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蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
自行車右曲柄工裝設(shè)計(jì)
摘 要
近年來(lái)隨著機(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展，機(jī)械生產(chǎn)已從傳統(tǒng)生產(chǎn)方式向機(jī)械自動(dòng)化方式轉(zhuǎn)換。為保證加工要求，需要設(shè)計(jì)與加工方式所對(duì)應(yīng)的機(jī)床夾具。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的對(duì)象是自行車曲柄，主要任務(wù)是規(guī)劃加工工藝和設(shè)計(jì)生產(chǎn)加工所需要的夾具。對(duì)于工裝設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，制定加工工藝規(guī)程是非常重要的一步。首先要對(duì)曲柄進(jìn)行全面的分析，確定曲柄的作用和曲柄基本參數(shù)。了解曲柄各個(gè)表面的加工要求，然后確定曲柄毛坯制造形式，毛坯的制造方式又和零件的材料、形狀以及產(chǎn)量等方面因素有關(guān)。最后制定生產(chǎn)工序和加工要求。對(duì)于本次工裝設(shè)計(jì)制定了三套夾具，包括一套銑床夾具和兩套鉆床夾具，設(shè)計(jì)一套夾具首先要考慮的是定位，必須限制所有需要限制的自由度。其次，是夾緊裝置的選用，保證零件在加工過(guò)程中不受切削力的影響而發(fā)生任何方向的移動(dòng)。同時(shí)還要計(jì)算夾具的定位誤差，確定加工所用的機(jī)床和刀具。最后還需要對(duì)整個(gè)夾具的尺寸、形狀和可行性等進(jìn)行評(píng)估。
關(guān)鍵字 曲柄；夾具；加工工藝
Bike right crank tooling design
Abstract
In recent years, with the rapid development of mechanical industry，Machinery production from the traditional production methods to have mechanical automation way conversion.To ensure that the requirements of the processing,Need to design and processing methods corresponding machine tool fixtures.The graduation design research object is a bicycle crank,The main task is planning process and design production processing need fixture.For tooling design example,Make processing technology and procedures are very important step.First to crank on comprehensive analysis,To determine the role of crank and crank basic parameters.Understand each surface processing requirements crank,Then, to determine the crank blank manufacturing form,The manufacture of blank way and parts and materials, shape and production factors, etc.Finally make the production processes and processing requirements.For the tooling design made three sets of fixture,Include a milling machine fixtures and two sets of drilling machine fixture,Design a fixture should consider above all is the positioning,Must limit all need to limit of freedom.secondly,Is the choice of clamping device,Ensure parts in the machining process not by cutting force of the influence of the movement of the direction of any accident.Also the positioning error calculation fixture,Determine the machine tool and tools used processing.Finally also need to the fixture size, shape and feasibility evaluation, etc.
Keywords crank; fixture;processing technology
I
蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目錄
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用 1
1.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則 2
1.4 課題背景及發(fā)展趨勢(shì) 3
1.5 本章小結(jié) 3
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5
2.1 毛坯的制造形式 5
2. 2 零件分析 5
2．3 基準(zhǔn)的選擇 6
2．3．1 精基準(zhǔn)選擇的原則 6
2.3.2 粗基準(zhǔn)的選擇原則 7
2．4制定工藝路線 8
2．5毛坯尺寸、機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定 9
2．6確定切削用量及基本工時(shí) 10
2.7 本章小結(jié) 22
第3章 曲柄的夾具設(shè)計(jì) 24
3．1 銑床夾具設(shè)計(jì) 24
3．1．1 定位裝置的設(shè)計(jì) 24
3．1．2 夾緊裝置的設(shè)計(jì) 25
3．1．3 銑床夾具的示意圖 25
3.2 本章小結(jié) 25
結(jié) 論 26
致 謝 27
參考文獻(xiàn) 28
29
第1章 緒論
1.1 引言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生畢業(yè)之前的最后一項(xiàng)重要任務(wù)，作為一名機(jī)械專業(yè)的學(xué)生，機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生完成本專業(yè)學(xué)習(xí)計(jì)劃的最后一個(gè)極為重要的實(shí)踐性環(huán)節(jié)，要求我們能夠綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的基本理論、基本知識(shí)與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題而進(jìn)行的一次基本訓(xùn)練。這對(duì)我們即將從事的相關(guān)技術(shù)工作和未來(lái)事業(yè)的開拓都具有一定意義。本人此次設(shè)計(jì)的題目是自行車右曲柄的工裝設(shè)計(jì)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)我希望能達(dá)到以下幾個(gè)目的一、鍛煉自己綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，拓寬和深化所學(xué)的知識(shí)。二、樹立正確的設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)構(gòu)思和創(chuàng)新思維，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序規(guī)范和方法。三、培養(yǎng)自己樹立正確的設(shè)計(jì)思想和使用技術(shù)資料、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等手冊(cè)、圖冊(cè)工具書進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術(shù)文件等方面的工作能力。 四、完善自己進(jìn)行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向同學(xué)和老師學(xué)習(xí)的基本工作態(tài)度，工作作風(fēng)和工作方法。五、認(rèn)清機(jī)械制造業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位，明確我們機(jī)械人所肩負(fù)著振興我國(guó)機(jī)械業(yè)的使命。
由于本人水平有限，本說(shuō)明書難免存一些錯(cuò)誤以及不足，希望各位老師和同學(xué)提出寶貴的意見和建議。
1.2 機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用
采用機(jī)械加工的方法，改變毛坯的形狀、尺寸、相互位置關(guān)系和表面質(zhì)量，使其成為可完成某種使用要求的零件的過(guò)程，稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。工藝規(guī)程一般包括以下幾個(gè)重要方面：
1） 工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件
機(jī)械加工車間生產(chǎn)的計(jì)劃、調(diào)度，工人的操作，零件的加工質(zhì)量檢驗(yàn)，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問(wèn)題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質(zhì)量事故，應(yīng)按工藝規(guī)程來(lái)確定各有關(guān)單位、人員的責(zé)任。
2） 工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)
車間要生產(chǎn)新零件時(shí)，首先要制訂該零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備。如：新零件加工工藝中的關(guān)鍵工序的分析研究；準(zhǔn)備所需的刀、夾、量具（外購(gòu)或自行制造）；原材料及毛坯的采購(gòu)或制造；新設(shè)備的購(gòu)置或舊設(shè)備改裝等，均必須根據(jù)工藝來(lái)進(jìn)行。
3） 工藝規(guī)程是新建機(jī)械制造廠（車間）的基本技術(shù)文件
新建（改.擴(kuò)建）批量或大批量機(jī)械加工車間（工段）時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝規(guī)程確定所需機(jī)床的種類和數(shù)量以及在車間的布置，再由此確定車間的面積大小、動(dòng)力和吊裝設(shè)備配置以及所需工人的工種、技術(shù)等級(jí)、數(shù)量等。
此外，先進(jìn)的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進(jìn)制造技術(shù)的作用。典型工藝規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過(guò)程。因此，工藝規(guī)程的制訂是對(duì)于工廠的生產(chǎn)和發(fā)展起到非常重要的作用，是工廠的基本技術(shù)文件。
1.3 機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則
設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程應(yīng)遵循如下原則：
1）可靠地保證零件圖樣上所有技術(shù)要求的實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)圖樣上某一技術(shù)要求規(guī)定得不適當(dāng)，只能向有關(guān)部門提出建議，不得擅自修改圖樣或不按圖樣上的要求去做。
2）必須能滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求。
3）在滿足技術(shù)要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)要求的前提下，一般要求工藝成本最低。
4）盡量減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)安全。
同時(shí)制定工藝規(guī)程時(shí)必須具備下列原始材料：
1)產(chǎn)品的全套技術(shù)文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。
2)毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應(yīng)研究毛坯圖，了解毛坯余量，結(jié)構(gòu)工藝性，以及鍛件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。
3)車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設(shè)備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術(shù)水平；專用設(shè)備；工藝裝備的制造性能等。
4)各種技術(shù)資料。包括有關(guān)的手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、以及國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)等。
1.4 課題背景及發(fā)展趨勢(shì)
隨著科技技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)模式發(fā)生了巨大的改變，械制備的發(fā)展呈如下趨勢(shì)；
1）向高效、高速、高精度方向發(fā)展
2）多功能復(fù)合化、柔性自動(dòng)化的產(chǎn)品成為發(fā)展主流
3）實(shí)施綠色制造與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
4）智能制造技術(shù)和智能化裝備快速發(fā)展
為適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，當(dāng)前自控機(jī)構(gòu)、機(jī)器人機(jī)構(gòu)、仿生機(jī)構(gòu)、柔性及彈性機(jī)構(gòu)和機(jī)電光液綜合機(jī)構(gòu)等的研制有了很大進(jìn)展。在機(jī)械的分析與綜合中，也有只考慮其運(yùn)動(dòng)性能過(guò)渡到同時(shí)考慮其動(dòng)力性能，考慮記協(xié)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的構(gòu)件振動(dòng)和彈性變形、運(yùn)動(dòng)服的間隙和構(gòu)件的誤差對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力性能的影響，以及如何對(duì)構(gòu)件和機(jī)械進(jìn)一步做好動(dòng)力平衡的問(wèn)題等等。
盡管，自行車曲柄作為一個(gè)傳統(tǒng)零件，技術(shù)相對(duì)成熟，但我們?nèi)匀槐仨毧吹狡錆撛诘陌l(fā)展空間。比如，選材方面，是否可以選用新型材料從而減輕重量而改善質(zhì)量。加工方面，是否能夠改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式從而提高生產(chǎn)效率而增加收益。發(fā)展研究方面，是否能夠通過(guò)進(jìn)一步完善其形狀、尺寸等從而使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加人性化。
目前，在機(jī)械的分析和綜合中日益廣泛地應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展推廣了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、考慮誤差的概率設(shè)計(jì)，提出了多種便于機(jī)械經(jīng)分析和綜合的工具。編制了許多大型通用或?qū)Ｓ玫挠?jì)算機(jī)程序。
1.5 本章小結(jié)
隨著機(jī)械業(yè)的不斷發(fā)展，我們應(yīng)該深刻認(rèn)識(shí)到機(jī)械制造工業(yè)在發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用，作為一名機(jī)械畢業(yè)生，我們要了解我國(guó)在機(jī)械制造行業(yè)方面所取得的成績(jī)和當(dāng)前存在的主要問(wèn)題，以及制造技術(shù)發(fā)展的方向。熟悉生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程的概念。了解工藝過(guò)程每個(gè)組成的定義，樹立遠(yuǎn)大的理想，為我國(guó)的機(jī)械行業(yè)做出自己的貢獻(xiàn)。
第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 毛坯的制造形式
按照設(shè)計(jì)任務(wù)書，本次設(shè)計(jì)的自行車類型年產(chǎn)量為10000輛，其上有左、右曲柄各一個(gè)。若右曲柄的備品率為8%，機(jī)械加工廢品率為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為：
件/年
可見，右曲的年產(chǎn)量為10908件。自行車右曲柄可以看成是獨(dú)立的一部分，屬于輕型機(jī)械，由此，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表1-4，由生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系可以確定該零件的生產(chǎn)為大批生產(chǎn)。由該零件的功用及自行車的工作狀況知，該零件需要具備較高的強(qiáng)度，所以選擇碳素鋼材料，它不僅能滿足強(qiáng)度要求同時(shí)價(jià)格低廉。因此可以確定毛坯的制造形式為鍛造。由于該曲柄成批生產(chǎn)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-1可知。
2. 2 零件分析
1）了解零件用途
設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)，首先應(yīng)分析零件圖紙以及該零件所在部件或總成的裝配圖，掌握該零件在部件或總成中得位置、功能以及部件或總成對(duì)該零件提出的技術(shù)要求，明確零件的主要工作表面，以便在擬定工藝規(guī)程時(shí)采取措施予以保證。
2） 分析零件的技術(shù)要求
從零件圖上可以看出標(biāo)有表面粗糙度的有平面、外圓端面、內(nèi)孔等。其中，表面粗糙度要求最高的是孔，公差等級(jí)達(dá)到IT7級(jí)，表面粗糙度為，該孔是右曲柄的主要設(shè)計(jì)基準(zhǔn)從表面間的位置精度要求來(lái)看，與孔中心線平行度公差為，與孔對(duì)底面垂直度公差為。
3）審查零件工藝性
審查零件圖樣上的視圖、尺寸公差和技術(shù)要求是否正確、統(tǒng)一、完整、審查零件的結(jié)構(gòu)工藝，是否有利于機(jī)械加工、裝配、熱處理以及毛坯制造等方面。
對(duì)右曲柄零件圖進(jìn)行工藝審核后，可知該零件圖視圖正確、完整，尺寸、公差技術(shù)要求齊全，加工要求合理，零件的結(jié)構(gòu)工藝性較好。
2．3 基準(zhǔn)的選擇
用來(lái)確定生產(chǎn)對(duì)象幾何要素間幾何關(guān)系所依據(jù)的點(diǎn)、線、面，稱為基準(zhǔn)，基準(zhǔn)又分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類。擬定工藝路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。
2．3．1 精基準(zhǔn)選擇的原則
(1)．基準(zhǔn)重合原則。即盡可能選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。這樣可以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。
(2)．基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，應(yīng)盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所帶來(lái)的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設(shè)計(jì)和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準(zhǔn)。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。
(3)．互為基準(zhǔn)的原則。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，有時(shí)兩個(gè)被加工面，可以互為基準(zhǔn)反復(fù)加工。例如：對(duì)淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔，再以孔為基準(zhǔn)磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。
（4）.自為基準(zhǔn)原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準(zhǔn)。例如：磨削機(jī)床導(dǎo)軌面時(shí)，是以導(dǎo)軌面找正定位的。此外，像拉孔在無(wú)心磨床上磨外圓等，都是自為基準(zhǔn)的例子。
（5）便于裝夾原則。應(yīng)該選定位可靠、裝夾方便的表面作為基準(zhǔn)。所選得精基準(zhǔn)應(yīng)該是精度較高、表面粗糙度較小、支承面積較大的表面。
綜上零件底面不但是精度要求高，而且也是零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝備基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)。為避免由于基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生誤差，保證加工精度，應(yīng)該選擇底面作為精基準(zhǔn)。
2.3.2 粗基準(zhǔn)的選擇原則
選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面的位置關(guān)系具有重要的影響。因此在選擇時(shí)，一般遵循下列原則：
(1)．保證相互位置要求原則。對(duì)于同時(shí)具有加工表面與不加工表面的工件，為了保證不加工表面與加工表面的位置要求，應(yīng)該選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，如果零件上有多個(gè)不加工表面，則應(yīng)該以其中與加工表面相互位置要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。
(2)．保證加工表面加工余量合理分配原則。選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準(zhǔn)。例如：機(jī)床床身導(dǎo)軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時(shí)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，加工床身的底面，再以底面作為精基準(zhǔn)加工導(dǎo)軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細(xì)致的組織，以增加耐磨性。
(3)．便于工件裝夾原則。應(yīng)盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準(zhǔn)，必要時(shí)需經(jīng)初加工。
(4)．粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只允許使用一次的原則。粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面大多數(shù)是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。
對(duì)本零件來(lái)說(shuō)，只要加工端面和孔，粗基準(zhǔn)就要根據(jù)加工端面和孔的原則來(lái)選擇，加工孔的一端面，用孔的另一個(gè)端面來(lái)作為粗基準(zhǔn)，加工孔，用不加工的外圓面作為粗基準(zhǔn)，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(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)）。
綜上選取頂面為粗基準(zhǔn)。
2．4制定工藝路線
工藝路線的擬定包括：各表面加工方法的確定；加工階段的劃分；工序順序的安排。
1） 各表面加工方法
（1） 頂面采用粗車。
（2） 與Φ30mm半圓弧相切的兩端面、底面采用粗銑。
（4） Φ16mm孔采用鉆、鉸。
（5） Φ17mm孔采用擴(kuò)孔方式。
（6） Φ14mm孔采用鉆和攻絲的方式。
（7） Φ9mm孔采用鉆和鉸。
（8） Φ23mm孔外端面采用粗車，半精車。
2） 加工階段的劃分
粗加工階段，半精加工階段，精加工階段，精整和光整加工階段
3） 工序順序安排
表2-1 工序過(guò)程
工序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
定位基準(zhǔn)
020
粗車
粗車頂面A
車床
底面B
030
粗銑
粗銑底面B
臥式銑床
頂面A及孔上端面
040
粗銑
粗銑前端面C
臥式銑床
后端面D及孔側(cè)端面
050
粗銑
粗銑后端面D
臥式銑床
前端面C及孔側(cè)端面
060
鉆
鉆孔
鉆床
底面半圓端面以及孔側(cè)端面
070
鉸
鉸孔
鉆床
080
鉆
鉆孔
鉆床
090
鉆
鉆
鉆床
100
攻絲
攻螺紋
機(jī)用絲攻
110
鉆
鉆孔
鉆床
底面，頂面，孔
120
車
粗車外圓端面
車床
底面，孔
130
車及倒角
精車外圓端面并倒角
車床
2．5毛坯尺寸、機(jī)械加工余量、工序尺寸的確定
1）毛坯尺寸、機(jī)械加工余量的確定
由于該零件材料為鍛鋼，屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表2-6知，鍛件的機(jī)械加工余量與公差為精度等級(jí)F,根據(jù)機(jī)械加工后鍛件的最大輪廓尺寸由表2-6可查得各加工表面加工余量如下表。
表2-2 加工表面加工余量
加工表面
單邊余量/mm
備注
頂面
因?yàn)殄懺祉斆?，故加大?.0
所有孔的孔徑都小于30mm，所以無(wú)法直接鍛造出來(lái)
底面
3.0
前、后兩端面
3.0
加工表面的毛坯尺寸只需要將零件尺寸加上查取的相應(yīng)加工余量即可，所得毛坯尺寸如下表。
表2-3 毛坯尺寸
零件尺寸/mm
單邊加工余量/mm
毛坯尺寸/mm
34,5
頂面為4，底面為3
41.5
30
3
36
由于其它表面精度要求不高，且不作加工要求，可直接通過(guò)零件尺寸鍛得，同時(shí)根據(jù)鍛造加工要求，孔徑低于的孔在鍛造時(shí)也不與鍛出，所以整個(gè)零件的毛坯形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，具體毛坯圖如下。
.2）工序尺寸確定
確定工序尺寸時(shí)，對(duì)于加工精度要求較低的表面，只需要粗加工工序就能保證設(shè)計(jì)要求，將設(shè)計(jì)尺寸作為工序尺寸即可，上下偏差的標(biāo)注也按設(shè)計(jì)規(guī)定。當(dāng)加工表面精度要求較高時(shí)，往往要經(jīng)過(guò)數(shù)道工序才能達(dá)到要求。
零件各外表面粗精度要求較低，粗銑即可，上表面，粗車，工序余量4mm，粗糙度Ra6.3。下表面，粗銑，工序余量3mm，粗糙度Ra6.3。前后兩端面，粗銑，工序余量3mm，粗糙度Ra6.3?？?，鉆，工序余量（雙邊）16mm，鉸，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra1.6?？?，鉆，工序余量(雙邊)9mm，鉸，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra6.3。擴(kuò)孔，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra12.5。車外圓端面，粗車，工序余量（雙邊）6mm，精車，工序余量（雙邊）1mm，粗糙度Ra6.3。
2．6確定切削用量及基本工時(shí)
工件材料：Q235，。
工序20：粗車頂面
加工要求：粗車頂面，切削量為4mm，零件直徑為30mm。
刀具：硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具，刀桿尺寸。
切削速度：
其中，，，
則需要的車床主軸轉(zhuǎn)速范圍
機(jī)床：選用CA6140臥式車床，根據(jù)通用工藝裝備選得
查《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》選取710
實(shí)際切削速度為
工序30：銑底面
加工要求：粗銑底面，切削量3mm，銑削寬度取最大處36mm，表面粗糙度要求Ra6.3。
刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀,直徑d=125mm,孔徑D=40，L=40mm,Z=14
每齒進(jìn)給量：，由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進(jìn)給量
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min
則需要銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是
機(jī)床：現(xiàn)選用X60臥室銑床，根據(jù)通用工藝裝備選得
查《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》選取
實(shí)際切削速度為
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
根據(jù)《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》縱向進(jìn)給量取，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為
切削工時(shí)
切入長(zhǎng)度
切出長(zhǎng)度
加工長(zhǎng)度
=
工序40：粗銑前后兩端面
加工要求：粗銑兩端面，切削量3mm，銑削寬度18mm，表面粗糙度要求Ra6.3。
刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀,直徑d=125mm,孔徑D=40，L=40mm,Z=14
每齒進(jìn)給量：，由于本工序背吃刀量和銑削寬度較大，選擇最小的每齒進(jìn)給量
切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，高速鋼銑刀銑削速度為15-25m/min
則需要銑床主軸轉(zhuǎn)速范圍是
機(jī)床：現(xiàn)選用X60臥室銑床，根據(jù)通用工藝裝備選得
查《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》選取
實(shí)際切削速度為
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量為
根據(jù)《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》縱向進(jìn)給量取，則實(shí)際每齒進(jìn)給量為
切削工時(shí)
切入長(zhǎng)度
切出長(zhǎng)度
加工長(zhǎng)度
=
工序50：鉆孔
機(jī)床：鉆孔，所用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。
刀具：根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-19知選取d=14mm，l=189mm,莫式圓錐號(hào)為1號(hào)的高速鋼柄麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當(dāng)時(shí)，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。
1. 切削用量
（1）確定被吃刀量 鉆孔時(shí)，。
（2）確定進(jìn)給量 按照加工要求決定進(jìn)給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進(jìn)給量取值范圍為，由于鉆孔后要用鉸刀加工，乘以系數(shù)0.75，最終。根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)注進(jìn)給量，選取。
（3） 確定切削速度 根據(jù)計(jì)算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
2. 基本時(shí)間
工件切削部分長(zhǎng)度：
切入量：
超出量：
工序60：鉸孔
在鉆完孔以后用鉸刀進(jìn)行加工，要求粗糙度為Ra1.6。
刀具：選用錐柄機(jī)用鉸刀，，莫氏錐柄號(hào)2號(hào)。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉸孔時(shí)，。
（2）確定進(jìn)給量 按照加工要求決定進(jìn)給量。鉸刀直徑，工件材料 為鍛鋼，進(jìn)給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)注進(jìn)給量，選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)計(jì)算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
2.基本時(shí)間
工件切削部分長(zhǎng)度：
切入量：
超出量：
工序70：鉆孔
加工要求：鉆孔，所用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-19知選取d=17mm，l=223mm,莫式圓錐號(hào)為3號(hào)的高速鋼柄麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當(dāng)時(shí)，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉆孔時(shí)，。
（2）確定進(jìn)給量 按照加工要求決定進(jìn)給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進(jìn)給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)注進(jìn)給量，選取。
（3）確定切削速度 根據(jù)計(jì)算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
2.基本時(shí)間
工件切削部分長(zhǎng)度：
切入量：
超出量：
工序80：鉆螺紋底孔
機(jī)床：鉆螺紋底孔，所用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。
刀具：根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-19知選取d=12mm，l=182mm,莫式圓錐號(hào)為1號(hào)的高速鋼麻花鉆作為道具。具體參數(shù)為，，，。當(dāng)時(shí)，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉆孔時(shí)，。
（2）確定進(jìn)給量 按照加工要求決定進(jìn)給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進(jìn)給量取值范圍為，由于鉆孔后要用絲錐攻螺紋，要乘以系數(shù)0.5，最終。根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)注進(jìn)給量，選取。
（4） 確定切削速度 根據(jù)計(jì)算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
2.基本時(shí)間
工件切削部分長(zhǎng)度：
切入量：
超出量：
工序90：攻螺紋螺紋
機(jī)床：攻螺紋，所用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。
刀具：根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-21知選取細(xì)柄機(jī)用高速鋼絲錐，，，根據(jù)加工材料取絲錐前角，后角，刀具耐用度T=90min。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量
。
（2）確定進(jìn)給量 等于工件螺紋的螺距，即
（3）確定切削速度 根據(jù)計(jì)算公式確定切削速度
其中，，，，，，，取。
根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
2.基本時(shí)間
其中，，，，，，
工序100：鉆孔
機(jī)床：鉆孔，所用機(jī)床為Z3025搖臂鉆床。
刀具：根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》表5-19知選取d=7mm，l=223mm,莫式圓錐號(hào)為1號(hào)的高速鋼柄麻花鉆作為刀具。具體參數(shù)為，，，。當(dāng)時(shí)，選擇鉆頭后刀面磨損極限為0.8mm，耐用度T=45min。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉆孔時(shí)，。
（2）確定進(jìn)給量 按照加工要求決定進(jìn)給量。鉆頭直徑，工件材料 為鍛鋼，進(jìn)給量取值范圍為，由于鉆孔后要用鉸刀加工，乘以系數(shù)0.5，又鉆孔深度大于3倍直徑，需乘上修正系數(shù)。由于，最終。根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)注進(jìn)給量，選取。
（5） 確定切削速度 根據(jù)計(jì)算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
3. 基本時(shí)間
工件切削部分長(zhǎng)度：
切入量：
超出量：
工序11：鉸孔
在鉆完孔以后用鉸刀進(jìn)行加工，要求粗糙度為Ra6.3。
刀具：選用錐柄機(jī)用鉸刀，，莫氏錐柄號(hào)1號(hào)。
1.切削用量
（1）確定被吃刀量 鉸孔時(shí)，。
（2）確定進(jìn)給量 按照加工要求決定進(jìn)給量。鉸刀直徑，工件材料 為鍛鋼，進(jìn)給量取值范圍為，根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)注進(jìn)給量，選取。
(3)確定切削速度 根據(jù)計(jì)算公式確定切削速度
其中，，，，，，，
根據(jù)Z3025機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)主軸轉(zhuǎn)速，選取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
2.基本時(shí)間
工件切削部分長(zhǎng)度：
切入量：
超出量：
工序12：粗車孔外端面
機(jī)床：CA6140臥式車床
刀具：高速鋼可轉(zhuǎn)位刀具
1. 切削量
（1） 確定背吃刀量
（2） 確定進(jìn)給量 根據(jù)刀具材料進(jìn)給量
（3） 確定切削速度
根據(jù)CA6140機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
2. 基本時(shí)間
0.12min
工序12：半精車孔外端面
機(jī)床：CA6140臥式車床
刀具：高速鋼可轉(zhuǎn)位刀具
1.切削量
（1）確定背吃刀量
（2）確定進(jìn)給量 根據(jù)刀具材料
（3）確定切削速度
根據(jù)CA6140機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速取，實(shí)際轉(zhuǎn)速為
3. 基本時(shí)間
0.11min
2.7 本章小結(jié)
本章主要描述機(jī)械加工的工藝規(guī)程，工藝規(guī)程是指導(dǎo)施工的技術(shù)文件。一般包括以下內(nèi)容：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工內(nèi)容，切削用量、工時(shí)定額以及所采用的設(shè)備和工藝裝備等。
在車間生產(chǎn)過(guò)程包括直接改變工件形狀、尺寸、位置和性質(zhì)等主要過(guò)程，還包括運(yùn)輸、保管、磨刀、設(shè)備維修等輔助過(guò)程。生產(chǎn)過(guò)程中，按一定順序逐漸改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、位置和性質(zhì)使其成為預(yù)期產(chǎn)品的這部分主要過(guò)程稱之為工藝過(guò)程。零件依次通過(guò)的全部加工過(guò)程稱為工藝路線或工藝流程。技術(shù)人員根據(jù)工件產(chǎn)量、設(shè)備條件和工人技術(shù)情況等，確定并且用工藝文件規(guī)定的機(jī)械加工工藝過(guò)程，稱為機(jī)械加工工藝規(guī)程。機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程在機(jī)械加工中起著重要的作用，主要包括以下的幾個(gè)方面：
1） 工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件
機(jī)械加工車間生產(chǎn)的計(jì)劃、調(diào)度，工人的操作，零件的加工質(zhì)量檢驗(yàn)，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問(wèn)題，也常以工藝規(guī)程作為共同依據(jù)。如處理質(zhì)量事故，應(yīng)按工藝規(guī)程來(lái)確定各有關(guān)單位、人員的責(zé)任。
2） 工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)
車間要生產(chǎn)新零件時(shí)，首先要制訂該零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，再根據(jù)工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備。如：新零件加工工藝中的關(guān)鍵工序的分析研究；準(zhǔn)備所需的刀、夾、量具（外購(gòu)或自行制造）；原材料及毛坯的采購(gòu)或制造；新設(shè)備的購(gòu)置或舊設(shè)備改裝等，均必須根據(jù)工藝來(lái)進(jìn)行。
3） 工藝規(guī)程是新建機(jī)械制造廠（車間）的基本技術(shù)文件
新建（改.擴(kuò)建）批量或大批量機(jī)械加工車間（工段）時(shí)，應(yīng)根據(jù)工藝規(guī)程確定所需機(jī)床的種類和數(shù)量以及在車間的布置，再由此確定車間的面積大小、動(dòng)力和吊裝設(shè)備配置以及所需工人的工種、技術(shù)等級(jí)、數(shù)量等。
此外，先進(jìn)的工藝規(guī)程還起著交流和推廣先進(jìn)制造技術(shù)的作用。典型工藝規(guī)程可以縮短工廠摸索和試制的過(guò)程。因此，工藝規(guī)程的制訂是對(duì)于工廠的生產(chǎn)和發(fā)展起到非常重要的作用，是工廠的基本技術(shù)文件。
第3章 曲柄的夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。需要設(shè)計(jì)專用夾具。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，必須考慮到所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)滿足下列幾個(gè)要求。
1） 保證加工精度。
2） 夾具的總體方案與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)。
3） 安全、方便、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。
4） 排屑順暢。
5） 夾具具有良好的強(qiáng)度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性。
夾具體設(shè)計(jì)：本次設(shè)計(jì)采用鍛造夾具體，因?yàn)槠涔に囆院?，可以根?jù)需要出各種復(fù)雜的形狀，具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度、剛度、和抗震性，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，材料選用HT250。
3．1 銑床夾具設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)工序銑削加工零件底面銑床夾具，本夾具將用X60臥室銑床，刀具：高速鋼鑲齒套式面銑刀。
本夾具主要用來(lái)粗銑零件底面，為后續(xù)的加工創(chuàng)造一個(gè)很好的基準(zhǔn)平面，由于本道工序加工精度要求不高，所以如何提高生產(chǎn)率是首要問(wèn)題。
3．1．1 定位裝置的設(shè)計(jì)
（1） 定位基準(zhǔn)選擇
根據(jù)加工要求和基準(zhǔn)重合原則，并選用粗基準(zhǔn)定位，選擇零件頂面作為主要定位基準(zhǔn)。
（2）選定定位元件
零件頂面選用一個(gè)固定支承釘，一個(gè)可調(diào)支承，左右兩端面選用一個(gè)固定V形塊，一個(gè)移動(dòng)V形塊，為保證加工強(qiáng)度，同時(shí)還加裝一個(gè)輔助支承（不作定位元件使用）。
（3）誤差分析
1）定位誤差ΔB:因基準(zhǔn)重合，故ΔB=0
2）對(duì)刀誤差ΔT： 由于夾具上的對(duì)刀裝置對(duì)定位元件的位置不準(zhǔn)確,將導(dǎo)致加工表面的位置發(fā)生變化,由此而造成的加工尺寸誤差
ΔT=δs+δh
Δs—塞尺厚s的制造公差;查《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》得0.014mm
Δh—對(duì)刀塊工作面至限位基準(zhǔn)的尺寸可按工件的尺寸公差的1/2-1/5取值，工件的尺寸公差為0.05。故取0.01mm。
ΔT=0.01mm+0.014mm=0.024mm
3）安裝誤差ΔA： 定位基面與夾具體底面的平行度為0.005。
總誤差為ΣΔ=ΔB+ΔT+ΔA=0mm+0.024mm+0.005mm=0.029mm
零件尺寸公差為0.05mm，總誤差小于工件尺寸的2/3未超出技術(shù)要求。以上誤差分析說(shuō)明此夾具保證加工精度。
3．1．2 夾緊裝置的設(shè)計(jì)
（1） 夾緊力確定
一般安全系數(shù)
加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工取
刀具鈍化系數(shù)
斷續(xù)切削速度，連續(xù)切削時(shí)取
（2）夾緊裝置選擇
為使夾緊可靠，采用單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，故夾緊力的力源采用手動(dòng)夾緊，而無(wú)需采用復(fù)雜的動(dòng)力裝置。
3．1．3 銑床夾具的示意圖
夾具示意圖，如下圖。
圖3-1 銑床夾具圖
3.2 本章小結(jié)
機(jī)械制造離不開金屬切削機(jī)床，而機(jī)床夾具則是保證機(jī)械加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、降低對(duì)工人技術(shù)的過(guò)高要求、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化不可或缺的重要工藝裝備之一。機(jī)床夾具被廣泛用于制造業(yè)中，大量專用機(jī)床夾具的使用為大批量生產(chǎn)提供了必要條件。零件在工藝規(guī)程制定后，就要按照工藝規(guī)程順序進(jìn)行加工。加工中除了需要機(jī)床、刀具、量具之外，最主要的便是夾具，它是機(jī)床和工件之間的連接裝置，使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具獲得正確位置。機(jī)床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是裝備設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的工作，是加工過(guò)程中最活躍的因素之一。
結(jié) 論
本設(shè)計(jì)研究過(guò)程中仍然存在不足之處，有的問(wèn)題還待于進(jìn)一步深入，具體如下：
（1）缺乏實(shí)際工廠經(jīng)驗(yàn)，對(duì)一些參數(shù)和元件的選用可能不是非常合理，有一定的浪費(fèi)。
（2）選用各種加工刀具時(shí)可能有些誤差。
（3）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不太完善，在與計(jì)算機(jī)配合進(jìn)行精確的數(shù)據(jù)采集和控制上還有一些不足。
致 謝
四年的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，在此對(duì)院校領(lǐng)導(dǎo)、班主任、及各位老師表示衷心的感謝，感謝您們對(duì)我四年來(lái)的教育和培養(yǎng)，使我增長(zhǎng)了更多的知識(shí)。經(jīng)過(guò)最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我有了從理論到實(shí)踐又從實(shí)踐到理論的過(guò)程。同時(shí)，感謝在我實(shí)習(xí)過(guò)程中給予我大力幫助和支持的領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的相對(duì)匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。
在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師楊建峰老師。楊老師平日里工作繁多，但在我畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)相對(duì)較為復(fù)雜煩瑣，但是李老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩楊老師的專業(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。
其次還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下采礦專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。
最后，衷心感謝蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院四年來(lái)對(duì)我的大力栽培，在今后的工作中，我會(huì)加倍地去學(xué)習(xí)和工作，多用理論知識(shí)來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)，把所學(xué)的知識(shí)用到實(shí)踐中去。
謝謝
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