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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 20
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：星輪機(jī)械加工工藝規(guī)程及加工8N9鍵槽夾具設(shè)計(jì)
班 級：機(jī)械13-2
姓 名：
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：齊德新
完成日期：2016.6.27
任 務(wù) 書
一、設(shè)計(jì)題目:
星輪機(jī)械加工工藝規(guī)程及加工8N9鍵槽夾具設(shè)計(jì)
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
三、上交材料
1．所加工的零件圖 1張
2．毛坯圖 1張
3．編制機(jī)械加工工藝過程卡片 1套
4．編制所設(shè)計(jì)夾具對應(yīng)的那道工序的機(jī)械加工工序卡片 1套
5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
6．繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．課程設(shè)計(jì)說明書，包括機(jī)械加工工藝規(guī)程的編制和機(jī)床夾具設(shè)計(jì)全部內(nèi)容。（約5000-8000字） 1份
四、進(jìn)度安排
本課程設(shè)計(jì)要求在3周內(nèi)完成。
1．第l～2天查資料，繪制零件圖。
2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法，編制機(jī)械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機(jī)械加工工序卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計(jì)（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具裝配圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計(jì)說明書的編寫。
7．第19天～21天，完成圖紙和說明書的輸出打印。答辯
五、成績評定
優(yōu)秀
良好
中等
及格
不及格
滿分
得分
平時表現(xiàn)
勤奮好學(xué)，善于思考
勤奮積極，態(tài)度認(rèn)真
比較勤奮
不夠勤奮
不勤奮，態(tài)度不端正
10
圖紙質(zhì)量
方案合理新穎，表達(dá)規(guī)范
方案合理，圖紙比較規(guī)范
方案一般，圖紙基本規(guī)范
方案基本合理，圖紙欠規(guī)范
方案不合理，圖紙不規(guī)范
40
說明書質(zhì)量
內(nèi)容全面，準(zhǔn)確
內(nèi)容全面，基本準(zhǔn)確
內(nèi)容一般，準(zhǔn)確性一般
內(nèi)容基本全面，有小錯誤
內(nèi)容不全，錯誤較多
20
答辯
回答問題準(zhǔn)確流利
回答問題比較準(zhǔn)確
回答問題基本準(zhǔn)確
回答問題欠準(zhǔn)確
回答錯誤
30
總分
100
綜合評定成績： □優(yōu)秀、 □ 良好、 □中等、 □ 及格、 □不及格
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測量等多方面的知識。
星輪加工工藝規(guī)程及其專用夾具是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
Abstract
This design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.
Star wheel processing procedures and special fixture is including the parts processing process design, process design and fixture design of three parts. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.
目 錄
1零件工藝性分析……………………………………………………1
1.1零件的作用………………………………………………………1
1.2零件的工藝性分析………………………………………………1
1.3保證表面間位置精度方法………………………………………2
2工藝規(guī)程設(shè)計(jì)………………………………………………………2
2.1確定毛坯的制造形式……………………………………………2
2.2基面的選擇………………………………………………………2
2.3制定工藝路線……………………………………………………3
2.4機(jī)械加工余量的確定……………………………………………4
2.5確定切削用量及基本工時………………………………………5
3銑鍵槽夾具…………………………………………………………7
3.1切削力和夾緊力的計(jì)算…………………………………………8
3.2定位誤差的分析與計(jì)算…………………………………………9
3.3定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)………………………………………10
3.4銑夾具的說明…………………………………………………11
4方案綜合評價(jià)與結(jié)論……………………………………………11
5體會與展望…………………………………………………………12
6參考文獻(xiàn)……………………………………………………………13
1零件工藝性分析
1.1零件的作用
題目所給定的零件是汽車離合器上的星輪（見圖1），其作用是依靠太陽輪和行星架的正時轉(zhuǎn)動和逆時轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)方向的改變，按照類型又分為主動和被動行星輪，只要運(yùn)用在汽車變速箱傳動機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)動力傳遞，能增加和遞減傳遞的動力。
圖 1 星輪
1.2零件的工藝性分析
①星輪外圓Ф40K6,Ф45f7,查《畫法幾何及機(jī)械制圖》附表26得其形狀公差均遵守包容要求,表面粗糙度均為Ra1.6μm
②星輪內(nèi)孔Ф28H7,查《畫法幾何及機(jī)械制圖》附表27其形狀公差遵守包容要求,表面粗糙度為Ra0.8μm,其外形尺寸14端面與孔Ф28軸心線垂直度誤差為0.025,其左右端面對孔Ф28軸心線圓跳動誤差為0.025;
③外圓Ф45軸心線對外圓Φ40軸心線的同軸度誤差為0.06,外形尺寸61±0.15右端面對尺寸17的圓跳動誤差為0.02；
④鍵槽寬度為8H9,長度為16mm，軸槽深為40.5h11,表面粗糙度Ra3.2μm，在 3的平面與孔Φ28H7軸心線的平行度誤差為0.012表面粗糙度為Ra0.8μm，3個Φ4H9孔相對于對稱分布三個。
1.3保證表面間位置精度方法
由星輪零件的技術(shù)要求知，星輪零件內(nèi)外表面間的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度一般均有較高要求。為保證這些要求通?？刹捎孟铝蟹椒ǎ?
1.在一次安裝中完成內(nèi)外表面及端面的全部加工。這種方法除了工件的安裝誤差，所以可獲得很高的相對位置精度。但是，這種方法的工序比較集中，對于尺寸較大（尤其是長徑比較大）套筒也不便與安裝，故多用于尺寸較小軸套的車削加工。
2.星輪主要表面加工分在幾次安裝中進(jìn)行，先加工外圓，然后以圓為精基準(zhǔn)最終加工內(nèi)孔。這種方法由于所用夾具機(jī)構(gòu)簡單，且制造和安裝誤差小，因此可保證較高的位置精度，在星輪加工中一般多采用這種方法。
2工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
星輪零件的毛坯選擇與材料、機(jī)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)還與它在工作中所處的工作環(huán)境有關(guān)?？讖捷^小的星輪一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實(shí)心鑄件?？讖捷^大時，常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。
本零件為鍛造件，材料為45鋼，最終成品調(diào)質(zhì)處理到硬度為22-27HRC。
2.2 基面的選擇
基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基準(zhǔn)面選擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
1.粗基準(zhǔn)的選擇
對于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對于較長的套筒零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內(nèi)孔。
根據(jù)這個原則，本零件選取星輪外圓φ45為粗基準(zhǔn)。工件一端用三爪卡盤夾持一端，另一端則用大頭頂尖頂住另一端。采用這種方法時工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。為了獲得較小的同軸度，須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和經(jīng)過修磨的三爪卡盤等。
2.精基準(zhǔn)的選擇
根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，應(yīng)盡可能選擇被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，其星輪的軸心線既是定位基準(zhǔn)也是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在車削時選他作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合原則，實(shí)現(xiàn)外圓柱面的圓跳動和同軸度（采用專用夾具夾緊機(jī)構(gòu)），這使得工藝路線基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。毛坯外表面加工余量大，定位時可以車一頭換向車另一頭，最后，兩頂一夾。其定位方法比較精確，加緊也比較簡單快捷，使操作者方便省力。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求并查書《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1-6，1-7，1-8，制定以下工藝方案：
工序0 鍛造
工序1 調(diào)質(zhì)處理
工序2 粗車星輪Ф64外圓面、Ф45k6外圓面、Ф64端面和Ф45k6端面
工序3 掉頭粗車、半精車星輪Ф45f7外圓面；粗車Ф64端面；粗車、半精車Ф40k6端面
工序4 半精車Ф45k6外圓面和端面
工序5 擴(kuò)、粗鉸、精鉸Ф28H7孔并孔口倒角
工序6 精車Ф45k6外圓面；Ф45f7外圓面；粗車、半精車、精車Ф40k6外圓面；車30.5退刀槽；車倒角145°
工序7 鉆Ф45k6端面上3-Ф4孔深10
工序8 粗銑、精銑L面
工序9 鉆3-Ф4孔深為11
工序10 粗銑、半精銑鍵槽
工序11 去毛刺
工序12 檢驗(yàn)至圖紙要求并入庫
2.4機(jī)械加工余量的確定
星輪零件材料為45鋼，生產(chǎn)類型為大批量，采用鍛造毛坯。
1、星輪Ф45k6端面，表面粗糙度分別為Ra3.2，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-16且斷面留量為直徑之半即a/2得，單邊總余量Z=3.0，需要經(jīng)過粗車——半精車方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.5 表2-16
半精車 單邊余量Z=0.5 表2-23
2、星輪Ф40k6端面，表面粗糙度Ra3.2，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》得，單邊總余量Z=3.0，需要經(jīng)過粗車——半精車方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.5 表2-16
半精車 單邊余量Z=0.5 表2-23
3、星輪Ф64端面，表面粗糙度分別為Ra6.3，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》得，單邊總余量Z=3.0，一步粗車即可滿足其精度要求。
4、Ф45k6外圓面，表面粗糙度Ra1.6，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》得，單邊總余量Z=2.5，三步車削即粗車——半精車——精車方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0 表2-16
半精車 單邊余量Z=0.4 表2-17
精車 單邊余量Z=0.1 表2-17
5、Ф45f7外圓面，表面粗糙度Ra1.6，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》得，單邊總余量Z=2.5，需要經(jīng)過粗車——半精車——精車方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0 表2-16
半精車 單邊余量Z=0.4 表2-17
精車 單邊余量Z=0.1 表2-17
6、Ф40K6外圓面，表面粗糙度Ra1.6，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》得，單邊總余量Z=2.5，需要經(jīng)過粗車——半精車——精車方可滿足其精度要求。
粗車 單邊余量Z=2.0 表2-16
半精車 單邊余量Z=0.4 表2-17
精車 單邊余量Z=0.1 表2-17
7、鍵槽，表面粗糙度分別為Ra3.2、Ra6.3，因鍵槽尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》得，需要經(jīng)過粗銑——半精銑方可滿足其精度要求。
8、L面，表面粗糙度Ra6.3，因余量不大，故采用實(shí)心鍛造，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表1.4-8得，需要經(jīng)過粗銑即可滿足其精度要求。
9、3-Ф4孔，因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鍛造，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》知，Ф4孔一步鉆削即可滿足其精度要求。
10、 Ф28H7孔，表面粗糙度Ra0.8，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-28知，直徑余量Z=2,三步鉆削即擴(kuò)——粗鉸——精鉸方可滿足其精度要求。
擴(kuò) 加工余量Z=1.8
粗鉸 加工余量Z=0.14
精鉸 加工余量Z=0.06
2.5確定切削用量及基本工時
工序100 粗銑、半精銑鍵槽
工步一：粗銑鍵槽
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式立銑刀，刀片采用YG8,
，，
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，故可在三次走刀?nèi)銑完，則
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?90
當(dāng)＝490r/min時
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3） 計(jì)算工時由《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-43
切削工時： ，，則機(jī)動工時為
工步二：半精銑鍵槽
1. 選擇刀具
刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式立銑刀，刀片采用YG8,
，，
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，故可在三次走刀?nèi)銑完，則
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?80
當(dāng)＝380r/min時
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時
切削工時： ，，則機(jī)動工時為
3銑鍵槽夾具
3.1切削力和夾緊力的計(jì)算
（1）切屑力計(jì)算
查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-28 圓周力：
表2-29 徑向力：
表2-30 軸向力：
其中：
查《機(jī)械加工工藝手冊》
表1-2-5
表1-2-6
由上得：Fc=725N，F(xiàn)p=459N，F(xiàn)f=695N
（2） 夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 ，[s]=3.5~4 取[s]=4
得 滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠
3.2定位誤差的分析與計(jì)算
1、移動時基準(zhǔn)位移誤差
（式3-1）
式中： ———— 心軸孔的最大偏差
———— 心軸孔的最小偏差
————心軸定位孔與心軸最小配合間隙
代入（式3-1）得： =0.021+0+0.02
=0.041（mm)
2、 轉(zhuǎn)角誤差
（式3-2）
式中： ———— 心軸孔的最大偏差
———— 心軸孔的最小偏差
———— 心軸定位孔與心軸最小配合間隙
———— 削邊銷孔的最大偏差
———— 削邊銷孔的最小偏差
———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙
其中：則代入（式3-2）得：
則：=0.1003°
3.3定向鍵與對刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進(jìn)方向具有正確的位置。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖
根據(jù)T形槽的寬度 a=14mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
14
-0.011
-0.027
20
8
3
10
5.7
14
+0.023
5
對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。對刀塊選用直角對刀塊，其結(jié)構(gòu)如下圖3.4所示，塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖3.5所示：
圖3.4 直角對刀塊
圖 3.5 平塞尺圖
塞尺尺寸為：
表 3.1 平塞尺尺寸表
公稱尺寸H
允差d
C
1
-0.006
0.25
3.4銑夾具的說明
1.軸Φ34端面與工件Φ45K6端面配合限制三個自由度，即X軸移動、Y軸轉(zhuǎn)動、Z軸轉(zhuǎn)動
2.軸Φ28外圓面與工件Φ28H7孔配合限制兩個自由度，即Y軸移動、Z軸移動。
3.削邊軸外圓面與工件Φ4外圓面配合限制一個自由度，即X軸轉(zhuǎn)動，工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位。
4.銑刀的位置由直形對刀塊與塞尺保證。
5.夾具體與工作臺的位置由兩個定位鍵保證。
6.工件的夾緊則是由螺母、螺栓、快換墊圈和心軸組成的夾緊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，松動螺母，即可取下快換墊圈，進(jìn)而取出工件，同理，當(dāng)放上待加工工件后，將快換墊圈放上，擰緊螺母即可夾緊工件。
4方案綜合評價(jià)與結(jié)論
課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的課程設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了課程設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了好的基礎(chǔ)。
課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識到了只努力的學(xué)好書本上的知識是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會，它將是我們踏入社會的關(guān)鍵一步。
5體會與展望
這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì)。
這次課程設(shè)計(jì)成績的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。
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5 機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書