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杠杆机械加工工艺计算说明书

34
2020年4月19日
文档仅供参考

西安科技大学
机械制造工艺学课程设计
题目：杠杆加工工艺设计

班级：机械设计制造及其自动化 班
姓名：
学号：
日期： 0911

目录

绪论 3
一、杠杆加工工艺规程设计 3
（一).零件的工艺分析及生产类型的确定 3
1.零件的作用 3
2.零件的工艺分析 3
(二).选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 3
1.确定毛坯的制造形式 3
2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 4
3.确定机械加工余量 4
4.确定毛坯尺寸表 4
5.确定毛坯尺寸公差 4
6.设计毛坯图 5
(三）.选择加工方法，制定工艺路线 5
1.定位基准的选择 5
2.零件表面加工方法的选择 5
3.制定工艺路线 6
(四）.工序设计 6
1.机械加工余量、工序尺寸 6
2.确定切削用量 7
3.确定基本工时 17
参考文献 23

绪论
机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，并进行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，设计了杠杆这一普通而且简单的零件，提高了结构的设计能力，为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，时间仓促，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多多指教。

一、杠杆加工工艺规程设计
（一）.零件的工艺分析及生产类型的确定
1.零件的作用
题目所给的零件是CA6140车床的杠杆。它位于车床制动机构中，主要起制动作用。杠杆一端与制动带连接，另一端经过刚球与齿条轴的凸起（或凹槽）相接触，当离合器脱开时，齿条轴与杠杆下端接触，是起逆时针方向摆动，将制动带拉紧；当左右离合器中任一个接合时，杠杆都顺时针方向摆动，使制动带放松，从而达到制动的目的。
2．零件的工艺分析
所加工零件立体图，零件图如下图

2.零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，为此以下是杠杆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）小头钻Φ以及与此孔相通的Φ14阶梯孔、M8螺纹孔；
2）钻Φ锥孔及铣Φ锥孔平台；
3）钻2—M6螺纹孔；
4）铣杠杆底面及2—M6螺纹孔端面。
（2）主要基准面：
1）以Φ45外圆面为基准的加工表面
这一组加工表面包括：Φ的孔、杠杆下表面
2）以Φ的孔为中心的加工表面
这一组加工表面包括：Φ14阶梯孔、M8螺纹孔、Φ锥孔及Φ锥孔平台、2—M6螺纹孔及其倒角。其中主要加工面是M8螺纹孔和Φ锥孔平台。
(二).选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图
1.确定毛坯的制造形式
零件的材料HT200。由于年产量为很高，大于5000件，达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造，最大质量可达250kg,最小壁厚为3-5mm,CT 8-10,毛坯尺寸公差1-3mm，加工余量等级为G。便于铸造和加工工艺过程，而且还能够提高生产率。
2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
铸件的公差及机械加工余量按GB/T6414—1999确定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定下列因素。
（1） 铸件机械加工余量等级 该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，查表确定加工余量等级为D～F，取F级。
（2） 铸件公差等级 该值由铸件的成型方法和材料确定，成型方法为金属型铸造，材料为灰口铸铁，查表（《机械工程及自动化简明设计手册·上册》pp211表5-3）得铸件公差等级为8～10级，取8级。
（3）铸件尺寸公差 根据表5-6（同上，pp214）毛坯铸件的基本尺寸处于100～160之间，而铸件的尺寸公差等级取为8级。
3.确定机械加工余量
对所有加工表面取同一个数值，根据零件的铸造方法及铸件材料可知机械加工余量等级为D～F级，取E级。毛坯铸件的基本尺寸处于100～160之间，由表5-5（同上，pp213,GB/T11305--89）得机械加工余量1.5mm。
4.确定毛坯尺寸表
上面查得得机械加工余量适于机械加工表面粗糙度，因此这些表面毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量即可。
由于均为单侧加工得
RMA(要求的机加工余量)
F（加工面的最大轮廓尺寸）
CT（公差等级）
综上所述，确定毛坯尺寸见表
零件尺寸
单面加工余量
铸件尺寸
30
1.5
32.15
17
1.5
19.1
90
1.5
92.3
5.确定毛坯尺寸公差
毛坯的尺寸公差根据毛坯铸件的最大尺寸，及加工余量等级得：
铸件尺寸
偏差
32.15
0.65
19.1
0.6
92.3
0.8

6.设计毛坯图

(三）.选择加工方法，制定工艺路线
1.定位基准的选择
（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是加强筋所在的肩台的表面作为加工的粗基准，可用装夹对肩台进行加紧，利用一个V形块支承45圆的外轮廓做主要定位，以限制z、z、y、y四个自由度。再以一面定位消除x、x两个自由度，达到完全定位,就可加工Φ25的孔。
（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ25的孔作为精基准。
2.零件表面加工方法的选择
本零件的加工表面有端面、内孔及小孔等以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下。
（1）Φ25孔下表面 未标注公差尺寸，根据GB 1800-79 规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为。可选择粗铣、精铣。
（2）Φ25孔 由尺寸知公差等级为IT7，表面粗糙度为可选择钻、扩、铰。
（3）30mm的下平台 未标注公差尺寸，根据GB 1800-79 规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为，可选粗铣、精铣。
（4）Ф12.7的锥孔 由尺寸知公差等级为IT11，表面粗糙度为可选钻、铰。
（5）M8螺纹孔 未标注螺纹公差等级，倒角处表面粗糙度为，未标注公差等级，按规定取公差等级IT14，可选钻、铰M8螺纹孔，再攻内螺纹，最后锪Ф14阶梯孔。
（6）2-M6上端面 未标注公差尺寸，根据GB 1800-79 规定其公差等级按IT14，表面粗糙度为，可选择粗铣、精铣。
（7）2-M6螺纹孔 未标注公差尺寸，根据GB 1800-79 规定其公差等级按IT14，根据螺纹的加工方法，选用先钻后倒角再攻丝的加工方法。

3.制定工艺路线

工艺路线方案：
工序1：粗精铣Φ25孔下表面
工序2：钻、扩、铰孔使尺寸到达Фmm
工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台
工序4：钻Ф12.7的锥孔
工序5：加工M8螺纹孔，锪钻Ф14阶梯孔
工序6：粗精铣2-M6上端面
工序7：钻2-M6螺纹孔，攻螺纹孔2-M6
工序8：去毛刺
工序9：检验

具体的工艺过程如下：
工序1：粗精铣杠杆下表面。保证粗糙度是3.2选用立式升降台铣床X52K。
工序2：加工孔Φ25。钻孔Φ25的毛坯到Φ22mm；扩孔Φ22mm到Φ24.7mm；铰孔Φ24.7mm到Фmm。保证粗糙度是1.6采用立式钻床Z535。
工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台，依然采用立式铣床X52K。
工序4：以铣削过的Φ25孔下表面为定位基准，钻、扩直径Φ12.7的锥孔，采用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。
工序5：加工螺纹孔M8，锪钻Ф14阶梯孔。用组合夹具，保证与垂直方向成10゜。
工序6：粗精铣M6上端面 。用回转分度仪加工，粗精铣与水平成36゜的台肩。用立式铣床X52K，使用组合夹具。
工序7：钻2-M6螺纹底孔、攻2-M6螺纹，用立式钻床Z535，为保证加工的孔的位置度，采用专用夹具。
工序8：去毛刺。
工序9：检验。
(四）.工序设计
1.机械加工余量、工序尺寸
由于本设计规定零件为大批量生产，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。
1） 加工Φ25的下表面，结合零件尺寸，查表知精加工余量为1mm,。因此铸件尺寸经过粗加工从32.15mm变到31mm，即粗加工1.15mm。
2） 对Φ25的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求1.6，查表，根据孔的尺寸，采用第一次钻达到23.0mm,再扩孔至24.8mm，最后铰孔至25mm.
3) 加工宽度为30mm的下平台时，用铣削的方法加工台肩。由于台肩的加工表面有粗糙度的要求，而铣削的精度能够满足，由表知精加工余量为1mm，则粗加工至18mm。
4） 加工锥孔Φ12.7时，由于内表面有粗糙度要求6.3，查表知采用Φ13的钻头，钻至12.0mm,再用Φ12.7mm标准高速钢扩孔钻扩孔至12.7mm。
5） 加工Ф14阶梯孔，由于粗糙度要求，查表采用选用Φ7
的麻花钻头，钻孔至Φ7，选用丝锥攻M8螺纹。最后用Φ14mm小直径端面锪钻，锪至14mm。
6） 粗精铣M6上端面，由于粗糙度要求，查表知精加工余量为1mm，则粗加工至91mm。
7） 加工2-M6螺纹孔，由于粗糙度要求，查表采用Φ5的麻花钻头，选用丝锥攻M6螺纹。
。
3.确定切削用量
工序1：粗、精铣孔下表面

（1）粗铣孔下表面
工件材料： HT200，铸造。
机床：X52K立式铣床。
刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=1.15mm
因此铣削深度：
每齿进给量：查表，取铣削速度：取
机床主轴转速：
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
由式2.1机床主轴转速：

查表选用n=375r/min
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
（2）精铣孔下平面
工件材料： HT200，铸造。
机床： X52K立式铣床。
刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数1，此为细齿铣刀。
因其单边余量：Z=1mm
因此铣削深度：
每齿进给量：查表，取铣削速度：取
机床主轴转速：
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
由式2.1机床主轴转速：

查表， 选用n=150r/min
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：

工序2：加工孔Φ25到要求尺寸
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加工刀具分别为：
钻孔——Φ23mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；
扩孔——Φ24.8mm标准高速钢扩孔钻；
铰孔——Φ25mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。
（1）确定钻削用量
1）确定进给量 根据文献资料，查出，由于孔深度比，钻孔深度不大于三倍，故取。
2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表5—131，得：
，
，
由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。
由参考文献，，，故

查Z535机床说明书，取。实际切削速度为：

查表，，故

因此，，，
相应地
，，
（2）确定扩孔切削用量
1）确定进给量 根据文献资料可查出，取。
2）确定切削速度及 查表，取。修正系数：
，，由查出
故

查机床说明书，取。实际切削速度为

（3）确定铰孔切削用量
1）确定进给量 查表，，按该表注4，进给量取小值。取。
2）确定切削速度及 查表，取。由
参考文献，得修正系数，
（根据）
故

查表可知，取，实际铰孔速度

（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：，，，
扩孔：，，，
铰孔：，，，

工序3：粗精铣宽度为30mm的下平台
（1）粗铣宽度为30mm的下平台
工件材料： HT200，铸造。
机床：X52K立式铣床。
刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=1.1mm
因此铣削深度：
每齿进给量：查表，取铣削速度：查表，取
机床主轴转速：
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
由式2.1机床主轴转速：

查表 选用n=375r/min
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
（2）精铣宽度为30mm的下平台
工件材料： HT200，铸造。
机床： X52K立式铣床。
因其单边余量：Z=1mm
因此铣削深度：
每齿进给量：查表，取铣削速度：查表，取
机床主轴转速：
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
机床主轴转速：

按照表5—72 选用n=150r/min
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：

工序4： 钻Ф12.7的锥孔
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为12.7mm，，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床。
钻孔——Φ12mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；
扩孔——Φ12.7mm标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。
（1）确定钻削用量
1）确定进给量 查表，，由于孔深度比，钻孔深度不大于三倍，故取。
2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率
，
，
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，，，故

查表，取。实际切削速度为：

由，，故

因此，，，
相应地
，，
（2） 确定扩孔切削用量
1）确定进给量 查表，，由表注4知,取。
2）确定切削速度及 查表，取。修正系数：
，由查出
故

查机床说明书，取。实际切削速度为

工序5：钻M8螺纹孔锪钻Φ14阶梯孔
（1）加工M8底孔
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为8mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至Φ7，选用Φ7的麻花钻头。攻M8螺纹，选用M8细柄机用丝锥攻螺纹。
切削深度：
进给量：查表，取
切削速度：查表，取
机床主轴转速：
，取
实际切削速度：
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1

(2)攻M8×1.5的螺纹
机床：Z535立式钻床
刀具：细柄机用丝锥（）
进给量：由于其螺距,因此进给量
切削速度：参照参考文献，取
机床主轴转速：
，取
丝锥回转转速：取
实际切削速度：
（2）锪钻Φ14阶梯孔
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为14mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为锪钻，加工刀具为：锪钻孔——Φ14mm小直径端面锪钻。
1）确定切削用量
确定进给量 根据参考文献可查出，由于孔深度比，，故。取。
2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献，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，故应对所的结论进行修正。
由参考文献，，，故

查Z535机床说明书，取。实际切削速度为

由参考文献，，故

校验机床功率 切削功率为

机床有效功率

故选择的钻削用量可用。即
，，，
相应地
，，

工序6：粗精铣M6上端面
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。要求粗糙度，用回转分度仪加工，粗精铣与水平成的台肩。用立式铣床X52K，使用组合夹具。
（1）粗铣M6上端面
工件材料： HT200，铸造。
机床：X52K立式铣床。
刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。
因其单边余量：Z=1.3mm
因此铣削深度：
每齿进给量：查表，取铣削速度：查表，取
机床主轴转速：
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
机床主轴转速：

查表,选用n=375r/min
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
：查表,
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为1
（2）精铣M6上端面
工件材料： HT200，铸造。
机床： X52K立式铣床。
刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。
因其单边余量：Z=1mm
因此铣削深度：
每齿进给量：根据表5—144，取铣削速度：根据表5—157，取
机床主轴转速：
式中 V—铣削速度；
d—刀具直径。
由式2.1机床主轴转速：

按照表5—72 选用n=150r/min
实际铣削速度：
进给量：
工作台每分进给量：
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：精铣时
刀具切出长度：取
走刀次数为1
工序7：钻2-M6
工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为6mm。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻孔至Φ5，选用Φ5标准高速钢麻花钻头。攻M6螺纹，选用M6细柄机用丝锥攻螺纹。
（1）钻M6孔
切削深度：
进给量：查表,，取
切削速度：查表，取
由式（2.1）机床主轴转速：
，取
实际切削速度：
（2）攻M6的螺纹
机床：Z535立式钻床
刀具：细柄机用丝锥（）
进给量：由于其螺距,因此进给量
切削速度：参照参考文献，取
机床主轴转速：
，取
丝锥回转转速：取
实际切削速度：
工序8：去净所有毛刺。
工序9：检验。
根据工艺内容进行检验。

4.确定基本工时
（1）粗铣、精铣Φ25孔下平面
加工条件：
工件材料：HT200铸铁，200MPa
机床：X52K机床
刀具：高速钢镶齿套式面铣刀
粗铣的切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献可查得铣削的辅助时间
精铣的切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：精铣时
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献可查得铣削的辅助时间
铣Φ25孔下表面的总工时为：t=+++=0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min
（2）钻孔
加工条件：
工件材料：HT200铸铁，200MPa
机床：Z535立式钻床
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，
铰孔：，，，
=（30+3+1）/0.43×195=0.41min
根据参考文献可查得钻削的辅助时间

扩孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速
=（30+3+1）/0.57×275=0.22min
根据参考文献可查得钻削的辅助时间

铰孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速
=（30+3+1）/1.6×100=0.21min
根据参考文献[5]表2.5-41可查得钻削的辅助时间
总工时：t=+++++=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min

（3）粗精铣宽度为30mm的下平台
工件材料：HT200，金属模铸造
加工要求：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达到粗糙度3.2。
机床：X52K立式铣床
刀具：高速钢镶齿式面铣刀
计算切削工时
粗铣宽度为30mm的下平台
根据进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。
切削工时：=249/(37.5×3)=2.21min。
根据参考文献可查得铣削的辅助时间

精铣宽度为30mm的下平台
根据参考文献进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。
切削工时：=249/(37.5×3)=2.21min
根据参考文献可查得铣削的辅助时间

粗精铣宽度为30mm的下平台的总工时：
t=+++=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min

（4）钻锥孔Φ12.7
工件材料：HT200，金属模铸造，
加工要求：粗糙度要求，
机床：Z535立式钻床
刀具：高速钢钻头Φ12，
计算基本工时
用Φ12扩孔Φ12.7的内表面。根据参考文献进给量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：
=2×36/(0.64×195)=0.58 min。
根据参考文献可查得钻削的辅助时间
用Φ12.7扩孔Φ12.7的内表面。根据参考文献进给量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：
=2×36/(0.64×195)=0.58 min。
根据参考文献[5]表2.5-41可查得钻削的辅助时间
总的基本工时：t=+++=4.7min。

（5）钻M8底孔及锪钻Φ14阶梯孔
加工条件：
工件材料：HT200，金属模铸造，
机床：Z535立式钻床
刀具：高速钢钻头Φ7，M8丝锥，Φ14小直径端面锪钻
钻M8底孔的工时
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献可查得钻削的辅助时间
攻M8螺纹的工时
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献可查得钻削的辅助时间
锪钻Φ14阶梯的工时
锪钻孔进给量，机床主轴转速，
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间：
由参考文献可查得钻削的辅助时间
t=+
t=0.19+1.77=1.96min
该工序的总工时为： 1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min

（6）粗精铣2-M6上端面
工件材料：HT200，金属模铸造
加工要求：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为30mm的下平台达到粗糙度3.2。
机床：X52K立式铣床
刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。
粗铣2-M6上端面切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入长度：

刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献可查得铣削的辅助时间
精铣2-M6上端面切削工时
被切削层长度：由毛坯尺寸可知
刀具切入长度：精铣时
刀具切出长度：取
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献可查得铣削的辅助时间
铣2-M6上端面切削总工时：t=+++=0.17+1.05+0.41+0.41=2.04min（7）钻2-M6螺纹孔
1）钻锥孔2－Φ6到2－Φ5。用Φ5的钻头，走刀长度38mm，切削深度2.5mm，进给量0.2mm/z，切削速度0.51m/s，
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献可查得钻削的辅助时间
2）攻M6螺纹
被切削层长度：
刀具切入长度：
刀具切出长度：
走刀次数为1
机动时间：
根据参考文献可查得钻削的辅助时间
总工时为：t=2++=3.75min
将前面进行的工作所得的结果，填入工艺文件。

参考文献
1张树森 《机械制造工程学》东北大学出版社
2廖念釗《互换性技术与测量》 北京 中国计量出版社 06
3邹青《机械制造技术基础课程设计指导教程》机械工业出版社
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