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下载文档送全套 CAD 图纸 扣扣 414951605 买文档送全套 CAD 图纸 扣扣 1304139763 本科生课程设计 设计“ CA6140 车床拨叉” 831003零件的机械加工 工艺规程 零件的机械加工工艺规程及夹具设计 学生姓名 Sky 所在专业 机械设计制造及其自动化 所在班级 指导教师 职称 教授 副指导教师 职称 答辩时间 2009 年 7 月 10 日 目 录 目 录 设计总说明 . I 1 零件的分析 . 1 零件的作用 . 1 2 工艺规程的设计 . 1 2.1 确定毛坯的制造形式 . 1 2.2 基面的选择 . 1 2.3 制订工艺路线 . 2 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 2 2.5 确定切削用量及基本工时 . 3 3 夹具设计 . 10 3.1 问题的提出 . 10 3.2 夹具设计 . 10 结束语 . 13 参考文献 . 14 需要 CAD 图纸,扣扣 414951605 需要 CAD 图纸,扣扣 414951605 设计总说明 I 设计总说明 II 设计总说明 设计总说明 III 本设计是 CA6140 车床拨叉 831003 零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。 CA6140拨叉零件的主要加工表面是 平面、孔、槽和螺纹孔 。 一般来说,机械加工工序先后顺序一般遵循先加工定位基面,再加工其他表面;先加工主要表面,后加工次要表面;先安排粗加工工序,后安排精加工工序;先加工平面,后加工孔。 选择右端 R20的端面,上顶端 40 80 的面和右侧 75 80 的面为粗基准,选择为花键孔和 72 40 的端面为粗基准。先粗铣 75 40 的左端面 ,精铣 75 40 的左端面直至符合表面粗糙度 要求;接着钻、扩 22 的花键孔,锪两端倒角 2 30;然后拉花键,保证精度要求;再粗铣、精铣沟槽,粗、精铣上平面至符合表面粗糙度要求;然后钻攻 2-M8螺纹孔、钻 5圆锥孔。最后去毛刺、清洗、终检。 关键词: 拨叉;加工工艺;夹具;定位;夹紧 广东海洋大学本科生课程设计 1 “ CA6140 车床拨叉” 831003 零件的机械加工工艺规程设计 机械设计制造及其自动化, 200611411112,梁世昌 指导教师:谭光宇 课程设计说明书 1 零件的分析 零件的作用 该零件是 C6140 车床拨叉,它位于车床变速机构中,主要其换挡作用。通过拨叉 的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为 30mm 的面的尺寸精度要求很高,在拨叉工作工程中,如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度,这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为 30mm 的面和槽之间要达到很高的配合精度。 2 工艺规程的设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件的材料是 HT200,工作环境良好,不会承受较大的冲击载荷,由于年生产量为5000件,已经达到了大批量生产,并且材料可铸。因此 从提高生产率,保证经济性的角度讲,应该采用铸造成型中的“金属模机械造型”铸造的方法制造毛坯。 2.2 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得到提高。否则,加工工艺过程中会出现很多问题,使生产无法正常进行。 2.2.1 粗基准的选择 对于零件而言,尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,广东海洋大学本科生课程设计 2 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准 。所以选择右端 R20的端面,上顶端 40 80 的面和右侧 75 80的面为粗基准。 2.2.2 精基准的选择 精基准 的选择有利于保证加工精度,并使工件装夹方便。在选择时, 主要应该考虑基准重合 、基准统一等 问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算 。精基准选择为花键孔和 72 40的端面,在加工中采用专用夹具夹持。 2.3 制订工艺路线 制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状,尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量是工序集中来提高生产效率。除此之外,还应当考虑经济效果,以使生产成本尽量下降。 工艺路线方案: 工序 1 粗铣 75 40的左端面 ,精铣 75 40的左端面直至符合表面粗糙度要求。 工序 2 钻、扩 22的花键孔,锪两端倒角 2 30。 工序 3 拉花键,保证精度要求。 工序 4 粗铣沟槽。 工序 5 精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。 工序 6 粗、精铣上平面。 工序 7 钻攻 2-M8螺纹孔。 工序 8 钻 5 圆锥孔。 工序 9 去毛刺 工序 10 清洗 工序 11 终检 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “拨叉”零件的材料为 HT200,净重量为 0.84千克,生产类型为大批量生产,可以采用“金属模机械造型”铸造的方法进行毛坯 的制造。 根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各个加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下: 考虑到零件的很多表面没有粗糙度要求,不需要加工。从铸造出来即可符合使用要求,因此,只采取 75 40的表面留有 2.5 75 40的加工余量。毛坯的尺寸公差为 CT8,可以从机械制造技术基础课程设计指导教程得到 CT8=1.6mm。相应计算如下: 最大极限尺寸 =80+2.5+CT8/2=83.3mm 最小极限尺寸 =80+2.5-CT8/2=81.7mm 75 40 的端面的精加工余量为 1mm,(从机械制造技术基 础课程设计指导教程广东海洋大学本科生课程设计 3 中查得)粗加工余量 2.5-1=1.5mm。 2.5 确定切削用量及基本工时 2.5.1 工序 1:粗、精铣 75 40的端面至符合要求。 工步 1:粗铣 背吃刀量为1pa=2.5-1.0=1.5mm。 进给量的确定:机床的功率 510Kw,工件夹具系统的刚度为中等条件,按切削用量简明手册中表 3.3 选取该工序的每齿进给量为 zf =0.2mm/z。 铣削速度:参考机械制造技术基础课程设计 指导教程得,选用镶齿铣刀,其中在 d/z=80/10 的条件下选取。铣削速度为 v=40m/min。有公式 n=1000r/ d 可以得到 :n=1000 40/ 80=159.15r/min 由于手册中的 X51 型立式铣床的主轴转速为 n=160r/min,所以,实际的铣削速度为:V=n d/1000=160 3.14 80/1000=40.19m/min 基本时间 t: 根据面铣刀平面(对称铣削、主偏角 rk =90)的基本时间计算公式 :t=( 21 lll )/mzf。其中, l =75mm, 2l =13mm,取 2l =2mm,ea=40mm。则有: 1l =0.5( d- 22 ead ) +(13)=0.5(80- 22 4080 )+2=7.36mm。 mzf=f n= zf z n=0.2 10 160=320mm/min 基本工时: tj=( 21 lll )/mzf=(75+7.36+2)/320=0.264min 15.82s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 15.82s=2.373s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (15.82+2.373)=1.09s 工步 2:精铣 背吃刀量的确定:1pa=1mm . 进给量的确定:由切削用量简明手册中表 3.3,按表面粗糙度为aR=3.2 m 的条件选取,该工序的每转进给量 f=0.8mm/r。 铣削速度的计算:根据其他有关资料确定,按镶齿铣刀, d/z=80/10,zf =0.08mm/z 的 条件选取,铣削速度 v为: v=57.6mm/min。由公式: n=1000r/ d可以求得铣刀转速 n=229.3r/min 。参照机械制造技术基础课程设计指导教程中 4-15的 X51型立式铣床的主轴转速,选取转速为 n=210r/min。再将此转速代入上面公式,可以求得: v= n d/1000=52.78mm/min。 广东海洋大学本科生课程设计 4 基本时间的确定:根据机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-43 中面铣刀铣平面(对称铣削、主偏角 rk =90)的基本时间公式 T=( 21 lll )/mzf,可以求得该工序的基本时间,其中 l =75mm, 2l =13mm,取 2l =2mm,ea=40mm, 1l =7.36mm,得 mzf=f n=0.8mm/r 210r/min=168mm/min 基本工时: tj=( 21 lll )/mzf=(75+2+7.36)/168=0.502min 30.13s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 30.13=4.52s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (30.13+4.52)=2.08s 2.5.2 工序 2:钻、扩 22的花键孔,锪两端倒角 2 30。 工步 1:钻 20mm 的孔。(从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 2-28查得第一次钻孔的直径为 20mm) 背吃刀量pa=20mm 进给量的确定:选取该工步的每齿进给量 f =0.3mm/r。(从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-21查得 f=0.3mm/r) 切削用量的计算:因为该工件的材料为 HT200,硬度 HBS为 175 225,所以选取切削速度 v=17m/min。 (从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-21查得 v=17m/min)由式 n=1000v/ d可以求得: n=1000 17/( 20)=270.7r/min 参照机械 制造技术基础课程设计指导教程中表 4-9 所列的 Z525 型立式钻床的主轴转速,选取 n=272r/min,再将 n 代入 n=1000v/ d 中,得到: v=27220/1000=17.1m/min 基本时间 t: 其中 l =80mm, 1l = )21(c ot2 rkD=10 0.577+1=6.77mm, 2l =14mm,取 2l =2mm。 基本工时: snfllltj 3.65m i n08.12 7 23.0277.68021 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 65.3=9.80s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (65.3+9.80)=4.51s 工步 2:扩 20mm 的孔至 22mm。 背吃刀量的确定:取pa=2mm。 进给量的确定:从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-23 查得,选取该工件的每转的进给量 f =0.8 mm/r 。 广东海洋大学本科生课程设计 5 切削速度 的确定:从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-24查得 v=87.5 m/min,由式 n=1000v/ d可以求得: n=1000 87.5/( 22)=1226 r/min 按机床选取 n=1360r/min(从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 4-9 查得),得切削速度 v= m in/95.931000 mdn 基本时间 t: 其中 l =80mm, 1l = )21(c ot2 rkD=11 0.577+1=7.35mm 2l =14mm, 取 2l =2mm。 基本工时: snfllltj 9.4m i n082.01 3 6 08.0235.78021 辅助时间: tf=0.15tj=0.735s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (4.9+0.735)=0.34s 工步 3:锪两端倒角 2 30 进给量的确定:从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-32查得 f=0.15mm 切削速度的确定:从机械制造技术基础课程 设计指导教程中表 5-32 查得v=20m/min,由式 n=1000v/ d可以求得: n=1000 20/ 25=254.8r/min, 按机床选取 n=272 r/min(从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 4-9查得)。再将 n代入 n=1000v/ d中,得到: v= m in/79.1810 00 mdn 基本时间 t: nfllT 1 其中 l =1mm, 1l =1 2,取 1l =1 基本工时: tj=(1+1)/(0.15 272) 0.05min=3s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 3=0.45s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (3+0.45)=0.207s 2.5.3 工序 3:拉花键: 拉花键孔,选用 L6110A卧式内拉床,使用专用拉床夹具。 选择高速钢花键拉刀,齿数为 6,花键孔外径为 25mm,内径为 22mm,键宽为 6mm拉削长度为 80mm. 单面余量的确定:双边背吃刀 量为 h=3mm。 进给量的确定:从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-33查得 f =0.06 0.2,取 f =0.06mm/z。 拉削速度的确定:从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-34 查得拉削速度 v=3.5 3,取 3m/min。 广东海洋大学本科生课程设计 6 基本时间 t: vfzklhT 1000,式中 mml 80 , 为校准部分 的长度系数,取 1.2,k为考虑机床返回行程系数取 1.4, z为拉刀同时工作齿数 z= l /t,t为拉刀齿距查金属机加工手册表 15-33得 t=14mm z=80/14=6 基本工时: tj=3 80 1.2 1.4/(1000 3.6 0.06 6)=0.31min=18.6s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 18.6=2.79s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (18.6+2.79)=1.28s 2.5.4 工序 4: 粗铣沟槽 背吃刀量确定:双 边背吃刀量为 ae=16mm,切槽深度 ap=34mm。 分两次铣槽,第一次切槽深度 mmap 201 ,第二次切槽深度2ap=14mm 进给量的确定:从机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-19 查得,机床的功率按 510Kw,选取该工序的每齿进给量为 zf =0.12mm/z。 铣削速度的确定:参考机械制造技术基础课程设计指导教程得,选用硬质合金镶齿三面刃铣刀,其中在 d/z=200/12 的条件下选取。铣削速度为 v=156m/min。有公式n=1000v/ d可以得到 : n=1000 156/ 200=248r/min 由于机械制造技术基础课程设计指导教程中表 4-18 中的 X62 型立式铣床的主轴转速为 n=235r/min,所以,实际的铣削速度为: V=n d/1000=235 3.14200/1000=147.6m/min 基本时间 t的确定:据面铣刀铣平面不对称铣削的计 算时间计算公式: mzflllt 21 mzf = zf zn 其中机械制造技术基础课程设计指导教程中表 5-44查得 5521 ll mm, l =40mm 基本工时: tj=( 40+55) /0.12 12 235= 0.34min=20.3s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 20.3=3.045s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (20.3+3.045)=1.40s 2.5.5 工序 5 精铣沟槽至符合表面粗糙度要求。 背吃量和进给量的给定:背吃量为 1mm;参照指导教程表 5-19 取 fz=0.08mm/z; 切削速度的确定:参照指导教程表 5-20取 v=268m/min代入公式 m in/88.10661000 rd vn 查指导教程表 4-18取 n=1225r/min,代入公式 广东海洋大学本科生课程设计 7 m in/7.30 710 00 md vn 精铣时, l=40mm; l2=2 5mm,取 l2=5mm; ae=35mm; ap=18mm; D=100mm; l1= )( 2aeeaD +(1 3)= )3535100( 2 +1mm=48.7mm; fz=0.08mm/z; Z=10z/r; n=1225r/min; fMz=0.08 10 1225mm/min=980mm/min 将上述结果代入公式: 基本时间: tj=35 sr 15.11m in/12 2518 57.4840 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 11.15=1.67s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (11.15+1.67)=0.77s 2.5.6 工序 6 粗、精铣上平面 工步 1:粗铣 背吃刀量为 16mm,查指导教程表 5-19取进给量 fz=0.1mm/z;参照指导教程表 5-20取 v=200m/min,代入公式 m in/7961000 rd vn ; 查指导教程表 4-18取 n=725r/min,代入公式 m in/18 210 00 md vn ; 基本时间 tm的计算 根据指导教程表 5-43 中面铣刀铣槽的基本时间计算公式fMzllitj)( 21 ,其中peaai; 粗铣时, l=40mm; l2=2 5mm,取 l2=5mm; ae=30mm; ap=12mm; D=80mm; l1= 2ee aaD +(1 3)= 230-3080 +1mm=39.72mm; fz=0.1mm/z; Z=10z/r; n=725r/min; fMz=0.1 10 725mm/min=725mm/min 将上述结果代入公式: st 01.2672512 )572.3980(301 工步 2:精铣 背吃量为 1mm;参照表 5-19取 fz=0.08mm/z;参照指导教程表 5-20取 v=268m/min代入公式 m in/88.10661000 rd vn , 查指导教程 4-18取 n=1225r/min,代入公式 m in/7.30 710 00 md vn 。 广东海洋大学本科生课程设计 8 精铣时,同理,根据指导教程表 5-43中的公式,计算基本工时,其中 l=80mm;l2=5mm; ae=30mm; ap=12mm; l1= 2ee aaD +(1 3)= 230-3080 +1mm=39.72mm; fz=0.08mm/z; Z=10z/r; n=1225r/min ; fMz=fz Z n=0.08 10 1225 =980mm/min 将上述结果代入, st 15.99 8012 )572.3980(302 基本时间: tj=t1+t2=26.01+9.15=35.16s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 35.16=5.27s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (35.16+5.27)=2.43s 2.5.7 工序 7 钻攻 2-M8螺纹孔 工步 1 钻 2 7孔 选择切削用量: 选择高速钢直柄麻花钻直径为 7,钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表 2.7 查得进给量 f 0.36 0.44mm/r,由切削用量简明手册表 2.8 和钻头允许的进给量确定进给量 f 0.86mm/r。由切削用量简明手册表 2.9 机床进给机构所允许的钻削进给量查得 f 1.6mm/r。故由 Z525型立式钻床说明书取 f 0.36mm/r。 确定钻头磨钝标准及寿命: 由切削用量简明手册表 2.12查得磨钝标准为 0.5 0.8寿命为 T 35min。 确定切削速度: 由 切削用量简明手册表 2.15查得切削速度为 V 18m/min。则主轴转速为 nDv1000 818.9 r/min。 由 Z525钻床说明书由就近原则取 n 680 r/min。故实际切削速度为 v 14.9 m/min 校核机床扭矩及功率: 由切削用量简明手册表 2.20查得 FyZoFf kfdCF FFMyZoM KfdCMc MMdMcVcPc 30FC =420, FZ =1 Fy 0.8, MC =0.206, MZ =2.0, My =0.8 fF 420 72 0.360.8 1 1298.3 N Mc 0.206 72 0.360.8 1 4.5 Nm 广东海洋大学本科生课程设计 9 Pc7*30 9.14*415 0.32 KW 根据 Z525机床说明书可知 Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数,故机床符合要求。 计算钻削加工工时: 由切削用量简明手册表 2.29查得入切量和超切量 y 的值为 6 mm。 故 tnfyL 680*36.0 610 0.07 min 因为表面存在两个加工孔故加工工时为 : 基本工时: tj=2t 0.14 min=8.4s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 8.4=1.26s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (8.4+1.26)=0.58s 工步 2 攻 2-M8 螺纹孔 由机械加工工艺手册表 7.2-4选用 M8细柄 机用丝锥,在 Z525型立式钻床上攻丝。 由机械加工工艺手册表 7.2-13在 Z525型立式钻床上攻丝切削速度表查得 Vc 11 12 m/min。故钻床主轴的转速为: nDVc1000 437.9 477.7 r/min 由 Z525的说明书的参数可取 n 392 r/min。故实际切削速度为 Vc 9.8 mm/min 攻螺纹机动实际的计算 tm 11 11 nnpll其中: l :工件螺纹的长度 l 10 mm。 1l :丝锥切削长度 1l 22 mm。 :攻螺纹是的超切量 ( 2 3) P取 3。 n :攻螺纹是的转速 n 392 r/min。 1n :丝锥退出时的转速 1n 680 r/min。 P:螺距。 则 tm 11 11 nnpll 6801392125.1 31022 min 0.11min 广东海洋大学本科生课程设计 10 因为表面存在两个加工孔故加工工时为 基本工时: tj=2tm 0.22 min=13.2s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 13.2=1.98s 其余时间: tb+tx=0.03(tj+tf)=0.03 (13.2+1.98)=0.45s 2.5.8 工序 8 钻 5圆锥孔 选择切削用量: 选择高速钢直柄麻花锥型钻直径为 5,由 Z525型立式钻床说明书取 f 0.36mm/r。 由切削用量简明手册表 2.15查得切削速度为 V 18m/min。则主轴转速为 nDv1000 726.9 r/min。 由 Z525钻床说明书由就近原则取 n 680 r/min。故实际切削速 度为 v 14.9 m/min 由切削用量简明手册表 2.29查得入切量和超切量 y 的值为 6 mm。故 tnfyL 680*36.0 610 0.07 min 基本工时: tj=0.07 min=4.2s 辅助时间: tf=0.15tj=0.15 4.2=0.63s 其他时间: tb+tx=0.06(tj+tf)=0.06 (4.2+0.63)=0.29s 3 夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具。经分析决定设计第七道工序钻攻 2-M8螺纹孔钻床专用夹具。 3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻 7孔,且在钻孔后还要进行攻 M8螺纹,以保证进度要求。因此,在本工序加工时,主要考虑如何提高生产率,降低劳动强度,提高加工质量。 3.2 夹具设计 3.2.1 定位基准的选定 工件以 22H12 孔及端面和侧面为定位基准。 3.2.2 夹紧力分析 3.2.2.1 夹紧力方向的确定 由快速螺旋压板机构夹紧工件,所以可以判定工件的受力方向是水平方向。 3.2.2.2 夹紧力作用点的选择 广东海洋大学本科生课程设计 11 夹 紧力的作用点应该在端面上,这样可以保证工件不会产生较大的变形。 3.2.2.3 夹紧力大小的确定 由指导手册表 10-1 常见的夹紧方式所需夹紧力,可以得出其夹紧力)tan (221 ld lMF cJ错误 !未找到引用源。 ,因为在完成本工序时,钻 7孔所需的切削余量和切削速度最快,所用的力也最大,所以夹紧力满足钻孔时所需要的力,剩余的其他加工时的夹紧也必定满足要求。 钻孔加工切削力: 由切削用量简明手册表 2-32 钻孔时轴向力、扭矩及功率的计算公式:ryZ0F Kfd C FFFF;ryZMc KfdCM MM0其中, CF=420; zF=1.0; yF=0.8; CM=0.206; zM=2.0; yM=0.8; Kr=0.94; 则, NFF 122094.036.07420Kfd C 8.00.1ryZ0F FF mmNKfdCMryZMc MM 19.494.036.072 0 6.0 8.00.20钻孔加工夹紧力: 查机械设计手册表 1-7,传动效率 96.0 ; 由普通螺纹基本尺寸表( GB/T 196-2003) 查得螺纹中径 mmd 863.102 ; 由机械设计查得,螺纹升角 94.28 6 3.1014.3 75.11ar c t anar c t an 2dnP; 螺纹摩擦角 89.730c o s 12.0a r c t a nc o sa r c t a n f则夹紧力 NldlMF cJ 22.6)89.794.2t an (408 6 3.1096.05519.42)t an (221 3.2.3 定位误差的分析 本夹具采用分度结构,用于在立式钻床上加工拨叉的 2-M8螺纹孔。工件以 22H12孔及端面和侧面为定位基准,在带台肩长销和挡销上实现完全定位。 1.平面定位误差 2.间隙引起的定位误差 3.2.4 夹具设计及操作 由于本夹具需要钻孔,在竖直方向受到很大的冲击力,在其相应的方向上应适当的考虑强度的要求,使之方便的操作和快速的切换工件。 广东海洋大学本科生课程设计 12 目前可以采用的措施有 :一是提高毛坯
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