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⑤粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次,否则定位误差太大。但是,当毛坯是精密铸件或精密锻件,毛坯质量高,而工件加工精度要求又不高时,可以重复使用某一粗基准。粗基准的选择:对于零件的加工而言,粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出,阀体零件还算比较规则,所以粗基准容易选择。为了保证前后端面的位置精度的要求,选择阀体B面和底面作为作为粗基准,,依照粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时,应该以这些不加工表面作为粗基准,若零件有若干个不加工表面时,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准)来选取。具体各道工序的定位方法参照附件工艺卡片。3.4工序计算Ⅰ粗、精铣底座凸台1.粗铣底座凸台加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:XH714立式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为粗铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为2.1mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极调速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得2.精铣底座凸台加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:XH714立式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为精铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为0.8mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得Ⅱ粗、精铣底面、钻孔1.粗铣底面加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:XH714立式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=100mm,齿数Z=6,此为粗铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为2.1mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极调速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得2.精铣底座凸台加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:XH714立式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=100mm,齿数Z=6,此为精铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为0.8mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得3.钻孔工件材料为HT200铁,硬度200HBS。孔的直径为7mm。加工机床为XH714立式加工中心,工序各参数选择如下。①确定进给量查《机械加工工艺手册》得,由于孔径和孔深比为,所以取②确定切削速度及转速查《机械加工工艺手册》取,修正系数为、则计算机床转速③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得,则Ⅲ粗、精铣左端面,镗孔、、1.粗铣左端面加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=100mm,齿数Z=6,此为粗铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为2.0mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极调速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得2.精铣左端面加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=100mm,齿数Z=6,此为精铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为0.8mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得3.镗孔3.1粗镗孔至加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为3mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每分钟进给量查《机械加工工艺手册》得粗镗每分钟进给量、此处取、计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得3.2精镗孔至加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为1mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每分钟进给量查《机械加工工艺手册》得粗镗每分钟进给量、此处取、计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得4.镗孔由于该孔精度不高,所以此处只安排一个粗镗工序加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为0.36mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每分钟进给量查《机械加工工艺手册》得粗镗每分钟进给量、此处取、计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得5.镗孔5.1粗镗孔至加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为3mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每分钟进给量查《机械加工工艺手册》得粗镗每分钟进给量、此处取、计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得5.2精镗孔至加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为1mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每分钟进给量查《机械加工工艺手册》得粗镗每分钟进给量、此处取、计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得Ⅳ粗、精铣右端面,镗孔1.粗铣右端面加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为粗铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为2.0mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极调速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得2.精铣右端面加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为精铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为0.8mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得3.镗孔由于该孔精度不高,所以此处只安排一个粗镗工序加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为3mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每分钟进给量查《机械加工工艺手册》得粗镗每分钟进给量、此处取、计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得Ⅴ粗、精铣上端面凸台、钻、铰1.粗铣上端面凸台加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为粗铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为2.1mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极调速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得2.精铣上端面凸台加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为精铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为0.8mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得3.钻、铰工件材料为HT200铁,硬度200HBS。(1)确定钻削用量①确定进给量查《机械加工工艺手册》得,由于孔径和孔深比为,所以,则取进给量查《机械加工工艺手册》,钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力为(由机床说明书查出),查机床说明书,允许的进给量。由于所选进给量,故所选之可用②确定切削速度、轴向力、转矩及切削功率查《机械加工工艺手册》由插入法得、、由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所得结论进行修正查《机械加工工艺手册》得、,故查《机械加工工艺手册》得,故③校验机床功率确定切削功率机床效率故选择之切削用量可用,即、、、④计算机动时间查《机械加工工艺手册》得,则(2)确定铰孔切削用量①确定进给量查《机械加工工艺手册》得,由于孔径和孔深比为,所以,则取进给量②确定切削速度及转速查《机械加工工艺手册》取,修正系数为、则计算机床转速③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得,则Ⅵ粗、精铣右端面凸台,钻、铰此道工序参数与上道工序参数一致,此处不再叙述。Ⅶ粗、精铣左上方凸台,钻、铰1.粗铣左上方凸台加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为粗铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为2.1mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极调速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得2.精铣左上方凸台加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为精铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为0.8mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得3.钻、铰工件材料为HT200铁,硬度200HBS。(1)确定钻削用量①确定进给量查《机械加工工艺手册》得,由于孔径和孔深比为,所以,则取进给量查《机械加工工艺手册》,钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力为(由机床说明书查出),查机床说明书,允许的进给量。由于所选进给量,故所选之可用②确定切削速度、轴向力、转矩及切削功率查《机械加工工艺手册》由插入法得、、由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所得结论进行修正查《机械加工工艺手册》得、,故查《机械加工工艺手册》得,故③校验机床功率确定切削功率机床效率故选择之切削用量可用,即、、、④计算机动时间查《机械加工工艺手册》得,则(2)确定铰孔切削用量①确定进给量查《机械加工工艺手册》得,由于孔径和孔深比为,所以,则取进给量②确定切削速度及转速查《机械加工工艺手册》取,修正系数为、则计算机床转速③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得,则Ⅷ粗、精铣壳内凹槽1.粗铣壳内凹槽加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为粗铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为2.0mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极调速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得2.精铣壳内凹槽加工条件:工件材料:HT200,毛坯为铸件。采用机床:HC320卧式加工中心刀具:硬质合金铣刀(面铣刀),材料:YT15,D=40mm,齿数Z=6,此为精铣刀。①确定铣削深度由于粗铣平面单边余量为0.8mm,所以1次走刀即可完成,所以铣削深度②确定每齿进给量查《机械加工工艺手册》得粗铣每齿进给量、此处取计算机床主轴转速式中:-铣削速度-刀具直径则由于立式加工中心为无极变速,所以取③计算机动时间查《机械加工工艺手册》得第四章夹具设计4.1加工中心夹具概述4.1.1加工中心常用的夹具介绍1:万能组合夹具,适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣加工。2:专用铣切夹具,是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的至具。3:多工位夹具,可以同时装夹多个工件,可减少换刀次数,也便于一面加工,一面装卸工件,有利于缩短准备时间,提高生产率,较适宜于中批量生产。4:气动或液压夹具,适用于生产批量较大,采用其他夹具又特别费工、费力的工件。能减轻工人劳动强度和提高生产率。5:真空夹具,适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。6:其它如虎钳、分度头和三爪夹盘等等。4.1.2基本要求1:为保持零件安装方位与加工中心坐标系及程编坐标系方向的一致性,应能保证在加工中心上实现定向安装。2:为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外,夹具要做得尽可能开敞,同时要求夹紧机构元件能低则低,以防止与加工中心主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。3:夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计,当非要在加工过程中更换夹紧点不可时,要特别注意不能因更换夹紧点而破坏铣床或工件定位精度。4.1.3选用原则1:在生产量小或研制时,应广泛采用万能组合夹具,只有在组合夹具无法解决工件装夹时才可放弃;2:小批或成批生产时可考虑采用专用夹具,但应尽量简单;3:在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动或液压夹具;4.2夹具原理分析说明本次所设计的夹具是加工中心专用夹具,该夹具为多工位夹具,一次可以完成零件的多个平面的加工,包括零件上的三个凸台以及凸台面的孔和壳内凹槽的铣削,夹具主要由夹具体、液压缸、定位心轴、压块、压板等组成,夹具中零件采用液压锁紧,在加工过程中保压,安全性能比较可靠,自动化程度较高,省去了人工操作锁紧、松开之动作,满足加工要求。4.3定位方案确定完全定位与不完全定位:工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。按加工要求,允许有一个或几个自由度不被限制的定位称为不完全定位。欠定位与过定位:在加工时根据被加工面的尺寸、形状和位置要求,应限制的自由度未被限制,即约束点不足,这样的情况称为欠定位。值得提出的是不完全定位时不一定就是欠定位,即所限制的自由度少于6个时不一定会产生欠定位,只是不完全定位时应注意可能会有欠定位。工件定位时,一个自由度同时被两个或者两个以上的约束点(夹具定位元件)所限制,称为过定位,或者重复定位,也称之为定位干涉,在通常情况下,应尽量避免出现过定位。消除过定位及其干涉一般有两个途径:其一是改变定位元件的结构,以消除被重复限制的自由度;其二是提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度,以减少或消除过定位引起的干涉。在本夹具体中,零件以内孔定位,选择心轴为定位元件,零件的转动自由度通过限位支撑钉来限制。4.4夹紧方案确定夹紧装置的基本要求夹紧装置的设计和选用是否合理,对保证工件的加工质量,提高劳动和生产率,降低加工成本和确保工人的生产安全都有很大的影响,对夹紧装置的基本要求是:1)夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置。2)夹紧力要适当,既要保证在加工过程中工件不移动、不转动,不振动,同时又不在夹紧时损伤工件表面或产生明显的夹紧变形。3)夹紧机构要操作方便,夹压迅速、省力。大批大量生产中应尽可能采用气动、液动夹紧位置,以减轻工人的劳动强度和提高生产率,在小批量生产中,采用结构简单的螺钉压板时,也要尽量设法缩短辅助时间。手动夹紧机构所需要的力一般不要超过100N.4)结构要紧凑简单,有良好的结构工艺性,尽量使用标准件。手动夹紧机构还须有良好的自锁性。该弯管铣端平面专用夹具采用偏心轮夹紧机构,工人通过操作手柄带动销轴及偏心轮转动,偏心轮又通过夹紧销轴顶紧压板,从而使工件夹紧,夹紧力稳定可靠。常见的几种夹紧机构螺旋夹紧机构是指螺旋副与其他元件(压板、垫片、螺钉等)相结合,对工件实施夹紧的机构。螺旋夹紧机构在生产中使用极为普遍。螺旋夹紧机构结构简单,夹紧行程大,且自锁性能好,增力比大,是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。常用的夹紧形式有:单个螺旋夹紧机构、螺旋压板夹紧机构。图4-2螺旋夹紧机构偏心夹紧的主要优点是操作方便,动作迅速,结构简单,其缺点是工作行程小,自锁性不如螺旋夹紧好,结构不耐振,适用于切削平稳且切削力不大的场合,常用于手动夹紧机构。由于偏心轮带手柄,所以在旋转的夹具上不允许用偏心夹紧机构,以防误操作。图4-3偏心夹紧机构斜楔夹紧机构主要是利用其斜面移动时所产生的压力夹紧工件。斜楔夹紧机构工作原理是:将工件装入,敲击斜楔大头,夹紧工件;加工完毕,敲击斜楔小头,使工件松开。生产中很少单独使用斜楔夹紧机构。但由斜楔与其他机构组合而成的夹紧机构却在生产中得到广泛应用。图4-4斜楔夹紧机构定心夹紧机构是一种同时实现对工件定心定位和夹紧的夹紧机构,即在夹紧过程中,能使工件相对某一轴线或某一对称面保持对称性。图4-5定心夹紧机构本夹具零件采用液压夹紧,加工过程中压力保持,提供的夹紧力稳定可靠。4.5定位误差计算(1)定位误差的概念定位误差是一批工件在夹具上(或机床上)定位时,工件的设计基准(或工序基准)在加工尺寸方向上的最大变动量,以表示成批加工工件时,夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动,可以认为加工面的位置是固定的。但一批工件中每个工件在尺寸、形状及表面相互位置上均存在差异,所以定位后各表面有不同的位置变动。工序基准的位置变动将对加工精度有直接的影响。图4-6定位误差定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差基准不重合误差,其大小等于设计基准与定位基准之间的联系尺寸在加工方向上的变动量(公差),是由于工件的定位基准与工序基准不重合引起基准移位误差,指工件的定位基准在加工尺寸方向上的变动量,由工件定位表面或者夹具定位元件的制造误差以及两者之间的间隙所引起。(2)定位误差计算此处分析铣削右端面定位误差铣削右端面工序定位简图如下图所示图4-7定位简图分析夹具定位方案,画出定位简图如上图所示,该道工序需要保证的尺寸为,其工序基准与定位基准重合,两者均为左端面,所以基准不重合误差等于0,即,基准移位误差等于左右端面之间的距离尺寸的公差,即所以定位误差为4.6切削力和夹紧力计算4.6.1.钻孔11.8mm切削力与夹紧力计算查《机械加工工艺手册》,钻孔时的切削力计算公式为查《夹具设计手册》则切削力由工件与夹具体接触面摩擦力抵消,查手册取工件与夹具体摩擦系数为0.3,则所需夹紧力为取安全系数为3,则所需夹紧力为4.6.2.粗铣削上凸台面切削力与夹紧力计算查手册的铣削切削力计算公式为:其中、、、、、则==191.3N加工过程中最不利的状态是铣削力与夹紧力方向垂直,达到该状态时,切削力靠工件与夹具体之间摩擦力抵消。取工件与定位元件之间的摩擦系数为k=0.3则所需夹紧力为取安全系数为3,则所需夹紧力为第五章结论机械制造工艺的研究对象是机械产品的制造工艺,包括零件加工和装配两个方面,其指导思想是在保证质量的前提下达到高生产率、经济性(包括利润和经济效益)。课程的研究重点是工艺过程,同样也包括零件加工工艺过程和装配工艺过程。工艺是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。各种机械的制造方法和过程的总称为机械制造工艺。工艺是生产中最活跃的因素,它既是构思和想法。这次汽车发动机涡轮壳零件机械加工工艺及夹具的设计,对我来说是一次将理论和实践相结合的机会,未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼自己分析问题,解决问题的能力。因此在设计过程中,需仔细分析、计算各种参数,确保拉刀设计的合理性、经济性、可加工性等。可以在今后的工作中在知识,能力和素质方面得到进一步提高。参考文献[1]LiuShu-Chu.FeatureExtractionandClassificationforRotationalPartsTaking3DDataFilesasInput.2004,21(5):432~443[2]王先逵.机械制造工艺学[M].北京:机械工业出版社,2004[3]李庆余,张佳.机械制造装备设计[M].北京:机械工业出版社,2003[4]李益民.机械制造工艺设计简明手册(第9版)[M].北京:机械工业出版社,2001[5]徐鸿本.机床夹具设计手册[M].辽宁:辽宁科学技术出版社,2004[6]许晓旸,专用机床设备设计[M],重庆:重庆大学出版社,2003。[7]孙已德,机床夹具图册[M],北京:机械工业出版社,1984:20-23。[8]贵州工学院机械制造工艺教研室,机床夹具结构图册[M],贵阳:贵州任命出版社,1983:42-50。[9]东北重型机械学院等,机床夹具设计手册[M],上海:上海科学技术出版社,1979。[10]孟少龙,机械加工工艺手册第1卷[M],北京:机械工业出版社,1991。[11]《金属机械加工工艺人员手册》修订组,金属机械加工工艺人员手册[M],上海:上海科学技术出版社,1979。[12]温诗铸,黄平.摩擦学原理.3版.北京:清华大学出版社.2008.[13]谢联先CB.机械零件的承载能力和强度计算.汪一麟,等译.北京:机械工业出版社,1984.[14]李洪,机

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