CA6140杠桿工藝設計

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1、 CA6140車床杠桿工藝設計說明書 姓名： 王金華 學號： 0401060626 班級： 機械0606 指導老師： 薛國祥 老師 一 零件的工藝分析及生產類型的確定 1．零件的作用 題目給出的零件是CA6140的杠桿。它的主要的作用是用來支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。 2.零件的工藝分析 零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑

2、性較差、脆性高，為此以下是杠桿需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分析如下： （1）主要加工面： 1）小頭鉆Φ以及與此孔相通的Φ14階梯孔、M8螺紋孔； 2）鉆Φ錐孔及銑Φ錐孔平臺； 3）鉆2—M6螺紋孔； 4）銑杠桿底面及2—M6螺紋孔端面。 （2）主要基準面： 1）以Φ45外圓面為基準的加工表面 這一組加工表面包括：Φ的孔、杠桿下表面 2）以Φ的孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Φ14階梯孔、M8螺紋孔、Φ錐孔及Φ錐孔平臺、2—M6螺紋孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺紋孔和Φ錐孔平臺。 3.零件生產類型 題目要求為：Q=30000件/年。零件是

3、機床的杠桿，質量為０.８５kg,屬輕型零件，生產類型為大批大量生產。 二 選擇加工方法，制定工藝路線 1.確定毛坯的制造形式 零件的材料HT200。由于年產量為30000件，達到大批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，鑄造表面質量的要求高，故可采用鑄造質量穩(wěn)定的，適合大批生產的金屬模鑄造。便于鑄造和加工工藝過程，而且還可以提高生產率。 2.基面的選擇 （1）粗基準的選擇 對于本零件而言，按照粗基準的選擇原則，選擇本零件的不加工表面是加強肋所在的肩臺的表面作為加工的粗基準，可用裝夾對肩臺進行加緊，利用一個V形塊支承45圓的外輪廓作主要定位，以限制z移、z轉、y移、y轉四個自由

4、度。再以一面定位消除x移、x轉兩個自由度，達到完全定位,就可加工Φ25的孔。 （2）精基準的選擇 主要考慮到基準重合的問題，和便于裝夾，采用Φ25的孔作為精基準。 3．確定工藝路線 根據“基準先行”“先面后孔”“先粗后精”“先主后次”原則，制定加工工藝路線。具體的工藝過程如表2.3所示。 工序1 粗精銑杠桿下表面。保證粗糙度是3.2選用立式升降臺銑床X52K。 工序2 加工孔Φ25。鉆孔Φ25的毛坯到Φ22mm；擴孔Φ22mm到Φ24.7mm；鉸孔Φ24.7mm到Фmm。保證粗糙度是1.6采用立式鉆床Z535。采用專用夾具。 工序3 粗精銑寬度為30mm的下平臺，仍然采

5、用立式銑床X52K，用組合夾具。 工序4 鉆Ф12.7的錐孔，采用立式鉆床Z535，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具。 工序5 加工螺紋孔M8，锪鉆Ф14階梯孔。用組合夾具，保證與垂直方向成10゜。 工序6 粗精銑M6上端面 。用回轉分度儀加工，粗精銑與水平成36゜的臺肩。用臥式銑床X52K，使用組合夾具。 工序7 鉆2-M6螺紋底孔、攻2-M6螺紋用立式鉆床Z535，為保證加工的孔的位置度，采用專用夾具 工序8 檢查 三 工序設計 杠桿的材料是HT200，毛坯的重量0.85kg，生產類型為大批生產。由于毛坯用采用金屬模鑄造, 毛坯尺寸的確定如下： 由于毛

6、坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設計規(guī)定零件為大批量生產，應該采用調整法加工，因此計算最大與最小余量時應按調整法加工方式予以確定。 毛坯與零件不同的尺寸有：(具體見零件圖)故臺階已被鑄出,根據參考文獻[9]的銑刀類型及尺寸可知選用6mm的銑刀進行粗加工,半精銑與精銑的加工余量都為0.5mm。 1）加工Φ25的端面，根據參考文獻[8]表4-35和表4-37考慮3mm，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm

7、。 2）對Φ25的內表面加工。由于內表面有粗糙度要求1.6?？捎靡淮未旨庸?.9mm，一次精加工0.1mm就可達到要求。 3）加工寬度為30mm的下平臺時，用銑削的方法加工臺肩。由于臺肩的加工表面有粗糙度的要求，而銑削的精度可以滿足，故采取分四次的銑削的方式，每次銑削的深度是2.5mm。 4）鉆錐孔Φ12.7時要求加工一半，留下的余量裝配時鉆鉸，為提高生產率起見，仍然采用Φ12的鉆頭，切削深度是2.5mm。 5）鉆Ф14階梯孔，由于粗糙度要求，因此考慮加工余量2mm?？梢淮未旨庸?.85mm，一次精加工0.15就可達到要求。 6）加工M8底孔，根據參考文獻[8]表4-23考慮加工余

8、量1.2mm?？梢淮毋@削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1就可達到要求。 7）加工2-M6螺紋，根據參考文獻[8]表4-23考慮加工余量1.2mm?？梢淮毋@削加工余量1.1mm，一次攻螺紋0.1mm就可達到要求。 8）加工2-M6端面，粗加工2mm到金屬模鑄造的質量和表面粗糙度要求，精加工1mm，可達到要求。 四 確定切削用量 工序1：粗、精銑孔下平面 （1）粗銑孔下平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 查參考文獻[7]表30—34 刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=

9、1.9mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。 機床主軸轉速： 式（2.1） 式中 V—銑削速度； d—刀具直徑。 由式2.1機床主軸轉速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據參考文獻[7]表2.4-81, （2）精銑孔下平面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K立式銑床。 參考文獻[7]表3

10、0—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=0.1mm 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取 機床主軸轉速，由式（2.1）有： 按照參考文獻[7]表3.1-31 實際銑削速度： 進給量，由式（1.3）有： 工作臺每分進給量： 工序2：加工孔Φ25到要求尺寸 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆、擴、鉸，加工刀具分別為：鉆孔——Φ22mm標準高

11、速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——Φ25mm標準高速鉸刀。選擇各工序切削用量。 （1）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。 根據參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據表28-9，允許的進給量。 由于所選進給量遠小于及，故所選可用。 2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據表28-15，由插入法得： ， ， 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行

12、修正。 由參考文獻[7]表28-3，，，故 查Z535機床說明書，取。實際切削速度為： 由表28-5，，故 3）校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應地 ，， （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-31，。根據Z535機床說明書，取=0.57mm/r。 2）確定切削速度及 根據參考文獻[7]表28-33，取。修正系數(shù)： ， 故 查機床說明書，取。實際切削速度為 （3）確定鉸孔切削用量 1）確定進給量 根據

13、參考文獻[7]表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z535說明書，取。 2）確定切削速度及 由參考文獻[7]表28-39，取。由 參考文獻[7]表28-3，得修正系數(shù)， 故 查Z535說明書，取，實際鉸孔速度 （4）各工序實際切削用量 根據以上計算，各工序切削用量如下： 鉆孔：，，， 擴孔：，，， 鉸孔：，，， 工序3：粗精銑寬度為30mm的下平臺 （1）粗銑寬度為30mm的下平臺 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 查參考文獻[7]表30—34 刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（

14、面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取。 由式2.1得機床主軸轉速： 按照參考文獻[3]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據參考文獻[7]表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 式（2.2） 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 （2）精銑寬度為30mm的下平臺 加工條件：

15、 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K立式銑床。 由參考文獻[7]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取 機床主軸轉速，由式（2.1）有： 按照參考文獻[3]表3.1-31 實際銑削速度： 進給量，由式（2.3）有： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 工序4： 鉆Ф12.7的錐

16、孔 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?2.7mm，，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，鉆孔——Φ12mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——Φ12.7mm標準高速鋼擴孔鉆。選擇各工序切削用量。 （1）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。 根據參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[7]表28-9，允許的進給量。 由于所選進給量遠小于及，故所選可用。 2）確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切

17、削功率 根據參考文獻[7]表28-15，由插入法得： ， ， 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 由參考文獻[7]表28-3，，，故 查Z535機床說明書，取。實際切削速度為： 由參考文獻[7]表28-5，，故 3）校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應地 ，， （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據參考文獻[7]表28-31，。根據Z535機床說明書，取=0.57mm/r。 2）確定切削速度及 根據參考文獻[7]表28-33，取。修正

18、系數(shù)： ， 故 查機床說明書，取。實際切削速度為 工序5：鉆M8螺紋孔锪鉆Φ14階梯孔 （1）加工M8底孔 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至Φ7，選用Φ7的麻花鉆頭。攻M8螺紋，選用M8細柄機用絲錐攻螺紋。 切削深度： 進給量：根據參考文獻[5]表2.4-39，取 切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取 由式（2.1）機床主軸轉速： ，取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 攻M8×1.5的螺

19、紋 機床：Z535立式鉆床 刀具：細柄機用絲錐（） 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-105，取 由式（2.1）機床主軸轉速： ，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度： （2）锪鉆Φ14階梯孔 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?4mm，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為锪鉆，加工刀具為：锪鉆孔——Φ14mm小直徑端面锪鉆。 1）確定切削用量 確定進給量 根據參考文獻[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z535立式鉆床說明書，取。 根據參考文獻[7]表28-8，鉆頭強度所允許是

20、進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[7]表28-9，允許的進給量。 由于所選進給量遠小于及，故所選可用。 確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據表28-15，由插入法得： ， ， 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。 由參考文獻[7]表28-3，，，故 查Z535機床說明書，取。實際切削速度為 由參考文獻[7]表28-5，，故 校驗機床功率 切削功率為 機床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應地 ，， 工序6：粗精銑M6上

21、端面 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS。要求粗糙度，用回轉分度儀加工，粗精銑與水平成36゜的臺肩。用立式銑床X52K，使用組合夾具。 （1）粗銑M6上端面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床：X52K立式銑床。 查參考文獻[7]表30—34 刀具：硬質合金三面刃圓盤銑刀（面銑刀），材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-75，取銑削速度：參照參考文獻[7]表30—34，取 由式（2.1）機床主軸轉速： 按照參考文獻[7]表3.1-74 實際銑削速度： 進給量：

22、 工作臺每分進給量： ：根據參考文獻[7]表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 （2）精銑M6上端面 加工條件： 工件材料： HT200，鑄造。 機床： X52K立式銑床。 參考文獻[7]表30—31 刀具：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm 銑削深度： 每齒進給量：根據參考文獻[7]表30—31，取 銑削速度：參照參考文獻[7]表30—31，取

23、 機床主軸轉速，由式（1.1）有： 按照參考文獻[3]表3.1-31 實際銑削速度： 進給量，由式（2.3）有： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 工序7：鉆2-M6 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?mm。加工機床為Z535立式鉆床，加工工序為鉆孔至Φ5，選用Φ5的麻花鉆頭。攻M6螺紋，選用M6細柄機用絲錐攻螺紋。 切削深度： 進給量：根據參考文獻[5]表2.4-39，取 切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-41，取 由式（2.1）機床主軸轉速： ，取 實

24、際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 攻M6×1.5的螺紋 機床：Z535立式鉆床 刀具：細柄機用絲錐（） 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照參考文獻[5]表2.4-105，取 由式（2.1）機床主軸轉速： ，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 工序8：校驗 五 確定基本工時 （1）粗銑、精銑Φ25孔下平面 加工條件： 工件材料：HT200鑄鐵，200MPa 機床：X525K機床 刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀

25、 粗銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 精銑的切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 銑Φ25孔下表面的總工時為：t=+++=0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min （2）鉆孔 加工條件： 工件材料：HT200鑄鐵，200MPa 機床：Z53

26、5立式鉆床 刀具：鉆孔——標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔——標準高速鋼擴孔鉆；鉸孔——標準高速鉸刀 鉆孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉速， 鉸孔：，，， =（30+3+1）/0.43×195=0.41min 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 擴孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉速 =（30+3+1）/0.57×275=0.22min 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 鉸孔工時：切入3mm、切出1mm，進給量，機床主軸轉速 =（30+3+1）/1.6×100

27、=0.21min 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 總工時：t=+++++=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min （3）粗精銑寬度為30mm的下平臺 工件材料：HT200，金屬模鑄造 加工要求：粗銑寬度為30mm的下平臺，精銑寬度為30mm的下平臺達到粗糙度3.2。 機床：X52K立式銑床 刀具：高速鋼鑲齒式面銑刀 計算切削工時 粗銑寬度為30mm的下平臺 根據參考文獻[9]進給量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀長度是249mm。機床主軸轉速為37.5z/min。 切削工時：=2

28、49/(37.5×3)=2.21min。 根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 精銑寬度為30mm的下平臺 根據參考文獻[9]進給量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀長度是249mm。機床主軸轉速為37.5z/min。 切削工時：=249/(37.5×3)=2.21min 根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 粗精銑寬度為30mm的下平臺的總工時： t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min （4）鉆錐孔Φ12.7 工件材料：HT200，金屬模鑄造， 加工要求

29、：粗糙度要求， 機床：Z535立式鉆床 刀具：高速鋼鉆頭Φ12， 計算基本工時 用Φ12擴孔Φ12.7的內表面。根據參考文獻[9]進給量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，機床主軸轉速為195r/min。走刀長度是36mm。 基本工時： =2×36/(0.64×195)=0.58 min。 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 用Φ12.7擴孔Φ12.7的內表面。根據參考文獻[9]進給量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，機床主軸轉速為195r/min。走刀長度是36mm。

30、 基本工時： =2×36/(0.64×195)=0.58 min。 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 總的基本工時：t=+++=4.7min。 （5）鉆M8底孔及锪鉆Φ14階梯孔 加工條件： 工件材料：HT200，金屬模鑄造， 機床：Z535立式鉆床 刀具：高速鋼鉆頭Φ7，M8絲錐，Φ14小直徑端面锪鉆 鉆M8底孔的工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 攻M8螺紋的工時 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走

31、刀次數(shù)為1 機動時間： 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 锪鉆Φ14階梯的工時 锪鉆孔進給量，機床主軸轉速， 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 由參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 t=+ t=0.19+1.77=1.96min 該工序的總工時為： 1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min （6）粗精銑2-M6上端面 工件材料：HT200，金屬模鑄造 加工要求：粗銑寬度為30mm的下平臺，精銑寬度為30mm的下平臺達到粗糙度3.2。 機床：X52K立式銑床 刀具

32、：高速鋼三面刃圓盤銑刀（面銑刀）：， ，齒數(shù)12，此為細齒銑刀。 粗銑2-M6上端面切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 精銑2-M6上端面切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據參考文獻[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時間 銑2-M6上端面切削總工時：t=+++=0.17+1.05+0.41+0.41=2.04min

33、 （7）鉆2-M6螺紋孔 鉆錐孔2－Φ6到2－Φ5。用Φ5的鉆頭，走刀長度38mm，切削深度2.5mm，進給量0.2mm/z，切削速度0.51m/s， 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 攻M6螺紋 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 根據參考文獻[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時間 總工時為：t=2++=3.75min 根據該零件的生產綱量為每年產4000件。按一年360天，每天總工作時間為8小時。則每個零件所需的額定時間為：

34、t=360×8×60÷4000=43.2min。 根據計算所得的機動時間加上每道工序間的輔助時間。所用是實際時間為： 所以該方案滿足生產要求。 六 小結 通過杠桿加工工藝設計，熟悉了工藝設計的內容方法，學會了編制加工工序卡及其有關知識。加工工藝的設計，可以提高生產加工的質量，效率。 七 參考文獻 [1] 劉德榮，組合夾具結構簡圖的初步探討，組合夾具，1982. (1) [2] 孫已德，機床夾具圖冊[M]，北京：機械工業(yè)出版社

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