I倒挡拨叉的铣14H13槽夹具设计及加工工艺装备说明书.doc
I倒挡拨叉的铣14H13槽夹具设计及加工工艺装备含非标6张CAD图
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倒挡拨叉
14
H13
夹具
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加工
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CAD
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I倒挡拨叉的铣14H13槽夹具设计及加工工艺装备含非标6张CAD图,倒挡拨叉,14,H13,夹具,设计,加工,工艺,装备,非标,CAD
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摘 要本设计是通过分析题目给的零件机构形式及加工形式，对加工的过程进行合理的路线设计和流程设计，然后再按要求设计一套专用夹具。在进行设计的时候大多的内容会包含机械加工能力、专用夹具设计、切削用量设计尺寸的公差与装配等知识点。I倒挡拨叉零件的工艺规程设计就包括了零件加工过程设计、加工过程工艺参数技术以及零件专用夹具的设计这几个方向。最开始就要先分析零件特征，然后设计一套加工规程来生产零件，根据零件尺寸特点设计毛坯结构，进行加工标准分析，确定工艺加工路线。再后来对加工的每个工序的参数和尺寸进行计算，确定每个工序所用的设备及设备的参数设定。最后选择一道工序进行专用夹具设计，对夹具的整体部件进行设计，选择定位和夹紧的元件，设计导向装置和导向元件，同时还要考虑到设计的夹具怎么样与机床安装到一起。对夹具开始设计的时候还要分析零件完成定位时的误差大小，要进行计算和调整，对设计的夹具进行不足之处分析和整齐程度，再以后再设计相关夹具的时候记得改正。关键词：加工切削；工艺规程；工序；夹具；IIIAbstractThis design is through the analysis of the problem to the part mechanism form and processing form, the process of processing for a reasonable route design and flow design, and then according to the requirements of the design of a set of special fixture. In the design of most of the content will include machining capacity, special fixture design, cutting parameters design size tolerance and assembly points. The design of the technical procedures of the pump cover parts includes the design of the machining process, the machining process parameters and the design of the parts of the special fixture. At the very beginning to analyze the characteristics of parts, and then design a set of processing procedures to produce parts, according to the size of parts design blank structure, processing standard analysis, determine the process processing route. Then the parameters and dimensions of each process are calculated to determine the equipment used in each process and the parameter setting of the equipment. Finally, select a process for special fixture design, the overall parts of the fixture design, select positioning and clamping components, design guide device and guide components, but also consider how to design the fixture and machine installed together. When the fixture design began to analyze the parts to complete the positioning error size, to calculate and adjust, the design of the fixture for the shortcomings of the analysis and tidy degree, and then design the relevant fixture remember to correct.Key words：Machining; Process specification; Process; Fixture; 目录摘 要IAbstractII1.1 选题的意义11.2机械加工的国内外研究动态11.3课题研究的主要内容2第2章 零件的分析42.1 零件的作用42.2 零件的工艺分析42.3 毛坯的制造形式5第3章 工艺规程设计73.1 基准的选择73.2 制定加工工艺路线83.3 切削用量及切削时间的确定10第4章 铣槽夹具设计174.1 设计类型及机床选择174.2 定位方案的确定184.3 夹紧方案的确定184.4定位误差分析184.5和夹紧力的计算194.6 夹具设计简要操作说明19结 论21致 谢22参考文献23第1章 前言1.1 选题的意义就现在的情况看来，中国的社会制造能力，机械加工水平和技术能力，跟其他国家相比还是有很大的差别。虽然现在我们国家已经使用了数控加工等水平，但是加工制造的成本还是要很高比其他国家的生产效率也低很多。由于这些原因，所以才会对我国的机械加工行业的要求也越来越高，中国的制造业还要发展很长的一段时间。但是不管如何我始终相信中国的机械制造能力会越来越被重视，发展的也会越来越好，技术能力总会提高。相信，在不久以后，机械加工技术将得到进一步的改进和发展。机械加工制造就是进行产品设计和生产，然后进行维护和保养的整个科学发展的全过程。它是一个以提高质量、效率和竞争力为目标的完整的系统工程，包括物流、信息流和能量流。零件加工工艺规程是每个机械制造企业或车间必备的技术文件。进行生产加工之后还要进行检查。一个合格的有效的工艺规程，就是用来保证加工质量和零件水平的，整个过程用来保证机芯加工的生产效率，最终以提高效益降低成本为目的，安全的进行加工。可以确保零件的精度要求，降低加工的时间安排，还能降低人工劳动强度，保证安全生产;充分发挥和扩展机床的给定性能。通过对I倒挡拨叉加工技术的发展、工作环境和I倒挡拨叉结构特点的分析，本设计确定了I倒挡拨叉的加工工艺和方案，主要包括:使用AutoCAD软件画一些图纸,确定生产计划和类型、选择材料、毛坯制造方法,确定机械加工余量和切削量在每个处理过程中,切削参数和加工设备也需要固定的计算时间和流程卡的准备和过程。最后，对典型夹具进行了进一步的选择和设计。1.2机械加工的国内外研究动态机械加工制造是整个国民经济发展的基础指标，其中加工中的用到的技术能力水平是制约这个行业发展的主要因素。机械加工制造的技术能力有很长的历史了，在今天，已经有啦很多比较完善和成熟的加工体系了，用来加工的机床设备有越来越多。工厂里面大多是用高精度的加工方式，精细化的加工流程来生产和制造。自动化生产制造中，它也有了很大的发展。工厂里一般采用数控机床进行加工，也会用加工中心结合柔性制造技术能力，用计算机集成编程的方式来实现加工制造的自动化和智能化，对整个加工过程进行集成。设计的时候，也可以采用较新型的方式，一般就要用计算机辅助的方法进行加工，比方说CAD或者CAM 一类的软件，有些比较大的生产工厂已经逐渐开始了不用图进行设计加工。现在这个社会，市场上的经济竞争十分激烈，一个企业如果想要生存和发展下去，就必须要不断的提高自己的能力，用最小的成本来完成最大的利润率，这跟整个加工过程的设计是密不可分的。合理的安排和制定一条加工路线成为提高生产效率、减少加工成本的重要手段之一。还有，使用夹具也是提高生产率的重要方法，很有效果。夹具是整个工艺加工过程必不可少的部分，在加工的时候起到重要的作用。使用夹具的话就是要扩充机床设备的使用范围、提高加工的生产效益、加高零件的自身精度品质等方面有特殊性意义。随着市场竞争的不断发展，先进技术的不断更新，传统的夹具方式已经成为每个企业加速产品上市的制约点，企业需要进行更新，提高这就夹具的效率和技术。现代夹具的发展方向要向着标准化、精密化、高效率的方向发展。目前来看，小批量生产零件已经成为加工制造企业的一直新的生产模式，这种模式就需要夹具有相对的灵活性和实用性，这样才能缩短加工的时间和准备的时间，降低时间成本，所以，现在市场出现越来越多的组合式夹具，大大缩短了生产加工的工艺时间，还对后期更换产品之后可以进行使用夹具进行了设计安排，大大提高了夹具设计的效率，具有重大意义中国的经济不断的发展和进步，国家对社会上的节能较低耗费的要求提出很高的要求，这个方面就需要在生产加工的汽车的工厂在加工和制造材料时充分考虑汽车的整体性能指标。在I倒挡拨叉的生产过程中，需要考虑I倒挡拨叉零件的相关指数要求，比如说零件的强度、刚性等等，将零件的选择材料与发动机的技术相关问题进行结合，通过研究发现新的特性材质。1.3课题研究的主要内容这个设计的主要要求就是：对I倒挡拨叉零件加工工艺及专用夹具进行设计1. I倒挡拨叉零件加工技术2. 制定I倒挡拨叉零件加工工艺的关键点要对加工工序进行分布设计，选择正确的定位基准。一般情况下，刚开始的时候就需要先分析零件的外形和尺寸，还有精度要求，了解与其相关的一些I倒挡拨叉类零件的相关要求，仔细研究零件的每一个细节部分,如并行性、表面粗糙度和加工的垂直I倒挡拨叉零件,尤其是精度(同轴度、圆度和粗糙度)的每个孔系统的I倒挡拨叉零件和相互位置精度(并行性,对应I倒挡拨叉零件来说，每个尺寸都是机械加工时候的主要关键位置，都需要进行明确和确认。进行零件图的绘制是比较重要的问题，同时，由于I倒挡拨叉的零件比较复杂，这也是一个难点。使用机械制图软件CAD进行制图，目的就是为了在绘图的时候加深对零件的理解，另外可以提高我们对整个CAD软件的熟悉程度。本次设计的主要内容: (1)了解I倒挡拨叉机械设备并收集相关数据; (2)I倒挡拨叉零件的图纸及图纸分析; (3)选择空白表格和制作方法; (4)工艺方案分析、制定、比较、选择; (5)制作工艺卡; (6)各生产过程的加工方法分析; (7)各工序工艺卡的准备; (8)I倒挡拨叉零件制造工艺总结。第2章 零件的分析2.1 零件的作用I倒挡拨叉的主要功能是拨动齿轮达到换挡倒挡功效。如图是I倒挡拨叉零件图。图2.1零件图2.2 零件的工艺分析正常的情况下，需要进行几个方向的内容为重要方向: (1)根据图纸要求、零件表面光洁度要求等技术加工要求; (2)I倒挡拨叉零件的图纸技术要求，相关配合度要求，以及辅助要求; (3)零件的公差问题，比如尺寸公差、几何公差等要求，或者是零件的加工配合尺寸;粗糙的部分,制造业的粗加工成形机床,完成加工,最后检验和仓库包装,这部分的制造和加工流程步骤,在中间的加工机床,要求的最终外观部分,绘图纸的技术要求符合要求。我们称之为机械加工的工艺过程。零件的分析应该从技术要求开始。从图纸分析中可以看出，形状的精度是保证配合和同轴度的圆度精度。因为在使用中，零件需要拆卸，所以要求有更好的耐磨性。待加工表面包括各部分的外圆端面、槽、内孔和叉头。其中,内孔14及其端面的部分是参考平面,这需要精度高和完成;加工其它表面时，应考虑形状和位置公差的要求。2.3 毛坯的制造形式根据被加工工件的工作特性和工作环境，需要选择合适的制造毛坯，合理选择毛坯材料。在加工时，能很好地保证工件的加工指标，起到事半功倍的作用。此外，它可以为企业节省一定的成本。当然，我们设计的毛坯的结构应该与待加工零件的结构基本相似。在本文中，零件的制造方法取决于结构、尺寸、加工精度等。设计的零件是批量生产的零件，外观尺寸的要求不大，选用的加工材料有很好的铸造性，所以设计使用铸造的加工方法，时候批量生产。另外使用铸造的方法产生毛坯，还能够提高生产率，同时能够提高零件的加工精度和余量。零件的整个尺寸总体来说是用各个元素组合而成的，每一个零件的表面尺寸、外形结构、工艺性以及加工尺寸等都决定了零件的加工余量，加工时候尽量避免使用相同零件，尽量少加工或者不加工。但实际上，由于铸造毛坯的技术没有那么高深，也不成熟，加上零件成本的影响，零件加工要求精度非常高，所以这个时候只能通过增加加工余量来满足，用加工满足尺寸要求。毛坯与最终零件的尺寸之间的差距就是叫做加工余量，也叫做毛坯余量，铸件上也存在误差，这个误差叫铸件的尺寸公差，毛坯余量与毛坯的形状和精度要求有关系。前面已经知道零件为批量生产的类型，设计此次加工毛坯方式为铸造。 (1)未加工表面的粗糙尺寸根据零件图中给出的尺寸作为自由度的公差，可以直接得到未加工表面的毛坯。 (2)端面毛坯由于端面应与其它接触面接触，故应检查相关数据，以确定预留3mm。 (3)零件内孔毛坯是实心的，洞是铸满的。这个孔的精度在7- 8之间。图2.2毛坯图第3章 工艺规程设计3.1 基准的选择选择和设计加工时候的工艺参数是重中之重的工作，关系着整个生产过程是否合格的，起决定性作用。选择使用粗基准的时候要满足下面几点要求: (1)一般情况的时候，加工的面和不加工的面之间位置始终处于一个正确的未位置度关系。如果一个零件有很多个不用加工的基准面，那就选择这些基准面里面相对于被加工的那个面有个精度的要求，这个面可以做粗基准。如此的话，就可以做为少装夹过程、加工的面需要的面比较均匀、外形尺寸对称的目的。 (2)尽量选用需要加工的毛坯量均一且平均的那个表面做粗基准。举个例子吧，比如说机床设备上的导轨，导轨就是一个材料均一并且均分的表面，而且还是一个很重要的加工表面，这个时候就选择这个面做粗基准，先加工其他的表面，然后反过来用加工好的端面作为精基准，回头来加工导轨面，这样的话，能够保证均匀的去除均一小量的尺寸余量，而且零件的表层还是有比较良好的构造，其耐久度可以增大。 (3)一般情况，尽量选用需要的加工量比较小的那个表面，可以对零件的加工表面起到保证余量充足的作用。 (4)选取的粗加工基准的时候尽量用比较光滑和平整的表面，最好是表面尺寸也比较大，这样可以确保定位方便、准确，装夹可靠安全。一般带毛刺、浇口的表面不能作为粗基准，一定要选这个面的话就要先初步处理一下。 (5)选用的粗基准尽量不要再重复利用，因为一般选用的粗基准都是不规则或者不光滑的表面，如果一直使用的话，对零件的最终精度会造成误差偏大。最开始加工的时候就用零件的外端面或者外圆用作粗基准，加工完其他的面之后可以作为精基准。选择使用精基准的时候要满足下面几点要求: (1)“基准重合”，这个说法就是说一般要选用设计时候的基准来作为加工的定位基准，不会因为基准选择不一致造成误差。 (2)“统一基准”，统一基准就是说要用同样的一套基准选择方式，加工的时候一般没特殊情况就用同一个基准进行加工，可以防止由于不断变化基准造成公差变化，统一基准的话还可以将夹具设计简单化，保证零件的定位精度。 (3)“自我参照”原则，有些时候，需要加工的一些表面漆保留的加工过程余量比较小，这个时候用自身的这个面作为定位基准，要求加工的时候就要保证基准面和其他加工面之间的位置度关系和精度了。 (4)“相互参照”这个原则，是说有两个表面的要求加工精度及尺寸形状要求等都比较高的时候，就可以让这两个面互相作为基准。 (5)必须要选择一个准确精准的基准面，才能保证零件加工的正确率，装夹起来也比较方便，方便操作。这次设计使用加工好之后的端面及内孔作用后面加工的精基准参考，然后再去进行其他的表面加工，综合分析，这种方式是运用了基准重合并且统一的选取原则，保证加工要求，方便操作。3.2 制定加工工艺路线设计一套合理有效的加工工艺规程，其目的就是让零件最终具有相关的尺寸要求、技术要求和完成要求，这些要求必须能够满足要求，并做出合理的加工顺序安排。在这种情况下，应当使用通用设备进行加工和生产，配套专用夹具来完成。设计安排加工顺序的时候尽量集中，以便方便的扩大生产力。当然，除去这些方法，还必须要分析公司的实力和资金效益，考虑成本最低的方式。进行设计一套合理的加工工艺路线过程，就是要将零件的加工目的与零件的图纸要求像符合的过程，零件的尺寸外形、粗糙度、精度、公差要求等条件，确定了生产类型和安排生产计划之后，批量生产的零件，最好是用通用的机床设备配用专用夹具来加工，努力提高生产力。此外，还要考虑经济效益，尽可能降低生产成本。安装上述的设计方法，我这次设计了两组加工路线过程：工艺路线方案1：10铸造毛坯铸造20热处理时效处理30铣铣24外圆右端面40铣铣24外圆左端面50钻钻、扩14H9（+0.043,0）内孔60铣铣14H13（+0.21,0）槽70铣铣距离内孔14H9（+0.043,0）12mm平面80铣铣距离内孔14H9（+0.043,0）14mm平面90钻钻8.7（+0.1,0）孔100铣铣叉头左右端面110铣铣叉头内侧两端面120钳去毛刺130检检验140库入库工艺路线方案2：10铸造毛坯铸造20热处理时效处理30钻钻、扩14H9（+0.043,0）内孔40铣铣24外圆右端面50铣铣24外圆左端面60铣铣14H13（+0.21,0）槽70铣铣距离内孔14H9（+0.043,0）12mm平面80铣铣距离内孔14H9（+0.043,0）14mm平面90钻钻8.7（+0.1,0）孔100铣铣叉头左右端面110铣铣叉头内侧两端面120钳去毛刺130检检验140库入库分析两种加工工艺方案：其主要不同的地方是方案1先加工了端面再去加工孔，安排的顺序比较紧凑，并且合理。方案2却是先去加工孔，然后再加工表面，这样就违背了机械加工的基本性原则方案，还不能够保证加工的精度。所以经过多方面考虑和综合分析，我最终选用了加工路线方案1。最后确认的加工路线如下:10铸造毛坯铸造20热处理时效处理30铣铣24外圆右端面40铣铣24外圆左端面50钻钻、扩14H9（+0.043,0）内孔60铣铣14H13（+0.21,0）槽70铣铣距离内孔14H9（+0.043,0）12mm平面80铣铣距离内孔14H9（+0.043,0）14mm平面90钻钻8.7（+0.1,0）孔100铣铣叉头左右端面110铣铣叉头内侧两端面120钳去毛刺130检检验140库入库3.3 切削用量及切削时间的确定3.3.1粗铣24外圆右端面选择铣刀：高速钢面铣刀，D=30mm，齿数z=6 背吃刀量：=3mm每齿进给量：查表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查表30-23，取=40m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=490r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=24mm机动时间：查查公式如下：3.3.2粗铣24外圆左端面选择铣刀：高速钢面铣刀，D=30mm，齿数z=6 背吃刀量：=3mm每齿进给量：查表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查表30-23，取=40m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=490r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=24mm机动时间：查查公式如下：3.3.3钻、扩14H9（+0.043,0）内孔1 刀具：13高速钢麻花钻进给量：取=0.25mm/r钻削速度：取=15m/min机床主轴速度：查3表4-9，取=350r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=46mm刀具切入长度： 刀具切出长度：=2mm机动时间：2 刀具：括刀进给量：取=0.3mm/r钻削速度：取=20m/min机床主轴速度：查3表4-9，取=450r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=46mm刀具切入长度： 刀具切出长度：=2mm机动时间：3.3.4粗铣14H13（+0.21,0）槽选择铣刀：高速钢立铣刀，D=14mm，齿数z=6 背吃刀量：=16mm，分六次加工每齿进给量：查表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查表30-23，取=40m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=900r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm机动时间：查查公式如下：3.3.5铣距离内孔14H9（+0.043,0）12mm平面选择铣刀：高速钢立铣刀，D=14mm，齿数z=6 背吃刀量：=3mm每齿进给量：查表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查表30-23，取=40m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=900r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm机动时间：查查公式如下：3.3.6铣距离内孔14H9（+0.043,0）14mm平面选择铣刀：高速钢立铣刀，D=14mm，齿数z=6 背吃刀量：=3mm每齿进给量：查表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查表30-23，取=40m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=900r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=20mm机动时间：查查公式如下：3.3.7钻8.7（+0.1,0）内孔1 刀具：8.7高速钢麻花钻进给量：取=0.25mm/r钻削速度：取=15m/min机床主轴速度：查3表4-9，取=550r/min实际钻削速度：每分进给量：钻孔深度：=46mm刀具切入长度： 刀具切出长度：=2mm机动时间：3.3.8铣叉头左右端面选择铣刀：高速钢立铣刀，D=14mm，齿数z=6 背吃刀量：=3mm每齿进给量：查表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查表30-23，取=40m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=900r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=18mm机动时间：查查公式如下：3.3.8铣叉头内侧两端面选择铣刀：高速钢立铣刀，D=14mm，齿数z=6 背吃刀量：=2mm每齿进给量：查表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查表30-23，取=40m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=900r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=18mm机动时间：查查公式如下：第4章 铣槽夹具设计4.1 设计类型及机床选择整个机械加工生产的进程之中，不管是加工的过程中，或者是测量的时候，又或者是产品零件装配的时候，都会需要用夹具来作为辅助装备进行加工，使用很多的夹具可以降低加工的成本。夹具就是要使零件在加工的时候处在一个正确的位置，接受夹紧力并且保证零件加工的时候不能移动，使零件完成正确加工的辅助工具。加工机床设备上安装的夹具就能使得加工的设备机床、加工的零件、刀具已经测量工具等处于一个准确的地位。要保证加工的品质，将零件的加工成本减低，同时减少人工的劳动强度，所以需要对加工的工艺进行专用夹具的设计。这里根据设计的要求进行确定出的夹具相关的任务是：轴架铣端面，需要选择相关的机床：立式结构可以完成铣削操作的对应型号为X51的机床。图5.1立式铣床4.2 定位方案的确定1、定位面选择根据先面后孔的加工原则，加工孔是在加工端面之后，所以我们选择已经加工好的零件14的内孔及端面作为定位面。2、定位元件限制不定度分析我们使用零件已加工好的内孔作为定位基准，这次设计的定位元件选择用的是芯轴，用芯轴的外圆限制了两个自由度，芯轴的轴肩端面限制了三个方向的自由度，剩下还要一个自由度用调节支撑来限制，按照空间定位的原则要求，零件完成定位的时候就一定要限制零件的六个自由度，综上所述，按照空间定位原则，我们已经限制了六个自由度，零件已经完成了定位。4.3 夹紧方案的确定夹紧机构可通过一定的夹紧力夹紧工件，以保证工件的位置不变。零件本身的结构并不复杂，我们已经成功地定位了它，限制了六个自由度。根据夹具的结构特点，选用螺钉、支架作为夹紧元件。图5.2 夹紧机构4.4定位误差分析用零件的圆孔作为定位基准，使用芯轴作为定位元件，由于定位轴和孔直径有误差存在，所以会引起基准的偏差产生。式中 定位副间的最小配合间隙（mm）； 工件圆孔直径公差（mm）； 定位销外圆直径公差（mm）。4.5和夹紧力的计算螺栓拧紧力矩计算T=KFdT:拧紧螺母的力矩K:扭矩系数(近似取0.2)F:预紧力d:螺栓大径为16mm碳素钢：F=(0.60.7) Os A1合金钢：F=(0.50.6) Os A1Os：螺栓材料的屈服极限，45钢取355MPaA1：螺栓危险剖面面积,按螺纹底径14mm计算锁紧手柄材料为45钢，使用公式碳素钢：F=(0.60.7) Os A1进行计算计算F=0.65355106723.1410-6=35503N带入公式T=KFd=0.2355031610-4=11.36N.M4.6 夹具设计简要操作说明一个夹具体零件是整个夹具机构上最主要的部件，夹具体是整套夹具的支撑部分，就像是地基一样，在夹具体上可以按照钻模板来定位钻套位置，还可以按照定位销来定位零件，还安装了支撑钉等定位元件。夹具的加工精度能否满足要求，直接关系到工件的加工质量。由于夹具固定在工作台上，工件定位精度高，一批零件只需要夹一次。夹紧时，只需松开压紧的螺钉，即可实现快速夹紧。图5.3 夹具装配图结 论对整个的夹具设计工作进行回忆，这个夹具设计用了很长时间，我们也遇到了很多的问题和难题需要解决。每当我们遇到巨大的困难和问题，我都在寻找信息，询问老师和学生，我仍然记得细节。我想了很多。事实上，我对机床和夹具设计这门学科一点也不懂。通过对最终版本的学习，然后不断的去查询相关资料，再去询问和请教老师们、同学们，最终我还是了解了整个设计过程的知识。亲
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