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某飛機(jī)上的助力器的外筒零件機(jī)械加工工藝的編制與工裝設(shè)計(jì)

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1、西北工業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 引言 本說(shuō)明書是圍繞著畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容所編寫的,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是安裝在某飛機(jī)上的助力器的外筒零件,對(duì)其進(jìn)行零件設(shè)計(jì)分析,檢驗(yàn)方法的判斷分析,機(jī)械加工工藝的編制與工裝設(shè)計(jì)。 說(shuō)明書主要是對(duì)該零件的工作情況,結(jié)構(gòu)原理逐一闡述,并依次對(duì)零件的工藝性,工藝規(guī)程的編制,毛坯的選擇,材料的選擇,輔助工序的安排等一系列方面的內(nèi)容進(jìn)行分析。 另外,該說(shuō)明書還對(duì)所設(shè)計(jì)的夾具進(jìn)行了分析討論和設(shè)計(jì),詳細(xì)介紹了工件在夾具上的定位。 一.零件圖的分析 1.1零件的工作狀態(tài)及主要技術(shù)條件分析 本零件為某助力器的外筒,屬于關(guān)鍵零

2、件。它里面裝的是活塞,與活塞一起組成執(zhí)行機(jī)構(gòu)。外筒的兩軸頸與飛機(jī)的方向舵操縱系統(tǒng)相連接。 1.2零件的技術(shù)條件分析 1.2.1尺寸精度: 1.2.2表面間的位置精度: 心軸的跳動(dòng)量不大于0.05 外圓的橢圓度和錐度不大于0.03 端面K 對(duì)內(nèi)孔A 的跳動(dòng)量不大于0.01 1.2.3 表面粗糙度: 表面粗糙度要求為Ra3.2。 1.3零件其他的技術(shù)要求: (1) 熱處理:齒輪齒面噴丸處理,噴丸強(qiáng)度值0.2A~0.3A,覆蓋率200%。 (2) 表面熱處理:零件外表面鍍鉻7.6~15.2μm. (3) 磁粉探傷 1.4零件的材料 外筒的材料采用調(diào)質(zhì)鋼3

3、0CrMnSiA,毛坯按Ⅱ類檢查,熱處理后硬度HRC36~41,熱處理采用淬火、回火。 在30CrMnSiA中,主要元素Cr作用是溶于基體中,從而大幅度的提高鋼的強(qiáng)度,增加鋼的淬透性。 這種鋼的切削加工性差,淬透性強(qiáng)。Do=80mm屬半馬氏型鋼,調(diào)質(zhì)后,具有良好的機(jī)械性能, 1050Mpa 、 ,并有很高的低溫韌性。這種鋼常用來(lái)制造承受巨大沖擊及循環(huán)載荷的大截面零件,如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪軸、壓氣機(jī)軸、活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、連桿和直升飛機(jī)的旋翼軸等。 1.5零件的毛坯 1.5.1毛坯的類型 根據(jù)該零件的材料30CrMnSiA。 1.5.2毛坯的結(jié)構(gòu) 根據(jù)零件結(jié)構(gòu),毛坯制造方法

4、采用模鍛。 1.5.3毛坯的設(shè)計(jì) 由于外筒是主要的受力件,要求強(qiáng)度高,如果采用鑄造的方法獲得毛坯,因鑄件晶粒粗大而不均勻,因澆注不均,內(nèi)部組織常有缺陷,如縮孔、偏松、氣孔、夾雜等,因而不能滿足設(shè)計(jì)要求。特別是沖擊韌性比同材料鍛件的機(jī)械性能低。且鑄件工序多,難以精確控制,使得鑄件質(zhì)量難以控制,不夠穩(wěn)定,勞動(dòng)條件較差。若采用棒料加工,則因?yàn)槿コ嗔刻喽斐蔁o(wú)謂的浪費(fèi)。 相對(duì)而言,應(yīng)采用鍛壓,因?yàn)殄憠杭庸し椒ㄅc其它加工方法比較,具有以下特點(diǎn): (1)能改善金屬的組織,提高金屬的機(jī)械性能; (2)可節(jié)約金屬材料和切削加工工時(shí),提高金屬材料的利用率和經(jīng)濟(jì)效益; (3)具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率;

5、 從上述特點(diǎn)分析可知:選擇鍛壓的方法是合理的。 鍛壓加工分類,在機(jī)械制造生產(chǎn)工程中,常用的鍛壓加工方法分為六類,即(1)自由鍛造 (2)模型鍛造 (3)擠壓 (4)拉撥 (5)軋段 (6)板料沖壓 根據(jù)毛坯的形狀和零件的機(jī)械性能等綜合因素考慮,應(yīng)選擇模型鍛造。 1.6零件的工藝分析 設(shè)計(jì)零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程,是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備工作的一個(gè)重要組成部分。 一個(gè)零件可以采用不同的工藝過(guò)程制造出來(lái),但是正確合理的工藝過(guò)程,應(yīng)滿足下列基本要求: (1) 保證產(chǎn)品的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)圖和技術(shù)條件所規(guī)

6、定的要求。 (2) 保證高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。 (3) 保證經(jīng)濟(jì)的合理性。 從零件的結(jié)構(gòu)來(lái)看,該零件屬薄壁易變形客體零件,但精度要求較高,因此,在制訂工藝過(guò)程中,主要要消除加工應(yīng)力對(duì)零件造成的變形影響,以保證零件的技術(shù)要求。 二. 零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1基準(zhǔn)的選擇 在設(shè)計(jì)工藝路線時(shí),最重要的問(wèn)題之一是要考慮位置精度的保證問(wèn)題。 零件圖中通過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn),設(shè)計(jì)尺寸來(lái)表達(dá)各表面的位置要求,在加工時(shí)是通過(guò)原始基準(zhǔn)及原始尺寸來(lái)保證這些位置要求的,而原始尺寸方向上的位置,是由定位基準(zhǔn)來(lái)保證的。加工后工件的位置精度則是通過(guò)測(cè)量基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)的。 因此,基準(zhǔn)選擇主要是研究加工過(guò)程中的表面位置精

7、度要求及其保證方法,綜上所述: (1) 最終工序的原始基準(zhǔn)選擇的原則是: a 原始基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合,以避免尺寸換算和壓縮公差。 b 便于測(cè)量基準(zhǔn),以使測(cè)量方便和測(cè)量簡(jiǎn)單。 (2) 中間工序的原始基準(zhǔn)選擇的一般原則: a 當(dāng)原始尺寸參與間接保證零件的設(shè)計(jì)尺寸是要有關(guān)尺寸量的環(huán)數(shù)少。 b 要使精度加工高的余量變化小。 (3) 定位基準(zhǔn)選擇的原則是: a 定位基準(zhǔn)應(yīng)力求與原始基準(zhǔn)重合。 b 應(yīng)使定位基準(zhǔn)穩(wěn)定可靠,并使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (4)為保證位置精度,一般常采用以下四種方法: a 一次安裝 在一次安裝的條件下,可以保證有較高的位置精度,因?yàn)樵谝淮伟惭b時(shí)所加

8、工的各表面的位置精度,主要取決于設(shè)備的精度,而與定位誤差,定位基準(zhǔn)誤差無(wú)關(guān)。 b 互為基準(zhǔn) 有位置精度要求的兩個(gè)表面,在加工時(shí),用其中任何一個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)來(lái)加工另一個(gè)表面,用這種方法來(lái)保證位置精度,稱為互為基準(zhǔn)。 c 同一基準(zhǔn) 有位置精度要求的兩個(gè)表面,在加工時(shí),都采用另一個(gè)表面作為定位基準(zhǔn)。用這種方法保證這兩個(gè)表面間的位置精度,稱為同一基準(zhǔn)法。 d 不同基準(zhǔn) 有位置精度要求的兩個(gè)表面,在加工時(shí),采用兩個(gè)不同的表面作為各自的定位基準(zhǔn),這種方法稱為不同基準(zhǔn)法。 以上四種方法中,一次安裝和互為基準(zhǔn)的方法能保證較高的位置精度,因此,定位基準(zhǔn)的制造與轉(zhuǎn)換,一般均采用這兩種方法。

9、綜合基準(zhǔn)選擇的分析來(lái)看,工藝基準(zhǔn)是通過(guò)原始基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相聯(lián)系的,在工藝基準(zhǔn)中,定位和測(cè)量基準(zhǔn)也是分別和原始基準(zhǔn)聯(lián)系的。 外筒工藝設(shè)計(jì)基準(zhǔn).定位基準(zhǔn).測(cè)量基準(zhǔn)基本重合,重要的位置精度在設(shè)計(jì)時(shí),已經(jīng)要求由夾具保證 2.2加工方法的選擇 零件的加工方法的選擇,不但要影響加工質(zhì)量,而且還要影響生產(chǎn)率和制造成本,在選擇加工方法時(shí),必須先考慮下列因素: (1) 工件材料的性質(zhì) (2) 工件的形狀和尺寸 (3) 生產(chǎn)類型及考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題 (4) 具體生產(chǎn)條件 (5) 充分考慮利用新工藝、新技術(shù)的可能性,挺高工藝水平 2.3 加工階段的劃分 工件的加工質(zhì)量較高時(shí),應(yīng)劃分階段。零件

10、依次按階段加工,有利于消除或減少變形對(duì)精度的影響。 一般來(lái)說(shuō),粗加工階段是從坯料上切除較多余量,所能達(dá)到的精度和表面質(zhì)量都比較低,切削余量大,切削力,切削熱度一集內(nèi)應(yīng)力重新分解等因素引起工件的變形就很小。零件各表面加工方法的選擇,不但要影響加工質(zhì)量,而且還要影響生產(chǎn)率和制造成本,在選擇加工方法時(shí),必須先了解加工方法的過(guò)程,工藝特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。 零件的主要表面為與其他零件相配合的表面或者直接參加機(jī)器工作過(guò)程的表面,主要表面以外的表面則是自由表面,主要表面的本身精度要求一般都比較高,而且零件的構(gòu)形、

11、精度、材料的加工性等都會(huì)在主要表面的加工過(guò)程中反映出來(lái),在選擇加工方法時(shí),應(yīng)首先確定主要表面的最后加工方法,然后再確定最后加工以前的一系列準(zhǔn)備工序的加工方法,在選定主要表面加工方法后,再選定次要表面的加工方法。 對(duì)于外筒而言,主要表面是零件的內(nèi)表面和兩軸頸,因?yàn)棣?5+0.035 +0.010 內(nèi)孔里面裝的是活塞,而φ37.5 +0.027 0是和外筒襯套配套,配套間隙為0.005~0.020,且還有密封槽,在熱處理前進(jìn)行粗加工,熱處理后用內(nèi)磨進(jìn)行半精加工然后再用研磨進(jìn)行精加工保證鍍前尺寸。對(duì)于兩軸頸是和主機(jī)相連接的不允許超差,由于機(jī)械加工完后要進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理,所以首先考慮如何保證主要表面

12、的精度要求,由車工、內(nèi)磨和研磨保證。車工70,75工序兩端孔以及φ43.5+0.039 0膠圈槽均采用研磨過(guò)的內(nèi)孔定位分粗、精車以保證零件兩端對(duì)同軸度要求。加工前找正在0.01以內(nèi)。可采用CA6150或SK50數(shù)控車床。工序 155 軸頸尺寸φ10-0.005 –0.015做為重要特性,與主機(jī)配合有間隙要求,影響運(yùn)動(dòng),所以兩邊必須同軸,首件必須三檢。本文章針對(duì)兩端軸徑對(duì)車床夾具進(jìn)行了分析設(shè)計(jì),對(duì)加工時(shí)所采用的刀具、冷卻液、零件的定位等進(jìn)行了整體的概括。 2.4 工序的集中與分散 在設(shè)計(jì)工藝路線時(shí),當(dāng)選定了各表面的加工方法和確定了階段劃分以后,就可將同一階段中的各加工表面組合成

13、若干工序,組合時(shí)可采用集中或分散的原則。 工序集中的特點(diǎn):采用高效專用設(shè)備及工藝裝備,生產(chǎn)率高;工件裝夾次數(shù)減少,易于保證表面間位置精度,還能減少工序間運(yùn)輸量,縮短生產(chǎn)周期;工序數(shù)目少,可減少機(jī)床數(shù)量、操作工人和生產(chǎn)面積,還可簡(jiǎn)化生產(chǎn)計(jì)劃和組織工作; 工序分散的特點(diǎn):設(shè)備及工藝裝備比較簡(jiǎn)單,調(diào)整和維修方便,工人容易掌握,生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量少,又易于平衡工序時(shí)間,易適應(yīng)產(chǎn)品更換;可采用最適合的切削用量,減少基本時(shí)間;設(shè)備數(shù)量多,操作工人多,占用生產(chǎn)面積也大。 工序集中與工序分散各有利弊,應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類型、現(xiàn)有生產(chǎn)條件、工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等進(jìn)行綜合分析后選用。因此,對(duì)于產(chǎn)量較小時(shí),為簡(jiǎn)化計(jì)劃、

14、調(diào)度等工作,選取工序集中原則,較便于組織生產(chǎn)。對(duì)于產(chǎn)量很大時(shí),可按分散的原則以利于組織流水生產(chǎn)。對(duì)于剛性差且精度要求高的精密工件,則工序應(yīng)適當(dāng)分散。對(duì)尺寸和重量大的工件,由于安裝和運(yùn)輸困難,一般宜采用工序集中原則組織生產(chǎn)。 根據(jù)此殼體零件的結(jié)構(gòu)和各個(gè)加工面的加工,需要不同的加工方法和不同的夾具,不能將多個(gè)加工面放在同一道工序中進(jìn)行加工,所以選用工序分散的原則。 2.5 熱處理工序的位置安排 熱處理是將金屬材料在固態(tài)下加熱到預(yù)定的溫度,并在該溫度下保持一定時(shí)間,然后以一定冷卻速度冷卻下來(lái),通過(guò)改變材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu),從而改變材料性能的一種熱加工工藝。 通過(guò)熱處理可顯著提高材料

15、的力學(xué)性能,充分發(fā)揮材料的潛力,延長(zhǎng)機(jī)器的使用壽命。恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囘€可以消除鑄、鍛、焊等熱加工工藝造成的部分缺陷,細(xì)化晶粒,降低內(nèi)應(yīng)力,從而使材料的組織和性能更均勻。通過(guò)熱處理還可使工件表面具有抗磨損、耐腐蝕等特殊物理、化學(xué)性能。 因此,熱處理工序的性質(zhì),特別是熱處理工序,在工藝路線中位置的安排,對(duì)機(jī)械加工工序的內(nèi)容,數(shù)目和順序有很大的影響。因此,在制定工藝路線時(shí),需要進(jìn)行仔細(xì)的分析。 常規(guī)熱處理主要是改變零件整體的組織和性能,主要包括退火、正火、淬火和回火。在鋼件熱處理時(shí),將工件加熱,使之全部或部分奧氏體化,并通過(guò)不同的冷卻方式冷卻,從而獲得具有不同的組織和性能的材料。因此

16、在粗加工后安排去應(yīng)力,為了去除由于塑性變形加工,而造成的及存在的殘余應(yīng)力而進(jìn)行的退火。調(diào)整材料的硬度,便于切削加工;消除內(nèi)應(yīng)力,防止加工中變形;細(xì)化晶粒,為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。 2.6 輔助工序的安排 輔助工序的種類很多,其中包括中間檢驗(yàn)、洗滌、特種檢驗(yàn)和表面處理等,這些工序的位置安排,需按工序的具體內(nèi)容而定。 輔助工序的安排,一般包括以下幾個(gè)步驟: (1)一般檢驗(yàn) 一般檢驗(yàn)有最終檢驗(yàn)和中間檢驗(yàn)。 (2)特種檢驗(yàn) 特種檢驗(yàn)的種類很多,最常見的是無(wú)損探針,用于檢驗(yàn)工件內(nèi)部質(zhì)量的探傷方法,如X射線、V射線超聲波等,一般都安排在工藝過(guò)程的開始時(shí)進(jìn)行,用于檢驗(yàn)工件表面缺陷的探傷方法有磁

17、力探傷、熒光探傷、涂色腐蝕等。這些方法一般都在精加工階段進(jìn)行。 (3)表面處理 為了提高零件的抗腐蝕能力,增強(qiáng)耐磨性等,均可采用表面處理。表面處理常用的方法是使工件表面附上金屬鍍層,非金屬鍍層和產(chǎn)生氧化膜等,一般都安排在總檢之后。 (4)洗滌防銹 洗滌防銹工序應(yīng)用的場(chǎng)合較廣,如拋光、磁粉探傷后,以及總檢工序前,都要將零件清洗干凈,就需要安排洗滌。 在加工過(guò)程中,采用輔助工序主要是磁粉探傷和鍍層保護(hù),下面就將分別介紹這兩種輔助工序。 ① 磁粉探傷 磁粉探傷是一種無(wú)損探傷方法,用于檢驗(yàn)零件的表面質(zhì)量,常安排在零件完成機(jī)械加工后總檢驗(yàn)之前,檢查加工過(guò)程中產(chǎn)生的表面缺陷。 磁粉探傷的原

18、理 零件磁化時(shí),缺陷處的磁力線發(fā)生變形,如果缺陷位于零件表面或近表面,并與磁力線成一定的角度,則產(chǎn)生漏磁場(chǎng),它吸附施加在零件上的磁場(chǎng),顯示出缺陷的位置和形狀。 磁粉探傷的應(yīng)用范圍 檢驗(yàn)對(duì)象:原材料(棒、管等)。鍛件、精鍛件、焊接件以及機(jī)加工、熱處理的零件。 可發(fā)現(xiàn)的缺陷:發(fā)紋、裂紋、白點(diǎn)、非金屬夾雜物、未焊透、冷隔、分層以及折疊等。 磁粉探傷的檢驗(yàn)方法 剩余磁場(chǎng)檢驗(yàn)法和外加磁場(chǎng)檢驗(yàn)法。 磁粉探傷檢驗(yàn)結(jié)果的判斷: 發(fā)紋:沿纖維方向,一般為直線狀,長(zhǎng)度0.6mm以上。 夾雜物:呈單個(gè)的或密集的點(diǎn)狀,有時(shí)也呈連續(xù)線狀。 白點(diǎn):?jiǎn)为?dú)或成群的分布,呈彎曲的無(wú)一定方向的短線狀,磁粉痕跡

19、清晰濃密。 裂紋:一般呈曲折線條,磁粉沉聚清晰、濃密。 折疊:沿軋制方向呈曲線狀,一般較大,磁粉痕跡濃密清晰,未焊透。 疏松:不規(guī)則的磁粉痕跡。 ②表面處理 表面處理常采用的是使零件的表面附上金屬鍍層,非金屬涂層和產(chǎn)生氧化膜等。 金屬鍍層如鉻、鎳、鋅、銅以及銀、金、鉑等,非金屬涂層如油漆、陶瓷等。氧化膜則有鋼的發(fā)藍(lán)、鋁合金的陽(yáng)極化、鎂合金的氧化等。 零件如要求進(jìn)行上述處理,則其工序一般安排在工藝規(guī)程的最后進(jìn)行。如果零件的某些配合表面不要求進(jìn)行表面處理時(shí),則可用局部保護(hù)或用機(jī)械加工法進(jìn)行切除。 表面處理后,零件表面的本身尺寸和位置尺寸的變化一般均不大,但對(duì)于精度要求高的表面,則應(yīng)

20、考慮進(jìn)行表面處理 而造成的尺寸變化。 2.7工藝路線的擬定 工藝路線要?jiǎng)澐蛛A段,主要原因是零件依次按階段加工,有利于消除或減少變形對(duì)精度的影響。一般來(lái)說(shuō),粗加工切削余量大,切削力,切削熱以及內(nèi)應(yīng)力重新分解等因素引起工件的變形就很大。精加工余量較小,工件的變形就很小。因此,工藝路線劃分階段進(jìn)行加工,可避免發(fā)生已加工表面的精度遭到破壞的現(xiàn)象。 在工藝路線劃分階段后,同時(shí)可帶來(lái)以下的好處: (1) 全部表面先進(jìn)行粗加工,便于及早發(fā)現(xiàn)內(nèi)部缺陷; (2) 在安裝和搬運(yùn)過(guò)程中,可使已加工過(guò)的表面減少損傷的機(jī)會(huì); (3) 可合理的選擇設(shè)備,并有利于車間設(shè)備的布置; 外筒的剛性好,精度要求高

21、,所以具體劃分“粗.精.細(xì)”的加工階段。 筒體的工藝路線如下: 05. 模鑄 10. 修銼 15. 鉆孔,修端面 20. 鏜孔 25. 車端面 30. 車外圓 35. 車外圓 40. 車軸頸 45. 銑外形 50. 去毛刺 55. 車槽 60. 車槽 65. 銑槽 70. 去毛刺 75. 熱處理 80. 車 85. 鏜孔 90. 磨內(nèi)孔 95. 車端面 100. 鉆孔 105. 車槽 110. 車槽 115. 銑槽 120. 修銼 125. 搪磨 130. 研磨孔 135. 車軸頸 140. 車槽 145. 車槽 150

22、. 去毛刺 155. 車軸頸 160. 研磨 165. 磁力探傷 170. 檢驗(yàn) 175. 搪磨 180. 表面處理 185. 拋光內(nèi)孔 190. 檢驗(yàn) 2.8 切削用量與切削液的選用 (1)切削用量的選擇 合理地選擇切削用量,對(duì)保證加工精度和表面質(zhì)量,提高生產(chǎn)率和刀具耐用度等,都有很大影響。 選擇切削用量,要選定切削深度,進(jìn)給量和切削速度在這三個(gè)因素中,對(duì)刀具耐用度影響最大的是切削速度其次是進(jìn)給量,而切削深度影響最小。對(duì)表面粗糙度影響最大的是進(jìn)給量,而對(duì)切削力影響最大的是切削深度。因此,需采用不同的切削用量 (2)切削液的選擇 在機(jī)械加工時(shí),

23、潤(rùn)滑冷卻液起著雙重作用,既潤(rùn)滑又冷卻。 冷卻的主要目的是帶走切削熱,減少工件和切削工具的溫度,以防止熱變形和提高刀具壽命。潤(rùn)滑的主要目的是減少摩擦,使工件獲得較好的表面質(zhì)量。 對(duì)于本次加工中采用的主要潤(rùn)滑液是油酸。 三. 設(shè)備及其工藝裝備的確定 3.1機(jī)加工所用的機(jī)床設(shè)備的選用: 機(jī)床選擇對(duì)工序的加工質(zhì)量,生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性有很大影響,為使所選擇的機(jī)床能滿足工序的要求,必須考慮下列因素: (1)機(jī)床的工作精度和工序的加工精度相適應(yīng) (2)機(jī)床工作區(qū)的尺寸應(yīng)和工序的輪廓相適應(yīng) (3)機(jī)床的功率與剛度應(yīng)和工序的性質(zhì)相適應(yīng),另外機(jī)床的加工用量范圍應(yīng)和工件要求的合理切削用量適應(yīng)。 (4)

24、機(jī)床生產(chǎn)率應(yīng)和工件的生產(chǎn)計(jì)劃相適應(yīng) 對(duì)于本次零件加工70,75,155工序可采用CA6150或SK50數(shù)控車床。 3.2刀具的選用: 刀具的選擇主要取決于所采用的加工方法,加工表面的尺寸,工件材料,所要求的加工精度和表面粗糙度,生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等,一般盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)刀具,必要時(shí)采用高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具及專用刀具。155工序車采用合金刀及白鋼刀進(jìn)行粗精加工。 3.3量具的選用: 量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和要求檢驗(yàn)精度,在單件小批量生產(chǎn)中,應(yīng)盡量選用通用量具;在大批量生產(chǎn)中,應(yīng)盡量選用各種量規(guī)和高生產(chǎn)率的檢測(cè)儀和檢測(cè)夾具等。 以下是該零件加工過(guò)程中需用的量具: 樣板 卡板 對(duì)表環(huán) 塞規(guī)

25、 卡規(guī) 量環(huán) 內(nèi)卡鉗 槽量規(guī) 位置量規(guī) R 板 3.4夾具的選用: 機(jī)床夾具的分類: (1)通用夾具 通用夾具有很大的通用性,無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同工件。三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗等屬于這類夾具。通用夾具一般已標(biāo)準(zhǔn)化,由專業(yè)工廠生產(chǎn),作為機(jī)床附件供給用戶。這類夾具由于考慮到通用性,操作比較復(fù)雜、費(fèi)時(shí),生產(chǎn)效率低,適合于工件經(jīng)常變換的單件小批生產(chǎn)。 (1) 專用夾具 專用夾具是為某一工件的某一工序?qū)iT設(shè)計(jì)的。由于不需要考慮其通用性,所以?shī)A具可以設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)緊湊,操作迅速方便。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)與制造,其設(shè)計(jì)與制造周期較長(zhǎng),當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí),夾具則無(wú)法使

26、用而報(bào)廢。因此專用夾具適用于產(chǎn)品比較固定的批量較大的生產(chǎn)。 (2) 成組專用夾具 在成組工藝的基礎(chǔ)上,將工件按形狀、尺寸和工藝共性分組,再為每組工件設(shè)計(jì)組內(nèi)通用、組間專用夾具。這類夾具的特點(diǎn)是:在組內(nèi)零件尺寸變化時(shí),只需對(duì)夾具的元件稍加調(diào)整或更換就可以用于組內(nèi)不同工件的加工。 (3) 組合夾具 組合夾具是由一套預(yù)先制好的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝成的專用夾具。它在使用上具有專用夾具的優(yōu)點(diǎn),而當(dāng)產(chǎn)品變換時(shí),只需將夾具拆開,元件清洗入庫(kù),留待組裝新的夾具。因此,組合夾具很適合新產(chǎn)品試制和

27、單件小批生產(chǎn)。由于組合夾具還具有縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,減少專用夾具品種、數(shù)量和存放面積等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于批量較大的生產(chǎn)也是適用的。 (4) 隨行夾具 隨行夾具是自動(dòng)線上經(jīng)常使用的夾具。它隨工件一起在自動(dòng)線上運(yùn)行,除擔(dān)負(fù)工件的裝夾任務(wù)外,還負(fù)責(zé)工件的運(yùn)輸。 小批量生產(chǎn),應(yīng)盡量選用通用夾具和組合夾具,在大批量生產(chǎn)中,應(yīng)根據(jù)工序要求設(shè)計(jì)制造專用夾具。 本零件70,75,155工序采用專用夾具。 四.夾具設(shè)計(jì) 4.1.1 機(jī)床夾具的原理: 工件通過(guò)定位原件在夾具中占有正確位置;工件和夾具通過(guò)連接原件在機(jī)床上占有正確位置;工件和夾具通過(guò)對(duì)刀、導(dǎo)引原件相對(duì)刀具占有正確位置,從而

28、保證工件相對(duì)于機(jī)床位置正確、工件相對(duì)于刀具位置正確,最終保證滿足零件加工要求。 4.1.2 機(jī)床夾具的作用: (1) 保證加工精度。 (2) 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低成本。 (3) 降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。 (4) 可由較低技術(shù)等級(jí)工人進(jìn)行加工。 (5) 擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍。 4.1.3 設(shè)計(jì)方案 (1)車床夾具是在旋轉(zhuǎn)甚至是高速旋轉(zhuǎn)條件下進(jìn)行工作的。因此,夾具軸線與機(jī)床主軸軸線是否重合,旋轉(zhuǎn)中的穩(wěn)定性,工作中的安全以及減輕機(jī)床主軸的彎曲負(fù)荷問(wèn)題,在設(shè)計(jì)中必須予以充分考慮。 (2)夾具上最大最重的元件是夾具體,所以車床夾具最好作成圓盤形,以適合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的平衡要求。 (3)由于車

29、床夾具的軸向尺寸不大,一般不必進(jìn)行動(dòng)平衡。通常采用配重靜平衡的方法,平衡配重可以采用: ① 塊式配重或片式配重 ② 鑄造配重 ③ 圓環(huán)配重 ④ 微調(diào)配重 (4)當(dāng)定位表面不能作為找正表面時(shí),應(yīng)在夾具上專門作出供找正用的圓柱面。當(dāng)夾具只用來(lái)加工端面時(shí),不必設(shè)計(jì)正面,而用安裝塞實(shí)現(xiàn)與主軸同軸就可以了。 (5)保證工作安全,平衡是保證工作安全的措施之一。此外,還應(yīng)注意:夾具的所有元件不應(yīng)超出夾具體邊緣之外,遇有可能從徑向槽甩出的元件時(shí),一定要采取安全措施,如用安全塊印墊圈等;所有壓板以及其它輔助元件的位置應(yīng)盡量低矮,使刀架有足夠的活動(dòng)空間而不易碰撞。 (6)盡量減輕機(jī)床主軸的負(fù)荷,因此

30、,夾具的懸伸長(zhǎng)度應(yīng)盡量縮短,在保證夾具剛度的前提下重量盡可能減輕此外還可以用鉆輕孔來(lái)減輕夾具的重量。 4.1.4 定位零件和定位方式 在本套車床夾具的設(shè)計(jì)方案中,定位元件是采用心軸、支撐板-平板作為零件下端面的主要定位基準(zhǔn)面。通過(guò)平板上的圓柱銷和心軸上的兩個(gè)孔相配合,以實(shí)現(xiàn)定位。同時(shí),靠螺母墊圈可以壓緊工件的作用起到Y(jié)方向的定位。 由于定位基準(zhǔn)面平板是經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的表面,基準(zhǔn)的平面度誤 較小,表面粗糙度也較小,因此,夾具可采用完整平面法定位。 這時(shí),兩表面彼此能做到良好接觸,定位是穩(wěn)定可靠的。 因?yàn)榱慵亩ㄎ换鶞?zhǔn)面積小,從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用角度出發(fā),則與它相接觸的定位表面面積也不是很大,

31、因?yàn)槠桨灏迨墙?jīng)過(guò)加工的表面,基準(zhǔn)的平面誤差度較小,表面粗糙度也小,因此,夾具采用完整平面定位可限制,,三個(gè)方向的自由度。 在工序155的車床夾具中,兩平行基準(zhǔn)孔處就采用二個(gè)圓柱銷實(shí)現(xiàn)定位。這里右圓柱孔是主要定位基準(zhǔn),此圓柱銷由于伸出長(zhǎng)度比較短,無(wú)法限制和轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度,只能限制和兩個(gè)方向的自由度。輔助定位板在此處起到限制工件繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度的作用。 在工件定位后,螺母、墊圈起到輔助壓緊工件的作用。 至此,工件在空間的六個(gè)位置都被限制,也就是說(shuō),工件在車床夾具上只有一個(gè)唯一確定的位置。為了安全和減輕車床夾具的重量,用圓形護(hù)罩保護(hù)。 4.1.5 夾緊機(jī)構(gòu) 工件在定位后,若要保證在加工過(guò)

32、程中既定位置不變,就要夾緊。否則,工件就會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)和振動(dòng),使切削無(wú)法進(jìn)行。因此,工件有了正確的定位,還需要有正確的夾緊,才算完成了工件在夾具中的裝夾任務(wù)。 在車加工工序155中所設(shè)計(jì)的夾具結(jié)構(gòu),因?yàn)槭窃谲嚧采线M(jìn)行工作,為了保證工件在高速旋轉(zhuǎn)的夾具體上不被甩出,所以?shī)A緊裝置一定要緊固可靠。為此,單單依靠螺母墊圈壓緊工件的端面,無(wú)法保證工件的操作安全,因此,在壓板下方,要安裝上與零件的上端部分的兩個(gè)孔相接觸的兩個(gè)銷,一個(gè)是菱形銷,一個(gè)是圓柱銷。這樣設(shè)計(jì)雖然在分析上產(chǎn)生了過(guò)定位,但是由于定位用的兩個(gè)孔尺寸要求非常嚴(yán)格,孔與銷的間隙足以消除過(guò)定位,所以可采用這種方式防止工件甩出而起的固定工件的作用。

33、 若要夾緊工件,則擰動(dòng)螺帽,在螺帽的壓擠下,螺旋壓板沿著導(dǎo)塊壁向工件移動(dòng),與壓板相配合的兩個(gè)銷穿過(guò)零件的兩個(gè)孔,直到壓緊工件。當(dāng)要取出工件時(shí),則向相反方向擰動(dòng)螺帽,在彈簧的彈力作用下,螺旋壓板向上抬起,取下工件。導(dǎo)塊用螺釘固定在夾具體上,因?yàn)槭擒嚧哺咚傩D(zhuǎn),扭矩力矩相當(dāng)大,為了安全起見,所有的緊固螺釘都采用六角螺釘,以提高擾矩能力。壓板與導(dǎo)塊采用間隙配合,這是一種夾緊機(jī)構(gòu)緊湊,占空間不大的夾緊機(jī)構(gòu),壓板采用20#鋼,熱處理后HRC50-55。 這種夾緊機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,制造容易,壓板可以隨工件高度的變化自行調(diào)整位置,使用方便,工件的定位基準(zhǔn)表面不會(huì)因壓夾而有所損失。 4.1.6

34、 夾具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于所設(shè)計(jì)的夾具體是在車床上進(jìn)行工作的,所以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須車床夾具的特點(diǎn)。 因?yàn)槭擒嚧矈A具,所以?shī)A具體作成圓盤形,以適應(yīng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的平衡要求。車床夾具的軸向尺寸不大,所以不須進(jìn)行動(dòng)平衡,而采用塊式配重的方法解決平衡的問(wèn)題。 本夾具體是夾具的基礎(chǔ)件。夾具上各元件,機(jī)構(gòu)都安裝在它上面。夾具體還要承受夾緊力,切削力和由此產(chǎn)生的沖擊.振動(dòng)等負(fù)荷,所以?shī)A具體必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度,還要考慮夾具的結(jié)構(gòu)工藝性。 本夾具的結(jié)構(gòu)選用焊接的方式,而不選用螺釘緊固的原因主要是車床主軸高速旋轉(zhuǎn),為防止定位基準(zhǔn)表面脫離夾具體,所以采用焊接的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是容易制造,生產(chǎn)周期短。主要缺點(diǎn)是

35、焊接過(guò)程中的熱變形以及殘余應(yīng)力對(duì)夾具工作精度的影響。因此,焊后一定要退火處理,焊接結(jié)構(gòu)最適合新品試制,對(duì)于一些機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型夾具,采用焊接結(jié)構(gòu)也十分有利。 4.1.7 機(jī)床夾具的組成: (1) 定位元件-----是與工件定位基準(zhǔn)(面)接觸的原件,用來(lái)確定確定工件在夾具中的位置。 (2) 夾緊裝置-----用來(lái)夾緊工件,使定位好的零件和元件在加工過(guò)程中不致松動(dòng)。 (3) 夾具體-----用來(lái)連接所有夾具元件。 (4) 連接元件-----連接機(jī)床與夾具的元件,用

36、來(lái)確定夾具在機(jī)床中的位置。 (5) 對(duì)刀、導(dǎo)引元件-----用來(lái)確定夾具與刀具相對(duì)位置的元件。 (6) 其他元件-----起輔助作用的元件。 4.2工件在夾具中的定位 定位,是指根據(jù)工序加工的要求,在加工前,工件在夾具中占據(jù)“確定”、“正確”加工位置的過(guò)程。 4.2.1工件定位的基本原理 (1) 工件在夾具中的定位可以歸結(jié)為在空間直角坐標(biāo)系中,用定位元件限制工件自由度的方法。 (2) 工件定位時(shí),應(yīng)該限制的自由度數(shù)目主要由工件工序加工要求確定。 (3) 一般情況下,工件定位所需限制自由度的數(shù)目≦6個(gè)。 (4) 各定位元件限制的自由度數(shù)目原則上不允許重復(fù)或干涉。 (5)

37、 限制理論上應(yīng)該限制的自由度,使一批工件定位位置一致。 由理論力學(xué)可知,任何一個(gè)物體或構(gòu)件在三維空間相對(duì)于三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)軸來(lái)說(shuō),都有六種運(yùn)動(dòng)的可能性,即隨其上任一點(diǎn)可以沿著X軸、Y軸、Z軸移動(dòng),并繞著X軸、Y軸、Z軸轉(zhuǎn)動(dòng),這種移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的可能性就叫自由度。如果物體的某個(gè)自由度被限制了,就說(shuō)明該物體在某個(gè)方向上的位置被確定了,如果六個(gè)自由度都被限制,說(shuō)明給物體在空間只占有一個(gè)位置。 4.2.2定位元件 (1)定位平面的定位元件 夾具上,一般定位平面時(shí)定位基準(zhǔn)是平面本身,其常用的定位元件有:標(biāo)準(zhǔn)固定支承釘,如圓頭、鋸齒頭、平頭;標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)支承釘;標(biāo)準(zhǔn)定位支承板。 除定位支承外,還有

38、輔助支承。,輔助之承不起定位作用,在工件定好位后參與工作,不破壞工件的定位,主要起預(yù)定位作用;提高夾具工作穩(wěn)定性作用;提高工件加工穩(wěn)定性的作用。 本零件在銑削加工過(guò)程中夾具設(shè)計(jì)的就是用零件的端面定位,也使用了輔助之承,為了提高工件在加工過(guò)程中的穩(wěn)定性,減小刀具對(duì)平面的擠壓切削而產(chǎn)生平面度不好。 (2)定位圓孔的定位元件 一般定位圓孔的定位基準(zhǔn)為孔的中心線。常用的定位元件有:剛性心軸,定位銷,定位銷的種類有圓柱定位銷、圓錐定位銷。 4.2.4定位誤差分析 定位誤差產(chǎn)生的原因 基準(zhǔn)不重和誤差(△jb):因工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重和,用調(diào)整法加工一批工件零件引起工序基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)

39、在加工尺寸方向上產(chǎn)生的最大變化量。 基準(zhǔn)位移誤差(△db):因定位副不準(zhǔn)確,用調(diào)整法加工一批工件時(shí),引起定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上相對(duì)產(chǎn)生的最大變化量。 定位誤差(△dw)是因工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重和和定位副不準(zhǔn)確,而產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差或基準(zhǔn)位移誤差,用調(diào)整法加工一批工件時(shí),引起工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上相對(duì)產(chǎn)生的最大變化量。 即:△dw=△jb+△db 由此可見,定位誤差值是一批工件可能產(chǎn)生的最大定位誤差范圍,它是一個(gè)界限值,并非某個(gè)工件的定位誤差值。 工件在夾具上裝夾時(shí),還有夾緊誤差,就是工件夾緊變形在工件上產(chǎn)生的誤差,當(dāng)夾緊力方向、大小、作用點(diǎn)合理時(shí)近似為零。還會(huì)產(chǎn)生刀具在夾

40、具上的對(duì)刀和引導(dǎo)誤差;過(guò)程誤差,在加工的過(guò)程中磨損、變形、振動(dòng)等因素造成工件上產(chǎn)生的加工誤差,屬隨機(jī)變量,無(wú)法量化。 4.2.5 對(duì)定誤差分析 對(duì)定誤差就是夾具在機(jī)床上安裝位置不準(zhǔn)確和夾具與刀具相對(duì)位置不準(zhǔn)確在工件上產(chǎn)生的加工誤差。 夾具安裝在機(jī)床工作臺(tái)面上,在夾具體的側(cè)面設(shè)置找正基準(zhǔn),采用百分表來(lái)找正夾具基準(zhǔn)面,并安裝夾緊。 因此其對(duì)定誤差就是百分表的精度=0.01mm 上述的這些誤差都是工件產(chǎn)生加工誤差的原因。因此在確定夾具的定位方案和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)時(shí),就已經(jīng)估算了各項(xiàng)誤差,并將誤差控制在與保證加工精度相適應(yīng)的范圍內(nèi)。 設(shè)計(jì)小結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)在

41、學(xué)校所學(xué)知識(shí)的總結(jié),通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可以將所學(xué)知識(shí)串通起來(lái),從而對(duì)我們所學(xué)專業(yè)知識(shí)鞏固。這次設(shè)計(jì)是將這兩年來(lái)所學(xué)的專業(yè)和在??扑鶎W(xué)的知識(shí)匯聚到一塊并能總結(jié)、應(yīng)用這些知識(shí),順利地完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。通這次工藝設(shè)計(jì),讓我受益匪淺。 此畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書專門為筒體的工藝設(shè)計(jì)而寫,重點(diǎn)在于該零件的工藝性分析及工裝設(shè)備的設(shè)計(jì)。按照老師的指導(dǎo),先手工繪制零件圖來(lái)讀懂圖,再?gòu)膶I(yè)角度對(duì)其進(jìn)行分析,并且選擇確定零件毛坯類型,并查閱資料,選擇加工方法,確定加工路線,同時(shí)考慮選擇工藝裝備,經(jīng)過(guò)這一系列的設(shè)計(jì)過(guò)程,讓我不僅鞏固了對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)課程,而且培養(yǎng)了我的分析判斷能力,從刀具切削到夾具選擇設(shè)計(jì)再到工藝規(guī)程,使我的思

42、想更加活躍,也讓我真正認(rèn)識(shí)到一個(gè)零件的所有設(shè)計(jì)、加工過(guò)程及其功能,而且考慮問(wèn)題更加全面,更加細(xì)致。 要了解我們要設(shè)計(jì)的零件所處的工作環(huán)境,工作過(guò)程,零件的精度要求,工藝性分析,用什么樣的加工方法才能達(dá)到加工要求,在實(shí)際的工作生產(chǎn)中能不能實(shí)現(xiàn),同時(shí),到車間現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。把理論和實(shí)踐結(jié)合起來(lái),加深了對(duì)理論知識(shí)的理解,培養(yǎng)了自己的獨(dú)立工作能力,為以后的實(shí)踐工作打下了良好的基礎(chǔ)。在這個(gè)基礎(chǔ)上還要考慮節(jié)省經(jīng)濟(jì)消耗,用簡(jiǎn)單的工藝設(shè)計(jì)加工出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品,創(chuàng)造出經(jīng)濟(jì)效益。 這次設(shè)計(jì)要求是以手工繪圖,熟練了我的繪圖能力和技巧,并且還要進(jìn)行答辯,因此都要做好充分的準(zhǔn)備工作,要真正理解自己所設(shè)計(jì)的課題所包含的知識(shí),通

43、過(guò)自己努力的設(shè)計(jì)查閱資料、請(qǐng)教老師、問(wèn)同學(xué)終于順利完成,在此期間,同學(xué)們互幫互助,不僅學(xué)會(huì)了知識(shí),而且增強(qiáng)了我的團(tuán)隊(duì)精神。 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),讓我又一次將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)加以牢固化,并且加深了我對(duì)這些知識(shí)的理解,提高了我的查閱資料的能力,為以后遇到一些問(wèn)題,自己能通過(guò)多種方法解決,也做好了基礎(chǔ),畢竟以后還會(huì)遇到很多的問(wèn)題和困難,相信我們通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),在以后的工作中會(huì)發(fā)揮的更好。所以不管從哪個(gè)方面來(lái)說(shuō),這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我收獲頗多。 誠(chéng)然,在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)錯(cuò)誤在所難免,懇請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正。 致 謝 本此課題是在我的

44、指導(dǎo)老師兼同事孫儷的悉心指導(dǎo)下完成的,在單位的這六年的時(shí)間里,孫儷師傅在學(xué)習(xí)和工作上給我提供了極大的幫助,從論文的選題到最后完成,孫儷師傅都給予了詳細(xì)的指導(dǎo)和幫助,傾注了大量的心血。孫儷師傅的嚴(yán)謹(jǐn)工作態(tài)度、淵博的理論知識(shí)、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、對(duì)工藝設(shè)計(jì)有很高的水平、以及在工作上的一絲不拘。從她身上不僅學(xué)到寬廣的專業(yè)知識(shí)、更學(xué)到對(duì)待工作的態(tài)度及同事之間和怎本此課題是在我的指導(dǎo)老師兼同事孫儷的悉心指導(dǎo)下完成的,在單位的這六么時(shí)睦相處。在此,我要向辛勤培養(yǎng)我的指導(dǎo)老師孫儷表示最衷心的感謝!同時(shí)也非常感謝悉心培養(yǎng)過(guò)我的成教院的各位老師以及其他在生活和學(xué)習(xí)上給了我鼓勵(lì)和支持的所有老師。感謝公司的各位同事的關(guān)

45、心與支持,此外,還要感謝家人對(duì)我的關(guān)心和照顧。最后,謹(jǐn)向曾經(jīng)關(guān)心、幫助、支持和鼓勵(lì)我的老師、同學(xué)、親人和朋友致以真誠(chéng)的謝意和衷心的祝福! 參 考 文 獻(xiàn) (1)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)資料》 主編:張征祥 (2)《機(jī)械制造工藝學(xué)》 主編:鄭修本 (3)《公差配合與技術(shù)測(cè)量》 主編:徐茂功 桂定一 (4)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》 主編:張權(quán)民 (5)《金屬切屑原理與刀具》 主編:陸劍中 孫家寧 (6)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 出版:上??茖W(xué)出版社 (7)《航空工業(yè)裝備設(shè)計(jì)手冊(cè)》 出版:國(guó)防出版社 (8)《機(jī)械制圖》 出版:機(jī)械工業(yè)出版社 (9)《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》 出版:機(jī)械工業(yè)出版社 34

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