錐大端面為定位基準(zhǔn)，采用V形塊和平面的組合定位方案，兩個(gè)V形塊限制4個(gè)自由度，右邊V形塊的右端面限制一個(gè)自由度，共限制5個(gè)自由度?？自趫A周上無(wú)位置要求，該自由度不用限制。
(3) 夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用二位螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)，擰緊螺母即可實(shí)現(xiàn)壓緊，使用方便。壓板夾緊力主要作用是防止工件在鉆銷力的作用下擺動(dòng)和震動(dòng)，手動(dòng)螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力計(jì)算。
(4) 導(dǎo)引裝置 為方便快捷的鉆14 8.5兩個(gè)孔，本夾具采用快換鉆套，刀具在鉆套的引導(dǎo)下準(zhǔn)確的鉆孔。
(5) 夾具與機(jī)床的連接元件 采用10的定位銷確定夾具與機(jī)床的相對(duì)正確位置，夾具體底座上開有兩個(gè)U 形槽，用M14的螺栓固定在機(jī)床工作臺(tái)上。
(6) 夾具體 工件的定位元件，夾緊元件，導(dǎo)引裝置用螺釘與夾具體底座連接起來(lái)，夾具體底座鑄造加工出來(lái)，這樣該夾具便有機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)定位，夾緊，導(dǎo)引等功能。
(7) 使用說(shuō)明 安裝工件時(shí)，松開右邊鉸鏈螺栓上的螺母，將兩個(gè)鉸鏈螺栓順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，然后將兩塊壓板后撤，把工件放在V形塊上，注意工件的圓錐大端面一定要緊貼在右邊V 形塊的右端面，實(shí)現(xiàn)可靠定位，然后把鉸鏈螺栓放在鉸鏈壓板的U 形槽中，擰緊螺母實(shí)現(xiàn)可靠夾緊。
(8) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。但斜面的制造誤差以及V 形塊在斜面上的安裝誤差，使孔的加工位置精度受到了限制，故適用于加工要求不高的場(chǎng)合。
6.3切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：錯(cuò)齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動(dòng)形式壓板螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算：螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過(guò)弧形壓塊壓緊工件，受力簡(jiǎn)圖如2.1.
由表得：原動(dòng)力計(jì)算公式
即：
由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
6.4定位誤差的分析
定位誤差計(jì)算 工件采用V 形塊定位，V 形塊的定位誤差= = 0.002692 因?yàn)樾泵娼嵌葹?5度，所以工件的水平方向的定位誤差為y = 0.002692 sin(15)= 0.000696 ,滿足定位要求。
3) 夾具安裝誤差
因夾具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。
圖5-2中夾具的安裝基面為平面，因而沒(méi)有安裝誤差，=0.
4) 夾具誤差
因夾具上定位元件、對(duì)刀或?qū)蛟?、分度裝置及安裝基準(zhǔn)之間的位置不精確而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。夾具誤差主要包括定位元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；定位元件相對(duì)于對(duì)刀或?qū)蛟ò瑢?dǎo)向元件之間）的尺寸或位置誤差；導(dǎo)向元件相對(duì)于安裝基準(zhǔn)的尺寸或位置誤差；若有分度裝置時(shí)，還存在分度誤差。以上幾項(xiàng)共同組成夾具誤差。
5) 加工方法誤差
因機(jī)床精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差，統(tǒng)稱為加工方法誤差。因該項(xiàng)誤差影響因素多，又不便于計(jì)算，所以常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3.計(jì)算時(shí)可設(shè)
。
2. 保證加工精度的條件
工件在夾具中加工時(shí)，總加工誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立隨機(jī)變量，應(yīng)用概率法疊加。因此保證工件加工精度的條件是
即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸。
為保證夾具有一定的使用壽命，防止夾具因磨損而過(guò)早報(bào)廢，在分析計(jì)算工件加工精度時(shí)，需留出一定的精度儲(chǔ)備量。因此將上式改寫為
或
當(dāng)時(shí)，夾具能滿足工件的加工要求。值的大小還表示了夾具使用壽命的長(zhǎng)短和夾具總圖上各項(xiàng)公差值確定得是否合理。
知此方案可行。
注：V型塊夾角α=90°。
基準(zhǔn)位移誤差：
工件以外圓柱面在V型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差δD，因此對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)，當(dāng)直徑由最小D－δD變大到D時(shí)，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在V型塊的對(duì)稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準(zhǔn)位移誤差Δ）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出：
ΔY==
基準(zhǔn)不重合誤差：
從圖（b）中設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動(dòng)，當(dāng)工件直徑由最小D－δD變到最大D時(shí)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差ΔB=。
從圖(c)中可知，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為工件的下母線。即，上述方向由a到a′與定位基準(zhǔn)變到的方向相反，故其定位誤差ΔD是ΔY與ΔB之差.
ΔD=ΔY－ΔB=－=0.207δD=0.207×0.01=0.00207
ΔD=0.00207＜T 即滿足要求
6.5 定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過(guò)定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。定向鍵可承受銑削時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.1 夾具體槽形與螺釘
根據(jù)T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
5
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來(lái)確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示：
圖5.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表5.5：
表5.5 塞尺
公稱尺寸H
允差d
C
3
～0.006
0.25
6.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過(guò)程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過(guò)程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個(gè)過(guò)程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對(duì)切削過(guò)程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過(guò)夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識(shí)別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。加工過(guò)程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點(diǎn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮。在加工過(guò)程中的切屑形成的有一部分會(huì)落在夾具，切割積累太多會(huì)影響工件的定位與夾緊可靠，所以?shī)A具設(shè)計(jì)，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。用一個(gè)定位銷限制工件的另一個(gè)自由度。采用螺母夾緊。然后按照有關(guān)公式進(jìn)行切削力和夾緊力的計(jì)算，然后對(duì)鉆床夾具必不可少的鉆套和襯套進(jìn)行設(shè)計(jì)，還應(yīng)對(duì)夾具精度進(jìn)行分析。
夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，夾具對(duì)加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有直接的影響。是能否高效、便捷生產(chǎn)出合格、優(yōu)質(zhì)零件的保證。所以對(duì)夾具設(shè)計(jì)也是非常重要的。
結(jié)論
本設(shè)計(jì)中是對(duì)手柄軸加工工藝的編制和專用夾具的設(shè)計(jì)，使對(duì)零件的加工過(guò)程和夾具的設(shè)計(jì)有進(jìn)一步的提高。在這次的設(shè)計(jì)中也遇到了不少的問(wèn)題，如在編寫加工工藝時(shí)，對(duì)所需加工面的先后順序編排，對(duì)零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率都有相當(dāng)大的影響。在對(duì)某幾個(gè)工序進(jìn)行專用夾具設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)零件的定位面的選擇，采用什么方式定位，夾緊方式及夾緊力方向的確定等等都存在問(wèn)題。這些問(wèn)題都直接影響到零件的加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，為達(dá)到零件能在保證精度的前提下進(jìn)行加工，而且方便快速，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低成本的目的。通過(guò)不懈努力和指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下，針對(duì)這些問(wèn)題查閱了大量的相關(guān)資料。最后，將這些問(wèn)題一一解決。
通過(guò)做這次的設(shè)計(jì)，使對(duì)專業(yè)知識(shí)和技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事本專業(yè)技術(shù)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致謝
本次設(shè)計(jì)綜合了大學(xué)里所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，是理論與實(shí)際相結(jié)合的一次考驗(yàn)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我的綜合運(yùn)用知識(shí)的能力有了很大的提高，尤其是看圖，繪圖，設(shè)計(jì)能力為我今后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。在此過(guò)程中，我進(jìn)一步加深了對(duì)課本知識(shí)的理解，進(jìn)一步了解了零件的工藝以及夾具設(shè)計(jì)過(guò)程。收獲頗豐。
首先，我要感謝老師對(duì)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。本次設(shè)計(jì)是在老師的悉心指導(dǎo)和幫助下完成的，我的機(jī)械工藝知識(shí)有限，在設(shè)計(jì)中常常碰到問(wèn)題，是老師不厭其煩的指導(dǎo)，不斷的點(diǎn)撥迷津，提供相關(guān)資料，才使設(shè)計(jì)順利完成。老師的耐心講解，使我如沐春風(fēng)，不僅如此，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高尚的敬業(yè)情操深深打動(dòng)了我，在此，我向老師表示最真誠(chéng)的感謝。同時(shí)，感謝同班同學(xué)的支持和幫助，使我更好的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
我也非常感謝我的父母。在學(xué)習(xí)和生活上，他們一直都很支持我，使我能全身心地投入到學(xué)習(xí)中，在此，我想對(duì)我的父母說(shuō)：你們辛苦了，我會(huì)盡最大的努力來(lái)讓你們過(guò)上最幸福的日子，請(qǐng)相信我。
最后，很感謝閱讀這篇設(shè)計(jì)的人們。感謝你們抽出寶貴的時(shí)間來(lái)閱讀這篇課程設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)
1、《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 李 洪主編 北京出版社
2、《機(jī)械制造工藝》 徐宏海主編 化學(xué)工業(yè)出版社
3、《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 張耀宸主編 航空工業(yè)出版社
4、《金屬切削速查速算手冊(cè)》 陳宏鈞主編 機(jī)械工業(yè)出版社
5、《機(jī)械工人切削手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
6、《機(jī)械工程師簡(jiǎn)明手冊(cè)》 河南科學(xué)技術(shù)出版社
7、《機(jī)械制造基礎(chǔ)》 劉建亭主編 機(jī)械工業(yè)出版社
此外還有:
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[2]劉文劍 曹天河.夾具工程師手冊(cè).哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987
[3]艾興，肖詩(shī)綱.切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
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