CA6140车床后托架夹具设计（831001Ф40孔）

设计题目： CA6140车床后托架零件机械加工工艺规程及夹具设计（831001Ф40孔） 需要CAD图纸 加QQ1043932429

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完成日期：

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班级学号：

2010年6月21日 2010年7月1日 *** 10000000

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目 录

需要CAD图纸 加QQ1043932429

前言...................................................................................................................................1 一、零件的分析

(一)计算生产纲领,确定生产类型..............................................................................1 (二)零件的作用...........................................................................................................1 (三)零件的工艺分析...................................................................................................1 二、工艺规程的设计

(一)确定毛坯的制造形式……...………...………...……..........................................2 (二)基准的选择…………...………………………………........................................2 (三)工艺路线的拟订……...………………………………........................................3 (四)机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定...........................................................6 (五)各工序的基本公时...............................................................................................7 三、夹具设计

(一)问题的提出.......................................................................................................... (二)夹具设计.............................................................................................................. 四、总结…………...…………………………………………….................................... 五、主要参考文献……...………………………...…………….....................................

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前 言

机械制造工艺与机床夹具课程设计是在学完了机械制造工艺与机床夹具和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占有重要的地位。

就我个人而言，希望通过这次课程设计，对今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为回厂后的工作打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计中尚有许多不足之处，希望各位教师给予批评指教。 一、零件的分析：

(一)计算生产纲领,确定生产类型：

零件图上为CA6140车床上的后托架,生产量为2000件,该产品属于轻型机械,根据表1-3生产类型与生产纲领等的关系,可确定其生产类型为中批生产。 （二）零件的作用：

后托架在CA6140车床床身的尾部，三个孔分别装丝杠、光杠、转向开关，起加强固定

作用；在?40mm与?30.2mm之间的孔为毛线孔，用于导通油路；旁路的螺纹孔是连接油盖的；正面的四个孔将后托架固定于车床尾部。 （三）零件的工艺分析：

CA6140车床后托架共有两组表面，他们之间有一定的位置要求。现叙述如下：

1、以?40mm孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括：?400及?25.50?0。03?0。025mm，?30.20?0。2mm

mm的孔,两沉头孔为?20mm，两装配铰孔?13mm，深孔?6mm，螺纹M6，两销孔。

?0。025其中，主要加工表面为?400mm ，?30.20?0。2mm及?25.5

?0。30mm的三个孔。

2、以底面120×60mm为中心的加工表面：这一组加工表面包括底面120×60mm和锪平

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面。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是： 1 ?400 ○

?0。025mm孔的轴线与底面的平行度为100：0.07； mm孔的轴线与底面的平行度为100：0.07； mm孔的轴线与底面的平行度为100：0.07；

2?30.20 ○3?30.20 ○

?0。2?0。24下底面的平面度误差为0.03； ○

5毛线孔的中心线与底面的尺寸误差为±0.07； ○

由此可分析知,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面，然后借助与专用

夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。 二、工艺规程的设计：

（一）确定毛坯的制造形式：

后托架是车床CA6140的后托起部分，该零件材料为HT200，考虑到机床运行中要经常

使主轴正转与反转，此时，转向开关、丝杠、光杠也进行正转与反转的连续或瞬时运动。因此，扭矩最大 ，强度不高使用铸件，由于零件的年产量为2000件，已达到中批量生产水平，并且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用砂型铸造，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是比较合理的。 （二）基准的选择

基准的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批量报废，使生产无法正常运行。

1、粗基准的选择：对于一般的孔类零件，以孔作为粗基准完全合理，但对本零件来说，

孔?400?0。025mm为铸造孔，不易作为精基准，故我们可以考虑以顶面加一个可调支撑作为粗

基准，以此基准把底面120×60mm先加工出来，由于此顶面只限制了X、Y、Z的转动和Z

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的移动4个自由度，故可以考虑选左端面为第二基准面，此二面可以限制6个自由度，达到完全定位。

2、精基准的选择：主要应考虑到基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应

尽量进行尺寸计算。这在后面还要专门计算，此处不在重复。 (三) 制订工艺路线：

制订工艺路线的出发点,应当使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得

到合理的保证。在用生产纲领确定为中批量生产的条件下,可以考虑用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，但同时也要保证质量。除此之外，还要考虑到经济效果，在实际生产中还要考虑加工的设备，以尽量使成本降到最低。 1、工艺方案一：

工序10：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm；

工序20：钻两个?13mm的孔；钻两个销孔?10mm；锪两个沉头孔?20mm； 工序30：钻孔?38mm；钻孔?28mm；钻孔?23.5mm；锪平孔?25.5mm端面； 工序40：扩孔?39.5mm；扩孔?29.5mm；扩孔?29.5mm； 工序50：半精镗?40mm； ?30mm； ?25mm；

工序60：精镗孔?40mm； ?30.2mm； ?25.5mm； 工序70：钻螺纹孔?5.1mm；钻深孔?6mm； 工序80：攻螺纹孔M6； 工序90：加工油槽，去毛刺； 工序100：按图纸要求检验； 2、工艺方案二：

工序10：钻孔?38mm；钻孔?28mm；钻孔?23.5mm；锪平孔?25.5mm端面；

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工序20：扩孔?39.5mm；扩孔?29.5mm；扩孔?29.5mm； 工序30：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm；

工序40：钻两个?13mm的孔；钻两个销孔?10mm；锪两个沉头孔?20mm 工序50：半精镗?40mm； ?30mm； ?25mm； 工序60：精镗孔?40mm； ?30.2mm； ?25.5mm； 工序70：钻螺纹孔?5.1mm；钻深孔?6mm； 工序80：攻螺纹孔M6； 工序90：加工油槽，去毛刺； 工序100：按图纸要求检验； 3、工艺方案的比较分析：

以上两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以底面为中心的表面，再以此为基准加工3个孔及其他相关的孔；方案二却恰恰相反，先加工3个孔，再以孔定位加工底面。

根据后托架的作用和两个方案的比较分析，由于?40m, ?30.2mm, ?25.5mm这三个孔的轴线平行度要求较高。因此，选用底面为基准时，加工孔的精度一定的越高越好。因此，方案二的工序不太合适，我们采用方案一的大致顺序。经过分析，方案一的加工顺序是先粗加工、精加工一组表面，再粗加工、精加工另外一组平面。这看上去大致是合理的，但仔细推敲后，发现仍然有不太符合工艺原则，现将改进的工艺过程具体分析如下：

工序10：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm；

工序20：钻两个?13mm的孔；钻两个销孔?10mm；锪两个沉头孔?20mm； 工序30：钻孔?38mm；钻孔?28mm；钻孔?23.5mm；锪平孔?25.5mm端面；

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工序40：扩孔?39.5mm；扩孔?29.5mm；扩孔?29.5mm； 工序50：钻螺纹孔?5.1mm；钻深孔?6mm； 工序60：攻螺纹孔M6；

工序70：半精镗?40mm； ?30mm； ?25mm； 工序80：加工油槽；

工序90：精镗孔?40mm； ?30.2mm； ?25.5mm； 工序100：去毛刺；

工序110：按图纸要求检验；

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定:

CA6140车床后托架零件材料为HT200，硬度为200HBS，毛坯余量为3.05kg,生产类 型为中批生产,采用铸造毛坯。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸和毛坯

尺寸如下：

1、底面（120×60mm）

考虑其表面粗糙度比较高，故需粗、精铣底面，其加工余量Z=2mm。 2、其余各铸造孔加工余量如下：

零件尺寸 单边 毛坯 ?400?0。025mm 1.5mm ?37mm

3、其余各孔由于直径较小，故只能为实心孔,其毛坯不能铸造出孔,参照《机械加工工艺手册》

后确定：

?25.5mm孔————钻孔到?23.5mm；扩孔到?24.7mm；

半精镗到?24.9；精镗到?25.5mm；

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?30.2mm孔————钻孔到?28mm；扩孔到?29.3mm 半精镗到?29.8mm；精镗到?30.2mm； ?40mm孔—————扩孔到?38.7mm；

半精镗到?39.6mm；精镗到?40mm； （五)确定切削用量及基本工时 ： 工序10：粗、精铣底面：

1、加工条件

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：粗、精铣底面，保证尺寸120×60mm和台阶高18mm； 机床：X6132型铣床；

刀具：高速钢圆柱形铣刀，根据《金属切削手册》表6-4取铣刀直径d=100mm，

根据《金属切削手册》表6-7查得铣刀齿数Z=14；

2、确定铣削深度：

参考有《金属切削手册》确定粗加工的铣削深度a=2.5mm；精加工

p的铣削深度a=0.5mm；

p 3、确定每齿进给量：

参考《机械加工工艺手册》（软件版）取粗铣时的每齿进给量

fz=0.15(mm/z)；精铣时的每转进给量f=0.8（mm/z）；

4、确定主轴转速：

参考《实用金属切削加工工艺手册》表8-4，取粗铣时的主轴转速为

150r/min，精铣时的主轴转速为190r/min；

5、计算铣削速度：

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前面已经确定铣刀直径d=100mm和主轴转速（粗铣刀时为300r/mm）。

所以，相应的铣削速度分别为：

粗铣时：v? 精铣时：v??dn3.14?100?150 ??47.（1m/min）10001000?dn3.14?100?190??60（m/min） 10001000 6、校核机床功率（只需校核粗加工即可）：

50.140.860.72aefzapZnKpm； 关由手册查得功率pm?92.4?10d 取Z=14，n?而Kpm150?2.5r/s，ae?60，ap=2.5mm，fz?0.15mm/z 60?Kv?KFZ由手册查得Kv=1，KFZ=1故Kpm?1，所以：

pm?92.4?10?5?1000.14?600.86?0.150.72?2.5?14?2.5?1?1.32KW起所耗功率远小于机床功率，故可用。

7、计算基本工时：

参考《机械加工工艺手册》（软件版）确定切入和切出的行程长度

l1?l2?10（mm）（mm），而工件的长度为lm?120，故铣刀的工作行程为l?10?120?130（mm）。所以，基本工时为：

T基本?l?l1?l2130（粗铣时）； ??0.41（m/min）

nf0.15?14?150l?l1?l2130（精铣时）； ??1.08（m/min）

nf0.8?150 T基本? 工序20：钻四个定位孔（2-?10mm和2- ?13mm）；锪两个沉头孔?20mm，深2mm；

工步1：钻两个?13mm孔

1、加工条件

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：钻锥度孔?10mm，保证零件图上的精度要求；

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机床：Z5125A型钻床；

刀具：，钻头直径13mm， 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.3（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度

； vc?30m/min 4、计算转速：

n?1000v1000?30??795.9（r/min），按机床实际转速取?D3.14?13n?750（r/min）；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l220?7?4 ??0.14（min）nf750?0.3 工步2：钻两个?10mm孔

1、加工条件

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：钻锥度孔?10mm，保证零件图上的精度要求； 机床：Z5125A型钻床；

刀具：高速钢麻花钻，钻头直径10mm； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.2（mm/r）； 3、确定切削速度：

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T基本?l?l1?l260?2.5?4?0.32（min） ?350?0.6nf工步3：扩孔到?24.5mm 1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：扩孔?24.5mm； 机床：Z575型钻床；

刀具：高速钢扩孔钻，扩孔钻直径24.5mm； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.4（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度

vc?28m/min；

4、计算转速：

n?1000v1000?28??363.97（r/min），按机床实际转速?D3.14?24.5（r/min）取n?360；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l260?2.5?4?0.46（min） ?360?0.4nf工序50：钻螺纹孔?5.2mm；钻深孔?6mm； 工步1：钻螺纹孔?5.2mm

1、加工条件：

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工件材料：HT200，σ

b=200HBS，铸造；

加工需求：钻孔?5.1mm； 机床：Z5125A型钻床；

刀具：高速钢麻花钻，钻头直径5.2mm； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.15

（mm/r）；

3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度

vc?30m/min；

4、计算转速：

n?1000v1000?30??1861（r/min），按机床实际转速取?D3.14?5.2n?1600（r/min）；

5、计算基本时间：

T基本?25?4?4l?l1?l2?0.14（min） ?1600?0.15nf 工步2：钻深孔?6mm

1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：钻孔?6mm； 机床：Z5125A型钻床；

刀具：高速钢麻花钻，钻头直径6mm；

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2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.2（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度

vc?38m/min；

4、计算转速：

n?1000v1000?38??2016.98（r/min），按机床实际转速?D3.14?6（r/min）取n?1800；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l295?4.5?4?0.29（min） ?1800?0.2nf工序60：攻螺纹孔M6；

1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：攻螺纹孔M6； 机床：Z5125A型钻床；

刀具：高速钢麻花钻，钻头直径6mm； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取进给量f=0.2（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》中表5-6，取切削速度

vc?38m/min；

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4、计算转速：

n?1000v1000?38??2016.98（r/min），按机床实际转速?D3.14?6（r/min）取n?1800；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l225?4?4?0.10（min） ?1800?0.2nf工序70：半精镗到?39.7mm； ?30mm； ?25.3mm； 工步1：半精镗到?39.7mm；

1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：半精镗到?39.7mm； 机床：T68镗床；

刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.37（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取切削速度vc 4、计算转速：

?48m/min；

n?1000v1000?48??385（r/min），按机床实际转速取?D3.14?39.7n?400（r/min）；

5、计算基本时间：

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T基本?l?l1?l260?2?4?0.45（min） ?400?0.37nf 工步2：半精镗到?30mm；

1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：半精镗到?30mm； 机床：T68镗床；

刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.13（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取切削速度vc 4、计算转速：

?48m/min；

n?1000v1000?48??509.6（r/min），按机床实际转速取?D3.14?30n?500（r/min）；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l260?2?4?1.0（min） ?500?0.13nf 工步3：半精镗到?25.3mm；

1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：半精镗到?25.3mm； 机床：T68镗床；

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刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.13（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取切削速度vc 4、计算转速：

?50m/min；

n?1000v1000?50??629.4（r/min），按机床实际转速取?D3.14?25.3n?630（r/min）；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l260?2?4?0.81（min） ?630?0.13nf工序80：精镗到?40mm；?30.2mm；?25.5mm； 工步1：精镗到?40mm；

1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：精镗到?40mm； 机床：T68镗床；

刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.37（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取切削速度vc ?48m/min；

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4、计算转速：

n?1000v1000?48??382.2（r/min），按机床实际转速取?D3.14?40n?400（r/min）；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l260?2?4?0.45（min） ?400?0.37nf 工步2：精镗到?30.2mm；

1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：精镗到?30.2mm； 机床：T68镗床；

刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.13（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取切削速度vc 4、计算转速：

?48m/min；

n?1000v1000?48??506.2（r/min），按机床实际转速取?D3.14?30.2n?500（r/min）；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l260?2?4?1.0（min） ?500?0.13nf第 22 页 共 25 页

工步3：精镗到?25.3mm；

1、加工条件：

工件材料：HT200，σ

=200HBS，铸造；

b 加工需求：精镗到?25.5mm； 机床：T68镗床；

刀具：硬质合金镗刀； 2、确定切削进给量：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取进给量f=0.13（mm/r）； 3、确定切削速度：

根据《实用金属切削加工工艺手册》，取切削速度vc 4、计算转速：

?50m/min；

n?1000v1000?50??624.5（r/min），按机床实际转速取?D3.14?25.5n?630（r/min）；

5、计算基本时间：

T基本?l?l1?l260?2?4?0.81（min） ?630?0.13nf三、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，需要设计专用夹具。 经过指导老师的布置和协商，决定设计精镗三杠孔（?400?25.50?0。03?0。025mm，?30.20?0。2mm及

mm）的专用夹具。此夹具将用于T68卧式镗床。刀具采用硬质合金镗刀，对工件的三

杠孔分别进行镗削加工。 （一）问题的提出：

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本夹具主要用来精镗三杠孔（?400?0。025mm，?30.20?0。2mm及?25.50?0。03mm）。这三个孔

的轴线与底面的平行度、各个孔的轴线的平行度都有一定的技术要求。因在本次加工前所有要求表面均已加工完毕。因此，精度已经不是主要问题。所以，在本次加工中主要应考虑如何提高劳动生产率、降低劳动强度、改善劳动条件上。 （二）夹具设计： 1、定位基准的选择：

由夹具零件图知，三个孔的轴线与底面的距离有要求，底面已经精加工。因此，以底面为定位精基准。又因 2、定位误差分析：

（1）定位元件尺寸及公差的确定：

夹具的2个定位元件为支撑板和定位心轴，查夹具设计手册知，镗床夹具的误

差是工件表面的误差的1/2左右。考虑到实际情况，我们取1/3，故支撑板的平行度要

求为0.02，定位心轴的轴线与底面的公差为±0.02mm。因此，后拖架底面的最大倾斜距离为

0.04mm，而最小为-0.04mm。故由此可一起最大转角为：

tana?0.04?20.08??0.00067，所以a?0.212? l120即大间隙满足零件的精度要求。

（2）计算?40mm，?30.2mm及?25.5mm三孔间的平行度误差：

零件?40mm孔与回转镗模的内径的最大间隙为： ?max?0.025?0?0.025（mm） 回转镗模的孔长为50mm，则由上述间隙引起的最大倾角为：为镗孔的最大平行度误差。

因为三孔的平行度公差为100：0.07和100：0.08，显然夹具的

0.025，即 50第 24 页 共 25 页

0.025=0.5：100〈0.7：100〈0.8：100 50 故上述平行度误差是允许的。

3、夹具设计及操作的简要说明：

如前所述，在设计夹具时，应考虑提高劳动生产率，为此，应首先着眼于机动夹紧，

而不采用手动夹紧。但是此零件用机动夹紧过于浪费，从经济上考虑应该用手动夹紧，方便、简单、易于操作。由于是精加工，镗削余量十分小，镗削力自然就小。因此，更适合采用手动夹紧。经过唐老师的耐心指导，以及相关工具书的查阅，本夹具总的感觉还是比较紧凑的。 四、总结：

通过这次课程设计，使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。 通过这次课程设计，使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查图表、资料、手册等工具书。通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。

总之，通过这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习与工作打下一个坚实而良好的基础。在此，衷心感谢唐其林、唐毅锋老师的帮助和指导。 五、主要参考文献：

[1] 白成轩．机床夹具设计新原理．北京：机械工业出版社，1997年； [2] 徐鸿本．机床夹具设计手册．沈阳：辽宁科学出版社，2004年；

[3] 赵家齐．机械制造工艺学课程设计指导书（第2版）．北京：机械工业出版社，2000 年； [4] 史全富等．金属切削手册（第三版）．上海：上海科学技术出版社，2000年；

[5] 陈家芳．实用金属切削加工工艺手册（第二版）．上海：上海科学技术出版社，2005年；

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