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文档简介
目录汽车离合器外壳工艺工装设计Automobile clutch shell process equipment design学生姓名学号所在学院工程学院班级机制1113所在专业机械设计制造及其自动化申请学位本科学位指导教师职称副教授副指导教师职称答辩时间2015 年 6 月 4 日6目录目 录设计总说明IINTRODUCTIONII1 零件分析11.1 离合器外壳的作用11.2 离合器外壳加工方案设计要点11.2.1 基准的选择11.2.2 粗、精加工的划分11.2.3 次要小表面及孔的加工21.3 离合器外壳的技术要求分析22 工艺规程设计32.1 生产纲领和生产类型32.2 确定毛坯制造形式32.3 制定工艺路线32.3.1 制定工艺路线需要注意的问题32.3.2 工艺方案33 机械加工余量43.1 加工余量的确定44 确定切削用量及基本工时54.1 工序一5切削用量5切削用量74.2 工序二8切削用量84.3 工序三94.4 工序四114.5 工序五124.6 工序六134.7 工序七14切削用量144.8 工序八15切削用量154.9 工序九154.10 工序十174.11 工序十一194.12 工序十二194.13 工序十三214.14 工序十四224.15 工序十五224.16 工序十六235 夹具的设计235.1 夹具的定义与分类235.2 夹具设计的基本要求245.3 本设计中具体夹具的工作机理245.3.1 问题的提出245.3.2 夹具设计255.3.3 定位误差分析26鸣谢27参 考 文 献28设计总说明设计总说明进入二十世纪,我国经济快速发展,人们的生活水品不断提高。汽车普及也越来越广。中国目前是汽车销量最大的国家,汽车使用量大,致使汽车零部件的使用量日益增大。汽车零部件的生产,属于大批大量的生产。因此,必须要精心的安排生产的工艺流程,才能达到利益的最大化,帮助企业谋取最好的经济。本次设计是汽车的离合器外壳,是汽车上的主要零件,在汽车运行中传输动力,在汽车的正常使用在起着关键性作用。因此,对其的加工,必须严格按照技术加工的要求,才能保证产品的合格率。关键字:离合器外壳; 工艺流程;机床夹具IIINTRODUCTIONINTRODUCTIONInto the 20th century, the rapid economic development of our country, water quality improving of peoples lives. Car popularity is becoming more and more widely. China is the largest country in the car sales, car usage, the usage of the auto parts is increasing.Auto parts production, belongs to the large number of a large number of production. Therefore, we must carefully the arrangement of the production process, to achieve the maximization of interests, help enterprises to seek the best economy.This design is auto clutch shell, are the main parts, car in the car in the operation of the transmission power, the car plays a key role in the normal use. As a result, the processing, must be in strict accordance with the requirements of technical processing, to guarantee the product percent of pass.KEYWORDS:The clutch;The process flow;Machine tool fixtureIII广东海洋大学2015届本科生毕业设计汽车离合器外壳工艺工装设计专业:机械设计制造及其自动化,学号:201111411313,姓名:李清芳指导教师:温坚毕业设计说明书1 零件分析1.1 离合器外壳的作用离合器外壳是铸铁件,不容易变形,它容纳离合器总成,承担变速器重量,起着动力传递支点的作用。离合器壳的前后平面即与缸体和变速器壳的接触面上是容易发生破裂损坏。1.2 离合器外壳加工方案设计要点 对壳体类零件的加工,由于面与孔之间、孔与孔之间、面与面之间经常有尺寸关联要求,因此,在选择加工的定位基准、安排工艺流程非常关键。离合器外壳机械加工过程中,应该要注意以下几个问题:1.2.1 基准的选择一般选与发动机结合面和该平面上相距尽可能远的两个孔作为定位基准,即一面两销的定位方式。1.2.2 粗、精加工的划分 工件在粗加工后会引起显著变形时,因此常将平面和孔的加工交替进行,在这些表面都粗加工以后,再精加工基准面及其它表面及面上各孔。(1)粗加工阶段通常先用上端面(变速箱结合面)定位,粗铣下端面(发动机结合面),然后再用粗铣后的下端面(发动机结合面)作为定位基准,粗铣上端面及其他需要加工的表面。(2)精加工阶段精加工采用一面两销定位,因此在精加工时,必须先对定位面、孔进行精加工。并以此作为以后工序的精基准,完成对其他表面、孔的加工,达到精度和光洁度要求。1.2.3 次要小表面及孔的加工工件的次要小表面,比如:螺纹孔,可以安排在主要表面的精加工之后,因为这些表面跟孔在加工过程中,对工件变形影响不大,可以降低工件的废品率。另一方面,如果主要表面的加工造成工件报废,这些小表面及孔就可以不再进行加工,节省了大量的工时。但是,如果对小表面的加工中很容易把主要表面划伤而造成工件报废,则应该把小表面及孔的加工工艺过程安排在主要表面的精加工之前。1.3 离合器外壳的技术要求分析为了保证离合器外壳在工作过程中有良好的稳定性和密封性,必须在对其重要表面和孔的加工过程中,制定详尽的技术加工要求。首先,两个定位孔是重中之重。在两个定位孔加工完成后,之后的每个工序基本都用这两个定位孔作为定位基准。因此,定位孔的位置、尺寸精度要求较高,孔径精度达到了H8级,位置精度达到了IT9。表面粗糙度要求高达到了Ra1.6。其次,下端面孔(发动机结合面孔)和上端面孔(离合器结合面孔)也都达到了H8级。在选择机加工工艺规程时,必须对机械加工手册上的提供的途径进行严格的分析,保证表面粗糙度和尺寸精度都能到达到要求。再次,下端面面(发动机结合面)和止口面在制定加工工艺路线时,要经常被作为机加工的定位基准面,其中止口面对下端面(发动机结合面)有平行度要求,对孔有垂直度要求。因此在对其孔加工过程中要特别对待,选择恰当的加工方法,以保证技术要求。最后,对于工件其他孔的加工中,必须要根据各自的粗糙度和技术要求选择适合的机加工方法。保证其技术要求。 2 工艺规程设计2.1 生产纲领和生产类型生产纲领 N=Qn(1+a%)(1+b%)式中:N零件的年产量(件/年);Q产品的年产量(台/年);n每台产品中该零件的数量(件/台);a%该零件的备品率(备品百分率);b%该零件的废品率(废品百分率)。N=500001(1+2%)(1+3%)=52530件/年由机械制造工艺学表1-1可知零件的生产类型为大批生产2.2 确定毛坯制造形式零件材料为HT250,质量约为45kg。零件为薄壁壳类零件,结构复杂,因此选用壳膜铸件。该零件的年产量为4000件,达大批生产的水平。最后确定毛坯的具体技术要求为: 1 毛坯的铸件尺寸公差等级为CT-122 不加工表面需涂防锈层3 硬度207-241HBS4 毛坯表面不允许有气孔和砂眼存在5 毛坯形体不准错移6 铸件拔模斜度不大于707 热处理后时效处理2.3 制定工艺路线2.3.1 制定工艺路线需要注意的问题制定加工工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能型机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果、以使生产成本尽量降低。2.3.2 工艺方案工序一 工步1.粗铣下端面工步2.止口面工序二 粗铣上端面工序三 工步1.粗铣42孔端面 工步2.粗铣33孔端面工序四 工步1.粗镗447外圆工步2.粗镗447内圆工序五 钻12M11孔工序六 粗铰两个定位孔M11工序七 工步1.精铣下端面工步2.粗铣止口面工序八 精铣上端面工序九 工步1.精铣42端面 工步2.精铣33端面工序十 工步1.粗镗42孔工步2.粗镗33孔工步3.粗镗154孔工序十一 精镗447内圆工序十二 工步1.精镗42孔工步2.精镗33孔工步3.精镗154孔工序十三 钻6 X 19孔工序十四 精绞钻6 X 19孔工序十五 工步1.钻6 孔工步2.钻8孔工步3.钻10孔工序十六 工步1.攻M6 螺纹工步2.攻M8螺纹工步3.攻M10螺纹工序十七 去毛刺、飞边工序十八 清洗工序十九 終检3 机械加工余量3.1 加工余量的确定加工余量分为两种,即总余量和工序余量。在毛坯加工成成品的过程中,毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差为加工的总余量。完成一道工序时从某一面上所必须切除的金属层厚度成为该工序的工序余量。任何加工方法加工后的尺寸都会有一定的误差,因而配合各工序尺寸都有公差,所以加工余量也是变化的。因此加工余量可分为公称余量、最小余量和最大余量。工序尺寸的公差按各种加工方法的经济精度确定,并规定在零件的“入体”方向,即对于被包容面工序尺寸公差都取上偏差为零,即加工后的基本尺寸等于最大极限尺寸;对于包容面工序尺寸公差都取下偏差为零,即加工后的基本尺寸等于最小极限尺寸。孔距工序尺寸公差,一般按对称偏差标注。毛坯尺寸公差可取对称公差也可为非对称公差。 加工余量大小对制定工艺过程有一定的影响。总余量不够,不能保证加工质量;总余量过大,不但增加机械加工的劳动量,而且也增加了材料、刀具、电力等的成本消耗。加工总余量的数值,一般与毛坯的制造精度有关。同样的毛坯制造方法,总余量的大小又与生产类型有关,批量大,总余量就可以小些。由于粗加工的工序余量变化很大,半精加工和精加工的加工余量小,所以,一般情况下,加工总余量总是足够分配的。对于工序余量,目前一般采用经验估计的方法,或按照技术手册等资料推荐的数据为基础,并结合生产的实际情况确定其加工余量的数值。对于一些精加工工序,有一最合适的加工余量范围。加工余量过大,会使精加工时工时过大,甚至达不到精加工的目的;加工余量过小会使工件的某些部位加工不出来。此外,精加工的余量不均匀,还会影响加工精度。所以对于精加工工序余量的大小和均匀性必须予以保证。4 确定切削用量及基本工时4.1 工序一工步1:粗铣下端面 工步2:粗铣止口面 工步1:粗铣下端面机床:X52K立式铣床;刀具:YG6硬质合金面铣刀。铣削宽度ae60,深度ap4,齿数z=10,故根据机械制造工艺设计简明手册(后简称简明手册)表3.1,取刀具直径dw=80mm。切削用量1)确定切削深度ap因为余量较小,故选择ap=3。2)确定每齿进给量fz根据切削手册表3.5,使用YG6硬质合金面铣刀加工,机床功率为4.5kw(据简明手册表4.2-35,X52K立式铣床)时2 fz=0.140.24mm/z故选择:fz=0.18mm/z。3)确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm;由于铣刀直径dw=80mm,故刀具使用寿命T=180min(据简明手册表3.8)。4)计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16,当dw=80mm,Z=10,ap4,fz=0.18mm/z时,vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为:kMV= 0.89,kSV=1.0。切削速度计算公式为:其中 ,将以上数据代入公式:5)确定机床主轴转速: 。根据简明手册表4.2-36,选择nc=375r/min,500mm/min因此,实际切削速度:vc=m/min=94.2m/min实际进给量为: 0.13mm/z最终确定:ap=3mm,nc=375r/min,vfc=500mm/s,vc=85.9m/min,fz=0.13mm/z。切削工时:l=1403.6t2.84min工步2:粗铣止口面机床:X52K立式铣床;刀具:YG6硬质合金面铣刀。铣削宽度ae60,深度ap4,齿数z=6,故根据机械制造工艺设计简明手册(后简称简明手册)表3.1,取刀具直径dw=80mm。切削用量1)确定切削深度ap因为余量较小,故选择ap=3。2)确定每齿进给量fz根据切削手册表3.5,使用YG6硬质合金面铣刀加工,机床功率为4.5kw(据简明手册表4.2-35,X52K立式铣床)时: fz=0.140.24mm/z故选择:fz=0.18mm/z。3)确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm;由于铣刀直径dw=80mm,故刀具使用寿命T=180min(据简明手册表3.8)。4)计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16,当dw=80mm,Z=6,ap4,fz=0.18mm/z时,vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为:kMV= 0.89,kSV=1.0。切削速度计算公式为:其中 ,将以上数据代入公式:5)确定机床主轴转速: 。根据简明手册表4.2-36,选择nc=375r/min,500mm/min因此,实际切削速度:vc=m/min=94.2m/min实际进给量为: 0.22mm/z最终确定:ap=3mm,nc=375r/min,vfc=500mm/s,vc=85.9m/min,fz=0.22mm/z。切削工时:l=1510t3.06min4.2 工序二粗铣上端面机床:X52K立式铣床;刀具:YG6硬质合刀金面铣。铣削宽度ae6120,深度ap4,齿数z=8,故根据机械制造工艺设计简明手册(后简称简明手册)表3.1,取刀具直径dw=160mm。 切削用量1)确定切削深度ap因为余量较小,故选择ap=3。2)确定每齿进给量fz根据切削手册表3.5,使用YG6硬质合金面铣刀加工,机床功率为4.5kw(据简明手册表4.2-35,X52K立式铣床)时: fz=0.140.24mm/z故选择:fz=0.18mm/z。3)确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm;由于铣刀直径dw=160mm,故刀具使用寿命T=180min(据简明手册表3.8)。4)计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16,当dw=160mm,Z=8,ap4,fz=0.18mm/z时,vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为:kMV= 0.89,kSV=1.0。切削速度计算公式为:其中 ,将以上数据代入公式:5)确定机床主轴转速: 。根据简明手册表4.2-36,选择nc=375r/min,500mm/min因此,实际切削速度:vc=m/min=188.4m/min实际进给量为: 0.17mm/z最终确定:ap=3mm,nc=375r/min,vfc=500mm/s,vc=85.9m/min,fz=0.22mm/z。切削工时:l=696t1.48min4.3 工序三工步1:粗铣42孔端面 工步2:粗铣33孔端面工步1:粗铣42孔端面机床:卧式铣床X63W刀具:高速钢圆柱铣刀 d=150mm z=12背吃刀量:=3 mm进给量: =0.2mm/z (查机械加工工艺手册表2.474)切削速度:v=21m/min (查机械加工工艺手册表2.484)主轴转速:n=43.54r/min按机床选取:n=50 r/min切削工时l=65t0.9min工步2:粗铣33孔端面机床:卧式铣床X63W刀具:高速钢圆柱铣刀 d=150mm z=12背吃刀量:=3 mm进给量: =0.2mm/z (查机械加工工艺手册表2.474)切削速度:v=21m/min (查机械加工工艺手册表2.484)主轴转速:n=43.54r/min按机床选取:n=50 r/min切削工时l=56t0.88min4.4 工序四工步1:粗镗447外圆 工步2:粗镗447内圆工步1:粗镗447外圆机床:T612卧式镗床刀具:硬质合金单刃镗刀主轴直径 =125mm计算切削用量由于粗加工余量为5mm,=5mm确定进给量f根据切削手册,选取f=0.31.0mm/r。取f=0.5mm/r。选择车刀磨钝标准及寿命根据切削手册,镗刀后刀面最大磨损限度为0.81.0mm,寿命T=60min。(3)切削速度切削速度:v=50m/min (查机械加工工艺手册表2.45)主轴转速:n=127r/min按机床选取:n=120 r/min切削工时:t0.18min工步2:粗镗447内圆机床:T612卧式镗床刀具:高速钢镗刀主轴直径 =125mm切削用量由于粗加工余量为5mm,=2.5mm进给量f根据切削手册,f=0.31.0mm/r。取f=0.5mm/r。切削速度:v=30m/min 主轴转速:n=76.4r/min按机床选取:n=75 r/min切削工时:t5.1min4.5 工序五钻12M11孔机床:Z512钻床刀具:高速钢麻花钻,直径=11mm进给量: =0.22mm/z (查机械加工工艺手册表2.438)切削速度:v=27.4m/min (查机械加工工艺手册表2.441)主轴转速:n=793.28r/min按机床选取:n=850 r/min切削工时4.6 工序六精绞铰两个定位孔M11机床:Z515钻床刀具:高速钢麻花钻,直径=11mm背吃刀量:=0.2mm进给量: =2mm/z (查机械加工工艺手册表2.458)切削速度:v=7.2m/min (查机械加工工艺手册表2.461)主轴转速:n=208.4r/min按机床选取:n=195r/min切削工时4.7 工序七工步1:精绞下端面 工步2:精绞止口面工艺1:精铣下端面机床:X52K立式铣床;刀具:YG6硬质合金面铣刀。取刀具直径dw=80mm,z=10确定切削深度ap铣削深度:因切单边精加工余量z=1mm,故选择铣削深度ap=1mm,一次走刀完成所需长度。 进给量: =0.15mm/z (查机械加工工艺手册表2.473)切削速度:=120.4 m/min主轴转速:n=479r/min按机床选取:n=475r/min切削工时:t3.5min工步2:精铣止口面机床:X52K立式铣床刀具:YG6硬质合金面铣刀。,取刀具直径dw=80mm,齿数z=6切削用量1)切削深度ap铣削深度:因切单边精加工余量z=1mm,故选择铣削深度ap=1mm,一次走刀完成所需长度。 2) 进给量 =0.14mm/z (查机械加工工艺手册表2.473)3)切削速度: =123.4 m/min主轴转速:n=491r/min按机床选取:n=475r/min切削工时:t3.89min4.8 工序八精铣上端面机床:X52K立式铣床;刀具:YG6硬质合金面铣刀。取刀具直径dw=160mm,z=8切削用量1)切削深度ap=1。2)进给量 fz=0.18mm/z。切削速度:=123.0mm/min主轴转速:n=244.8r/min按机床选取:n=235r/min切削工时:t1.85min4.9 工序九工步1:精铣42端面 工步2:精铣33端面工步1:精铣42端面机床:卧式铣床X62W刀具:高速钢圆柱铣刀 d=150mm z=12背吃刀量:=1 mm进给量: =0.2mm/z 切削速度:=204.2mm/min主轴转速:n=433.54r/min按机床选取:n=475 r/min切削工时l=65t0.25min工步2:精铣33端面机床:卧式铣床X62W刀具:高速钢圆柱铣刀 d=150mm z=12背吃刀量:=1 mm进给量: =0.2mm/z 切削速度:=204.2mm/min主轴转速:n=433.54r/min按机床选取:n=475 r/min切削工时l=56t0.23min4.10 工序十工步1:粗镗42孔 工步2:粗镗33孔 工步3:粗镗154孔工艺1:粗镗42孔机床:T68卧式镗床刀具:高速钢镗刀 , =20mm背吃刀量:=5mm进给量: =0.3mm/z (查机械加工工艺手册表2.44)切削速度:v=35m/min (查机械加工工艺手册表2.45)主轴转速:n=557.3r/min按机床选取:n=630r/min切削工时:t0.08min工步2:粗镗33孔机床:T68卧式镗床刀具:高速钢镗刀 , =20mm背吃刀量:=5mm进给量: =0.3mm/z (查机械加工工艺手册表2.44)切削速度:v=35m/min (查机械加工工艺手册表2.45)主轴转速:n=657.3r/min按机床选取:n=630r/min切削工时:t0.08min工步3:粗镗154孔机床:T68卧式镗床刀具:高速钢镗刀 , =20mm背吃刀量:=5mm进给量: =0.3mm/z (查机械加工工艺手册表2.44)切削速度:v=35m/min (查机械加工工艺手册表2.45)主轴转速:n=657.3r/min按机床选取:n=630r/min切削工时:t0.08min4.11 工序十一精镗447内圆机床:卧式镗床T612刀具:高速钢镗刀,=20mm背吃刀量:=0.3mm进给量: =0.3mm/z (查机械加工工艺手册表2.44)切削速度:v=20m/min (查机械加工工艺手册表2.45)主轴转速:n=318.5r/min按机床选取:n=315r/min切削工时:t0.16min4.12 工序十二工步1:精镗42孔 工步2:精镗33孔 工步3:精镗154孔工步1:精镗42孔机床:T68卧式镗床刀具:高速钢镗刀 , =20mm背吃刀量:=0.3mm进给量: =0.3mm/z (查机械加工工艺手册表2.44)切削速度:v=20m/min (查机械加工工艺手册表2.45)主轴转速:n=318.5r/min按机床选取:n=315r/min切削工时:t0.016min工步2:精镗33孔机床:T68卧式镗床刀具:高速钢镗刀 , =20mm背吃刀量:=0.3mm进给量: =0.3mm/z (查机械加工工艺手册表2.44)切削速度:v=20m/min (查机械加工工艺手册表2.45)主轴转速:n=318.5r/min按机床选取:n=315r/min切削工时:t0.016min工步3:精镗154孔机床:T68卧式镗床刀具:高速钢镗刀 , =20mm背吃刀量:=0.3mm进给量: =0.3mm/z (查机械加工工艺手册表2.44)切削速度:v=20m/min (查机械加工工艺手册表2.45)主轴转速:n=318.5r/min按机床选取:n=315r/min切削工时:t0.016min4.13 工序十三工步1:钻6 X 19孔 工步2:精绞6 X 19孔工步1:钻6 X 19孔刀具:高速钢钻头 机床:立式钻床Z525,=18mm进给量: =0.28mm/z (查机械加工工艺手册表2.438)切削速度:v=22m/min (查机械加工工艺手册表2.441)主轴转速:n=389r/min按机床选取:n=392r/min切削工时:t0.17min4.14 工序十四精绞6 X 19孔刀具:高速钢绞刀 机床:立式钻床Z525,=19mm 背吃刀量:=0.05mm进给量: =0.05mm/z (查机械加工工艺手册表2.458)切削速度:v=8m/min (查机械加工工艺手册表2.459)主轴转速:n=134.1r/min按机床选取:n=140 r/min切削工时:t2.71min4.15 工序十五钻6、8、10 孔 刀具:高速钢钻头 机床:立式钻床Z525进给量: =0.12mm/z (查机械加工工艺手册表2.438)切削速度:v=20m/min (查机械加工工艺手册表2.441)主轴转速:n=1061r/min按机床选取:n=960r/min切削工时:t0.16min4.16 工序十六攻M6 M8 M10螺纹机床:立式钻床Z525刀具:机动丝锥 切削速度:v=12.78m/min (查机械加工工艺手册表2.4105)主轴转速:n=508r/min按机床选取:n=545r/min切削工时:t0.17min5 夹具的设计5.1 夹具的定义与分类机床夹具是机床上使用的一种辅助设备,用它来准确的确定工件与刀具的相对位置,即对工件的进行定位与夹紧,以完成加工所需要的相对运动。机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型:1)通用夹具 2)专用夹具 3)通用可调夹具和成组夹具 4)组合夹具 5)随行夹具5.2 夹具设计的基本要求机床夹具设计的原则是经济性和适用性。夹具设计的基本要求可分为三个方面:1)好用2)好造3)好修其中好用是首先考虑的要求,但不能脱离工序加工的要求和生产过程的具体情况而过分强调。具体要做到以下几点:1.夹具的构造应与其用途及生产相适应2.保证工件精度3.保证使用方便与安全4.正确处理作用力的平衡问题5.注意结构的工艺性,便于制造和维修6.注意夹具与机床、辅助夹具、刀具、量具之间的关系5.3 本设计中具体夹具的工作机理由于离合器外壳结构复杂,加工工艺要求较高,需要设计专用夹具。经与指导老师协商,决定设计粗铣上端面、42端面、33端面的铣床夹具5.3.1 问题的提出本夹具主要是用来粗铣上端面、42端面、33端面。其中上端面对下端面有平行度要求,因此对它的加工尤为重要。在本工序之前只加工了下端面和止口面,因此精度问题必须值得重视。5.3.2 夹具设计图1-1(1) 定位基准的选择由零件图可知,上端面的设计基准下端面,对其又有平行度要求。而且加工上端面是被定在了粗铣完下端面之后的,此时经过粗铣下端面已经有了一定的精度,因此,为了使定位误差尽可能小,应选择以下端面为主要定位基面。(2) 切削力和夹紧力
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