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拨叉[831005]加工工艺及钻22孔夹具设计

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拨叉[831005]加工工艺及钻22孔夹具设计
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辽宁工程技术大学 机械加工工序卡片 产品型号 CA6140 零件图号 产品名称 车床 拨叉 零件名称 拨叉 共 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 4 钻扩孔 22 HT200 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式钻床 Z525 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 /分 准终 单件 工步号 工步内容 工艺设备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/min m/min mm/r mm 机动 辅助 1 钻 20 孔 Z525 立式钻床 272 17 0.81 10 1 0.569min 2 扩孔钻 22 孔 Z525 立式钻床 272 17 0.81 1 1 0.569min 设计 贾孟麟 日期 2013.6.30 审核 日期 会签 日期 nts nts 1 辽宁工程技术大学 机械加工工艺过程卡片 产品型号 CA6140 零件图号 产品名称 车床拨叉 零件名称 共 1 页 第 1 页 材料牌号 HT200 毛坯种类 铸件 毛坯外形尺寸 89X102.5 每毛坯件数 每台件数 备注 序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 夹具 刀具 量具 准终 单件 1 粗铣端面 B X62w 卧式万能铣床 端铣刀 2 粗铣端面 A X62w 卧式万能铣床 端铣刀 3 精铣端面 A X62w 卧式万能铣床 端铣刀 4 钻、扩花键底孔 Z525 立式钻床 麻花钻 5 锪两端面 15倒角 Z525 立式钻床 专用刀具 6 拉花键 L6101 卧式内拉床 花键拉刀 7 粗铣削 C 面、 8+0.030mm 的槽 X62w 卧式万能铣床 端铣刀 8 铣削 18+0.0120mm 的槽 X62w 卧式万能铣床 端铣刀 设计 贾孟麟 日期 13.6.30 审核 日期 会签 日期 nts 辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目: CA6140 车床拨叉钻 22 孔夹具设计 班 级: 机械 10 2 姓 名 : 指导教师 : 完成日期 : 2013.6.30 nts辽宁工程技术大学课程设计 1 一、设计题目 CA6140 车床拨叉钻 22 孔夹具设计 二、 原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型 :(中批或 大批大量生产) 三、上交材料 1绘制零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程综合卡片 1 套 4 编制机械加工工艺卡片(仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片) 1 套 5 绘制夹具装配图 ( A0 或 A1) 1 张 6 绘制 夹具中 1 个零件图( A1 或 A2。 装配图 出来后 ,由指导教师为学生指定需 绘制 的零件图,一般为夹具体)。 1 张 7编写 课程 设计说明书 ( 约 5000-8000 字 )。 1 份 四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l 2 天查资料,熟悉题目阶段。 2第 3 7 天,完成 零件的 工艺性分析 ,确定毛坯的类型、制造方法 和 机械加工工艺规程 的设计并 编制 出 零件的机械加工工艺卡片 。 3第 8 10 天,完成 夹具 总体方案设计(画出草图,与指导教师沟通,在其同意的前提下,进行课程设计的下一步)。 4第 11 13 天,完成 夹具 总装图的 绘制。 5第 14 15 天,零件图的 绘制 。 6第 16 18 天,整理并完成 设计说明书 的编写。 7第 19 天,完成图纸和 说明书 的输出打印。 8第 20 21 天,答辩 nts辽宁工程技术大学课程设计 2 2 五、指导 教 师 评语 成 绩: 指导教师 日 期 nts辽宁工程技术大学课程设计 3 3 摘 要 零件的作用题目所给的零件是 CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中,主要起换档,使主轴回转运动按照工作者的要求工作,工作过程:拨叉零件是在传动系统中拨动滑移齿轮,以实现系统调速,转向。其花键孔 25mm 通过与轴的配合来传递凸轮曲线槽传来的运动,零件的两个叉头部位与滑移齿轮相配合。 nts辽宁工程技术大学课程设计 4 4 Abstrac Effect of topic parts to the parts is a fork of the CA6140 lathe. It is located on the lathe speed institutions, mainly from the shift, make the spindle rotary motion work, workers in accordance with the requirements of the work process: fork parts are in the driving system shift sliding gear, in order to realize the system control steering. The spline hole diameter 25mm by matching the shaft to transmit the cam curve groove to motion, two fork spare parts andsliding gear matched. nts辽宁工程技术大学课程设计 5 5 目 录 1 零件的 工艺 分析 6 2 零件机械加工工艺规程设计 6 2.1 毛坯的选择 6 2.2 基准的选择 6 2.3 工艺路线的拟定 7 2.3.1表面加工方法及加工方案的确定 2.3.2加工顺序的确定 2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 7 2.5 切用量及 时定额的确定 8 3 钻扩孔 20工序夹具设计 19 3.1 任务的提出 19 3.2 位方案及定位装置的设计计算 19 3.2.1定位方案的确定 3.2.2定位元件及装置设计 3.2.3定位误差的分析计算 3.3 导引元件设计 21 3.4 夹紧方案及装置的设计计算 21 3.4.1夹紧方案的确定 3.4.2夹紧力大小的分析计算 3.4.3夹紧机构及装置设计 3.5 连接元件及夹具体设计 24 3.6 夹具操作及维护简要说明 24 参考文献 25 nts辽宁工程技术大学课程设计 6 6 1、 零件的工艺分析 CA6140 拨叉共有两组加工表面。 1 以花键孔的中心线为基准的加工面 。 这一组面包括 25+0.230的六齿矩形花键孔、 22+0.280花键底孔两端的 2*15倒角和距中 心线为 27的平面。 2 以工件右端面为基准的 8+0.030 的槽和 18+0.120 的槽 。 经上述分析可知, 对于两组加工表面,可先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面。 2、 钻扩孔 20零件机械加工工艺规程设计 2.1 毛坯的选择 零件材料 HT200、考虑到此零件的工作过程中并有变载荷和冲击性载荷,因此选用铸件,以使金属纤维尽量不被切断,保证零件的工作可靠。由于生产纲领为中批生产而且零件的尺寸并不很大,故可采取金属型浇注。经查机械制造工艺设计简明手册(以下简称工艺手册)表 1.3-1、表 2.2-1 表 2.2-4 以及图 2.2-1 取等级为2 级精度底面及侧面浇注确定待加工表面的加工余量为 2.5 0.8。 2.2 基准的选择 1 粗基准的选择:根据不能重复的原则,先以零件的 A面为粗基准,再以 B 面为粗基准 nts辽宁工程技术大学课程设计 7 7 2 精度基准的选择:为保证定位基准和工序基准重合,以零件的A 面为精基准。 2.3 工艺路线的拟定 工序: 1 粗铣端面 B。以 A面为粗基准。选用 X62w 卧式万能铣床 2 粗铣端面 A。以 B面为粗基准。选用 X62w 卧式万能铣床 3 精铣端面 A。以 B面为粗基准。选用 X62w 卧式万能铣床 4 钻、扩花键底孔。以 A 面为精基准。选用 Z525 立式钻床 。 5 锪两端 15倒角。 以 40 圆柱面为粗基准。选用 Z525 立式钻床 。 6 拉花键。以 A面为基准,选用 L6106卧式内拉床。 7 铣削槽 C 面、 8+0.030 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W 卧式铣床加专用夹具。 8 铣削 18+0.0120 的槽。以花键的中心线及 A 面为基准。选用 X62W卧式铣床加专用夹具。 2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的确定 CA6140 的拨叉材料为 HT200。毛坯重量为 1.0 ,铸铁硬度 160( HBS),生产类型为中批量生产,采取金属 型浇注。 根据上述的原始资料加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下: 1、 A面的加工余量 nts辽宁工程技术大学课程设计 8 8 此工序分 2 个工步。 1 粗铣 A 面 2精铣 A 面。 精铣加工余量为 0.2 ;粗铣加工余量为 2.3 2、 B面的加工余量 B 面要为加工 A面做粗基准,之前先粗铣一下,加工余量为 0.5 0.1。 3、矩形花键底孔及花键的加工余量及工序尺寸 矩形花键底孔 毛坯为实心,无孔。孔的加工精度要求介于 IT7 和 IT8 之间,根据工艺手册表 2.3-8 确定加工余量和工序尺寸为: 钻 20 :加工余量 2Z =20 ;工序尺寸是 20+0.21 扩 21 :加工余量 2Z =2;工序尺寸是 22+0.28 4、 C面的加工余量 此工序分 2 个工步。 1 粗铣 C 面 2精铣 C 面。 精铣加工余量为 0.2 ;粗铣加工余量为 2.3 2.5 切削用量及工时定额的确定 工序 1 粗铣端面 B 加工材料 HT200,硬度 160HBS,铸件,有外皮 加工尺寸 宽度 40,长度 40 加工要求 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣,加工余量为 0.5 0.1 ,需切削液冷却 机床 X62w卧式万能铣床 nts辽宁工程技术大学课程设计 9 9 刀具 根据切削用量简明手册(以下简称 切削手册)中的表3.1、表 3.2、表 3.9可知铣刀直径 800 d ,齿数 6z ,前角 n 6,后角 0 12 1、计算切削用量 ( 1)决定铣削宽度 ea :由于加工余量不大,故可在一次走刀内切完,则 5.0ea ( 2)决定每齿进给量 zf :根据 X62w 卧式万能铣床说明书,其功率为 7.5kW,中等系统刚度。根据切削手册表 3.3, zmmf z /30.020.0 ,现取 zmmf z /3.0 。 ( 3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削手册表 3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.8 ,镶齿铣刀( 800 d ),刀具寿命 180minT (表 3.8) ( 4)决定切削速度 cv 和每分钟进给量 fv :切削速度 cv 可根据切削手册表 3.27 中的公式计算,也可直接由表中查出。 根据表 3.11,当 800 d , 6z , 5.0ea , 40pa , 27.0zf /z时, 16tv m/min, 61tn r/min, 86ftv /min。 各修正系数为: 12.1 M vfMnMv kkk 8.0 SvfSnSv kkk 故 m in/3.148.012.116 mkvv vtc m in/7.548.012.161 rknn nt nts辽宁工程技术大学课程设计 10 10 m in/1.778.012.186 mmkvv vfftf 根据切削手册表 3.30 X62w 卧式万能铣床说明书 ,选择min/60 rnc , min/75 mmv fc 。 因此实际切削速度和每齿进给量为 2、计算基本工时 式中, ylL , mml 40 。根据表 3.25,入切量及超切量mmy 9 ,则 mmL 49940 ,故 工序 2 粗铣端面 A m in/07.151000 608014.31000 0 mndv cc zmmznvfcfczc /21.0660 75 min653.07549 fm vLtfm vLt nts辽宁工程技术大学课程设计 11 11 加工材料 HT200,硬度 160HBS,铸件,有外皮 加工尺寸 宽度 40,长度 49.5 加工要求 用标准镶齿圆柱铣刀粗铣,加工余量为 2.3 ,需切削液冷却 机床 X62w卧式万能铣床 刀具 根据切削手册中的表 3.1、表 3.2、表 3.9 可知铣刀直径800 d ,齿数 6z ,前角 n 6,后角 0 12 1、计算切削用量 ( 1)决定铣削宽度 ea :由于加工余量不大,故可在一次走刀内切完,则 3.2ea ( 2)决定每齿进给量 zf :根据 X62w 卧式万能铣床说明书,其功率为 7.5kW,中等系统刚度。根据切削手册表 3.3, zmmf z /30.020.0 ,现取 zmmf z /3.0 。 ( 3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削手册表 3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.8 ,镶齿铣刀( 800 d ),刀具寿命 180minT (表 3.8) ( 4)决定切削速度 cv 和每分钟进给量 fv :切削速度 cv 可根据切削手册表 3.27 中的公式计算,也可直接由表中查出。 根据表 3.11,当 800 d , 6z , 3.2ea , 40pa , 27.0zf /z时, 16tv m/min, 61tn r/min, 86ftv /min。 nts辽宁工程技术大学课程设计 12 12 各修正系数为: 12.1 M vfMnMv kkk 8.0 SvfSnSv kkk 故 m in/3.148.012.116 mkvv vtc m in/7.548.012.161 rknn nt m in/1.778.012.186 mmkvv vfftf 根据切削手册表 3.30 X62w 卧式万能铣床说明书,选择min/60 rnc , min/75 mmv fc 。 因此实际切削速度和每齿进给量为 2、计算基本工时 fcm vLt 式中, ylL , mml 5.49 。根据表 3.25,入切量及超切量mmy 16 ,则 mmL 5.65165.49 ,故 m in/07.151000 608014.31000 0 mndv cc zmmznvfcfczc /21.0660 75 m in873.075 5.65 fcm vLtnts辽宁工程技术大学课程设计 13 13 工序 3 精铣端面 A 加工材料 HT200,硬度 160HBS,铸件,无外皮(经过粗加工) 加工尺寸 宽度 40,长度 49.5 加工要求 用标准镶齿圆柱铣刀精铣,加工余量为 0.2 ,需切削液冷却 机床 X62w卧式万能铣床 刀具 根据切削手册中的表 3.1、表 3.2、表 3.9 可知铣刀直径800 d ,齿数 6z ,前角 n 6,后角 0 12 1、计算切削用量 ( 1)决定铣削宽度 ea :由于加工余量不大,故可在一次走刀内切完,则 2.0ea ( 2)决定每齿进给量 zf :根据 X62w 卧式万能铣床说明书,其功率为 7.5kW,中等系统刚度。根据切削手册表 3.3, rmmf /3.20.1 ,现取 rmmf /2.1 ,齿数 6z ,所以 zmmf z /2.0 ( 3)选择铣刀磨钝标准及刀具寿命:根据切削手册表 3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 0.3 ,镶齿铣刀( 800 d ),刀具寿命 180minT (表 3.8) ( 4)决定切削速度 cv 和每分钟进给量 fv :切削速度 cv 可根据切削手册表 3.27 中的公式计算,也可直接由表中查出。 根据表 3.11,当 800 d , 6z , 2.0ea , 40pa , 2.0zf nts辽宁工程技术大学课程设计 14 14 /z时, 19tv m/min, 73tn r/min, 76ftv /min。 各修正系数为: 12.1 M vfMnMv kkk 8.0 B vfBnBv kkk 故 m in/0.178.012.119 mkvv vtc m in/4.658.012.173 rknn nt m in/1.688.012.176 mmkvv vfftf 根据切削手册表 3.30 X62w 卧式万能铣床说明书,选择min/60 rnc , min/60 mmv fc 。 因此实际切削速度和每齿进给量为 2、计算基本工时 fcm vLt 式中, ylL , mml 5.49 。根据表 3.25,入切量及超切量mmy 8 ,则 mmL 5.5785.49 ,故 工序 4 钻、扩花键底孔 zmmznvfcfczc /17.0660 60 m in/07.151000 608014.31000 0 mndv cc m in958.060 5.57 fcm vLtnts辽宁工程技术大学课程设计 15 15 ()钻 20 孔 加工材料 HT200,硬度 160HBS,铸件 加工要求 孔径 20d ,孔深 86 ,通孔。精度 H12 H13 机床 Z525立式钻床 刀具 高速钢麻花钻头,其直径 200 d 。根据切削手册表 2.1、表 2.2,钻头几何形状:双锥修磨横刀, 30 , 120 , 50 ,5.3b , 2b , 4l , 702 1 , 1182 1、计算切削用量 ( 1)决定进给量 f 1)按加工要求决定进给量:根据切削手册表 2.7,当加工要求为 H12 H13 精度,灰铸铁的强度 HBS200 , 200 d 时,rmmf /86.070.01 。由于 3.420/86/ dl ,故应乘孔深修正系数95.0lfk ,则 rmmrmmf /81 7.066 5.0/95.0)86.070.0(1 2)按钻头强度决定进给量:根据切削手册表 2.8,当硬度是 160HBS,mmd 200 ,钻头强度允许的进给量 rmmf /22 。 3)按机床进给机构强度决定进给量:根据切削手册表 2.9,当强度 HBS210 , mmd 5.200 ,机床进给机构允许的轴向力为 8330N( Z525 钻床允许的轴向力为 8830N,见表 2.35) 时,进给量rmmf /93.03 。 从以上三个进给量比较,可以看出,受限值得进给量是工艺要求,nts辽宁工程技术大学课程设计 16 16 其值是 rmmf /817.0665.01 。根据 Z525 钻床说明书,选择rmmf /81.0 由于是加工通孔,为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断,故宜在空即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。 机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较来校验。 由切削手册表 2.19 可查出钻孔时的轴向力,当 rmmf /81.0 ,mmd 210 ,轴向力 NF f 66001 。轴向力的修正系数 85.0MFK ,所以NF f 5610 。 根据 Z525 钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力NF 8830max ,由于 fFF max ,故 rmmf /81.0 可用。 ( 2)决定钻头磨顿标准及寿命:由切削手册表 2.12可知,当 200 d时,钻头后刀面最大磨损量取为 0.8 ,寿命 min60T 。 ( 3)决定切削速度:由切削手册表 2.15 可知, min/19 mvt 。切削速度的修正系数为: 0.1TvK , 0.1XvK , 0.1MvK , 85.0lvK ,0.1tvK ,故 m in/15.160.185.00.10.10.119 mKvv vt 根据 Z525 钻床说明书。可考虑选择 min/272 rn c ,但因所选转数较m in/17.25720 15.16100010000rd vn nts辽宁工程技术大学课程设计 17 17 计算转数为高,会使刀具寿命下降,故可将进给量降低一级,即取rmmf /62.0 , 也 可 选 择 较 低 一 级 转 数 min/195 rn c ,仍用rmmf /81.0 ,比较这两种选择方案: 方案一: rmmf /62.0 , min/272 rn c m in/64.16862.0272 mmfn c 方案二: rmmf /81.0 , min/195 rn c m in/95.15781.0195 mmfn c 因为方案一 fnc 的乘积较大,基本工时较少,故方案一较好。这时min/17 mvc , rmmf /62.0 。 2、计算基本工时 式中, ylL , mml 86 ,入切量及超切量由切削手册 表 2.29查出 mmy 10 ,则 mmL 961086 ,故 ()扩 22 孔 刀具直径 mmd 220 ;刀具几何参数同上。 由于两孔直径相差不大,为了节省停车和调换走刀量等辅助时间, n和 f 都不变,所以 mt 同上, min569.0mt m in569.062.0272 96 nfLt mnfLtm nts辽宁工程技术大学课程设计 18 18 工序 5 锪两端面 15倒角 本工序采用专用刀具,锪钻时与上一道工序的 n 和 f 都不变,所以 mt同上一道工序, min569.0mt 。 工序 6 拉花键 单面齿升:根据有关手册,确定拉花键孔时花键拉刀的单面齿为0.06mm, 拉削速度 m in )/6.3(/06.0 msmv 切削工时 式中: bZ 单面余量 1.5 (由 22 拉削到 25 ) l 拉削表面长度, 86mm 考虑校准部分的长度系 数,取 1.2 k 考虑机床返回行程系数,取 1.4 v 拉削速度( m/min) zf 拉刀单面齿升 Z 拉刀同时工作齿数, ( p 拉刀齿距) ZfvklZtzb 10 00 plZnts辽宁工程技术大学课程设计 19 19 mmp 5.128635.186)5.125.1( 拉刀同时工作齿数: 基本工时 3 钻扩 22+0.28 工序夹具设计 3.1 任务的提出 为了提 高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具 经过与指导老师协商,决定设计第 3 道工序 钻、扩花键底孔的立式钻床夹具。本夹具将用于 Z525 立式钻床。刀具为高速钢麻花钻头,来对工件进行加工。 本夹具主要用来钻扩 22+0.28 ,由于采用高速钢麻花钻头,一次切削,所以主要应该考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度 3.2 定位方案及定位装置的设计计算 3.2.1 定位方案的确定 根据加工工序及零件图可知,要加工 22+0.28 ,要确保所加工的孔和毛坯圆柱的同轴度问题,即定心。 在垂直于加工方向上 ,不能产生移动和转动。沿加工方向上,由于75.1286 plZm in1706.06.31000 4.12.1865.1 mtnts辽宁工程技术大学课程设计 20 20 40 外圆有一部分与肋板相交,不为规则外圆柱面,形状特殊,所以也得限制其沿加工方向的移动和转动。最终采取的定位方位为工件以 40 外圆柱面和端面 A 定位基准,在 V 形块和支撑板上实现五点定位。用快速螺旋夹紧机构推动 V 形块压头夹紧工件。满足六点定位原理,限制了工件 6 个自由度,属于完全定位。 3.2.2 定位元件及装置设计 定位元件的选择,包括其结构尺寸形状及布置形式等,主要决定于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用状况。 根据加工工序和零件图可知,以外圆柱面定位采用固定 V 形 块,其对中性好,能使工件的定位基准轴线在 V 形块两斜面的对称平面上,而不受定位基准直径误差的影响,并且安装方便。选用活动 V 形块,可用于夹紧机构中,起到取消一个自由度的作用。用支承板对端面 A底面定位。支承板用螺钉紧固在夹具体上。但考虑到加工工序,采用两块扇形支承板同心相对固定。装配后,应磨平工作表面,以保证等高性。 3.2.3 定位误差的分析计算 使用夹具时,加工表面的位置误差与夹具在机床上的对定及工件在夹具中的定位密切相关。由于工件定位所造成的加工表面相对其工序基准的位置误差成为定位误差。在加工时,夹具相对刀具 及切削成形运动的位置,经调定后不再变动,因此可以认为加工表面的位置是固定的。在这种情况下,加工表面对其工序基准的位置误差,nts辽宁工程技术大学课程设计 21 21 必然是工序基准的位置变动所起的。所以,定位误差也就是工件定位时工序基准(一批工件的)沿加工要求方向上的位置的最大变动量,即工序基准位置的最大变动量在加工尺寸方向上的投影。 根据金属切削机床夹具设计手册表 3-1,“ V 形块的尺寸及定位误差的计算”可知,常用的 V 形块工作角度为 90。 由定位误差公式 )(707.0 dDy (其中 D 定位圆直径的中间尺寸, d 定位圆 直径的最小值) 得 099.0y 3.3 引导元件设计 引导装置是在钻、镗类机床上加工孔和孔系时做刀具导向用。借助于引导元件可提高被加工孔的几何精度、尺寸精度以及孔系的位置精度。应此选择可换钻套,其便于磨损后快速更换。根据机床夹具设计手册图 2-1-46 可知可换钻套具体参数。 3.4 夹紧方案及装置的设计计算 3.4.1 夹紧方案的确定 为了保证在切削力、离心力、惯性力等外力的作用下,工件仍能在夹具中保持由定位元件所确定的加工位置,而不致发生振动或位移,一般在夹具结构中都 必须设置一定的夹紧装置,将工件可靠地夹紧。通过活动 V 形块连接到快速螺旋夹具机构上,可是工件保持既定位置,即在切削力的作用下,工件不应离开定位支承。 nts辽宁工程技术大学课程设计 22 22 3.4.2 夹紧力大小的分析计算 根据机床夹具设计手册表 1-2-7 可知,用高速钢刀具钻
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本文标题:拨叉[831005]加工工艺及钻22孔夹具设计
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