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四方法兰加工工艺及夹具设计【钻8-φ24锥孔】

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钻8-φ24锥孔 四方 法兰 加工 工艺 夹具 设计 24 锥孔
资源描述:
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内容简介:
机械制造工艺课程设计任务书班级 学号 姓名 指导教师 系主任 中南大学交通运输学院交通设备与控制系2010.12设计题目:零件的机械加工工艺及夹具设计 年产量:5000件 被加工零件:图样另附设计内容:一、 零件图一张二、 毛坯图一张三、 工艺过程综合卡一套四、 专用夹具装配图一张五、 设计说明书一份参考资料:一、 工艺课教材二、 夹具设计手册(教师提供,电子版)三、 孙丽媛,机械制造工艺及专用夹具设计指导四、 哈工大,机械制造工艺学课程设计指导书五、 机械工程师电子手册(教师提供,电子版)六、 杨振祥,制造与修理工艺学课程设计指导书中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称四方法兰零件名称四方法兰共6页第1页 车间工序号工序名称材 料 牌 号10下料40Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式带锯床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 装 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/minm/minmm/rmm机动辅助1下料270长1303米卷尺, 卧式带锯床中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称四方法兰零件名称四方法兰共6页第2页 车间工序号工序名称材 料 牌 号20车40Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数 车床CA6140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13.0013.00工步号工 步 内 容工 艺 装 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/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车外圆至265游标卡尺、外圆车刀400326.411010.581.772中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称四方法兰零件名称四方法兰共6页第3页 车间工序号工序名称材 料 牌 号30车40Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140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14.747.37工步号工 步 内 容工 艺 装 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/minm/minmm/rmm机动辅助1钻中间孔至38游标卡尺,钻头38900201.04.115.61.772扩孔至50钻头50中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称四方法兰零件名称四方法兰共6页第4页 车间工序号工序名称材 料 牌 号40车40Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140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13.213.2工步号工 步 内 容工 艺 装 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/minm/minmm/rmm机动辅助1精车内锥孔锥度1:10内孔车刀3608.8852.020.51.72精车内锥台孔深度20mm内孔车刀3中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称四方法兰零件名称四方法兰共6页第5页 车间工序号工序名称材 料 牌 号50车40Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140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0.30.3工步号工 步 内 容工 艺 装 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/minm/minmm/rmm机动辅助1以中间锥孔定位,精车外圆各台阶圆及长度尺寸到位外圆车刀、 端面车刀300200.51010.20.1中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称四方法兰零件名称四方法兰共6页第6页 车间工序号工序名称材 料 牌 号60铣40Cr毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z3050夹具编号夹具名称切削液 钻孔夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件10.05.0工步号工 步 内 容工 艺 装 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/minm/minmm/rmm机动辅助1以中间锥孔定位,以分度夹具装夹,钻铰端面上的8-24分度均锥孔钻头22,铰刀24600301.002.023.02.0机械加工工艺流程表产品型号零件图号产品名称四方法兰零件名称四方法兰共1页第1页材 料 牌 号40Cr毛 坯 种 类圆棒料毛坯外形尺寸270x130每毛坯件数每 台 件 数备 注 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容车 间工 段设 备工 艺 装 备备注1下料切长270x130卧式带锯床3米卷尺2调质调质处理HB250-300热处理炉布氏硬度计3车粗车外圆至265CA6140游标卡尺、外圆车刀4车钻中间孔38,扩孔至50CA614038车床钻头,扩孔钻头505车精车内锥孔80和110锥台孔CA6140内圆车刀6车以中间锥孔定位精车外圆及台阶到位及长度尺寸到位CA6140游标卡尺、外圆车刀、端面车刀7钻以中间锥孔定位钻铰端面8-24锥孔Z3050游标卡尺、22钻头、24铰刀8探伤磁粉探伤,检查表面裂纹状况磁粉探伤机光学探伤测量仪9钳修毛刺,倒角钳工台10终检终检检验台上 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期11四方法兰加工工艺规程设计及夹具设计四方法兰加工工艺规程设计及夹具设计题目:题目:设计“四方法兰加工工艺规程设计及夹具设计“内容:内容:1. 零件图 2毛坯图 3 3. . 工艺过程卡 4. 夹具装配图 5 5. . 设计说明书 班班 级级 学学 生生 指导老师指导老师 系系主任主任 20 年 0 月 日2目录目录1 序言 .2 22 四方法兰工艺设计 .42.1.1 零件的作用.42.1.2 零件的工艺分析.42.2 四方法兰加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施.52.2.1 确定毛坯的制造形式.52.2.2 基面的选择.52.2.3 确定工艺路线.52.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.62.2.5 确定切削用量.72.2.6 确定基本工时.152.3 小结.163 四方法兰钻孔夹具设计 .16163.1 定位基准和定位元件的选择.163.2 切削力的计算与夹紧力分析.173.3 夹紧元件及动力装置确定.183.4 夹具设计及操作的简要说明.18总 结 .19参考文献参考文献.203序言序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术机车和大部分专业课,并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论,并结合生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题,设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备,提高了结构设计能力,为毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多加指教。42 2 四方法兰四方法兰加工工艺规程设计加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目所给的零件是四方法兰。此四方法兰可用于许多地方,与其他各种机构结合。此零件的功能决定了它既是传力构件,又是运动件。此四方法兰中的 8 个 24 锥孔为重要加工孔,同时中间 80 的锥孔也重要。2.1.2 零件的工艺分析 由四方法兰的零件图可知,零件图如下:零件的材料为 40Cr,此材料为优质碳素结构钢。需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下:(1)主要加工面:1)上下两面;2)中间 80 锥孔;3)中间 100 锥孔深 20;4)260 外圆面5)125 外圆面6)24 锥孔5(2)主要基准面:1)以中间孔 50 锥孔为基准的加工表面2)260 的外圆面具体的工艺过程如表 2.1 所示。表 2.1 最终工艺过程工序 1下料,用卧式带锯床切 270 的圆料长130mm工序 2调质处理 HB250-300工序 3粗车外圆至 265工序 4钻中间孔至 38,扩孔至 50工序 5精车内圆锥孔 80 和 110 锥台孔深20mm工序 6以中间锥孔为定位基准,精车外圆及长度尺寸到位工序 7以中间锥孔为定位基准,钻端面上的 8个分度等分的锥孔 24工序 8磁粉探伤检查,检查表面裂纹状况工序 9终检验2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件的材料是 40Cr ,生产类型为中批生产。由于毛坯用棒料, 毛坯尺寸的确定如下:6由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差,因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量,实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为中批量生产,应该采用调整法加工,因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 为了中批量生产切长 780mm 的料一次性可以做 6 件,节省工序也节省时间。1)加工外轮廓面,由于是带锯床下料较为粗糙,上车床车外圆面,只需粗加工即可,外形状大致即可,表面要求不高。2)上下面加工。由于上下表面有粗糙度要求 12.5。只需一次粗加工即可,上下面留余量 2-3mm。3)加工中间孔 80 锥孔,此孔为基准孔,所以要求较高,采用多次加工孔达到孔的精度要求,先用小钻头上车床即 38 钻头,再用 50 钻头扩至中间 50,然后用内孔车刀精车内圆锥孔 80,以此达到中间孔要求,加工孔前留余量 2-3mm。4)加工 8-24 锥孔,八孔要求精度较高,采用中心钻先打孔,然后小钻头钻孔,最后用 24 铰刀铰孔,以此达到加工精度要求。2.2.5 确定切削用量工序 1:带锯床下料加工条件:卧式带锯床工件材料:40Cr,270 的棒料。一次切长 130mm,保证长度1mm 左右。工序 2:车外圆表面265刀具:外圆车刀,材料:,因其单边余量:Z=1.9mm15YT所以车削深度:pa1.9pamm根据参考文献3表 2.4-75,取车削速度:参照参考文献7表 300.12/famm ZV34,取。1.33/Vm s机床主轴转速: 式(2.1)n1000Vnd7式中 V车削速度; d刀具直径。由式 2.1 机床主轴转速:n10001000 1.33 60854 /min3.14 20Vnrd按照参考文献3表 3.1-74 850 /minnr实际铣削速度 :v3.14 20 8503.7/10001000 60dnvm s进给量: fV0.12 8 20/604.8/ ffVa Znmm s工作台每分进给量: mf4.8/288/minmffVmm smm:根据参考文献7表 2.4-81,a40amm(2)粗车上下表面加工条件:工件材料:40Cr机床: CA6140。参考文献7表 3031刀具:端面车刀:。15YT车削深度:pa1pamm每齿进给量:根据参考文献7表 3031,取fa0.08/famm Z车削速度:参照参考文献7表 3031,取V0.32/Vm s机床主轴转速,由式(2.1)有:n10001000 0.32 6061 /min3.14 100Vnrd按照参考文献7表 3.1-31 75 /minnr实际车削速度 :v3.14 100 750.4/10001000 60dnvm s进给量,由式(1.3)有:fV0.15 12 75/602.25/ffVa Znmm s工作台每分进给量: mf2.25/135/minmffVmm smm工序 3:加工孔 80 到要求尺寸工件材料为 40Cr。锥孔的大头直径为 80mm,表面粗糙度 0.8。加工机床为 Z3050 立式钻床,选择切削用量。在车床上已经钻出50 孔(1)确定钻削用量1)确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出,由于f0.47 0.57/fmm r表孔深度比,故。查0/30/221.36l d 0.9lfk (0.47 0.57) 0.90.42 0.51/fmm r表Z3050 立式钻床说明书,取。0.43/fmm r8根据参考文献7表 28-8,钻头强度所允许的进给量。由于机床进给机构1.75/fmm r允许的轴向力(由机床说明书查出),根据表 28-9,允许的进给量max15690FN。1.8/fmm r由于所选进给量远小于及,故所选可用。ffff2)确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15,由插入法vmP得:,17/minvm表4732FN表,51.69TN M表1.25mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。由参考文献7表 28-3,故0.88Mvk0.75lvk 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm表010001000 11.22/min162 /min22vmmnrdmm表查 Z3050 机床说明书,取。实际切削速度为:195 /minnr022195 /min14/min10001000d nmmrvm由表 28-5,故1.06MFMTkk47321.065016()FNN51.691.0654.8TN mN m3)校验机床功率 切削功率为mP/)mMMmPPn n k表(1.25(195/246) 1.061.05kWkW机床有效功率4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即,050dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm相应地,5016FN54.8TN m1.05mPkW(2)确定扩孔切削用量1)确定进给量 根据参考文献7表 28-31,f。根据 Z3050 机床说明书,取=0.57mm/r。表(0. 7 0. 8)m m / r0. 7=0. 49 0. 56m m / rff2)确定切削速度 及 根据参考文献7表 28-33,取。修正系数:vn25/minvm表,0.88mvk24.7221.02(/1.50.9)2ppRa vpaka根据故 25/min 0.88 1.0211.22/minvmm表901000/)nvd表( 1000 11.22/min/(24.7)286 /minmmmmr查机床说明书,取。实际切削速度为275 /minnr3010vd n 324.7275 /min 1021.3/minmmrm(3)确定钻削切削用量1)确定进给量 根据参考文献7表 28-36,按该表注 4,进f1.3 2.6fmm表给量取小值。查 Z3050 说明书,取。1.6/fmm r2)确定切削速度 及 由参考文献7表 28-39,取。由vn8.2/minvm表参考文献7表 28-3,得修正系数,0.88Mvk0.99pa vk2524.7(/0.1251.2)2pRpaa根据故 8.2/min 0.88 0.997.14/minvmm表01000/()nvd表1000 7.14(/min)/(25)91.5 /minmmmr查 Z3050 说明书,取,实际铰孔速度100 /minnr3010vd n 325100 /min 107.8/minmmrm(4)各工序实际切削用量 根据以上计算,各工序切削用量如下:钻孔:,038dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm扩孔:,050dmm0.57/fmm r275 /minnr21.3/minvm按照参考文献3表 3.1-31 75 /minnr/)mMMmPPn n k表(1.25(195/246) 1.061.05kWkW 324.7275 /min 1021.3/minmmrm工序 4:车中间 110 锥深 20mm 的孔机床 CA6140 车刀刀具 内孔车刀查1表 8 101. 计算切削用量(1) 由1表 9.41 和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r(2) 车刀磨钝标准和耐用度由1表 9.46 查得 磨钝标准为 0.20.3 表 9.47 查得 耐用度为 T=150min (3) 切削速度 由1 式 3.2 vPuwYfXpmqVkzaaaTdCVVVVv0v 查表 9.48 得其中: 修正系数0 . 1vk 40VC2 . 0vq1 . 0vX m=0.54 . 0vY5 . 0vu1 . 0vp mmzfaf028. 02467. 06wa8pa 代入上式,可得 v=49.5m/min=0.82m/s (4) 确定机床主轴速度 min/5 .390/5 . 61000rsrdwvns由3 按机床选取主轴转速为 6.33 r/s所以 实际切削速度为 min/2 .196/27. 31000msmdnvww2. 计算切削工时 sznaylvLTffm77.32工序 5:钻 8-24 锥孔选择钻床及钻头 选择 Z3050 钻床,选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时 do=22mm,钻头采用双头刃磨法,1)确定切削用量确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出,由于孔深f0.25 0.31/fmm r表度比,故。查0/3/120.25l d 1.0lfk (0.25 0.31) 1.00.25 0.31/fmm r表Z3050 立式钻床说明书,取。0.23/fmm r根据参考文献7表 28-8,钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构1.75/fmm r11允许的轴向力(由机床说明书查出),根据参考文献7表 28-9,允许的max15690FN进给量。1.8/fmm r由于所选进给量远小于及,故所选可用。ffff确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15,由插入法得:vmP,17/minvm表4732FN表,51.69TN M表1.25mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结论进行修正。由参考文献7表 28-3,故0.88Mvk0.75lvk 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm表010001000 11.22/min298 /min12vmmnrdmm表查 Z3050 机床说明书,取。实际切削速度为195 /minnr012195 /min7.35/min10001000d nmmrvm由参考文献7表 28-5,故1.0MFMTkk47321.04732()FNN51.691.051.69TN mN m校验机床功率 切削功率为mP /)mMMmPPn n k表( 1.25(195/298) 1.00.82kWkW机床有效功率4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即,012dmm0.23/fmm r195 /minnr7.35/minvm相应地, 4732FN51.69TN m0.82mPkW2.2.6 确定基本工时(1)车外表面和车上下表面加工条件:工件材料:40Cr机床:X62W 机床和 CA6140刀具:外圆车刀粗铣的切削工时被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 l=130 毫米, l12刀具切入长度:1l 2210.5()(1 3)lDDa220.5(10010040 )(1 3)7mm刀具切出长度:取2lmml22走刀次数为 1机动时间:1jt12190720.34min288jmllltf根据参考文献5表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间10.41ft车的切削工时被切削层长度 :由毛坯尺寸可知 l90lmm刀具切入长度:车时1l1100lDmm刀具切出长度:取2lmml22走刀次数为 1机动时间:2jt12290 10021.42min135jmllltf(2)钻孔 38 孔加工条件:工件材料:40Cr机床:CA6140 刀具:钻孔标准高速钢麻花钻,磨出双锥和修磨横刃;扩孔标准高速钢扩孔钻;铰孔标准高速铰刀钻孔工时:切入 3mm、切出 1mm,进给量,机床主轴转速, 0.43/fmm r195 /minnr铰孔:,025dmm1.6/fmm r100 /minnr7.8/minvm=(30+3+1)/0.43195=0.41min1t根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间11.77ft扩孔工时:切入 3mm、切出 1mm,进给量,机床主轴转速0.57/fmm r275 /minnr=(30+3+1)/0.57275=0.22min2t根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间21.77ft铰孔工时:切入 3mm、切出 1mm,进给量,机床主轴转速1.6/fmm r100 /minnr=(30+3+1)/1.6100=0.21min3t根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间31.77ft总工时:t= +=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min1t2t3t1ft2ft3ft(3)钻孔 24工件材料:40Cr加工要求:粗糙度要求,3.2aRm13机床:Z3050刀具:高速钢钻头 20,计算基本工时用 20 的内表面。根据参考文献9进给量 f=0.64mm/z,切削速度 0.193m/s,切削深度是1.5mm,机床主轴转速为 195r/min。走刀长度是 36mm。基本工时:=236/(0.64195)=0.58 min。1t根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间11.77ft用 20 扩孔 22 的内表面。根据参考文献9进给量 f=0.64mm/z,切削速度 0.204m/s,切削深度是 0.5mm,机床主轴转速为 195r/min。走刀长度是 36mm。基本工时:=236/(0.64195)=0.58 min。2t根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间21.77ft总的基本工时:t= + +=4.7min。1t2t1ft2ft2.3 小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计,可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。143 3 钻孔钻孔夹具设计夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度。在加工八个锥孔时,需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容,需要设计加工 8 个 24,以 80 锥孔为基准,加工 8个 24 锥孔。本夹具主要用来钻八个 24 锥孔。这 8-24 锥孔有尺寸精度要求上公差+0.03 表面粗糙度为 3.2mm。并用于以后各面各孔加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。因此再本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求,以及如何提高劳动生产率,降低劳动强度。3.1 定位基准和定位元件的选择由零件图可知,中间 80 内锥孔已经加工完成,此中心 80 锥孔和 260 凸台下面作为基准为,八个 24 孔以此为中心基准加工的,所以设计的夹具以此中心孔为定位,260 凸台下面作为支撑面。 由于中间孔 80 锥孔为工艺孔,以中间孔定位不外乎用芯轴或者定位销,本次设计中采用芯轴定位。芯轴的大致图如下:图 3-1 锥孔芯轴另一定位元件采用分度套,即四方法兰工件放置在分度套内,用四个夹紧螺钉夹紧四方法15兰,分度套圆周面上开有四个孔,分别对应用压紧螺钉旋入此孔内,以此达到分度钻孔的目的。分度套的大致图如下:3.2 切削力及夹紧力的确定由于本道工序主要完成钻孔加工。因此切削力应以钻削力为准。由参考文献9得:钻削力 6 . 08 . 026HBDfF 钻削力矩 6 . 08 . 09 . 110HBfDT 式中: 6Dmm2321872553125531minmaxmaxHBHBHBHB115. 0rmmf 0.80.626 12 0.152322755.2FN 1.90.80.610 120.1523216174TN mm本道工序加工孔时。采用平压板和压压紧螺钉夹紧机构夹紧,该机构主要靠压紧螺钉夹紧,属于单个普通螺旋夹紧。根据参考文献11可查得夹紧力计算公式: 式(3.1)012()ZQLWrtgr tg式中: 单个螺旋夹紧产生的夹紧力(N);0W 原始作用力(N);Q 作用力臂(mm);L 螺杆端部与工件间的当量摩擦半径(mm);r 螺杆端部与工件间的摩擦角();116 螺纹中径之半(mm);Zr 螺纹升角(); 螺旋副的当量摩擦角()。2由式(3.1)根据参考文献11表 1-2-23 可查得点接触的单个普通螺旋夹紧力:035 5018954 (3109 50 )WN3.3 夹紧元件及动力装置确定 本夹具装夹很简单,采用侧面用四个压紧螺钉压紧,工件放在分度套内,分度套侧面开有孔用四个压紧螺钉对应压紧工件的四个外圆面上,以此实现压紧。分度套外用两个固定式夹紧螺钉夹紧。压紧螺钉和固定式夹紧螺钉选用机床夹具附件。压紧螺钉为国家标准号为JG/T8006.1-1999。固定式手柄压紧螺钉国家标准号为 JG/T8006.3-1999。压紧螺钉采用的型号为 M12X56:大致图形如下图 3-2 压紧螺钉 M12x56,国标号 JG/T8006
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本文标题:四方法兰加工工艺及夹具设计【钻8-φ24锥孔】
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