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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計
摘 要
本次設(shè)計是對制動器杠桿零件的加工工藝規(guī)程及一些工序的專用夾具設(shè)計。制動器杠桿零件的主要加工表面是銑鍵槽。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設(shè)計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度?；鶞?zhǔn)選擇以制動器大外圓端面作為粗基準(zhǔn)，以制動器大外圓端面與兩個工藝孔作為精基準(zhǔn)。主要加工工序安排是先以制動器大外圓端面互為基準(zhǔn)加工出端面，再以端面定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔與平面。整個加工過程均選用組合機(jī)床及加工中心。
Abstract
The design of the plate after spring lug parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Spring plate after hanging parts of the main plane of the surface and pore. By the principle known Processing , the plane guarantee precision machining holes than guarantee the machining precision easy. So the design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of processing to ensure accuracy. After selecting base plate spring lug large cylindrical face as a rough benchmark, After the leaf spring lug large cylindrical end with two holes as a precision technology benchmarks. main processes arrangements after the first spring plate lug large cylindrical face each other benchmarks machined face, End position to further processing out of holes. In addition to the follow-up processes are individual processes with end-positioning technology and other processing Kong and plane. The entire process of processing machine combinations were selected
目錄
摘 要……………………………………………………………………2
ABSTRACT … …………………………………………………………II
目 錄…………… ……… …… ………………………………………1
1 緒 論………………………………………………………………1
2 制動器加工工藝規(guī)程設(shè)計…………………………………………3
2.1零件的分析 3
2.2工藝方案簡介 3
2.2.1零件的工藝過程分析 4
2.3工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 4
2.4制動器加工定位基準(zhǔn)及制造形式的選擇 5
2.4.1 確定毛坯的制造形式 5
2.4.2粗基準(zhǔn)的選擇 5
2.4.3精基準(zhǔn)的選擇 6
2.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
2.6時間定額計算及生產(chǎn)安排 8
3 銑鍵槽夾具設(shè)計 13
3.1銑鍵槽夾具設(shè)計 13
3.2定位方案的分析和定位基準(zhǔn)的選擇 13
3.3定位誤差分析 13
3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 14
3.5具精度分析 14
結(jié) 論 ………………………………………………………………16
參 考 文 獻(xiàn) ………………………………………………………… 17
致 謝………………………………………………………………19
1 緒 論
機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實際的綜合運(yùn)用，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。機(jī)械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設(shè)計及制造提出了更高的要求。所以對機(jī)械的加工工藝及夾具設(shè)計具有十分重要的意義。
夾具從產(chǎn)生到現(xiàn)在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現(xiàn)在夾具與人的結(jié)合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機(jī)床之間的橋梁，夾具的機(jī)能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認(rèn)識到，夾具與操作人員改進(jìn)工作及機(jī)床性能的提高有著密切的關(guān)系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現(xiàn)為夾具與機(jī)床的結(jié)合，夾具作為機(jī)床的一部分，成為機(jī)械加工中不可缺少的工藝裝備。
在夾具設(shè)計過程中，對于被加工零件的定位、夾緊等主要問題,設(shè)計人員一般都會考慮的比較周全，但是，夾具設(shè)計還經(jīng)常會遇到一些小問題，這些小問題如果處理不好，也會給夾具的使用造成許多不便，甚至?xí)绊懙焦ぜ募庸ぞ取Ｎ覀儼讯嗄陙碓趭A具設(shè)計中遇到的一些小問題歸納如下：清根問題在設(shè)計端面和內(nèi)孔定位的夾具時，會遇到夾具體定位端面和定位外圓交界處清根問題。端面和定位外圓分為兩體時無此問題,。夾具要不要清根，應(yīng)根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)而定。如果零件定位內(nèi)孔孔口倒角較小或無倒角,則必須清根,如果零件定位孔孔口倒角較大或孔口是空位，則不需要清根，而且交界處可以倒為圓角R。端面與外圓定位時，與上述相同。讓刀問題在設(shè)計圓盤類刀具(如銑刀、砂輪等)加工的夾具時，會存在讓刀問題。設(shè)計這類夾具時，應(yīng)考慮銑刀或砂輪完成切削或磨削后，銑刀或砂輪的退刀位置，其位置大小應(yīng)根據(jù)所使用的銑刀或砂輪的直徑大小，留出超過刀具半徑的尺寸位置即可。更換問題在設(shè)計加工結(jié)構(gòu)相同或相似，尺寸不同的系列產(chǎn)品零件夾具時，為了降低生產(chǎn)成本,提高夾具的利用率，往往會把夾具設(shè)計為只更換某一個或幾個零件的通用型夾具。
隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機(jī)床夾具提出更高的要求。特別像軸類不規(guī)則零件的加工還處于落后階段。在今后的發(fā)展過程中，應(yīng)大力推廣使用組合夾具、半組合夾具、可調(diào)夾具，尤其是成組夾具。在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精高效模塊組合通用經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。
2 規(guī)程設(shè)計
2.1零件的分析
題目給出的零件是制動器杠桿。制動器的零件圖如圖2.1所示。
圖2.1 制動器零件圖
2.2工藝方案簡介
表 2.3 工藝方案表
工序1：
以1、2、3毛坯面定位，車?35軸
工序2：
以?35軸定位，車?28，?280/-0.52及15°倒角
工序3：
以?35軸定位，車?30f10-0.020/-0.104保證粗糙度0.8
工序4：
以?35軸定位，車?24P9-0.022/-0.074保證粗糙度0.8，根部倒圓R0.5，及倒角1x45°
工序5：
以?35軸定位，車?220/-0.52保證長度80及15°倒角
工序6：
以?35軸定位，車端面，保證長度113±1及頭部倒角
工序7：
車?12H11(+0.1/0),保證高度尺寸74.8
工序8：
以1、2、3定位，銑?32+2/0 深度11.20+0.12/0
工序9
以1、2、定位，鉆?4+0.3/0通孔
工序10
檢驗入庫
2.2.1零件的工藝過程分析
由制動器零件圖知可將其分為兩組加工表面。它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：
以兩外圓端面為主要加工表面的加工面。這一組加工表面包括：兩外圓端面的銑削，加工的孔，其中兩外圓端面表面粗糙度要求為，的孔表面粗糙度要求為
2.3工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施
由以上分析可知。該零件的主要加工表面是軸及孔。一般來說，保證平面的加工精度要比保證孔系的加工精度容易。因此，對于該零件來說，加工過程中的主要問題是保證平面的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，處理好孔和平面之間的相互關(guān)系。
該類零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工零件的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去鑄件表面的凹凸不平。為提高孔的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。
制動器零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工分開的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。
由于制動器的生產(chǎn)量很大。怎樣滿足生產(chǎn)率要求也是過程中的主要考慮因素。
2.4制動器加工定位基準(zhǔn)及制造形式的選擇
2.4.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為45#鍛件。由于生量已達(dá)到大批生產(chǎn)的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這對提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量也是有利的。
2.4.2粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)當(dāng)滿足以下要求：
（1） 粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)以加工表面為粗基準(zhǔn)。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關(guān)系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應(yīng)選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。
（2） 選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。
（3） 應(yīng)選擇加工余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。
（4） 應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時需經(jīng)初加工。
（5） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因為粗基準(zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
為了滿足上述要求，基準(zhǔn)選擇以套管大外圓端面作為粗基準(zhǔn)，先以套管大外圓端面互為基準(zhǔn)加工出端面，再以端面定位加工出工藝孔。在后續(xù)工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔與平面。
2.4.3精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行尺寸換算。
2.5機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
零件材料為45#，硬度HRA為70～75，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用棒料毛坯。
根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：
(1) 車φ35
考慮其加工表面粗糙度要求為，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》，取2Z=5 已能滿足要求
(2) 加工φ28孔上偏差0下偏差-0.52
其表面粗糙度要求較高為，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》，確定工序尺寸及余量為：1mm。
(3) 工件左端外圓倒角：15度
考慮其表面粗糙度要求為，已能滿足要求。
(4) 工件左端內(nèi)孔倒角：C1
考慮其表面粗糙度要求為，已能滿足要求。
(5) 工件右端外圓倒角：C1
考慮其表面粗糙度要求為，已能滿足要求。
(6) 工件右端內(nèi)孔倒角：C1
考慮其表面粗糙度要求為，已能滿足要求。
(7) 銑左側(cè)端面
考慮其加工表面粗糙度要求為，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》，取2Z=5已能滿足要求
(8) 銑左側(cè)端面的另一個面
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》，取銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-23，取，
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2-1）
(9) 銑右側(cè)端面
工作臺每分進(jìn)給量： 式（2-2）
取=，，=代入公式（2-2）得：
取
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數(shù)為1
(10) 車?220/-0.52保證長度80及15°倒角
車削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表，取，
取=30, =63代入公式得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》，取
實際銑削速度：
取=，，=代入公式
工作臺每分進(jìn)給量：
(11) 車?12H11(+0.1/0),保證高度尺寸74.8
(12) 淬火回火HRA70-75
(13) 檢驗入庫
2.6時間定額計算及生產(chǎn)安排
參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-2，機(jī)械加工單件（生產(chǎn)類型：中批以上）時間定額的計算公式為：
（大量生產(chǎn)時）
因此在大批量生產(chǎn)時單件時間定額計算公式為：
式 (2-5)
其中： —單件時間定額
—基本時間（機(jī)動時間）
—輔助時間。用于某工序加工每個工件時都要進(jìn)行的各種輔助動作所消耗的時間，包括裝卸工件時間和有關(guān)工步輔助時間
—布置工作地、休息和生理需要時間占操作時間的百分比值
工序1：粗車車?35軸
機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-43，
取，，k=0.1214代入公式（2-5）得
單間時間定額：
工序2：以?35軸定位，車?28，?280/-0.52及15°倒角
機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-48，
取，，k=0.13代入公式（2-5）得
單間時間定額：
工序3：以?35軸定位，車?30f10-0.020/-0.104保證粗糙度0.8機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
工序4：工件左端內(nèi)圓倒角：C1
機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
工序5：以?35軸定位，車?220/-0.52保證長度80及15°倒角機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
工序6：以?35軸定位，車端面，保證長度113±1及頭部倒角
機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-45，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
工序7：以?35軸定位，車端面，保證長度113±1及頭部倒角
機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-43，
取，，k=0.1214代入公式（2-5）得
單間時間定額：
工序8：銑?32+2/0 深度11.20+0.12/0
機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-48，
取，，k=0.1214代入公式（2-5）得
單間時間定額：
工序9：鉆?4+0.3/0通孔
機(jī)動時間：
輔助時間：參照《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-41，取工步輔助時間為。由于在生產(chǎn)線上裝卸工件時間很短，所以取裝卸工件時間為。則
：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表2.5-43，k=12.14
取，，k=0.1214代入公式（2-5）得
時間定額：
3 銑鍵槽夾具設(shè)計
3.1銑鍵槽夾具設(shè)計
本夾具主要用來銑鍵槽。由加工本道工序的工序簡圖可知。粗銑鍵槽內(nèi)側(cè)端面時，均有表面粗糙度要求。本道工序僅是對內(nèi)側(cè)端面進(jìn)行粗加工。工件以孔及端面和外面為定位基準(zhǔn)，在帶臺肩長銷和浮動支承半板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由孔兩端面。
3.2定位方案的分析和定位基準(zhǔn)的選擇
在進(jìn)行內(nèi)側(cè)端面粗銑加工工序時，工藝孔已經(jīng)加工出。很容易想到一面一孔組合基準(zhǔn)定位，以在帶臺肩長銷為第一定位基準(zhǔn)限制工件的四個自由度，端面應(yīng)一點接觸，限制一個自由度，工件以孔及端面和叉桿面為定位基準(zhǔn)，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先孔兩端面，再用汽夾緊桿機(jī)構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。
3.3定位誤差分析
本工序選用的工件以圓孔在定位銷上定位，定位銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準(zhǔn)位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準(zhǔn)位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。
式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）；
——工件圓孔直徑公差（mm）；
——定位銷外圓直徑公差（mm）。
圖3.2 定位銷水平放置時定位分析圖
3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明
本夾具用于制動缸內(nèi)側(cè)端面的粗銑鍵槽。件以孔及端面和叉桿面為定位基準(zhǔn)，在帶臺肩長銷和浮動支撐板上實現(xiàn)完全定位。夾緊時，首先由螺母和開口墊圈夾緊孔兩端面。
機(jī)構(gòu)帶動浮動壓塊在工件叉桿處夾緊。其夾緊采用的是手動夾緊，夾緊簡單、快速、可靠。有利于提高生產(chǎn)率。工件在夾具體上安裝好后，浮動壓塊在螺絲動下向下移動夾緊工件。當(dāng)工件加工完成后，壓塊隨即在螺絲下松開工件，即可取下工件。
3.5具精度分析
利用夾具在機(jī)床上加工時，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)。它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系。因此在夾具設(shè)計中，當(dāng)結(jié)構(gòu)方案確定后，應(yīng)對所設(shè)計的夾具進(jìn)行精度分析和誤差計算。
該工藝孔的位置度應(yīng)用的是最大實體要求。即要求：（1）、各孔的實際輪廓受最大實體實效邊界的控制即受直徑為的理想圓柱面的控制。（2）、各孔的體外作用尺寸不能小于最大實體實效尺寸。（3）、當(dāng)各孔的實際輪廓偏離其最大實體狀態(tài)，即其直徑偏離最大實體尺寸時可將偏離量補(bǔ)償給位置度公差。（4）、如各孔的實際輪廓處于最小實體狀態(tài)即其實際直徑為時，相對于最大實體尺寸的偏離量為，此時軸線的位置度誤差可達(dá)到其最大值。
工藝孔的表面粗糙度。
結(jié) 論
制動器杠桿的工藝及夾具設(shè)計，主要是對制動器杠桿工藝和夾具進(jìn)行設(shè)計。制動器杠桿工藝設(shè)計主要是確定加工工藝路線，機(jī)械加工余量和切削用量、基本工時的確定，夾具的設(shè)計主要是要設(shè)計出正確的定位夾緊機(jī)構(gòu)。在本設(shè)計中工件的加工工藝路線正確合理，夾具的定位夾緊機(jī)構(gòu)也能達(dá)到定位夾緊的目的，能保證加工工件的精度。在設(shè)計中遇到了很多問題，如出現(xiàn)工藝路線的不合理，甚至出現(xiàn)不能保證加工所要求達(dá)到的精度。在進(jìn)行夾具設(shè)計時，因定位基準(zhǔn)選擇不合理，出現(xiàn)過定位或欠定位造成加工的零件的精度得不到保證。在選擇夾緊機(jī)構(gòu)時由于機(jī)構(gòu)的大小，尺寸等不合理，而達(dá)不到夾緊的目的，也可能因夾緊力作用點或作用面的位置不合理而使工件產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)。不過在指導(dǎo)老師的悉心認(rèn)真的指導(dǎo)下，經(jīng)過三個多月自身的不斷努力，這些問題都一一解決。在這個過程中，對機(jī)械加工工藝和夾具設(shè)計有關(guān)的知識有了更深的理解，增強(qiáng)了對本專業(yè)綜合知識運(yùn)用的能力，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 李旦等，機(jī)床專用夾具圖冊，哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2005。
[2] 孫已德，機(jī)床夾具圖冊，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1984。
[3] 何玉林，機(jī)械制圖，重慶：重慶大學(xué)出版社，20001983。
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