旋塞的加工工艺与制造_

毕业设计说明书

题 目： 旋 塞 改 装

专 业： 数 控 技 术

班 级： 09数 控 201

学生姓名： 吴 长 耘

指导教师： 李 大 英

2011

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年3月18日

旋塞的加工工艺与制造

前 言

旋塞阀广泛地应用于油田开采、输送和精练设备中，同时也广泛用于石油化工、化工、煤气、天然气、液化石油气、暖通行业以

及一般工业中。

旋塞阀是用带通孔的塞体做为启闭件,通过塞体与阀杆的转动实现启闭动作的阀门。旋塞阀结构简单,启闭迅速,流体阻力小,近年来作为历史上最早被人们采用的阀门之一,不但没再被球阀等型式的阀门所代替,反而市场呈现愈来愈火爆的趋势。 1.

阀体进出口端窗口设计为双道沟槽密封环结构,旋塞在旋转过程中,其密封副间的密封比压在逐渐变化,直至到达全开或全关位置时,产生足够的密封比压,密封副达到零泄漏。 2.双道沟槽密封环即可以使TFE衬套稳固在阀体内不产生位移,又可吸收由于温差变化引起衬套产生的微量变形,同时衬套与旋塞之间产生有力的擦拭作用,又提高了密封面的使用寿命。 3.整个密封过程可近似认为与管道内压力无关。

4.TFE衬套内,根据使用温度和工作介质采用不同材料填充物,润滑好、寿命长。

用带通孔的塞体作为启闭件的阀门。塞体随阀杆转动，以实现启闭动作。小型无填料的旋塞阀又称为“考克”。旋塞阀的塞体多为圆锥体（也有圆柱体），与阀体的圆锥孔面配合组成密封副。旋塞阀是使用最早的一种阀门，结构简单、开关迅速、流体阻力小。普通旋塞阀靠精加工的金属塞体与阀体间的直接接触来密封，所以密封性较差，启闭力大，容易磨损，通常只能用于低(不高于1兆帕)和小口径（小于100毫米）的场合。为了扩大旋塞阀的应用范围，已研制出许多新型结构。油润滑旋塞阀是最重要的一种（见图[油润滑旋塞阀]）。特制的润滑脂从塞体顶端注入阀体锥孔与塞体之间，形成油膜以减小启闭力矩，提高密封性和使用寿命。它的工作压力可达64兆帕，最高工作温度可达325℃,最大口径可达600毫米。

旋塞阀的通道有多种形式。常见的直通式主要用于截断流体。三通和四通式旋塞阀适用于流体换向 旋塞阀的启闭件是一个有孔的圆柱体，绕垂直于通道的轴线旋转，从而达到启闭通道的目的。旋塞阀主要供开启和关闭管道和设备介质之用。 旋塞阀主要优点如下：

1、适用于经常操作，启闭迅速、轻便。 2、流体阻力小。

3、结构简单，相对体积小，重量轻，便于维修。 4、密封性能好

5、不受安装方向的限制，介质的流向可任意。

6、无振动，噪声小。

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Abstract

lug Valve is widely used in oil extraction, transortation, and refining

equiment, but also widely used in etrochemical, chemical, gas, natural gas, liquefied etroleum gas, HVAC industry, and general industries.

lug Valve is used with a hole-lug as a hoist arts, valve stem through the

lug body and the rotating action to achieve oen and close the valve. Stocock structure is simle, oen and close raidly, fluid resistance is small, in recent years as the earliest history of being one of the eole using the valve, not only did not re-valve and other tyes of valves have been relaced, but market is getting hot trend. 1. Body-side window design for the imort and exort of dual-channel groove seal ring structure, cocks in the rotation rocess, the seal between the seal air secific ressure is gradually changing, until it reaches fully on or off osition, to generate sufficient sealing than the ressure to achieve zero leakage seal air. 2. Dual-channel groove seal ring that can make a solid TFE bushing in the valve body does not roduce dislacement, but also to absorb due to changes in temerature roduced by micro-deformation caused by bush, and between the bush and the cocks have a strong role in the cleaning, but also increase the service life of the sealing surface. 3. The sealing rocess can be aroximated that the ressure has nothing to do with the ies. 4.TFE bush, on the basis the use of temerature and the working media of different materials, fillers, lubricating a good, long life.

lug Valve is a iece of oen and close a hole cylinders around the rotation axis erendicular to the channel, so as to achieve the urose of oen and close channels. lug valves rimarily intended for oening and closing ies and equiment, media uroses.

lug Valve main advantages are as follows:

1, alicable to the regular oeration, oen and close quickly, lightweight. 2, the fluid resistance.

3, simle structure, relatively small size, light weight, ease of maintenance. 4, good sealing erformance

5, without restrictions on mounting direction, the flow of media can be arbitrary.

6, no vibration, noise.

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目 录

一．旋塞零件工程总图…………………………………………………………5

1.1旋塞体工程图………………………………………………………………………………5

1.2旋塞杆工程图………………………………………………………………………………5 1.3旋塞盖工程图………………………………………………………………………………6 二．旋塞零件工程图的工艺分析………………………………………………………………7 1．旋塞的结构分析………………………………………………………………………………7 2．工件的时效处理………………………………………………………………………………7 3. 加工工艺的顺序应先面后孔…………………………………………………………………7 4．加工阶段粗、精分开…………………………………………………………………………7

5.选择数控加工方法………………………………………………………………8 6.旋塞数控加工工艺路线设计………………………………………………… 8 三.旋塞体部分的加工工艺………………………………………………………7 1.旋塞体部分的加工工艺卡 ……………………………………………………7 2、旋塞体的加工程序……………………………………………………………9 四．旋塞杆的加工工艺…………………………………………………………10

1. 旋塞杆的加工工艺卡 ………………………………………………………10

2.旋塞杆的加工程序……………………………………………………………11 五．旋塞盖的加工工艺…………………………………………………………13 1.旋塞盖的加工工艺卡…………………………………………………………14 2.旋塞盖部分的加工程序………………………………………………………15

六．设计体会…………………………………………………………………18 七．致 谢……………………………………………………………………19 八．参考文献…………………………………………………………………20

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一．旋塞零件工程总图

旋塞体工程图

旋塞杆工程图

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旋塞盖工程图

二．旋塞零件工程图的工艺分析：

首先，我们需要注意与工艺制定有关的三个问题： 1．旋塞的结构分析

旋塞阀的结构简单，开关迅速，流体阻力小，角行程操作快。在事故等紧急状态下，能快速连通或切断管路。与闸阀、截止阀相比，操作更灵活，开关更迅速。旋塞阀是用带通孔的塞体作为启闭件，塞体随阀杆转动，以实现启闭动作。小型无填料的旋塞阀又称为“考克”。旋塞阀的塞体多为圆锥体（也又圆柱体），与阀体的圆锥孔面配合组成密封副。 2．工件的时效处理

对于旋塞类零件，用铸造所得时，因其部件各部位厚度不均匀，铸造内应力较大，为消除内应力消除变形、则必须安排人工时效处理。对于本旋塞，因其精度要求不是很高，则可利用粗、精加工工序间的自然停放和运输时间，得到自然时效的效果。但自然失效的时间越长越好，否则会影像旋塞精度的稳定性。

对于特别精密的旋塞，在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效，以消除铸造内应力，提高精度稳定性。 3. 加工工艺的顺序应先面后孔

作为泵盖旋塞上的主要两类加工表面——平面和孔，从定位稳定可靠角度分析，平面比孔要优越得多，同时还可以是孔的加工余量均匀。从加工难度上分析，平面比孔好加工。从有利加工进行分析，平面加工后，在加工分布在平面上的孔，由于铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷已被切除，大大有利于孔加工的进行。 4．加工阶段粗、精分开

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旋塞为铸铁件，加工余量留的较多，在粗加工中切削余量较大，夹紧力、切削力较大，且削热较多，因此对加工精度影响也较大。再加上粗加工是切削毛胚表面金属，工件内应力重新分布，也会引起工件变形。为此，粗、精加工分为两个加工阶段，有利于把粗加工后，由于各种原因引起的工件变形充分暴露出来，在精加工阶段的以消除。

另外，清洗一步也十分重要。清洗工作对保证机器装配质量延长机器使用寿命均有重要意义，尤其是对那些精密配合件、密封件更为重要。清洗的目的是除去零件表面上的油污及杂质。常用的清洗液有煤油、汽油、碱液及化学清洗液等。清洗时可采用擦洗、浸洗、喷洗超声波清洗等方法。

加工该零件，对数控机床而言，其精度要求不难得到保证，因此，对于上下表面，及上下外轮廓表面采用粗铣-精铣的加工方案；对于孔系，大多采用钻孔-扩孔的加工方法，其中两个φ7 mm定位销孔精度H8、φ35 mm孔精度H7，则采用钻孔-铰孔的加工方法，同样精度要求较高（H8）的φ35 mm孔则采用钻孔-扩孔-精镗孔的加工方法。具体加工工序将在下文呈现。 5.选择数控加工方法

① 旋转体类零件的加工。这类零件采用数控车床或数控磨床进行加工。通常车削零件毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，编程时，粗的加工路线往往是考虑的主要问题。

②孔系零件加工。孔系零件一般采用钻、镗、铰等工艺，其尺寸精度主要由刀具保证，而位置精度主要由机床或夹具导向保证。数控机床一般不采用夹具导向进行孔系加工，而是直接依靠数控机床的坐标控制功能满足孔间的位置精度要

求。这类零件通常采用数控钻、镗、铣类机床或加工中心进行加工。从功能上讲，数控铣床或加工中心覆盖了数控钻、镗床，而用于机械行业的纯金属切削类数控钻床作为商业化产品几乎没有生存空间。目前，对于一般单工序的简单孔系加工，通常采用数控铣或数控镗床进行加工；而对于复合工序的复杂孔系加工，一般采用加工中心在一次装夹下，通过自动换刀依次进行加工。

③平面或曲面轮廓零件的加工。这类零件需要两坐标联动或三坐标联动插补才能进行加工，通常在数控铣床或加工中心上进行。现代数控铣床类系统一般都具 备三轴插补功能。对于复杂曲面的加工往往还要增加控制轴才能进行加工。

④曲面型腔零件的加工。对于一些模具型腔类零件，其表面复杂且不规则，表面质量及

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尺寸精度要求较高。当零件材料硬度不高时，通常采用数控铣床进行加工。当零件材料硬度很高时，在淬火前进行粗铣，留一定余量在淬火后以电火花成型机加工。随着数控机床技术的发展，高速铣削技术的推广，高硬度模具的加工已经逐步由高速铣削加工来实现，即在淬火前进行粗铣，淬火后进行高速精铣，从而不仅使得模具加工精度高，效率高，周期短，而且模具寿命有较大的提高。 6.旋塞数控加工工艺路线设计 （1）工序的划分

数控机床加工零件，工序一般相对比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。一般工序划分有以下几种方式。

① 按零件装夹定位方式划分工序。由于每个零件结构形状不同，各表面的技

术要求也有所不同，故加工时其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位，加工内形时又以外形定位，因而可根据定位方式的不同来划分工序。

② 按粗、精加工划分工序。根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。此时，可用不同的机床或不同的刀具进行加工。对于刚性差的工件，便于穿插时效、校正工序或调整加紧力。通常在一次装夹中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后再加工零件的其他表面，而是应先切除整个零件各加工面的大部分余量。再将其表面精 加工一遍，以保证加工精度和表面粗糙度要求。

③ 按所用刀具划分工序。为了减少换刀次数、压缩空程时间、减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。

（2）旋塞加工工步的划分

工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则。

① 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工

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分开进行。

② 对于既有铣面又有镗孔的零件可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的加工精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少有变形引起的对孔的精度的影响，并避免孔口产生毛刺。

③ 按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。

总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。

三.旋塞体部分的加工工艺 1.旋塞体部分的加工工艺卡

河南质量工程职业技术学院 基本材料 铸铁 材质 机械加工工艺过程卡片 灰铸铁HT150 使用设备 zyx-01 钻床、铣床 夹具名称 工号 工艺板 工步内容 加工时效 刀具号 25min/个 编制 张耀星 刀具规刀具主轴转速进给速度背吃刀 (r/mi格 规格 n) (mm/min) 量(mm) 1 2 铸造模型 平底面 清理去毛刺 非加工表面涂底漆 T0101 平面铣Ø50 刀 S1000 100 5 3 麻花钻打孔 T0202 麻花钻 Ø7 S800 150 3 4 麻花钻打中间孔 T0303 立铣刀 Ø25 S600 150 3 5 6 7 扩孔 打斜孔 打窄孔 T0404 T0505 T0606 铰刀 锪刀 Ø35 S500 S700 S50 100 50 50 1 2 2 特制刀Ø25 具 9

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8 9 铣螺纹 铣两肩 T0707 T0101 螺纹刀 Ø7 S50 S1000 50 150 0.5 5 平面铣Ø50 刀 10 平左端面 T0101 平面铣Ø50 刀 S1000 100 5 11 麻花钻打孔 T0808 麻花钻 Ø15 S800 150 3 12 铣螺纹 T0909 螺纹铣Ø20 刀 S50 50 0.5 13 铣右平面 T0101 平面铣Ø50 刀 S1000 100 5 14 麻花钻打孔 T0808 麻花钻 Ø15 S800 150 3 15 铣螺纹 T0909 螺纹铣Ø20 刀 S50 50 0.5 审核 张耀星 检验 王敖胜 日期 年 月 日

2、旋塞体的加工程序如下

数控加工程序 N01 O0001; N02 G90 G80 G40 G21 G17 G94 G49; N03 G28 X0 Y0 Z0; N04 T01 M06; N05 G00 S1000 Z10.0; N06 G01 X-27.0 F100; 备注 程序初始化 机床回零 粗打孔Ø 35 10

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N07 G01 Z-20.0; N08 G04 X5.0; N09 Z5.0； N10 X27.0; N11 Z-20.0; N12 Z5.0; N13 X0; N14 Z-30.0; N15 G28 Z0 M05; N16 T02 M06; N17 G00 Z5.0 S1000; N18 G01 Z-85.0 F100; N19 Z5.0; N20 G28 X0 Y0 Z0; N21 M05; N22 M30; 旋塞体底端的加工程序 N01 O0002； N02 G90 G80 G40 G21 G17 G94 G49; N03 G28 X0 Y0 Z0; N04 T01 M06; 粗打Ø7两孔 扩孔Ø35 程序结束 备注 程序初始化 机床回零 11

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N05 G00 X-21.0 Y40.0 Z-17.0 S800; N06 G01 G42 X-21.0 Y40.0 D01; N07 Y-60.0; N08 X21.0; N09 Y40.0; N10 G00 X0 Y0 Z0; N11 M05; N12 M30;

四．旋塞杆的加工工艺 1.旋塞杆的加工工艺

河南质量工程职业技术学院 基本材料 黄铜 材质 机械加工工艺过程卡片 黄铜 使用设备 铣出两肩平面 程序结束 zyx-02 钻床、铣床 夹具名称 工号 卡盘 工步内容 加工时效 刀具号 18min/件 编制 张耀星 刀具类刀具主轴转速进给速度背吃刀 (r/mi型 规格 n) (mm/min) 量(mm) 1 2 铸造模型 钻Ø 15的 孔 清理去毛刺 非加工表面涂底漆 麻花钻 Ø 15 S600 600 5 3 4 车细轴 粗车右端锥形轴 T0101 T0101 车刀 车刀 S800 S800 600 600 3 3 5 精车右端锥形轴 T0202 车刀 S1000 600 1 12

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6 磨出左端四方体 审核 张耀星 S600 600 2 检验 王敖胜 日期 年 月 日

2.旋塞杆的加工程序 旋塞杆加工程序 N01 O0003；. N02 T0101 S800 M03; N03 G00 X40.0 Z10.0; N04 G90 X30.0 Z-64.0 F0.3; N05 G90 X20.0; N06 G90 X15.0; N07 G00 X50.0 Z100.0; N08 M05; N09 M30; 旋塞末端的加工

旋塞末端的加工程序 N01 O0004; N02 T0101 S1000 M03; N03 G90 X40.0 Z-54.0 R-7.5 F0.3; N04 G90 X35.0; N05 G90 X32.0; 备注 程序 机床换刀 撤出旋塞杆锥形部分 备注 程序 机床换刀 车出旋塞杆 程序结束 13

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N06 G00 X50.0 Z100.0; N07 M05; N08 M30;

五．旋塞盖的加工工艺 1.旋塞盖的加工工艺卡

重庆工业职业技术学院 基本材料 铸铁 材质 机械加工工艺过程卡片 灰铸铁HT150 使用设备 程序结束 zyx-03 钻床、铣床 夹具名称 工艺板 加工时效 30min/件 编制 吴长耘 14

工号 工步内容 刀具号 规格刀具类主轴转速进给速度背吃刀 (r/min) 旋塞的加工工艺与制造 (mm) 型 (mm/min) 量(mm) 清理去毛刺 非加工表面涂底漆 Ø16 Ø11 麻花钻 S800 麻花钻 S600 150 100 1.25 1.25 1 2 3 铸造模型 钻出孔16 T0101 钻出两个T0202 孔 4 西楚八角T0303 外形 Ø30 面铣刀 S1000 100 5 5 铣出外形T0303 园35 Ø30 面铣刀 S800 100 5 6 精铣外形T0404 园35 Ø30 面铣刀 S1000 150 1.0 7 锪出燕尾T0505 槽 S600 100 1.5 8 精锪燕尾T0606 槽 审核 吴长耘 S1000 150 0.5 检验 吴长耘 日期 2011年 03月 18 日

2.旋塞盖部分的加工程序 旋塞盖部分的加工程序 备注 15

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N01 O0005; N02 G90 G80 G40 G21 G17 G49 G94; N03 G28 Z0; N04 T01 M06; N05 G00 Z-20.0 X-50.0 Y-20.0; N06 G01 G42 X-30.0; N07 G01 X9.0 F0.3; N08 X38.0 Y-10.0; N09 Y10.0； N10 X9.0 Y20.0; N11 X-9.0 ; N12 X-38.0 Y10.0; N13 Y-10.0; N14 X-9.0 Y-20.0; N15 X50.0; N16 X-12.0; N17 X0 Y-20.0; N18 X50.0; N19 Z-12.0 N20 X0 Y-20.0; N21 G02 X0 Y-20.0 R17.5; 程序初始化 机床回零 换刀 铣八面外形 铣旋塞盖圆形部分 16

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N22 G02 X0 Y-20.0 r17.5; N23 G02 X0 Y-20.0 R45; N24 G40 G00 Z20.0; N25 G28 Z0 M03; N26 T02 M06; N27 G00 X0 Y0 Z10.0 S1000; N28 G01 Z-25.0 1000; N29 G01 Z20.0 M03; N30 G28 Z0; N31 T03 M06; N32 G00 X-27.0 Y0 S1000; N33 G01 Z-25.0; N34 Z20.0; N35 G01 X27.0; N36 Z-25.0 N37 Z20.0; N38 G00 X0 Y0 Z0; N39 G28 X0 Y0 Z0; N40 M05; N41 M30; 换刀 加工燕尾槽部分 换刀 加工中间孔 程序结束

六．量具以辅助工具的选择

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加工过程的测量工具卡 水平仪 内径百分表 千分尺 测平面 测内径孔 测长度

设计体会

又到了一年毕业时，只是这次要踏入社会的是我们。带着对即将走向工作岗位的憧憬和快要离开学校的不舍，我终于做完了离校前的最后一个作业，通过这次的毕业论文设计，我收获了很多。

自毕业设计任务下达起，我就开始查资料，安照论文设计的进度，查阅了很多资料，对遇到的一个个问题各个击破，也正是这个过程，让我对已学课程又了新的认识和了解，更深一步的开拓了视野，知识框架得到了提高，很多内容融会贯通。当然，有些问题不是书本就能解快的，工作经验往往更有用，所以在遇到一些课本上没有提到的问题时，我都及时的请教了老师。

这次毕通过这次毕业设计，使我对以前的知识得到了巩固和复习，同样也提高了我的计

算机应用能力及AUTO CAD制图水平，更增加了我进一步的求知欲望。总之经过这次毕业设计，使我受益匪浅。

毕业设计，是一项比较复杂的综合工作。选题、定题，查资料开始写初稿，不断完善论文的内容，还要排板作图，等等。这些也提高了我在专业知识以外的能力，比如很多的以前使用不太熟练的软件，现在已是得心应手。更重要的是，脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。

等我走向工作岗位，我会继续努力奋斗，不断提高自己的素质，为社会做出应有的贡献。

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致 谢

经过这几个月的努力，我的毕业论文终于完成了。在这里，向所有帮助过我的老师和同学说一声：谢谢！没有他们的帮助，毕业设计也就不会顺利的如期完成。

本课题在选题及研究过程中得到了王傲胜老师的悉心指导。老师非常关注我的研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励，王老师渊博的学识、严谨的治学风范、高度的责任感使我受益非浅。

这次毕业设计还得到了很多其他老师和同学的热心帮助，他们的建议使我的论文更加严谨。感谢老师，有不少的问题是在他们的帮助下解决的。

最后感谢母校——重庆工业职业技术学院，感谢系领导这两年年来对我的悉心培养和生活学习方面的关心和帮助，使我顺利完成学业，我会继续努力拼搏，做一个有益于社会的人。

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参考文献

1.苏建修主编.机械制造基础.机械工业出版社 2006 2.管殿柱主编.AutoCAD2005机械制图.机械工业出版社 2006 3.华茂发主编.数控加工工艺.机械工业出版社. 2000

4.张超英.罗学科主编.数控加工综合实训.化学工业出版社 2001 5.刘守勇主编.制造工艺与机床夹具.机械工业出版社. 2001 6.李琳主编,数控车床加工工艺与编程.中国劳动社会保障出版社

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