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1、 理工學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文） 學(xué)生姓名： 王XX 學(xué) 號(hào) 2012xxxx 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目： 龍門機(jī)床發(fā)展?fàn)顩r 指導(dǎo)教師： 張?zhí)煜椋ǜ苯淌冢? 評(píng)閱教師： 崔洪天（教授） 2013年6月 河北科技大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定表 姓 名 王XX 學(xué) 號(hào) 2012xxxx 成 績(jī) 專 業(yè)

2、 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 題 目 龍門機(jī)床 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 指導(dǎo)教師： 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 評(píng)閱教師： 年 月 日 答辯小組評(píng)語(yǔ)及成績(jī) 答辯小組組長(zhǎng)： 年 月 日 答辯委員會(huì)意見 學(xué)院答辯委員會(huì)主任： 年 月 日 注：該表一式兩份，一份歸檔，一份裝入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 中 文 摘 要 Title

3、 SCARA Robot Designed For Teaching Abstract The design of topic for SCARA robot teaching. From the development of the teaching of SCARA robot design. For my college elective course the manipulator and the robot can provide a intuitive feelings joint coordinate type robot teaching tool. Af

4、ter completing the design further practice of experimental design can be achieved the course of teaching. Enrich the teaching means, improve the teaching level. In this paper, the structure of planar joint type robot is optimized design. Including the robots base, shaft, arm, forearm, etc parts, co

5、nducted a more detailed design. Reduce the quality of the parts. The design of the structure size is more reasonable. For parts of each part has carried on more detailed analysis and design. At the same time considering the actual assembly of some of the problems. Has carried on the reasonable techn

6、ology to parts processing. Provides a reasonable need to cooperate with. Make the structure more in line with the teaching robot has simple structure, cheap price, convenient operation, and so on. Key Words Robot Teaching Joint SCARA XKH2630系列龍門加工中心技術(shù)簡(jiǎn)介 技術(shù)簡(jiǎn)介及行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r 龍門加工中心是指主軸

7、軸線與工作臺(tái)垂直設(shè)置的加工中心，主要適用于加工大型零件。蘭生主營(yíng)臺(tái)灣亞崴、喬崴進(jìn)、匠澤三個(gè)品牌，以及西班牙尼古拉斯（Nicolas）和意大利西滿斯（CMS）等品牌，其中有定梁、動(dòng)梁、動(dòng)柱、橋式五軸聯(lián)動(dòng)和高速加工等不同款式性能和用途。用戶可根據(jù)產(chǎn)品加工需要作出不同選擇。 龍門加工中心，有定梁式（橫梁固定、工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)），動(dòng)梁式（橫梁上下移動(dòng)、工作臺(tái)前后移動(dòng)）動(dòng)柱式（工作臺(tái)固動(dòng)，龍門架移動(dòng)），橋式（工作臺(tái)固定，橫梁移動(dòng)）也有以上復(fù)合形式的多類龍門加工中心。加工的特性、能力、針對(duì)的產(chǎn)品加工用途也不完全一樣。蘭生數(shù)控機(jī)床超市提供的龍門加工中心，為大型結(jié)構(gòu)件和模具提出了解決方案 蘭生公司為用戶提出龍門

8、加工中心采購(gòu)方案，主要有以下幾種： 一、從穩(wěn)定性、可行性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面角度衡量、評(píng)價(jià)龍門加工中心成為首先。臺(tái)灣生產(chǎn)龍門加工中心的起碼要比國(guó)內(nèi)早10年，甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。因此，已通過逐步改進(jìn)完善，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性表現(xiàn)很好。同時(shí)，價(jià)格也比較便宜，事實(shí)也證明了一點(diǎn)，北京阿奇用亞威的龍門加工中心加工電火花機(jī)床的床身，使用10年，用戶反映還保持了出廠精度。但國(guó)內(nèi)除北一、濟(jì)二、武重早先生產(chǎn)，其余品牌基本上是近年開始研發(fā)生產(chǎn)，還沒有足夠的事實(shí)來(lái)證明能做到以上三個(gè)方面 。 二、用于重切削，從技術(shù)方面來(lái)考慮，應(yīng)選用西歐產(chǎn)品，把技術(shù)與價(jià)格一并考慮，西班牙尼古拉斯是首選。 三、用于汽車大型鈑金如塑膠模

9、具，臺(tái)灣的亞威、喬威進(jìn)、喬福、協(xié)鴻，四個(gè)品牌還可以了。每年，以上廠商都有以百計(jì)的臺(tái)數(shù)為國(guó)內(nèi)選用。 四、用于表面光潔度高的大型模具和其他大規(guī)模產(chǎn)品加工，日本品牌有明顯優(yōu)勢(shì)。 主要有大隈、東芝新日本工機(jī)。其中前二者沒作為制造機(jī)床的工作母機(jī)，或高精度模具加工，后者用于加工高檔模具、規(guī)格大的箱體結(jié)構(gòu)件。 五、五軸高速龍門加工中心，由于美、日對(duì)中國(guó)的技術(shù)封鎖，一般不會(huì)輸出，特別是對(duì)軍工企業(yè)，在我國(guó)較多的是德國(guó)、意大利、西班牙。性價(jià)比高的適合重切削的高速五軸龍門，主要選用西班牙產(chǎn)品，同時(shí)臺(tái)灣匠澤的高速五軸龍門加工中心也已進(jìn)入大陸。 六、輕質(zhì)材料加工的龍門加工中心，西曼斯是最好的選擇，一般用于汽車等模

10、型加工，具有高速五軸大規(guī)格的特點(diǎn)。同時(shí)，價(jià)位也具有50萬(wàn)歐元左右。 七、對(duì)于國(guó)產(chǎn)龍門加工中心，近年來(lái)，制造廠商很多，有的與國(guó)外合資合作，引進(jìn)技術(shù)，有的通過國(guó)外采購(gòu)主軸性等功能部件，然后配上龍門架、工作臺(tái)和床聲，大部分處于研發(fā)之中，成熟度與國(guó)外比，當(dāng)然還有距離。但國(guó)產(chǎn)機(jī)床總要有這個(gè)過程，加上價(jià)格要便宜一些。蘭生認(rèn)為應(yīng)該鼓勵(lì)配套選用。 一、 機(jī)床特性 本機(jī)床介紹：橫梁升降、龍門框架整體移動(dòng)式鏜銑加工中心，在繼承傳統(tǒng)龍門剛性強(qiáng)、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引進(jìn)消化吸收先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，利用有限元法進(jìn)行力學(xué)分析，合理布筋，合理分布質(zhì)量，使機(jī)床整體剛性強(qiáng)，靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)性能穩(wěn)定可靠。具有同類機(jī)床先進(jìn)

11、水平，是一種高效率、高精度、高可靠性的先進(jìn)設(shè)備。 該機(jī)床工作臺(tái)寬度均為3000毫米，工作臺(tái)長(zhǎng)度選擇范圍為12000毫米。該機(jī)床模塊化程度高，零部件通用性強(qiáng)，全閉環(huán)控制，性能優(yōu)良?？筛鶕?jù)需要選配自動(dòng)直角銑頭、自動(dòng)萬(wàn)能銑頭，雙擺銑頭，加長(zhǎng)直銑頭，磨頭，刀具測(cè)量系統(tǒng)等功能，滿足平面、曲面和孔的加工要求。工作臺(tái)固定，龍門框架移動(dòng)，更適合超大、超重零件的加工，主要特點(diǎn)是利用龍門超強(qiáng)框架,實(shí)現(xiàn)超大的加工范圍，剛性好、吸震性強(qiáng)、加工范圍大、穩(wěn)定性好、動(dòng)態(tài)特性佳。機(jī)床具備銑削、鏜削、鉆削（鉆、擴(kuò)、鉸）、攻螺紋、锪削等多種加工功能，零件一次裝夾可同時(shí)完成零件五個(gè)面上的孔系及平面的加工。 X軸：龍門框架移動(dòng)，

12、采用雙邊驅(qū)動(dòng)方式，通過交流伺服電機(jī)和雙齒消隙齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)龍門框架實(shí)現(xiàn)X軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 Y軸：鏜銑頭滑座在橫梁上沿導(dǎo)軌作左右橫向運(yùn)動(dòng)。 Z軸：滑枕在滑座上作上下垂直運(yùn)動(dòng)。 W軸：橫梁沿立柱方向作上下移動(dòng)。 機(jī)床床身、立柱、工作臺(tái)、橫梁、主軸箱等大件均采用樹脂砂造型、優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造，使機(jī)床得到高剛性和長(zhǎng)久穩(wěn)定的精度。 X軸采用雙邊驅(qū)動(dòng)方式，兩邊各有一套雙交流伺服電機(jī)，消隙齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)龍門框架實(shí)現(xiàn)X軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在龍門框架兩側(cè)，床身上各有兩條重載直線滾柱導(dǎo)軌，密布多個(gè)高承重滑塊。雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)加光柵尺檢測(cè)，保證龍門框架在進(jìn)給的同步和位置精度。 橫梁采用階梯

13、式結(jié)構(gòu)，橫梁橫截面積大，導(dǎo)軌跨距大，翻轉(zhuǎn)力矩小，結(jié)構(gòu)剛性好。橫梁與滑座，采用兩條高精度直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，齒輪齒條傳動(dòng)，雙電機(jī)消隙結(jié)構(gòu)，專門的卸荷機(jī)構(gòu)，減小導(dǎo)軌滑塊變形，運(yùn)行平穩(wěn)，精度高。 Z軸采用大截面尺寸的方形滑枕，采用進(jìn)口滾珠絲杠傳動(dòng)，兩端采用進(jìn)口絲杠專用軸承固定預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，運(yùn)行平穩(wěn)、精度高。雙缸液壓平衡，實(shí)現(xiàn)Z軸高精度往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 W軸傳動(dòng)系統(tǒng)：兩立柱上分別裝兩條導(dǎo)軌及一根滾珠絲杠，由兩個(gè)交流伺服電機(jī)通過減速器減速后與滾珠絲杠副直聯(lián)，同步驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)橫梁上下運(yùn)動(dòng)，橫梁采用雙缸液壓伺服比例閥來(lái)控制平衡。主軸傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩級(jí)齒輪箱變速，速比可達(dá)1：14，最大扭矩可達(dá)4250NM,功率可達(dá)

14、40KW,實(shí)現(xiàn)低速檔大扭矩，高速檔恒功率范圍寬，大大提高了機(jī)床主軸的輸出性能。主軸軸承采用進(jìn)口高精密軸承，并配置主軸恒溫冷卻系統(tǒng)，防止熱變形，滿足高精度加工要求。 刀具在主軸上安裝采用蝶形彈簧拉緊，液壓松刀機(jī)構(gòu)。 X、Y、Z、W軸伺服反饋系統(tǒng)采用進(jìn)口光柵尺全閉環(huán)控制，保證機(jī)床高精度穩(wěn)定運(yùn)行，具有長(zhǎng)期的精度保持性。 液壓系統(tǒng)包括主軸及橫梁平衡，主軸自動(dòng)松卡刀，整機(jī)運(yùn)行可靠。液壓站采用自動(dòng)保壓裝置，確保液壓平穩(wěn)可靠。 導(dǎo)軌和絲杠采用集中定時(shí)定量潤(rùn)滑系統(tǒng)，對(duì)各潤(rùn)滑點(diǎn)周期性供油，確保運(yùn)動(dòng)部件靈活可靠。 主軸軸承、減速箱、絲杠軸承采用德國(guó)高速低溫潤(rùn)滑脂，長(zhǎng)久潤(rùn)滑，運(yùn)動(dòng)可靠。 主軸系統(tǒng)的冷

15、卻采用恒溫冷卻方式，防止熱變形，提高加工精度。刀具的冷卻為水冷，可任意轉(zhuǎn)換，滿足不同工件的加工要求。機(jī)床配制有一把清潔氣槍，用來(lái)清潔機(jī)床。 工作臺(tái)兩側(cè)各裝一套排屑器，排屑器的上蓋可以通過汽缸自動(dòng)打開，取代了人工掀起的復(fù)雜工序。加工產(chǎn)生的鐵屑通過鏈板的轉(zhuǎn)動(dòng)排到積屑小車。 氣動(dòng)系統(tǒng)各功能通過PLC程序控制電磁閥實(shí)現(xiàn)，包括主軸中心吹氣、主軸油冷等功能。氣體通過氣動(dòng)三聯(lián)件慮掉雜質(zhì)和水分，防止不純凈的氣體對(duì)機(jī)床損傷和腐蝕。 鏜銑頭滑座裝有四個(gè)調(diào)整油缸，通過電磁閥控制可使鏜銑頭實(shí)現(xiàn)正負(fù)30秒的前傾，后傾，垂直三種狀態(tài)，這樣可以避免加工工件出現(xiàn)掃刀現(xiàn)象。 機(jī)床各導(dǎo)軌采用封閉防護(hù)罩，防止鐵屑、冷卻液進(jìn)

16、入機(jī)床內(nèi)部，使導(dǎo)軌和絲杠免受腐蝕。 刀庫(kù)為60把機(jī)械手刀庫(kù)，隨機(jī)位置裝刀，由機(jī)械手換刀裝置完成還刀和送刀。 機(jī)床可配直角銑頭，雙擺銑頭，加長(zhǎng)銑頭。直角銑頭具有C軸功能，分度單位2.5度/分，功率40Kw，最大輸出扭矩4000Nm，分度范圍180度；銑頭放置于機(jī)床前方的頭庫(kù)，銑頭有固定位置，換頭由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)交換。 機(jī)床電器柜采用進(jìn)口元器件，專業(yè)的布線技術(shù)，性能可靠。電柜可靠密封，工業(yè)空調(diào)防塵除濕，確保機(jī)床安全運(yùn)行。 數(shù)控系統(tǒng)可選擇SIEMENS840D系統(tǒng)，交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，精度高性能先進(jìn)。 主軸電機(jī)45kw 主軸轉(zhuǎn)速1000rpm 輸出扭矩6000N.M 交流伺服電機(jī)Y

17、：27 Nm 交流伺服電機(jī)X、W：65 Nm 交流伺服電機(jī)Z：50 Nm 二、主要技術(shù)參數(shù) 產(chǎn)品型號(hào) 單位 XKH2630-120 工 作 臺(tái) 工作臺(tái)尺寸 mm 300012000 工作臺(tái)承重 t 250 T型槽尺寸 mm 36 龍門有效寬度 mm 3580 加 工 范 圍 坐標(biāo)行程 X軸 mm 12000 坐標(biāo)行程 Y軸 mm 4500 坐標(biāo)行程 Z軸 mm 1000 坐標(biāo)行程 W軸 mm 2000 主軸端面至工作臺(tái)面距離 mm 0-2450 定位 精度 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) JB/T8772.4

18、 -1998 X軸 mm 0.015/2000 Y軸 mm 0.02 Z/W軸 mm 0.005/0.01 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) JISB6330 X/Y/Z /W軸 mm 0.005/300 重復(fù) 定位 精度 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) JB/T8772.4 -1998 X軸 mm 0.005/2000 Y軸 mm 0.016 Z/W軸 mm 0.01/0.015 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) JISB6330 X/Y/Z/W軸 mm 0.003/1000 主軸 轉(zhuǎn)速范圍 rpm 5-6000 主軸錐孔 HSK100 滑枕截面尺寸 mm 48

19、0490 進(jìn)給 快速移動(dòng) 速度 X/Y軸 mm/min 10000 Z/W軸 mm/min 8000 進(jìn)給速度 mm/min Z/W：5-1950 刀庫(kù) 刀庫(kù)容量 把 32 換刀方式 隨機(jī)地址 換刀時(shí)間 11″ 刀具最大尺寸 mm Φ300500 刀具最大重量 Kg 21.5 機(jī)床重量 t 1750 電氣總?cè)萘? KVA 250 機(jī)床輪廓尺寸 mm 18000*900*7500 三、數(shù)控系統(tǒng) SINUMERIK 840D 西門子 840D/840DSL 是由以下部件構(gòu)成： HMI PCU50 各種類

20、型的人機(jī)界面 NCK NCU572.5 611D/S120 數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) S7可編程控制器 v 進(jìn)給軸功能：進(jìn)給倍率0%-200% 、進(jìn)給倍率（軸專用）0%-200%、行程范圍 正負(fù)9位十進(jìn)制數(shù)、回轉(zhuǎn)軸 無(wú)限旋轉(zhuǎn)、最大速度300m/s、加速度控制、可編程加速度、跟隨模式、測(cè)量系統(tǒng)1，2可選、插補(bǔ)進(jìn)給速率、用于倒圓和倒角的單獨(dú)路徑進(jìn)給、固定點(diǎn)停止功能、跟隨模式。 v 主軸功能：數(shù)字主軸 最大可編程數(shù)值范圍0.0001-1000000、主軸速度倍率0%-200%、2檔齒輪級(jí)、主軸定向、主軸轉(zhuǎn)速限制、恒定切削速度、可通過PLC控制主軸（定位 擺動(dòng)）、切換到進(jìn)給軸運(yùn)行方式、

21、加工中進(jìn)給軸同步、螺紋切入和退出路徑、帶補(bǔ)償夾具的攻絲/剛性攻絲。 v 插補(bǔ)：直線插補(bǔ)進(jìn)給軸最大4軸、2D+n螺旋插補(bǔ)、通過圓心和端點(diǎn)的圓、通過插補(bǔ)點(diǎn)的圓、螺旋插補(bǔ)、通用插補(bǔ)器NURBS（非一致有理B樣條）、可控倒圓間隙的連續(xù)路徑方式。 v 同步動(dòng)作：快速輸入輸出 8個(gè)基于驅(qū)動(dòng)的數(shù)字量輸入 4個(gè)基于NC的數(shù)字量輸入 8個(gè)基于驅(qū)動(dòng)的數(shù)字量輸入/輸出 4個(gè)基于NC的數(shù)字量輸入/輸出、同步動(dòng)作及高速輔助功能輸出、通過同步動(dòng)作對(duì)進(jìn)給軸和主軸進(jìn)行定位、異步子程序ASUB、帶快速回退功能的中斷子程序、跨方式動(dòng)作。 v 編程：符合DIN66025標(biāo)準(zhǔn)，具有高級(jí)語(yǔ)言編程特色的用戶友好程序編輯器。非剛性攻

22、絲、公制英制及混合尺寸、增加的參數(shù)技術(shù)、程序編制和加工可同時(shí)進(jìn)行、通過程序逼近參考點(diǎn)、通過雙端口RAM可進(jìn)行快速交換NC-PLC程序,基于編成向?qū)У墓に囇h(huán)、文本編輯器支持（標(biāo)記 復(fù)制 刪除）、帶圖形編程/自由輪廓輸入的輪廓計(jì)算器、參數(shù)輸入的動(dòng)畫支持、銑削工藝循環(huán)、帶島的輪廓腔銑削、循環(huán)訪問保護(hù)、可擴(kuò)展編程支持、動(dòng)態(tài)程序塊緩存、數(shù)量可配置的零點(diǎn)偏移、最多2.5MB NC用戶內(nèi)存用于零件程序刀具偏移和補(bǔ)償。 v 模擬功能：二維模擬。 v 操作方式：JOG、MDA、示教、自動(dòng)、斷點(diǎn)返回、預(yù)置。 v 補(bǔ)償功能：為實(shí)現(xiàn)刀具半徑補(bǔ)償可配置一定數(shù)量的中間塊、反向間隙補(bǔ)償、過象限誤差補(bǔ)償、絲杠螺距誤差

23、補(bǔ)償、測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、基于速度的前饋控制、基于加速度的前饋控制。 v 顯示功能：用戶變量純文本顯示、工件實(shí)際數(shù)字系統(tǒng)、通過PLC菜單選擇、CNC程序信息、用于編程報(bào)警和機(jī)床數(shù)據(jù)的在線幫助、關(guān)閉屏幕、8個(gè)等級(jí)的訪問權(quán)保護(hù)、操作軟件語(yǔ)言簡(jiǎn)體中文、可使用語(yǔ)言擴(kuò)展、實(shí)際位置值顯示、屏幕保護(hù)、操作狀態(tài)簡(jiǎn)單文本顯示。 v 監(jiān)控功能：工作區(qū)域限制、限位開關(guān)監(jiān)控、位置監(jiān)控、靜止監(jiān)控、夾緊監(jiān)控、2D/3D保護(hù)區(qū)域、輪廓監(jiān)控、PLC進(jìn)給軸限制、主軸速度限制。 v 診斷功能：報(bào)警和消息、可用于診斷的報(bào)警記錄、PLC狀態(tài)、故障紀(jì)錄器可以針對(duì)診斷目的而啟動(dòng)。 四、標(biāo)準(zhǔn)配置 1 數(shù)控系統(tǒng) 12

24、 清潔氣槍 2 主軸箱及主軸 13 排屑器及積屑小車 3 齒輪齒條 14 電器柜 4 消隙齒輪箱 15 電柜空調(diào) 5 滾珠絲杠 16 機(jī)床照明工作燈 6 直線導(dǎo)軌 17 導(dǎo)軌護(hù)罩 7 光柵尺 18 主軸及橫梁平衡液壓裝置 8 冷卻系統(tǒng) 19 RS232接口 9 潤(rùn)滑系統(tǒng) 20 安裝墊鐵及調(diào)整螺栓 10 氣動(dòng)系統(tǒng) 21 液晶顯示器 11 電子手輪 22 隨機(jī)技術(shù)文件 五、主要部件明細(xì) 序號(hào) 名稱 產(chǎn)地、廠家 序號(hào) 名稱 產(chǎn)地、廠家 1 主軸及主軸箱 國(guó)產(chǎn)名牌 10 氣動(dòng)三聯(lián)件 日本、

25、不二越 2 主軸軸承 德國(guó)、應(yīng)納 11 配電柜 國(guó)產(chǎn)名牌 3 絲杠 德國(guó)、布里斯 12 光柵尺 德國(guó)、海德漢 4 絲杠軸承 日本、三田 13 液壓站 中日合資 5 齒條及消隙齒輪箱 德國(guó)、玆默曼 14 接觸器 德國(guó)、施科 6 直線導(dǎo)軌 德國(guó)、亨利安 15 冷卻泵 國(guó)產(chǎn)名牌 7 集中潤(rùn)滑站 國(guó)產(chǎn)名牌 16 拖鏈 中德合資 六、設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn) 序列 標(biāo)準(zhǔn)名稱 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 1 龍門銑床精度檢驗(yàn) JB/T 3028-1993 2 線性和回轉(zhuǎn)軸線的定位精度和重復(fù)定位精度 JB/T 8772.4-1998 JISB6330 3 精加工試件精度 JB/T 8771.7-1998 4 機(jī)床檢驗(yàn)通則 GB/T 17421.1-1998 5 機(jī)床安裝水平 GB/T 17421.1-1998 - 11 -