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大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目 托架加工工藝及夾具設(shè)計
學(xué)生姓名 學(xué) 號
指導(dǎo)教師 系 主 任
二級學(xué)院院長
31
摘 要
托架零件加工工藝及夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計出零件的工藝路線；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，選擇設(shè)計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)計中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝，工序，切削用量，夾緊，定位，誤差
Abstract
Fan-shaped fork parts processing and drilling parts machining fixture design including process design, process design, and special fixture design three parts. In the process of designing the parts to be the first analysis to understand the parts of the process re-design the structure of the blank, and select the machining datum good parts, the design process route parts; then the part of each step of the process to calculate the size of a key is to determine the technical equipment and cutting the amount of each process; then dedicated fixture design, select the design of the various components of the fixture, such as positioning elements, clamping elements, guiding element, clamp connections and machine parts and other components; positioning error generated when calculating the fixture, analytical rationality and inadequacies fixture structure and attention to improving the design in the future.
Keywords: technology, processes, cutting the amount of clamping, positioning difference
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 序 言 1
第2章 零件的分析 2
2.1零件的形狀 2
2.2零件的工藝分析 2
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 3
3.1 確定毛坯的制造形式 3
3.2 基面的選擇 3
3.3 制定工藝路線 3
3.3.1 工藝路線方案一 4
3.3.2 工藝路線方案二 4
3.3.3 工藝方案的比較與分析 5
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備 5
3.4.1 機(jī)床選用 5
3.4.2 選擇刀具 5
3.4.3 選擇量具 6
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6
3.6確定切削用量及基本工時 7
第4章 鉆?16H7孔孔夾具設(shè)計 16
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 16
4.2 夾具的導(dǎo)向 17
4.4鉆孔與工件之間的切屑間隙 19
4.5 鉆模板 20
4.6定位誤差的分析 20
4.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用 20
4.8確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 22
4.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 23
第5章 銑寬度為4的槽夾具設(shè)計 24
5.1研究原始質(zhì)料 24
5.2定位基準(zhǔn)的選擇 24
5.3 切削力及夾緊分析計算 24
5.4 誤差分析與計算 25
5.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計 26
5.6 夾具體的設(shè)計 28
5.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明 28
總 結(jié) 29
參 考 文 獻(xiàn) 30
致 謝 31
第1章 序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
托架零件加工工藝及夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械工程材料等的基礎(chǔ)下，進(jìn)行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計出專用夾具，保證尺寸證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。
本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。
第2章 零件的分析
2.1零件的形狀
題目給的零件是托架零件，主要作用是起連接作用。
零件的實際形狀如上圖所示，?從零件圖上看，該零件是典型的零件，結(jié)構(gòu)比較簡單。具體尺寸，公差如下圖所示。
2.2零件的工藝分析
由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力和要求耐磨零件。
托架零件主要加工表面為：1. 粗、精銑?24一側(cè)端面，表面粗糙度值為3.2。2. 粗、精銑2-?26凸臺端面，表面粗糙度值3.2。3. 鉆、擴(kuò)、鉸?16H7孔，表面粗糙度值3.2。4. 銑4寬度為4的槽，及表面粗糙度值3.2。5.側(cè)面粗糙度值6.3、12.5，法蘭面粗糙度值6.3。
第3章 工藝規(guī)程設(shè)計
本托架，假設(shè)年產(chǎn)量為10萬臺，每臺需要該零件1個，備品率為19%，廢品率為0.25%，每日工作班次為2班。
該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。依據(jù)設(shè)計要求Q=100000件/年，n=1件/臺；結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率α和 廢品率β分別取19%和0.25%代入公式得該工件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=2XQn(1+α)（1+β)=236095件/年
3.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200，鑄件的特點是液態(tài)成形，其主要優(yōu)點是適應(yīng)性強(qiáng)，即適用于不同重量、不同壁厚的鑄件，也適用于不同的金屬，還特別適應(yīng)制造形狀復(fù)雜的鑄件?？紤]到零件在使用過程中起連接作用，分析其在工作過程中所受載荷，最后選用鑄件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。年產(chǎn)量已達(dá)成批生產(chǎn)水平，而且零件輪廓尺寸不大，可以采用砂型鑄造，這從提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少生產(chǎn)成本上考慮，也是應(yīng)該的。
3.2 基面的選擇
基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。
粗基準(zhǔn)的選擇，對像托架這樣的零件來說，選好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要的。對本零件來說，如果外圓的端面做基準(zhǔn)，則可能造成這一組內(nèi)外圓的面與零件的外形不對稱，按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則(即當(dāng)零件有不加工表面時，應(yīng)以這些不加工表面做粗基準(zhǔn)，若零件有若干個不加工表面時，則應(yīng)以與加工表面要求相對應(yīng)位置精度較高的不加工表面做為粗基準(zhǔn))。
對于精基準(zhǔn)而言，主要應(yīng)該考慮基準(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)該進(jìn)行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不在重復(fù)。
3.3 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，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。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
3.3.1 工藝路線方案一
１0 鑄件 鑄件
２0 時效 時效,去應(yīng)力退火
３0 銑 粗銑下端面右面10mm，再精銑至精度要求。
４0 鉆、擴(kuò)、鉸 先后鉆，擴(kuò)，精鉸2-Φ12.5mm兩孔。
５0 銑 粗銑下端左側(cè)凸臺端面，然后精銑端面至精度要求。
６0 銑 分別銑上端Φ16mm圓孔兩端。
７0 鉆、擴(kuò)、鉸 先后鉆，擴(kuò)，精鉸Φ16mm通孔。
80 銑 銑寬度為4的槽
90 鉆 鉆M6mm底孔，Φ5mm，擴(kuò)M6mm底孔至Φ9mm
100 锪 锪Φ18mm沉孔
110 攻 攻螺紋M6mm
120 檢 檢、檢查各部分尺寸及精度
130 入庫 入庫、組裝入庫
3.3.2 工藝路線方案二
１0 鑄件 鑄件
２0 時效,去應(yīng)力退火
３0 銑 粗、精銑?24一側(cè)端面
４0 銑 粗、精銑?24另外一側(cè)端面
５0 銑 粗、精銑2-?26凸臺端面
６0 銑 粗、精銑40寬度端面
７0 鉆、擴(kuò)、鉸 鉆、擴(kuò)、鉸?16H7孔
80 鉆 鉆2-?12.5孔
90 鉆 鉆?9孔,鉆沉頭孔?18孔
100 銑 粗、精銑4寬度為4的槽
110 檢 檢、檢查各部分尺寸及精度
120 入庫 入庫、組裝入庫
3.3.3 工藝方案的比較與分析
上述兩個方案的特點在于：方案二的定位和裝夾等都比較方便，但是要更換多臺設(shè)備，加工過程比較繁瑣，而且在加工過程中位置精度不易保證。方案一減少了裝夾次數(shù)，但是要及時更換刀具，要設(shè)計專用夾具。因此綜合兩個工藝方案，取優(yōu)棄劣，具體工藝過程如下：
１0 鑄件 鑄件
２0 時效 時效,去應(yīng)力退火
３0 銑 粗銑下端面右面10mm，再精銑至精度要求。
４0 鉆、擴(kuò)、鉸 先后鉆，擴(kuò)，精鉸2-Φ12.5mm兩孔。
５0 銑 粗銑下端左側(cè)凸臺端面，然后精銑端面至精度要求。
６0 銑 分別銑上端Φ16mm圓孔兩端。
７0 鉆、擴(kuò)、鉸 先后鉆，擴(kuò)，精鉸Φ16mm通孔。
80 銑 銑寬度為4的槽
90 鉆 鉆M6mm底孔，Φ5mm，擴(kuò)M6mm底孔至Φ9mm
100 锪 锪Φ18mm沉孔
110 攻 攻螺紋M6mm
120 檢 檢、檢查各部分尺寸及精度
130 入庫 入庫、組裝入庫
3.4 選擇加工設(shè)備和工藝裝備
3.4.1 機(jī)床選用
①.工序是粗銑、精銑。各工序的工步數(shù)不多，成批量生產(chǎn)，故選用銑床就能滿足要求。本零件外輪廓尺寸不大，精度要求屬于中等要求，選用最常用的X52K銑床。參考根據(jù)《機(jī)械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》表4.2-7。
②.工序是鉆孔，選用Z525搖臂鉆床。
3.4.2 選擇刀具
①.在車床上加工的工序,一般選用硬質(zhì)合金銑刀。加工刀具選用YG6類硬質(zhì)合金銑刀，它的主要應(yīng)用范圍為普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工和半精加工。為提高生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性,可選用可轉(zhuǎn)位銑刀(GB5343.1-60,GB5343.2-60)。
②.鉆孔時選用高速鋼麻花鉆，參考《機(jī)械加工工藝手冊》（主編 孟少農(nóng)），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有參數(shù)。
3.4.3 選擇量具
本零件屬于成批量生產(chǎn)，一般均采用通常量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器的測量方法極限誤差選擇。采用其中的一種方法即可。
3.5 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
“托架” 零件材料為HT200，查《機(jī)械加工工藝手冊》（以后簡稱《工藝手冊》），表2.2-17 各種鑄鐵的性能比較，灰鑄鐵的硬度HB為143～269，表2.2-23 灰鑄鐵的物理性能，HT200密度ρ=7.2～7.3（），計算零件毛坯的重量約為2。
表3-1 機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)
生產(chǎn)類別
同類零件的年產(chǎn)量[件]
重型
（零件重>2000kg）
中型
（零件重100~2000kg）
輕型
（零件重<100kg）
單件生產(chǎn)
5以下
10以下
100以下
小批生產(chǎn)
5~100
10~200
100~500
中批生產(chǎn)
100~300
200~500
500~5000
大批生產(chǎn)
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
根據(jù)所發(fā)的任務(wù)書上的數(shù)據(jù)，該零件的月工序數(shù)不低于30～50，毛坯重量2<100為輕型，確定為大批生產(chǎn)。
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鑄造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于大批生產(chǎn)，查《工藝手冊》表3.1-19 特種鑄造的類別、特點和應(yīng)用范圍，再根據(jù)表3.1-20 各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，采用機(jī)器砂模造型鑄件。
表3-2 成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
鑄造方法
公差等級CT
灰鑄鐵
砂型手工造型
11~13
砂型機(jī)器造型及殼型
8~10
金屬型
7~9
低壓鑄造
7~9
熔模鑄造
5~7
根據(jù)上表選擇金屬型公差等級為7級。
3-3 鑄件尺寸公差數(shù)值
鑄件基本尺寸
公差等級CT
大于
至
8
63
100
160
100
160
250
1.6
1.8
2.0
根據(jù)上表查得鑄件基本尺寸大于100至160，公差等級為8級的公差數(shù)值為1.8。
表3-4 鑄鐵件機(jī)械加工余量（JB2604-100）如下
鑄件基本尺寸
加工余量等級 6
澆注時位置
>120~250
6.0
4.0
頂、側(cè)面
底 面
鑄孔的機(jī)械加工余量一般按澆注時位置處于頂面的機(jī)械加工余量選擇。
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。
3.6確定切削用量及基本工時
切削用量一般包括切削深度、進(jìn)給量及切削速度三項。確定方法是先是確定切削深度、進(jìn)給量，再確定切削速度?，F(xiàn)根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版，艾興、肖詩綱編，1993年機(jī)械工業(yè)出版社出版）確定本零件各工序的切削用量所選用的表格均加以*號，與《機(jī)械制造設(shè)計工工藝簡明手冊》的表區(qū)別。
3.6.1 工序30
粗銑下端面右面10mm，再精銑至精度要求。
取背吃到量，選用X52型立式銑床 ，每齒進(jìn)給量
工件材料 HT200 ，鑄造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) ，查表5.8
確定銑削速度
采用X52立式銑床 ，查表3.6，取轉(zhuǎn)速 ， 故實際銑削速度
當(dāng)工作臺每分鐘進(jìn)給 為
由《工藝手冊》得
工序40 先后鉆，擴(kuò)，精鉸2-Φ12.5mm兩孔。
本工序采用計算法。
表3-5高速鋼麻花鉆的類型和用途
標(biāo)準(zhǔn)號
類型
直徑范圍（mm）
用途
GB1436-60
直柄麻花鉆
2.0～20.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1437-60
直柄長麻花鉆
1.0～31.5
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1438-60
錐柄麻花鉆
3.0～100.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
GB1439-60
錐柄長麻花鉆
5.0～50.0
在各種機(jī)床上，用鉆?；虿挥勉@模鉆孔
選用X3010025搖臂鉆床，查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，查《機(jī)》表2.4-37鉆頭的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度可得，耐用度為HT20000，表10.2-5標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的直徑系列選擇錐柄長，麻花鉆，則螺旋角=30，鋒交2=118，后角a=10,橫刃斜角=50，L=197mm,l=116mm。
表3-6 標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆的全長和溝槽長度（摘自GB6137-60） mm
直徑范圍
直柄麻花鉆
l
l1
>11.100～13.20
151
101
表3-7 通用型麻花鉆的主要幾何參數(shù)的推存值（根據(jù)GB6137-60） （o）
d (mm)
β
2ф
αf
ψ
8.6～18.00
30
118
12
40～60
表3-8 鉆頭、擴(kuò)孔鉆和鉸刀的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度
（1）后刀面最大磨損限度mm
刀具材料
加工材料
鉆頭
直徑d0（mm）
≤20
高速鋼
鑄鐵
0.5～0.8
（2）單刃加工刀具耐用度T min
刀具類型
加工材料
刀具材料
刀具直徑d0（mm）
11～20
鉆頭（鉆孔及擴(kuò)孔）
鑄鐵、銅合金及合金
高速鋼
60
鉆頭后刀面最大磨損限度為0.5～0.8mm刀具耐用度T = 60 min
①.確定進(jìn)給量
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，第二卷表10.4高速鋼鉆頭鉆孔的進(jìn)給量為f=0.25～0.65,根據(jù)表4.13中可知，進(jìn)給量取f=0.60。
②.確定切削速度
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-17高速鋼鉆頭在灰鑄鐵（190HBS）上鉆孔的切削速度軸向力，扭矩及功率得，V=12，參考《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-10鉆擴(kuò)鉸孔條件改變時切削速度修正系數(shù)K=1.0，R=0.60。
V=12=10.32 （3-17）
則 = =131 （3-18）
查表4.2-12可知， 取 n = 150
則實際切削速度 = = =11.8
③.確定切削時間
查《機(jī)械加工工藝手冊》 孟少農(nóng) 主編，表10.4-43，鉆孔時加工機(jī)動時間計算公式：
則： t= =9.13
工序50粗銑下端左側(cè)凸臺端面，然后精銑端面至精度要求。
取背吃到量，選用X52型立式銑床 ，每齒進(jìn)給量
工件材料 HT200 ，鑄造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) ，查表5.8
確定銑削速度
采用X52立式銑床 ，查表3.6，取轉(zhuǎn)速 ， 故實際銑削速度
當(dāng)工作臺每分鐘進(jìn)給 為
由《工藝手冊》得
工序60 分別銑上端Φ16mm圓孔兩端。
取背吃到量，選用X52型立式銑床 ，每齒進(jìn)給量
工件材料 HT200 ，鑄造 ，高速鋼鑲齒銑刀、 齒數(shù) ，查表5.8
確定銑削速度
采用X52立式銑床 ，查表3.6，取轉(zhuǎn)速 ， 故實際銑削速度
當(dāng)工作臺每分鐘進(jìn)給 為
由《工藝手冊》得
工序70：鉆、擴(kuò)、鉸?16H7孔
（1）鉆孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻(xiàn)[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即
查參考文獻(xiàn)[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
=10mm，，，
故，，
，
（2）擴(kuò)孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻(xiàn)[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即，
查參考文獻(xiàn)[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
=10mm，，，
故，，
，
（3）鉸孔
切屑用量：
取背吃刀量，由參考文獻(xiàn)[2]可查出，根據(jù)z525立式鉆床，取進(jìn)給量，切屑速度：，，，則修正后的切屑速度，即，
查參考文獻(xiàn)[2]表3.17，取，
故實際切屑速度為。
切屑用時：
=10mm，，，，
故，，
，。
工序80銑寬度為4的槽
機(jī)床：X52型立式銑床
刀具：高速剛鋸片銑刀 粗齒數(shù)
每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-13，取
銑削速度：參照《機(jī)械加工工藝師手冊》表30-23，取，
取=30, =63代入公式（2-1）得：
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊》表11-5，取
實際銑削速度：
取=，，=代入公式（2-2）得：
工作臺每分進(jìn)給量：
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：取
走刀次數(shù)為1
取，，, 代入公式（2-3）得：
機(jī)動時間：
工序90、100 鉆M6mm底孔，Φ5mm，擴(kuò)M6mm底孔至Φ9mm, 锪Φ18mm沉孔
鉆孔選用機(jī)床為Z525搖臂機(jī)床，刀具選用GB1436-60直柄短麻花鉆，《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷。
根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-2查得鉆頭直徑小于10的鉆孔進(jìn)給量為0.20～0.35。
則取
確定切削速度，根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》第2卷表10.4-9
切削速度計算公式為 （3-20）
查得參數(shù)為，刀具耐用度T=35
則 ==1.6
所以 ==72
選取
所以實際切削速度為=2.64
確定切削時間（一個孔） =
工序110 攻螺紋M6mm
刀具：根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表10-61選取絲錐M6
1) 進(jìn)給量 查《機(jī)械加工工藝師手冊》表28-13，取f=0.13mm/r
2) 切削速度 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊》表10-70,及10-66,查得
V=24~34m/min. 取V=30m/min
3) 確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速
ns== 1592r/min
按機(jī)床說明書(見《工藝手冊》表4.2-5),與1592r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為1592r/min。現(xiàn)選取=1426r/min。
所以實際切削速度==
5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1 t=i ;其中l(wèi)=7mm;
=4mm; =3mm; t= ==0.07(min)
第4章 鉆?16H7孔孔夾具設(shè)計
4.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個過程緊密聯(lián)系在一起的。定位問題已在前面研究過，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場合下，還無法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動和震動，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時工件的定位是在夾緊過程中實現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時的具體切削量決定采用手動夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動時所產(chǎn)生的壓力來夾緊工件的。不過這里上是通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點：
（1）結(jié)構(gòu)簡單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此托架夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過定位銷的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過螺栓夾緊移動壓板，實現(xiàn)對工件的夾緊。并且移動壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動壓板，通過精確的圓弧定位，實現(xiàn)定心。此托架移動壓板制作簡單，便于手動調(diào)整。通過松緊螺栓實現(xiàn)壓板的前后移動，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時，實現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對稱中心在規(guī)定位置上。
4.2 夾具的導(dǎo)向
在鉆床上加工孔時，大都采用導(dǎo)向元件或?qū)蜓b置，用以引導(dǎo)刀具進(jìn)入正確的加工位置，并在加工過程中防止或減少由于切削力等因素引起的偏移，提高刀具的剛性，從而保證零件上孔的精度，在鉆床上加工的過程中，導(dǎo)向裝置保證同軸各孔的同軸度、各孔孔距精度、各軸線間的平行度等，因此，導(dǎo)向裝置如同定位元件一樣，對于保證工件的加工精度有這十分重要的作用。
導(dǎo)向元件包括刀桿的導(dǎo)向部分和導(dǎo)向托架。
在這托架鉆床夾具上用的導(dǎo)向托架是鉆托架。
鉆托架按其結(jié)構(gòu)可分為固定鉆托架，可換鉆托架，快換鉆托架及特殊鉆托架。
因此托架鉆夾具加工量不大，磨損較小，孔距離精度要求較高，則選用固定鉆托架。如圖4.2。直接壓入鉆模板或夾具體的孔中。
圖4.2 鉆套
鉆模板與固定鉆套外圓一般采用H7/h6的配合。且必須有很高的耐磨性，材料選擇20Mn2。淬火HRC60。我選擇的鉆托架:12.5F7*22K6*35 GB2264-1980。
相同的，為了防止定位銷與模板之間的磨損，在模板定位孔之間托架上兩個固定襯托架。選取的標(biāo)準(zhǔn)件代號為12*18 GB2263-1980。材料仍選取T10A， 淬火HRC60。公差采用H7/p6的配合。
4.3 定位方案分析
首先必須明確其加工時應(yīng)如圖所示，這樣水平放置，便于鉆床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定V型塊和滑動V型塊定位，這樣既簡單又方便。如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個滑動V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。
方案2：
選底平面一面、V型塊定位，夾緊方式選用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊。
方案3：
一面加固定V型塊和固定V型塊定位，這樣既簡單。如上圖所示，一底面限制的自由度有3個，一個固定V型塊限制兩個自由度，一個固定V型塊限制限制一個自由度，為使定位可靠，加工穩(wěn)定，我所設(shè)計的定位方案，總共限制了工件的全部6個自由度，屬于完全定位。可是這種方案無法調(diào)節(jié)。如果毛坯超差還得通過螺絲調(diào)節(jié)。
在該定位方案中，一個支撐面頂住，限制了z軸的移動，z軸的旋轉(zhuǎn)，y軸的旋轉(zhuǎn)三個移動自由度。一個固定V型塊限制了y軸的移動，x軸的移動，一個滑動V型塊限制了z軸的旋轉(zhuǎn)，這樣6個自由度全部被限制
綜合上面所述，方案是根據(jù)外圓輪廓進(jìn)行的定位，方案一和方案三不如方案二方便操作，根據(jù)上面敘述選擇方案二。
4.4鉆孔與工件之間的切屑間隙
鉆托架的類型和特點:
1、固定鉆托架：鉆托架直接壓入鉆模板或夾具體的孔中，鉆模板或夾具體的孔與鉆套外圓一般采用H7/n6配合，主要用于加工量不大，磨損教小的中小批生產(chǎn)或加工孔徑甚小，孔距離精度要求較高的小孔。
2、可換鉆套：主要用在大批量生產(chǎn)中，由于鉆托架磨損大，因此在可換鉆托架和鉆模板之間加一個襯托架，襯托架直接壓入鉆模板的孔內(nèi)，鉆托架以F7/m6或F7/k6配合裝入襯托架中。
3、快換套：當(dāng)對孔進(jìn)行鉆鉸等加工時，由于刀徑不斷增大，需要不同的導(dǎo)托架引導(dǎo)刀具，為便于快速更換采用快換鉆托架。
4、特殊鉆套：尺寸或形狀與標(biāo)準(zhǔn)鉆托架不同的鉆托架統(tǒng)稱特殊鉆托架。
鉆套下端面與工件表面之間應(yīng)留一定的空隙C，使開始鉆孔時，鉆頭切屑刃不位于鉆托架的孔中，以免刮傷鉆托架內(nèi)孔，如圖4.3。
圖4.3
切屑間隙 C=(0.3～1.2)d。
在本次夾具鉆模設(shè)計中考慮了多方面的因素，確定了設(shè)計方案后，選擇了C=8。因為此鉆的材料是鑄件，所以C可以取較小的值。
4.5 鉆模板
在導(dǎo)向裝置中，導(dǎo)套通常是安裝在鉆模板上，因此鉆模板必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，以防變形而影響鉆孔精度。鉆模板按其與夾具體連接的方式，可分為固定式鉆模板、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、可卸式鉆模板、滑柱式鉆模板和活動鉆模板等。
在此托架鉆模夾具中選用的是可卸式鉆模板，在裝卸工件時需從夾具體上裝上或卸下，鉆模板在夾具體上采用定位銷一面雙孔定位，螺栓緊固，鉆模精度較高。[4]
4.6定位誤差的分析
制造誤差ZZ
（1）中心線對定位件中心線位置精度
. 取.
（2）V型塊同軸度誤差（查表P297）
.故，.
則.
知此方案可行。
4.7 鉆套、襯套、鉆模板設(shè)計與選用
工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結(jié)構(gòu)如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。
為了減少輔助時間采用可換鉆套，以來滿足達(dá)到孔的加工的要求。
表
d
D
D1
H
t
基本
極限
偏差F7
基本
極限
偏差D6
＞0～1
+0.016
+0.006
3
+0.010
+0.004
6
6
9
--
0.008
＞1～1.8
4
+0.016
+0.008
7
＞1.8～2.6
5
8
＞2.6～3
6
9
8
12
16
＞3～3.3
+0.022
+0.010
＞3.3～4
7
+0.019
+0.010
10
＞4～5
8
11
＞5～6
10
13
10
16
20
＞6～8
+0.028
+0.013
12
+0.023
+0.012
15
＞8～10
15
18
12
20
25
＞10～12
+0.034
+0.016
18
22
＞12～15
22
+0.028
+0.015
26
16
28
36
＞15～18
26
30
0.012
＞18～22
+0.041
+0.020
30
34
20
36
HT200
＞22～26
35
+0.033
+0.017
39
＞26～30
42
46
25
HT200
56
＞30～35
+0.050
+0.025
48
52
＞35～42
55
+0.039
+0.020
59
30
56
67
＞42～48
62
66
＞48～50
70
74
0.040
鉆模板選用翻轉(zhuǎn)鉆模板，用沉頭螺釘錐銷定位于夾具體上。
4.8確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對夾具體的設(shè)計的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時清除，切削熱的積累會破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會破壞的定位精度，甚至發(fā)生事故。因此，在這個過程中的鐵屑不多，可適當(dāng)增加定位裝置和夾緊表面之間的距離增加的鐵屑空間：對切削過程中產(chǎn)生更多的，一般應(yīng)在夾具體上面。
（5）安裝應(yīng)牢固、可靠
夾具安裝在所有通過夾安裝表面和相應(yīng)的表面接觸或?qū)崿F(xiàn)的。當(dāng)夾安裝在重力的中心，夾具應(yīng)盡可能低，支撐面積應(yīng)足夠大，以安裝精度要高，以確保穩(wěn)定和可靠的安裝。夾具底部通常是中空的，識別特定的文件夾結(jié)構(gòu)，然后繪制夾具布局。圖中所示的夾具裝配。
加工過程中，夾具必承受大的夾緊力切削力，產(chǎn)生沖擊和振動，夾具的形狀，取決于夾具布局和夾具和連接，在因此夾具必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便于鐵屑。此外，夾點技術(shù)，經(jīng)濟(jì)的具體結(jié)構(gòu)和操作、安裝方便等特點，在設(shè)計中還應(yīng)考慮。在加工過程中的切屑形成的有一部分會落在夾具，切割積累太多會影響工件的定位與夾緊可靠，所以夾具設(shè)計，必須考慮結(jié)構(gòu)應(yīng)便排出鐵屑。
4.9 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
由于是大批大量生產(chǎn)，主要考慮提高勞動生產(chǎn)率。因此設(shè)計時，需要更換零件加工時速度要求快。本夾具設(shè)計，用底部大平面定位三個自由度， V型塊定位兩個自由度，再用一個壓塊限制最后一個自由度。
第5章 銑寬度為4的槽夾具設(shè)計
5.1研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來銑寬度為4的槽，該寬度為4的槽的中心線要滿足對稱度要求以及其寬度為4兩邊的平行度要求。在銑此寬度為4的槽時，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時，應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強(qiáng)度。
5.2定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知：在對寬度為4的槽進(jìn)行加工前，底平面進(jìn)行了粗、精銑加工，孔進(jìn)行了鉆、擴(kuò)、鉸加工，，定位、夾緊方案有：
選底平面、工藝孔和大頭孔定位，即一面、心軸和棱形銷定位，夾緊方式選用螺母在心軸上夾緊。
銑該Φ16凸臺面時其對孔寬度為4的槽的中心線有對稱度以及寬度為4兩邊的平行度要求。為了使定位誤差達(dá)到要求的范圍之內(nèi)，
5.3 切削力及夾緊分析計算
刀具：錯齒三面刃銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
查參考文獻(xiàn)[5]1～2～26可知移動形式壓板螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算：螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
該夾具采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，用螺栓通過弧形壓塊壓緊工件，受力簡圖如2.1.
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
5.4 誤差分析與計算
為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
與機(jī)床夾具有關(guān)的加工誤差，一般可用下式表示：
由參考文獻(xiàn)[5]可得：
⑴定位誤差 ：
其中：
，
，
，
⑵ 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
查[5]表1～2～15有。
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
5.5 定向鍵與對刀裝置設(shè)計
定向鍵安裝在夾具底面的縱向面中，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形臺面的配合，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。定向鍵可承受銑削時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力矩，可減輕夾緊夾具的螺栓的負(fù)荷，加強(qiáng)夾具在加工中的穩(wěn)固性。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：
圖5.1 夾具體臺面形與螺釘
根據(jù)T形Φ16凸臺面的寬度 a=18mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如表5.4：
表5.4 定向鍵
B
L
H
h
Φ16凸臺
夾具體Φ16凸臺面形尺寸
公稱尺寸
允差Φ16凸臺
允差
公稱尺寸
允差Φ16凸臺
18
～0.012
～0.035
25
12
4
12
4.5
18
+0.019
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。
由于本道工序是完成精銑加工，所以選用對刀塊。根據(jù)對刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖5.2所示：
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如圖5.3所示：
圖3.3 平塞尺
塞尺尺寸參數(shù)如表3.5：
表5.5 塞尺
公稱尺寸H
20
C
3
～0.006
0.25
5.6 夾具體的設(shè)計
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具體上所有組成部分都必須最終通過這一基礎(chǔ)件連接成一個有機(jī)整體。為了滿足加工要求，夾具體應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度，同時結(jié)構(gòu)工藝性要好。
由于鑄造工藝性好，幾乎不受零件大小、形狀、重量和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制，同時吸振性良好、抗壓能力好，故此選用鑄造夾具體，材料選取HT200，鑄造成型后時效處理，以消除內(nèi)應(yīng)力。
5.7 夾具設(shè)計及操作的簡要說明
如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，但該夾具設(shè)計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，經(jīng)過方案的認(rèn)真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機(jī)構(gòu)）。這類夾緊機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機(jī)床夾具中很廣泛的應(yīng)用。
此外，當(dāng)夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)整換取。
總 結(jié)
畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進(jìn)行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(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)計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入社會打下了好的基礎(chǔ)。
畢業(yè)設(shè)計使我們認(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踐的結(jié)合。因此我們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了很多，也非常珍惜大學(xué)給我們的這次設(shè)計的機(jī)會，它將是我們畢業(yè)設(shè)計完成的更出色的關(guān)鍵一步。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)，機(jī)床夾具設(shè)計手冊[M]，上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，19100。
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[8] [周永強(qiáng)，高等學(xué)校畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)[M]，北京：中國建材工業(yè)出版社，2542。
[9]?劉文劍，曹天河，趙維，夾具工程師手冊[M]，哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1987。
[10] 王光斗，王春福。機(jī)床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2542。
[11] 東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)院，長春汽車廠工人大學(xué)。機(jī)床夾具設(shè)計手冊［Ｍ］.上海科學(xué)技術(shù)出版社，1984。
[12] 李慶壽，機(jī)械制造工藝裝備設(shè)計適用手冊[M]，銀州：寧夏人民出版社，1991。
[13] 廖念釗，莫雨松，李碩根，互換性與技術(shù)測量[M]，中國計量出版社，2540：9-19。
[14] [王光斗，王春福，機(jī)床夾具設(shè)計手冊[M]，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2540。
[15] 樂兌謙，金屬切削刀具，機(jī)械工業(yè)出版社，25HT200：4-17
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅實和良好的基礎(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畢業(yè)設(shè)計。
這次畢業(yè)設(shè)計成績的取得，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，她嚴(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。從題目的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。