搖臂支架課程設(shè)計說明書.doc
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湖南涉外經(jīng)濟學(xué)院課程設(shè)計報告課程名稱: 機械制造工程學(xué)課程設(shè)計 報告題目: 搖臂支架夾具課程設(shè)計 學(xué)生姓名: 所在學(xué)院: 機械工程學(xué)院 專業(yè)班級: 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生學(xué)號: 指導(dǎo)教師: 2016 年 9 月 27 日機械制造工程學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書報告題目完成時間2016.9.30學(xué)生姓名專業(yè)班級機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師職稱總體設(shè)計要求和技術(shù)要點要求根據(jù)給定零件圖和該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型,完成零件工藝分析;擬定工藝方案(不少于兩個方案);對優(yōu)選方案進(jìn)行工藝設(shè)計(畫毛坯圖,擬訂工藝路線,選擇機床和工藝裝備,填寫工藝過程卡片)和工序設(shè)計(確定加工余量、工序尺寸、切削用量、時間定額,填寫加工工序卡片);對給定工序擬定夾具設(shè)計方案,設(shè)計并繪制夾具裝配圖和夾具件大件零件圖;最終完成設(shè)計說明書一本,夾具設(shè)計圖一套(含裝配圖和至少2張零件圖)。工作內(nèi)容及時間進(jìn)度安排第3周周一任務(wù)布置,集中輔導(dǎo)資料借閱,熟悉任務(wù)要求第3周周二明確生產(chǎn)類型,分析零件及繪制零件工作圖第3周周三擬訂工藝路線(至少兩種方案),繪制毛坯圖第3周周四方案評價,擬定機械加工工藝過程,填寫過程卡第3周周五選擇機床和工藝裝備,確定工藝參數(shù)第4周周一編制工序卡片(每人編制一道工序)第4周周二 制定夾具設(shè)計方案,繪制結(jié)構(gòu)草圖第4周周三定位設(shè)計,夾緊設(shè)計第4周周四夾具精度分析和夾緊力分析第4周周五繪制夾具裝配圖第5周周一繪制夾具裝配圖第5周周二完成夾具裝配圖,繪制夾具主要(大件)零件圖第5周周三繪制完成夾具主要零件圖第5周周四整理說明書第5周周五答辯并進(jìn)行材料整改,上交材料歸檔課程設(shè)計成果產(chǎn)品零件圖一張;產(chǎn)品毛坯圖一張;機械加工工藝過程卡一套;機械加工工序卡一份(一道工序);夾具裝配圖一張;夾具主要零件工程圖(至少二張);設(shè)計說明書一份。目 錄機械制造工程學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書課程設(shè)計說明書正文1 序言2 1、 零件的分析3 二、工藝規(guī)程的設(shè)計4 (一)確定毛坯的制作形式5 (二)基準(zhǔn)的選擇6 (三)工藝路線的擬定及工藝方案的分析7 (四)機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定9 (5) 確定基本工時10 三、專用夾具設(shè)計114、 課程設(shè)計心得體會12參考文獻(xiàn)13教師評語14序 言機械加工技術(shù)課程設(shè)計是機械加工技術(shù)課程教學(xué)的一個不可或缺 的輔助環(huán)節(jié)。 它是學(xué)生全面綜合運用本課程及其有關(guān)先修課程的理論 和實踐知識進(jìn)行加工工藝及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的一次重要實踐。 它對于培 養(yǎng)學(xué)生編制機械加工工藝規(guī)程和機床夾具設(shè)計的能力, 為以后搞好畢 業(yè)設(shè)計和到工廠從事工藝與夾具設(shè)計具有十分重要的意義。 本課程設(shè) 計的目的在于: (1)培養(yǎng)學(xué)生綜合運用機械制造工藝學(xué)及相關(guān)專業(yè)課程(工程材 料與熱處理、 機械設(shè)計、 互換性與測量技術(shù)、 金屬切削加工及裝備等) 的理論知識,結(jié)合金工實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識,獨立地分 析和解決機械加工工藝問題, 初步具備設(shè)計中等復(fù)雜程度零件的工藝 規(guī)程的能力。 (2)能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求, 運用夾具設(shè)計的基本原理和方 法,學(xué)會擬定夾具設(shè)計方案,完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計,初步具備設(shè)計保證 加工質(zhì)量的高效、省力、經(jīng)濟合理的專用夾具的能力。 (3)使學(xué)生熟悉和能夠應(yīng)用有關(guān)手冊、標(biāo)準(zhǔn)、圖表等技術(shù)資料,指 導(dǎo)學(xué)生分析零件加工的技術(shù)要求和本企業(yè)具備的加工條件, 掌握從事 工藝設(shè)計的方法和步驟。 (4)進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生機械制圖、設(shè)計計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計和編寫技術(shù) 文件等的基本技能。 (5)培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致、科學(xué)分析、周密思考、吃苦耐勞的良好 5 習(xí)慣。 (6)培養(yǎng)學(xué)生解決工藝問題的能力,為學(xué)生今后進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計和 去工廠從事工藝與夾具設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。 一、零件的分析(一)零件的作用 支撐搖臂按正常軌跡動作。 (二)零件的工藝分析 零件圖中所有尺寸精度如下:加工表面尺寸及偏差(mm)公差/mm及精度等級表面粗糙度Ra/m形位公差/mm搖臂支架底面20IT113.2搖臂支架耳朵端面54IT76.3搖臂支架耳朵表面 12IT80.8 D3mm孔3IT1212.54mm孔 0.018,IT86.310.5mm孔10.5IT1212.56.1mm孔6.1IT1212.5搖臂支架外圓表面20IT126.3 0.05 D(精度等級查公差配合與測量技術(shù)P14 表 1.4 而得 精度等級查公差配合與測量技術(shù) 而得)搖臂支架是形狀不規(guī)則的支架類零件,尺寸精度、形位精度要求一般,零件的主要技術(shù)要求分析如下: 1. 4 孔的尺寸精度高,主要是保證里面的鋼珠壓入后孔口收口。 2. 鍛件要求不能有砂眼、疏松等缺陷,以保證零件的強度、硬度及 剛度,在外力的作用下,不至于發(fā)生意外事故。 3. 兩個 12 的軸是比較重要的,也是以后機械加工各工序的主要定位基準(zhǔn)。因此加工此軸的工序是比較重要的。二、確定生產(chǎn)類型已知此零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為生產(chǎn)類型為中批,所以初步 確定工藝安排為:加工過程工序適當(dāng)集中;加工設(shè)備以通用設(shè)備為主,并大量采 用通用夾具和量具。 該零件除了主要工作表面外,其余表面加工精度都比較低,不需要 (該零件除了主要工作表面外,其余表面加工精度都比較低,高精度的機床加工,通過銑削,車削,鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求) 高精度的機床加工,通過銑削,車削,鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求) 二 、工藝規(guī)程的設(shè)計(一) 確定毛坯的制造形式 要確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量,應(yīng)該先確定一下各個因素。1.公差等級由搖臂支架的公用和技術(shù)要求,確定該零件的公差等級為普通級。2.鍛件重量計算后,搖臂支架的重量約為0.23KG,初步估計機械加工前鍛件毛坯的重量為0.4KG.3.鍛件形狀復(fù)雜系數(shù)對零件圖金星分析計算,可大致確定鍛件外廓包容提的長度、寬度、高度。即L=54mm,b=32mm,h=53mm。由公式(2-3)和(2-5)可計算出該鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù)S=0.526。屬于S級。4.鍛件材質(zhì)系數(shù)搖臂支架的材料為45鋼,是碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.65%的碳素鋼。所以該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬于M級。5.鍛件分模線形狀根據(jù)該零件的形位特點,選擇零件高度方向的對稱平面為分模面,屬于直分模線。6.零件表面粗糙度由零件圖可知,各個加工表面的粗糙度Ra大多數(shù)都大于等于3.2m。根據(jù)上述諸因素,可查表確定該鍛件的尺寸公差和機械加工余量,所得結(jié)果列表如下鍛件重量/kg包容體重量/kg形狀復(fù)雜系數(shù)材質(zhì)系數(shù)公差等級0.40.76SM普通級項目/mm機械加工余量/mm尺寸公差/mm備注厚度321.52.0 (取2.0)1.4寬度541.52.0 (取2.0)1.6寬度251.52.0 (取2.0)1.2 (二) 基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析,知外圓 12、孔 4 等均應(yīng)通過正確的定位才能保證,故對基準(zhǔn)的選擇應(yīng)予以分析。 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分;通常先確定精基準(zhǔn),后確定粗基準(zhǔn)。 (1) 精基準(zhǔn)的選擇 在底面加工以后各工序則以該底面為定位精基準(zhǔn),這樣就滿足了基準(zhǔn)重合與基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。搖臂支架的底面是設(shè)計基準(zhǔn),選用其做精基準(zhǔn)定位加工10.5mm 孔和.mm 孔以及搖臂支架的外圓20mm。 搖臂支架耳朵的端面做為精基準(zhǔn),可以鉆3mm 孔和4mm 孔。這樣就實現(xiàn)了設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合。同時也保證了被加工表面的平行度要求,在加工某些面時,可能會出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合,這時需要進(jìn)行尺寸鏈的換算。 (2) 粗基準(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則,為保證不加工表面和加工表面的位置要求,應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn),故此處選擇外圓20mm 的外圓面做粗 基準(zhǔn)。 (三)工藝路線的擬定由特種機械加工技術(shù)P109 表 3-5、3-6、3-7,列出對搖臂支架外圓柱、孔、特種機械加工技術(shù) 表面的加工方法如下:加工部位精度等級表面粗糙度 Ra/m加工方法支架底面IT116.3銑削支架雙耳端面IT76.3粗車-半精車支架雙耳表面IT80.8粗車-半精車-磨削3mm 孔IT1212.5鉆4mm 孔IT86.3鉆-擴-鉸10.5mm 孔IT1212.5鉆6.1mm 孔IT1212.5鉆支架外圓表面IT126.3粗車-半精車為保證達(dá)到零件的幾何形狀,尺寸精度、位置精度及各項技術(shù)要求,必須制定合理的工藝路線。 1.機械加工順序(1)遵循“先基準(zhǔn)后其他”的原則。首先加工精基準(zhǔn)搖臂支架的底面。(2)遵循“先粗后精”的原則。先安排粗加工工序,然后再安排加工工序。(3)遵循“先主后次”的原則。先加工主要表面搖臂支架的底面、搖臂支架耳朵端面、搖臂支架耳朵表面。(3)遵循“先面后孔”的原則。首先加工各個端面和表面,后加工各個孔。2.熱處理工序模鍛成型后切邊,進(jìn)行調(diào)質(zhì)。調(diào)制硬度為241285HBS,并進(jìn)行酸洗,噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度,增加耐磨性,消除毛坯表面印脫碳而對機械加工帶來的不利影響。搖臂支架前臂表面在精加工之前需要進(jìn)行局部淬火,提高它的耐磨性和在工作中成熟沖擊載荷的能力。3.輔助工序在半精加工后,安排去毛刺和中間檢驗工序;精加工后,安排去毛刺、清晰和中檢工序。 綜上所述,該搖臂支架的安排順序為:基準(zhǔn)加工主要加工表面粗加工以及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理主要表面精加工。工工藝路線方案一: 模鍛 工序:1. 車外圓、端面、倒角至要求,半精車底面,倒角,切槽。2. 銑底面和頂面3. 鉆10.5 、6.1鉆3,鉸孔44. 電火花加工225. 局部淬火6. 磨2127. 終檢工藝路線方案二:模鍛工序:1. 銑底面和頂面2. 車外圓、端面、倒角至要求。半精車端面、倒角、切槽。3. 鉆,擴孔10.5 鉆、擴6.1,鉆、鉸3,锪4孔。4. 電火花加工2x2孔5. 局部淬火。6. 磨12外圓。7. 終檢。兩個方案在開始時加工就出現(xiàn)不同,方案一實現(xiàn)加工面,方案二實現(xiàn)加工軸,根據(jù)給定的條件可知,需先加工作為基準(zhǔn)的底面,而且方案一端面需精加工,因此需兩個圓柱的粗加工都結(jié)束后才能實施精加工,選擇方案時還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素,如設(shè)備,能否借用工、夾、量具等。本次設(shè)計選擇工藝路線二。根據(jù)供需方案二制定出詳細(xì)的工序劃分如下所示: 毛坯為精鍛件,在車間銑去毛刺,達(dá)到毛坯的技術(shù)要求,然后送到機械加工車間來加工。工序:1銑底面和頂面2車外圓、端面、倒角至要求。半精車端面,倒角,切槽。3鉆擴10.5 ,鉆、鉸6.1,鉆、鉸3,锪4。4電火花加工2x2孔5局部淬火。6磨12外圓。7終檢。機床和刀具:加工方案確定后就可以根據(jù)零件材料性能,熱處理方法,考考慮零件精度要求,零件加工表面的形狀尺寸,以及加工余量選取選擇機床,刀具,和相應(yīng)的量具。刀具和機床的選擇:工序名稱機床設(shè)備刀具粗銑搖臂支架底面X6030直柄立銑刀精銑搖臂支架底面X6030直柄立銑刀粗銑搖臂支架耳朵端面X6030直柄立銑刀粗車外圓表面CA614090外圓車刀粗車臺階CA614045端面車刀粗車搖臂支架耳朵表面CA614090外圓車刀粗車各槽倒角CA6140車槽刀45車刀鉆3mm孔Z4006A整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆鉆、鉸4mm孔Z4006A整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆鉆2-2mm孔、10.5mm孔、6.1mm孔Z5040整體硬質(zhì)合金直柄麻花鉆半精車搖臂支架耳朵表面CA614090外圓車刀精銑搖臂支架耳朵端面X6030直柄立銑刀(四)機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 1.毛坯尺寸的確定,畫毛坯圖。 搖臂支架材料為 Q235 由于產(chǎn)品外表面大部分不用加工,所以毛坯選用精密模鍛。該種模鍛的尺寸公差等級為 67 級,用查表法確定加工表面的總余量。但由于用查表法所確定的總余量與成產(chǎn)實際情況有些差距,故還應(yīng)根據(jù)工廠具體情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 現(xiàn)將調(diào)整后的主要毛坯尺寸及公差,如下表所示:主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差12 的面123+1161高533+2580.6總長542+2580.62銑底面、鉆 10.5mm、6.1mm 兩孔 兩孔經(jīng)由鉆頭一次鉆出,即可滿足使用設(shè)計要求制造工藝與夾具 由制造工藝與夾具表 8-3 得,選用硬質(zhì)合金端銑刀,保證尺寸 350.15 選用機床:臥式銑床 刀具:YG6 硬質(zhì)合金端銑刀。 銑削寬度90,深度6,齒數(shù) z=12,故根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊 后簡稱簡明手冊 (后簡稱 )表 械制造工藝設(shè)計簡明手冊 后簡稱簡明手冊 表 3.1,取刀具直徑=125mm。根據(jù)切削用量手冊 (后簡稱切削手冊 )表 3.16,選擇刀具前角0后角 8,副后角=10,刃傾角:=10,主偏角=60,過渡刃=30,副偏角=5。 因為余量較小,故選擇=3mm,一次走刀即可完成。械制造工藝與夾具 由械制造工藝與夾具P609 得,鉆10.5mm、6.1mm 兩孔用麻花鉆就能滿足要求 取鉆孔的進(jìn)給量 f=0.4mm/r, =3mm,由表 11-2 得鉆孔時的切削速度 v 得:V=2.0由此可以算出轉(zhuǎn)速為機床實際轉(zhuǎn)速取 n=720r/min 則實際切削速度為:計算鉆削力扭矩及功率,按械制造工藝與機床夾具(含課程設(shè)計與習(xí)題)表 8-7 可以得到:軸向力 切削扭矩切削功率有上訴計算結(jié)果與機床允許值相比軍允許,確定采用切削量 = 0.4mm / r v = 14m / min n = 720r / min 3. 加工 12 ,切槽 12 可用硬質(zhì)合金車刀加工,可以一次加工出留有余量 0.2mm 即可。硬質(zhì)合金車刀選用型號為 C122, 刀具的幾何角度:刀具主偏角= ,刃傾角 = -6 ,前角, 后 角 ,副偏角 ,副后角由文獻(xiàn)(1)表 7-1 可以得到,= 3mm,f=0.2mm/r,n=720r/min 則相應(yīng)的切削速度為 :切槽刀用 YT15 加工,由表 7-5 得, f = 0.18mm / r, = 1.1 mm , = 3m / s 4.鉆 22 用高速鋼鉆頭,進(jìn)給量 f=0.04mm/r ,切削速度=0.3m/s 5.鉆 3 、擴、鉸4 采用高速鋼麻花鉆,直徑=3mm 選擇切削用量,背吃刀量 = 1.5mm,進(jìn)給量根據(jù)表8-69查得:f = 0.08mm/r ,由文獻(xiàn)得切削速度=35m/min 按公式計算主軸轉(zhuǎn)速:擴4 ,用鋼擴孔鉆,進(jìn)給量 f =0.5mm/r ,用齒數(shù)為6的高速鋼鉸刀,進(jìn)給量f=0.3mm/r。 6. 磨212 選用陶瓷結(jié)合劑砂輪,輪寬為2,精磨淬火鋼工件,回轉(zhuǎn)的圓周速度=20m/min 縱向進(jìn)給量:=0.5bs=0.52=1mm 工作臺單行程的橫向進(jìn)給量=6.8 (五) 確定基本工時 一.切削用量的計算鉆3mm孔,選用臺式鉆床Z4006A ,高速鋼莫氏錐柄階梯麻花鉆。1.背刀吃量的確定 =1.5mm2.進(jìn)給量的確定 由表5-21,選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 =0.13mmr。3.鉆削速度的計算 由表5-21,按照工件材料的條件選取,切削速度V=20 mmin。由公式5-1可知,n=1000v/可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n= 2123 rmin。參照臺式鉆床Z4006A的主軸轉(zhuǎn)速,取轉(zhuǎn)速n= 2900 rmin.再將此轉(zhuǎn)速代入公式n=1000v/中,可求出該工序的實際鉆削速度二.時間定額的計算1.基本時間的計算 根據(jù)表5-41,鉆孔的基本時間可由公式求得。式中,因為是盲孔,所以。;進(jìn)給量 =0.13mmr,n= 2900 rmin,所以,=0.133min=7.96s.2.輔助時間的計算=0.15=0.157.96=1.2s3.其他時間的計算工序8的其他時間=6%(+)=0.55s4.單件時間 的計算工序8的單件時間 =7.96s+1.2s+0.55s=9.71s三、專用夾具設(shè)計(一)專用鉆床夾具設(shè)計已知搖臂支架的材料為45鋼,毛坯為鍛件,所用機床為臺式鉆床Z4006A,中批量生產(chǎn),要求為工序8與工序9設(shè)計鉆3mm與4mm的孔夾具。(二)問題的指出本夾具主要用來鉆3mm與4mm孔。由于本工序的加工精度不高,在加工本道工序時,主要應(yīng)考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度。(三)確定夾具的結(jié)構(gòu)方案確定定位元件 根據(jù)零件圖和和規(guī)定的定位基準(zhǔn),為了減小定位誤差,用心軸,鉆套,鉆模板與螺栓連接來固定。(四)工裝夾具的裝配要求1.夾具安裝在工作臺上之前應(yīng)該講工作臺仔細(xì)清理干凈,不得有雜物、異物以及灰塵。2.將夾具的底座平穩(wěn)放置在鉆床工作臺上,用螺栓螺母將夾具與工作臺相連,保證夾具放置平穩(wěn),并檢查螺栓是否擰緊(五)夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護注意事項:使用前必須保證夾具在工作臺上安裝正確;工件正確放入夾具后應(yīng)旋轉(zhuǎn)螺栓夾緊工件,不可錯放、斜放工件。保養(yǎng)及維護:旋轉(zhuǎn)螺栓時以夾緊工件即可,不可過于用力夾緊;工件加工完畢之后應(yīng)及時將夾具從工作臺上卸下,并妥善存放。四、課程設(shè)計心得體會通過對搖臂支架的機械加工工藝及對鉆3mm與4mm孔的夾具的設(shè)計,使我學(xué)到了許多有關(guān)機械加工的知識,主要歸納為以下兩個方面:第一方面:搖臂支架外形較復(fù)雜,且其技術(shù)要求高,所以適當(dāng)?shù)倪x擇機械加工中的定位基準(zhǔn),是能否保證搖臂支架技術(shù)要求的重要問題之一。對于加工主要表面,按照“先基準(zhǔn)后一般”的加工原則。而搖臂支架的機械加工路線是圍繞主要加工表面來安排的。搖臂支架的加工路線可以分為三個階段:劃分為粗加工,半精加工和精加工。第二方面:主要是關(guān)于夾具的設(shè)計方法及其步驟。(1)、定位方案的設(shè)計:主要確定工件的定位基準(zhǔn)及定位基面;工件的六點定位原則;定位元件的選用等。(2)、導(dǎo)向及對刀裝置的設(shè)計:由于本設(shè)計主要設(shè)計的是孔夾具,所以主要考慮的是選用鉆套的類型及排屑問題。(3)、夾具體設(shè)計:搖臂支架的結(jié)構(gòu)特點是比較小,設(shè)計時應(yīng)注意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體,并能正確安裝在機床上,加工時能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。(5)、定位精度和定位誤差的計算:對用于粗加工的夾具,都應(yīng)該進(jìn)行定位誤差和穩(wěn)定性的計算,以及設(shè)計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。(6)、繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。在這次夾具設(shè)計的課程設(shè)計中,我學(xué)會了更多專業(yè)知識,培養(yǎng)了實際操作和創(chuàng)新的能力。在過去的課程中,我們只是學(xué)習(xí)了一些重要的理論知識,而沒有切合實際的練習(xí)與測試。在這次課程設(shè)計中我遇到了許多難題和問題,我又重新學(xué)習(xí)了以往遺漏和沒有完全掌握的知識。例如,如何完全限制它的六個自由度,怎樣使用定位元件更為合理,夾具圖怎樣繪制更容易讓其他人看懂,CAXA電子圖版怎樣使用更為便捷等等。這次課程設(shè)計也是在為我們將來的課程設(shè)計打基礎(chǔ),為我們以后的工作積累更多的經(jīng)驗。在今后的學(xué)習(xí)中,我會更加努力,不僅努力學(xué)好專業(yè)知識而且要積累更多的設(shè)計經(jīng)驗。參考文獻(xiàn)1 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