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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目 搖桿軸支座工藝規(guī)程與鉆Φ20孔夾具設(shè)計(jì)
姓 名
學(xué) 號(hào)
專業(yè)班級(jí)
所在學(xué)院
指導(dǎo)教師（職稱）
二○○九 年五 月 二十二日
1
摘要
搖桿軸支座工藝規(guī)程與鉆Φ20孔夾具設(shè)計(jì)
【摘要】 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是搖桿軸支座加工工藝規(guī)程與專用鉆Φ20孔孔夾具設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中綜合應(yīng)用了工程圖學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造工程學(xué)，機(jī)械幾何精度設(shè)計(jì)等相關(guān)課程知識(shí)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)在搖桿軸支座工藝規(guī)程設(shè)計(jì)過程中，詳細(xì)的分析了搖桿軸支座的加工工藝，通過工藝方案的比較與分析選擇得到了符合技術(shù)要求的工序，形成了機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡。本設(shè)計(jì)進(jìn)行了鉆Φ20孔孔專用夾具的設(shè)計(jì)，闡述了定位方案的選擇、夾緊方案的確定、夾具體與鉆孔設(shè)計(jì)，運(yùn)用AutoCAD完成了此專用夾具的裝配圖和夾具體的零件圖。此外，還進(jìn)行了搖桿軸支座零件的和鉆Φ20孔夾具主要零件三維造型設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】 零件加工，工藝規(guī)程，鉆孔，專用夾具，CAD
23
Abstract
Design of Process and Boring Fixture of Rocker Shaft Pedestal
【Abstract】 The graduation design task is design of process and boring fixture of rocker shaft pedestal. This design is comprehensively applied the knowledge of correlated curriculum such as engineering graphic, mechanical design, mechanical manufacturing, engineering and mechanical geometry precision design. This graduation design detailed analysis process of rocker shaft pedestal. Process what is in keeping with technical requirements is selection through comparing and analyzing process scheme, to obtain the machinery process card and mechanical processes card. This design designed boring fixture of rocker shaft pedestal, expounds about the positioning scheme selection, determine the clamping schemes. Boring mould design and fixture pedestal design. Use AutoCAD completed the assembly of this special fixture and part drawing of fixture base. In addition, the 3-D modeling designs of the part of the rocker shaft pedestal.
【Key Words】 Parts processing，Process flow，Internal boring，
Dedicated fixture，CAD ,
目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1制工藝與夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展概況 1
1.2機(jī)制工藝與夾具設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 1
1.3選題意義和關(guān)鍵問題 2
1.3.1 選題的背景 2
1.3.2選題意義 2
1.3.2關(guān)鍵問題 3
第2章 機(jī)械加工工藝與夾具設(shè)計(jì)概述 4
2.1 機(jī)械加工工藝過程中的基本概念 4
2.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則 4
2.3機(jī)床夾具概述 6
2.4 工件在夾具中的定位 7
2.5工件在夾具中的夾緊 7
第3章 搖桿軸支座機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 9
3.1零件的圖紙與工藝分析 9
3.1.1零件的作用 9
3.1.2零件的工藝分析 9
3.2工藝規(guī)程定性設(shè)計(jì) 10
3.2.2生產(chǎn)類型與毛坯制造方法的確定 10
3.2.3定位基準(zhǔn)的選擇 10
3.2.4工藝路線的擬定 11
3.3工藝規(guī)程定量設(shè)計(jì) 13
3.3.1機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 13
3.3.2切削余量及基本工時(shí)的確定 14
第4章 搖桿軸支座專用鉆孔夾具設(shè)計(jì) 38
結(jié) 論 39
致謝 40
第1章 緒論
第1章 緒論
1.1機(jī)制工藝與夾具設(shè)計(jì)的發(fā)展概況
機(jī)械加工工藝是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。［3］
夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。
1.2機(jī)制工藝與夾具設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，盡管國(guó)際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明中不批，多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習(xí)慣采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個(gè)具有一定生產(chǎn)能力的工廠中約擁有13000~15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數(shù)控機(jī)床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術(shù)被應(yīng)用和推廣，使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平。
綜上所述，現(xiàn)代生產(chǎn)對(duì)夾具提出了如下新的要求：
（1）能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；
（2）能裝夾一組相似性特征的工件；
（3）適用于精密加工的高精度的機(jī)床；
（4）適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型技術(shù)；
（5）采用液壓汞站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，進(jìn)一步提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。［6］
1.3選題意義和關(guān)鍵問題
1.3.1 選題的背景
機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門賴以發(fā)展的基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的主要支柱，是生產(chǎn)力的主要組成部分。機(jī)械制造業(yè)不僅為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、科研和國(guó)防等部門提供各種生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表和工具，而且為制造業(yè)包括機(jī)械制造業(yè)本身提供機(jī)械制造裝備。機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造水平，主要取決于機(jī)械制造裝備的先進(jìn)程度.
機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。而夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。［13］
1.3.2選題意義
本畢業(yè)設(shè)計(jì)選題：氣門搖桿軸支座加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)與其夾具設(shè)計(jì)。屬于機(jī)械制造工程學(xué)范疇，既需要理論指導(dǎo)，還必須聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際.工藝設(shè)計(jì)是生產(chǎn)車間技術(shù)人員最經(jīng)常的技術(shù)工作。工藝是指產(chǎn)品的制造（加工和裝配）方法和手段。工藝過程是指按一定的次序改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、相對(duì)位置和機(jī)械性能等，使其成為產(chǎn)品的過程。零件的加工工藝直接影響零件加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率與生產(chǎn)成本。
就我個(gè)人而言通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我能夠提高自己分析問題、解決問題的能力，能夠更深入理解課本知識(shí)，并能夠很好的應(yīng)用到實(shí)際工作之中，為以后更好地勝任我的工作崗位打好基礎(chǔ)。
1.3.2關(guān)鍵問題
（一）工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題在于基準(zhǔn)的選擇及加工工藝路線的選擇。
（1）基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則，實(shí)現(xiàn)V形塊大平面的定位方式。使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，夾緊方案也比較簡(jiǎn)單，可靠，操作方便。
粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時(shí)間，所以粗基準(zhǔn)為上端面。
（2）制定加工工藝路線
根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面及孔的加工方法。因左右兩端面均對(duì)孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。
（二）夾具設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的問題在于夾具設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)方案的構(gòu)思
夾具設(shè)計(jì)主要是繪制所需的圖樣，同時(shí)制訂有關(guān)的技術(shù)要求。夾具設(shè)計(jì)是一種相互關(guān)聯(lián)的工作，它涉及到很廣的知識(shí)面。對(duì)初學(xué)者而言，預(yù)計(jì)夾具結(jié)構(gòu)方案的構(gòu)思是一個(gè)設(shè)計(jì)難點(diǎn)。構(gòu)思結(jié)構(gòu)方案需要：
（1）確定夾具的類型；
（2）定位設(shè)計(jì)，根據(jù)六點(diǎn)定位規(guī)則確定工件的定位方式；
（3）確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置；
（4）確定刀具的對(duì)刀導(dǎo)向方案，選擇合適的對(duì)刀元件或?qū)蛟?
（5）確定夾具總體布局和夾具體的結(jié)構(gòu)。［4］
致謝
第2章 機(jī)械加工工藝與夾具設(shè)計(jì)概述
2.1 機(jī)械加工工藝過程中的基本概念
機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返乃袆趧?dòng)過程。這里所指的成品可以是一臺(tái)機(jī)器、一個(gè)部件，也可以是某種零件。對(duì)于機(jī)器制造而言，生產(chǎn)過程包括：
(1)原材料、半成品和成品的運(yùn)輸和保存；
(2)生產(chǎn)和技術(shù)準(zhǔn)備工作，如產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)、工藝及工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造、各種生產(chǎn)資料的準(zhǔn)備以及生產(chǎn)組織；
(3)毛坯制造和處理；
(4)零件的機(jī)械加工、熱處理及其它表面處理；
(5)部件或產(chǎn)品的裝配、檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆和包裝等。
由上可知，機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是相當(dāng)復(fù)雜的。它通過的整個(gè)路線稱為工藝路線。
工藝過程是指改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)等，使其成為半成品或成品的過程。它是生產(chǎn)過程的一部分。工藝過程可分為毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理和裝配等工藝過程。
機(jī)械加工工藝過程是指用機(jī)械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為零件或部件的那部分生產(chǎn)過程，它包括機(jī)械加工工藝過程和機(jī)器裝配工藝過程。本設(shè)計(jì)所稱工藝過程均指機(jī)械加工工藝過程，以下簡(jiǎn)稱為工藝過程。［17］
2.2機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則
工件是個(gè)幾何形體，它由一些幾何元素（如點(diǎn)、線、面）所構(gòu)成。工件上任何一個(gè)點(diǎn)、線、面的位置總是要用它與另外一些點(diǎn)、線、面的相互關(guān)系（如尺寸距離、平行度、垂直度、同軸度等）來確定。稱將用來確定加工對(duì)象上幾何要素間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面為基準(zhǔn)。在加工時(shí)，用以確定工件在機(jī)床上或夾具中正確位置所采用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。若選擇未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)被稱為粗基準(zhǔn)。若選擇已加工的表面作為定位基準(zhǔn)，則這種定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)考慮的重點(diǎn)是如何保證各加工表面有足夠的余量，而精基準(zhǔn)考慮的重點(diǎn)是如何減少誤差。粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)均有自身的選擇原則:
（一）粗基準(zhǔn)的選擇原則有：
(1)余量均勻原則
(2)相互位置原則
(3)余量足夠原則
(4)選做粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便可靠定位。
(5)粗基準(zhǔn)只能使用一次，重復(fù)使用位置誤差大。
（二）精基準(zhǔn)的選擇原則有：
(1)基準(zhǔn)重合原則：定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合
(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便的加工其他表面時(shí)，盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位。（選作統(tǒng)一基準(zhǔn)的表面，應(yīng)面積大、精度高，孔以及其他距離較大的幾個(gè)面的組合。）如：箱體零件以一面兩孔定位、軸用兩個(gè)頂尖孔定位、圓盤類零件用其端面和內(nèi)孔定位。
(3)自為基準(zhǔn)原則：在精加工或光整加工時(shí)，要求余量小而均勻時(shí)，選擇加工表面自身為基準(zhǔn)。
(4)互為基準(zhǔn)原則：為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度用。（齒輪加工，淬火后，先以齒面為基準(zhǔn)磨內(nèi)孔、再以孔為基準(zhǔn)磨齒面。
選擇好定位基準(zhǔn)后，擬定工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵一步，它不僅影響零件的加工質(zhì)量和效率，而且影響設(shè)備投資、生產(chǎn)成本、甚至工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。擬定工藝路線時(shí)， 一般應(yīng)遵循以下原則：
（1） 先基準(zhǔn)面后其它：應(yīng)首先安排被選作精基準(zhǔn)的表面的加工，再以加工出的精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，安排其它表面的加工。該原則還有另外一層意思，是指精加工前應(yīng)先修一下精基準(zhǔn)。例如，精度要求高的軸類零件，第一道加工工序就是以外圓面為粗基準(zhǔn)加工兩端面及頂尖孔，再以頂尖孔定位完成各表面的粗加工；精加工開始前首先要修整頂尖孔，以提高軸在精加工時(shí)的定位精度，然后再安排各外圓面的精加工。
（2）先粗后精：這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。
（3）先主后次：主要表面一般指零件上的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面和重要工作面。這些表面是決定零件質(zhì)量的主要因素，對(duì)其進(jìn)行加工是工藝過程的主要內(nèi)容，因而在確定加工順序時(shí)，要首先考慮加工主要表面的工序安排，以保證主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工順序后，常常從加工的方便與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，安排次要表面的加工。例如，圖5.5所示的車床主軸箱體工藝路線，在加工作為定位基準(zhǔn)的工藝孔時(shí)，可以同時(shí)方便地加工出箱體頂面上所有緊固孔，故將這些緊固孔安排在加工工藝孔的工序中進(jìn)行加工。此外，次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進(jìn)行加工。
（4）先面后孔：這主要是指箱體和支架類零件的加工而言。一般這類零件上既有平面，又有孔或孔系，這時(shí)應(yīng)先將平面（通常是裝配基準(zhǔn)）加工出來，再以平面為基準(zhǔn)加工孔或孔系。此外，在毛坯面上鉆孔或鉆孔，容易使鉆頭引偏或打刀。此時(shí)也應(yīng)先加工面，再加工孔，以避免上述情況的發(fā)生。
2.3機(jī)床夾具概述
機(jī)床夾具是在金屬切削機(jī)床上裝夾工件所使用的輔助工藝裝備，它可以準(zhǔn)確的確定工件與刀具的相對(duì)位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的準(zhǔn)確定位和夾緊在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件的加工精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。其的作用有：
（1）縮短輔助時(shí)間，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；
（2）易于保證加工精度，并使加工精度穩(wěn)定；
（3）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多能；
(4) 降低對(duì)工人的技術(shù)要求和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
2.4 工件在夾具中的定位
工件的定位：指工件在機(jī)床或夾具中取得一個(gè)正確的加工位置的過程。定位的目的是使工件在夾具中相對(duì)于機(jī)床、刀具占有確定的正確位置，并且應(yīng)用夾具定位工件，還能使同一批工件在夾具中的加工位置一致性好。
在機(jī)械加工中，通過用一定規(guī)律分布的六個(gè)支承點(diǎn)來限制工件的六個(gè)自由度，使工件在機(jī)床或夾具中的位置完全確定，稱為工件的“六點(diǎn)定位原理。即工件在空間具有六個(gè)自由度，即沿x、y、z三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)自由度和繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 。因此，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個(gè)自由度，通常用六個(gè)支承點(diǎn)（即定位元件）來限制工件的六個(gè)自由度，其中每一個(gè)支承點(diǎn)限制相應(yīng)的一個(gè)自由度。
工件的定位表面有各種形式，如平面、外圓、內(nèi)孔等，對(duì)于這些表面，總是采用一定結(jié)構(gòu)的定位元件。常見的定位方法有如下幾種：
（1）工件以平面定位：在機(jī)械加工中，利用工件上的一個(gè)或幾個(gè)平面作為定位基面來定位工件的方式，稱為平面定位。 定位元件有固定支承、可調(diào)支承和自位支承。
（2）工件以圓孔定位：?有些工件，如套筒、法蘭盤、撥叉等以孔作為定位基準(zhǔn)，此時(shí)采用的定位元件有定位銷、定位心軸等。
（3）工件以外圓柱面定位：工件以外圓柱面定位在生產(chǎn)中是常見的，如軸套類零件等。常用的定位元件有V形塊、定位套、半圓定位座。
（4）工件以組合表面定位：實(shí)際加工過程中，工件往往是以幾個(gè)表面同時(shí)定位的，稱為“組合表面定位”。［10］
2.5工件在夾具中的夾緊
（一）夾緊裝置的組成
機(jī)械加工過程中，工件會(huì)受到切削力、離心力、重力、慣性力等的作用，在這些外力作用下，為了使工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動(dòng)或位移，保證加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全，一般夾具結(jié)構(gòu)中都必須設(shè)置夾緊裝置將工件可靠夾牢。夾緊主要由以下三部分組成：
（1）力源裝置 所產(chǎn)生的力稱為原始力，如氣動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)等。
（2）中間傳力機(jī)構(gòu) 介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機(jī)構(gòu)，在傳遞力的過程中，它能夠改變作用力的方向和大小，起增力作用；還能使夾緊實(shí)現(xiàn)自鎖，保證力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夾緊工件，這對(duì)手動(dòng)夾緊尤為重要
（3）夾緊元件 夾緊裝置的最終執(zhí)行件，與工件直接接觸完成夾緊作用。
（二）夾緊裝置的基本
要求夾緊裝置的具體組成并非一成不變，須根據(jù)工件的加工要求、安裝方法和生產(chǎn)規(guī)模等條件來確定。但無論其組成如何，都必須滿足以下基本要求：
（1）夾緊時(shí)應(yīng)保持工件定位后所占據(jù)的正確位置。
（2）夾緊力大小要適當(dāng)。夾緊機(jī)構(gòu)既要保證工件在加工過程中不產(chǎn)生松動(dòng)或振動(dòng)。同時(shí)，又不得產(chǎn)生過大的夾緊變形和表面損傷。
（3）夾緊機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化程度和復(fù)雜程度應(yīng)和工件的生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，并有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化元件。
（4）夾緊動(dòng)作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。［17］
（三）常用夾緊機(jī)構(gòu)
夾具中常用的夾緊裝置有楔塊,螺旋,偏心輪等,它們都是根據(jù)斜面夾緊原理而夾緊工件的。
（1）楔塊夾緊裝置是最基本的夾緊裝置形式之一,其他夾緊裝置均是它的變形。它主要用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。楔塊夾緊裝置具有自鎖性 ，斜楔能改變夾緊作用力方向，但是其夾緊行程小，效率低，適用范圍于機(jī)動(dòng)夾緊裝置中
（2）螺旋夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,夾緊可靠但是夾緊動(dòng)作慢,效率低，適用于手動(dòng)夾緊裝置。
（3）偏心夾緊裝置也是由楔塊夾緊裝的一種變形. 偏心夾緊與螺旋夾緊相比,夾緊行程小,夾緊力小,自鎖能力差,但夾緊迅速,結(jié)構(gòu)緊湊,所以常用與切削力不大,振動(dòng)較小的的場(chǎng)合,常與其他夾緊元件聯(lián)合使用。
（4）定心夾緊結(jié)構(gòu)是一種利用定位夾緊元件等速移動(dòng)或彈性變形來保證工件準(zhǔn)確定心或?qū)χ械难b置.使工件的定位和夾緊過程同時(shí)完成,而定位元件與夾緊元件合二為一。［17］
第3章 搖桿軸支座機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1零件的圖紙與工藝分析
3.1.1零件的作用
氣門搖桿軸支座是柴油機(jī)一個(gè)主要零件。是柴油機(jī)搖桿座的結(jié)合部孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進(jìn)氣門搖桿，搖桿座通過兩個(gè)孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉(zhuǎn)動(dòng)。其零件圖如下圖：
圖3.1 搖桿軸支座
3.1.2零件的工藝分析
由圖3.1得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。 該零件上主要加工面為上端面，下端面，左右端面，2-孔和以及3mm軸向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面0.05的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進(jìn)氣孔與排氣門的傳動(dòng)精度及密封，2—孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055。因此，需要先以下端面為粗基準(zhǔn)加工上端面，再以上端面為粗基準(zhǔn)加工下端面，再把下端面作為精基準(zhǔn)，最后加工孔時(shí)以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸相對(duì)下端面的位置精度。由參考文獻(xiàn)（1）中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟(jì)精度機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知上述要求可以達(dá)到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。
3.2工藝規(guī)程定性設(shè)計(jì)
3.2.2生產(chǎn)類型與毛坯制造方法的確定
根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為1000件/年，通過計(jì)算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表1—4、表1—3可知，其生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時(shí)效處理。由<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>2—12可知該種鑄造公差等級(jí)為CT10~11，MA-H級(jí)。
3.2.3定位基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則。孔及左右兩端面都采用底面做基準(zhǔn)，這使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡(jiǎn)單，可靠，操作方便。
粗基準(zhǔn)的選擇：選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時(shí)間，所以粗基準(zhǔn)為上端面。
3.2.4工藝路線的擬定
根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面及孔的加工方法如下：
上下端面：粗銑—精銑
左右端面：粗銑—精銑
端面：粗銑—精銑
2-孔：鉆孔
3mm 軸向槽—精銑
孔：鉆孔—粗鉆Φ20孔—精鉆Φ20孔
因左右兩端面均對(duì)孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)先面后孔原則，將上端面下端面的粗銑放在前面，左右端面上孔放后面加工。初步擬訂以下兩個(gè)加工路線方案
加工路線方案（一）
工序號(hào)
工序內(nèi)容
05#
鑄造
10#
時(shí)效
15#
涂漆
25#
車上端面
30#
銑下端面
35#
鉆兩通孔
40#
銑左右端面
45#
鉆通孔
50#
鉆Φ20孔孔
55#
軸向槽
60#
銑檢驗(yàn)
65#
入庫(kù)
（二）以V形塊定位的加工路線方案
工序號(hào)
工序內(nèi)容
05#
鑄造
10#
時(shí)效
15#
涂漆
25#
粗銑下端面
30#
粗銑上端面
35#
粗銑左右端面
45#
鉆兩通孔
50#
精銑下端面
55#
精銑上端面
60#
精銑左右端面
65#
鉆孔
65#
鉆Φ20孔孔
70#
銑軸向槽
75#
入庫(kù)
上述兩個(gè)方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進(jìn)一步討論。
車上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時(shí)，它們慣性力較大，平衡困難；又由上端面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動(dòng)，故應(yīng)當(dāng)選擇銑削加工。
因?yàn)樵诹慵D紙中要求左右端面的跳動(dòng)度為0.06，所以需要同時(shí)銑削左右端面，保證兩端的平行度。
工序30#應(yīng)在工序25#前完成，使上端面在加工后有較多的時(shí)間進(jìn)行自然時(shí)效，減少受力變形和受熱變形對(duì)2—?13通孔加工精度的影響。綜上所述選擇方案二。
最后確定的工件加工工序如下：
序號(hào)
工序內(nèi)容
定位基準(zhǔn)
05#
鑄造
10#
時(shí)效
15#
涂漆
20#
粗銑下端面
上端面（3）+左右端（3）
25#
粗銑上端面
下端面（3）+左右端（3）
30#
粗左右端面（同時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)頭）
下端面(3)+ 外圓柱面
35#
鉆兩通孔￠13
下端面(3)+ 外圓柱面
40#
精銑下端面
上端面（3）+左右端（3）
45#
精銑上端面
下端面（3）+左右端（3）
50#
精銑左右端面（同時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)頭）
下端面(3)+ 外圓柱面
55#
鉆通孔?18
下端面(3)+ 外圓柱面
60#
鉆孔到?20
下端面(3)+ 外圓柱面
65#
粗-精銑軸向槽
下端面(3)+ 外圓柱面
70#
入庫(kù)
3.3工藝規(guī)程定量設(shè)計(jì)
3.3.1機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定
因工件的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，毛的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型。根據(jù)<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表2.3-12確定各表面的加工余量如下表所示：
表3.1 各表面加工余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量數(shù)值
說明
上端面
48
H
4
單側(cè)加工
下端面
50
H
3
單側(cè)加工
左端面
35
H
3
單側(cè)加工
右端面
35
H
3
單側(cè)加工
3.3.2切削余量及基本工時(shí)的確定
（一） 機(jī)械加工余量確定
根據(jù)文獻(xiàn)（1）可知計(jì)算底面加工余量公式如下。
式中 ： e ——余量值；
——鑄件的最大尺寸；
——加工表面最大尺寸；
C ——系數(shù)
根據(jù)<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3-12查表得出各個(gè)加工面得加工余量。
經(jīng)查<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3—12可得，銑削上端面的加工余量為4，又由零件對(duì)上頂端表面的表面精度RA=12.5可知，粗銑的銑削余量為4。底面銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，銑余量1，精銑后公差登記為IT7～I(xiàn)T8。左右端面的銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，精銑余量1，精銑后公差登記為IT7～ＩＴ８，根據(jù)<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3—12確定余量2。工序40粗鉆?18工序。粗鉆余量表3-83取粗鉆為1.8，粗鉆切削余量為0.2,鉸孔后尺寸為20H8,各工步余量和工序尺寸公差列于下表
表3.2 各工步加工尺寸
加工表面
加工方法
余量
公差等級(jí)
工序尺寸及公差
粗鉆
___
精鉆
（二）確定切削用量及基本工
工序20#：粗銑下端面
(1)加工條件
工件材料：HT200,=170~240MPa，鑄造;工件尺寸：=13，l=36;
加工要求：粗銑上端面加工余量4
機(jī)床：X51立式銑床；刀具：立銑刀。
銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.1，取刀具直徑d0=80。根據(jù)《切削用量手冊(cè)后》表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝16，副后角α0’=8°，刃傾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
(2)切削用量
1）確定切削深度ap
根據(jù)手冊(cè)等，選擇ap=1.15，兩次走刀即可完成。
2）確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-35，X51立式銑床）選擇： fz=83.9mm/min。
3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直d0=80，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.8）。
4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.16，當(dāng)d0=80，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時(shí)，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度計(jì)算公式為：
其中 ，，，，，，，，，，，，
將以上數(shù)據(jù)代入公式：
確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。
根據(jù)《簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36，選擇,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：
=
5)校驗(yàn)機(jī)床功率
根據(jù)《切削手冊(cè)》表3.24，近似為,根據(jù)機(jī)床使用說明書，主軸允許功率。
故校驗(yàn)合格。最終確定:
6)計(jì)算基本工時(shí)
，
查《切削手冊(cè)》表3. 26，入切量及超切量為：則：
工序25#
粗銑上端面： 刀具，機(jī)床與上到工序相同，得出
,
工序30#
粗銑左右端面：同時(shí)粗銑左右端面，圓盤銑刀一次加工完成不準(zhǔn)調(diào)頭
計(jì)算切削用量： =2
由 《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15.53可知：
由《切削用量手冊(cè)》表9.4-8可知：
各系數(shù)為
所以有
取
所以實(shí)際切削速度：
確定主軸轉(zhuǎn)速：
切削工時(shí)：
工序35#
鉆孔
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-38，取
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3-42，取
查表《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》4.2-15，機(jī)床為Z525，選擇轉(zhuǎn)速
實(shí)際切削速度：
v==
切削工時(shí)帶入公式：
工序40# 精銑下端面與工序5#相同。
工序45# 精銑上端面與工序10#相同.
工序50# 精銑左右端面與工序15#相同
工序55#
鉆通孔?18，工序步驟與工序20#相同，代入數(shù)據(jù)得出結(jié)果:
,
工序60#
鉆孔到?20
因精鉆與粗鉆的定位的下底面與V型塊，精鉆后工序尺寸為20.02±0.08，與下底面的位置精度為0.05,與左右端面的位置精度為0.06, 且定位夾、緊時(shí)基準(zhǔn)重合，故不需保證。0.06跳動(dòng)公差由機(jī)床保證。
粗鉆孔時(shí)因余量為1.9,故,
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》2-8
取進(jìn)給量為
故實(shí)際切削速度為：
此時(shí)作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：
計(jì)算切削基本工時(shí)：
工序65#
銑槽：
加工條件：機(jī)床：x6132臥式銑.床.
刀具：直齒三面刃銑刀其中 ,
計(jì)算切削用量：
由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表15-53，表15-55可知：
確定主軸轉(zhuǎn)速：
切削工時(shí)：
第4章 搖桿軸支座專用鉆孔夾具設(shè)計(jì)
4.1 導(dǎo)引元件的設(shè)計(jì)
因?yàn)橐@Ф20的孔，所以要用鉆套，鉆套的直徑主要根據(jù)鉆的孔的最大直徑來決定。孔的最大直徑為20.所以鉆套d小于20。
4.2 夾具精度分析
在繪制的夾具結(jié)構(gòu)草圖上，標(biāo)注出初步確定的定位元件的公差配合關(guān)系及相互位置精度，然后計(jì)算定位誤差，根據(jù)誤差不等式關(guān)系檢驗(yàn)所規(guī)定的精度是否滿足本工序加工技術(shù)要求，是否合理。否則應(yīng)采取措施后(如重新確定公差，更換定位元件，改變定位基準(zhǔn)，必要時(shí)甚至改變?cè)O(shè)計(jì)方案)重新分析計(jì)算。
我在設(shè)計(jì)優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)件，所以精度比較高，這個(gè)鉆孔工序主要保證的是鉆套的軸線與孔軸線的同軸度。因此在加工與鉆套外圓配合的孔時(shí)精度要得到保證。鉆套是標(biāo)準(zhǔn)件，由上文知道鉆套的規(guī)格為：
鉆套A20H6×25g5×20GB2260--80，外圓精度為IT5，因此只能是基軸制?？椎木纫踩?級(jí)。軸線與夾具體上表面的距離尺寸有很高的精度要求。由零件的尺寸要求可知，孔軸線與下端面的平行度為0.05.夾具的精度一般為工件的2--5倍。我選5倍，即平行度為0.01. 其次2個(gè)心軸構(gòu)成與內(nèi)圓面形成定位面，為防止由于孔間中心距誤差導(dǎo)致工件裝不進(jìn)，所以采用削邊銷。下端面是已加工面精度較高與支承板接觸定位，精度也有國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。
雖然加工孔的軸線是下端面的基準(zhǔn)，但是，在加下工端面時(shí)是以孔軸線為精基準(zhǔn)的，這里是采用“基準(zhǔn)重合”的原則。詳請(qǐng)見附圖（QMYGTM-00）。
一面兩銷定位誤差計(jì)算：
先確定兩銷的直徑：d1=D1=25mm,，δ=0.39 mm，D2=25.5mm,d1按f7計(jì)算查機(jī)械手冊(cè)得d1=,計(jì)算d2查機(jī)械手冊(cè)得 b=5mm,B=（25.5-4）=21.5mm；
代入數(shù)據(jù)得△２＝0.19mm；得d2=D2-△２=24.31mm；然后計(jì)算定位誤差：孔銷間隙配合的定位誤差為：代入數(shù)據(jù)得：
而要求的尺寸誤差為0.1mm,完全能保證加工要求的定位誤差。
4.3 夾具夾緊力分析
首先應(yīng)計(jì)算切削力大小，它是計(jì)算夾緊力的主要依據(jù)。
由文獻(xiàn)【1】可知
F=9.81×61.2×·d·KM=9.81×0.0311×·d·f··K
又由文獻(xiàn)【1】可知K=0.88,故
F=9.81×61.2×15.6×0.2×0.72×0.88=2671(N)
M=9.81×0.0311×15.6×22×0.2×0.82×0.88=18(N·m)
切削力可以分解成Fc. F p.Ff力。Fc. F p.方向是隨加工位置的不同二變化，F(xiàn)f方向不變。再根據(jù)夾具體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)給量方向的力垂直作用于支承釘傳到夾具體上去了，只要夾具的剛度強(qiáng)度足夠就可以滿足要求。Fc. F p.由2個(gè)壓板壓住。壓力由上及下垂直作用于夾具體，這樣只要設(shè)計(jì)的壓板和所選用的頂緊螺釘?shù)膹?qiáng)度足夠就可以滿足要求。
結(jié) 論
本次設(shè)計(jì)是在完成大學(xué)學(xué)習(xí)后進(jìn)行的一次設(shè)計(jì)，是對(duì)所學(xué)的工程圖學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造工程學(xué)，機(jī)械幾何精度設(shè)計(jì)等大學(xué)課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，能夠使我們的知識(shí)掌握更牢，并能提升我們分析問題，解決問題的能力。
作為機(jī)械制造專業(yè)的學(xué)生，最基本也是最實(shí)用的就是機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定和工裝夾具的設(shè)計(jì)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，我更為深入的掌握了機(jī)械加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)和工裝夾具設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。
本畢業(yè)設(shè)計(jì)在搖桿軸支座工藝規(guī)程設(shè)計(jì)過程中，詳細(xì)的分析了搖桿軸支座的加工工藝，通過工藝方案的比較與分析選擇得到了符合技術(shù)要求的工序，形成了機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡。本畢業(yè)設(shè)計(jì)的夾具設(shè)計(jì)是搖桿軸支座孔專用鉆夾具設(shè)計(jì)。在夾具的設(shè)計(jì)過程中完成了鉆孔夾具總體結(jié)構(gòu)方案，定位元件與夾緊裝置的設(shè)計(jì)，鉆模與夾具體的設(shè)計(jì)，以及繪制裝配圖，零件圖和主要零件的三維造型。
通過設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面都有了很大的提高，具體地表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）對(duì)大學(xué)四年所學(xué)到的東西進(jìn)行了歸納總結(jié)，進(jìn)一步完善了自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。
（2）對(duì)所學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，并了解學(xué)習(xí)了新的知識(shí)，開闊了視野，拓寬了自己的知識(shí)面。同時(shí)培養(yǎng)個(gè)人一定的創(chuàng)新思維。
（3）利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力得到了提高，為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
（4）學(xué)會(huì)了充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法，對(duì)新信息和新知識(shí)及時(shí)做筆記。
（5）敢于面對(duì)困難，同時(shí)也懂得了互助合作的重要性。
（6）提升了我獨(dú)立分析問題，解決問題的能力，對(duì)我以后在工作中起到相當(dāng)大的作用，對(duì)我們畢業(yè)生來說是一次相當(dāng)大的鍛煉。
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致謝
經(jīng)過半年的忙碌和工作，我的畢業(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)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)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導(dǎo)師劉樺老師。劉老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我平時(shí)的基礎(chǔ)不好，很多基礎(chǔ)問題都不太懂，劉老師細(xì)心指導(dǎo)我設(shè)計(jì)，幫助我解決一個(gè)個(gè)難題。除了敬佩劉老師的專業(yè)水平外，她的治學(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。 其次要感謝我的同學(xué)對(duì)我無私的幫助，尤其是同組的三位同學(xué)，在設(shè)計(jì)方面給我提供了很大幫助，正因?yàn)槿绱宋也拍茼樌耐瓿纱舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)，我要感謝我的母校——浙江大學(xué)城市學(xué)院，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境。在將要畢業(yè)的這一刻，我要感謝我的導(dǎo)師劉樺老師，我的班主任徐立老師，還有系主任孫樹禮老師以及其他各位老師，四年生活中，您們不僅教會(huì)了我專業(yè)知識(shí)，更教會(huì)了我怎么做人。再次感謝您們！