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18 前蓋零件圖 1、端蓋的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1、端蓋的用途 前蓋主要用于零件的外部，起密封，阻擋灰塵的作用。故其在機(jī)器中只是起輔助作用，對(duì)機(jī)器的穩(wěn)定運(yùn)行影響不是很大，其在具體加工的時(shí)候，精度要求也不是很高，加工起來也十分容易。 1.2、端蓋的技術(shù)要求： 該端蓋的各項(xiàng)技術(shù)要求如下表所示： 加工表面 尺寸偏差（mm） 公差及精度等級(jí) 表面粗糙度(um) 形位公差(mm) 端蓋左端面 44 IT13 12.5 ↗ 0.01 A 端蓋右端面 44 IT13 12.5 ↗ 0.01 A 端蓋中心孔 φ22 IT8 1.6 0.01 A D8孔 φ8 IT13 25 ZG1/4孔 φ11.5+ IT13 25 φ7孔 φ7 IT13 12.5 φ11孔 φ11 IT13 12.5 φ45外表面 φ45 IT13 12.5 R14弧 R14 IT13 12.5 φ76外表面 φ76 IT13 12.5 1.3、審查端蓋的工藝性 該端蓋結(jié)構(gòu)簡單，形狀普通，屬一般的盤蓋類零件。主要加工表面有端蓋左、右端面，方形端面，要求其同心度度相對(duì)中心軸線滿足0.01mm，其次就是φ22孔及ZG1/4孔，φ22孔的加工端面為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外ZG1/4孔的加工表面雖然在圓周上，但通過專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機(jī)床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見，該零件的加工工藝性較好。 1.4、確定端蓋的生產(chǎn)類型 依設(shè)計(jì)題目知，該端蓋的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)（500-5000個(gè)） 2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 2.1選擇毛胚 端蓋在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應(yīng)力，毛胚選用鑄件即可滿足工作要求。該端蓋的輪廓尺寸不大，形狀亦不是很復(fù)雜，故采用砂型鑄造。 2.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量 由表2-1至表2-5可知，可確定毛胚的尺寸公差及機(jī)械加工余量。 2.2.1公差等級(jí) 由前蓋的功用和技術(shù)要求，確定該零件的公差等級(jí)為CT=9。 2.2.2前蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量 項(xiàng)目 機(jī)械加工余量/mm 尺寸公差/mm 毛坯尺寸/mm 備注 方形端面105*55 1.5*2=3 2.5 表2-1至表2-5 厚度37 0.5*2=1 1.8 表2-1至表2-5 方形斷面厚度18 0.5 1.7 表2-1至表2-5 φ45外圓面 0.5*2=1 2 表2-1至表2-5 φ22孔 0.5*2=1 1.7 表2-1至表2-5 2.2.3繪制端蓋毛坯簡圖 3、擬定前蓋工藝路線 3.1、定位基準(zhǔn)的選擇 3.1.1．精基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)該前蓋零件的技術(shù)要求，選擇端蓋左端面和φ22孔作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。φ22孔的軸線是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，選用其作竟基準(zhǔn)定位前蓋兩端面，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的端面跳動(dòng)度要求。選用端蓋右端面作為精基準(zhǔn)同樣是遵循了“基準(zhǔn)重合”原則，因?yàn)樵撉吧w在軸向方向上的尺寸多以該端面作設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。 3.2.2．粗基準(zhǔn)的選擇 作為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面欠缺。這里選擇端蓋右端面和φ45外圓面作為粗基準(zhǔn)。采用φ45外圓面定位加工內(nèi)孔可保證孔的壁厚均勻；采用端蓋右端面作為粗基準(zhǔn)加工左端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。 3.2 、表面加工方法的確定 根據(jù)端蓋零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示： 加工表面 尺寸精度等級(jí) 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 φ76端面 IT11 12.5 粗銑-精銑 表1-6至表1-8 105x55端面 IT11 3.2 粗銑-精銑 表1-6至表1-8 φ45端面 IT11 12.5 粗銑-精銑 表1-6至表1-8 φ22孔 IT8 1.6 鉆-粗鉸-精鉸 表1-6至表1-8 D8 IT9 25 鉆 表1-6至表1-8 4xφ7孔 IT13 12.5 鉆 表1-6至表1-8 4xφ11孔 IT13 12.5 鉆 表1-6至表1-8 φ75外圓面 IT9 3.2 粗車-半精車 表1-6至表1-8 3.3、加工階段的劃分 該前蓋加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工兩個(gè)階段。 在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（端蓋右端面和φ22孔）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他表面的精度要求；然后粗銑端蓋左端面、方形端面、車φ76外圓、1X.0.5倒角。在半精加工階段，完成端蓋左端面的精銑加工和D8孔的鉆-鉸-精鉸加工及φ11φ7孔等其他孔的加工。 3.4、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排前蓋的加工工序。該端蓋的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具，以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對(duì)位置精度要求。 3.5、工序順序的安排 3.5.1機(jī)械加工工序 （1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)——前蓋左端面和φ22+0.033mm孔。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先面后孔”原則，先加工前蓋左端面，再加工φ22孔。 3.5.2．熱處理工序 鑄造成型后，對(duì)鑄件進(jìn)行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該前蓋在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應(yīng)力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。 3.5.3．輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該端蓋工序的安排順序?yàn)椋涸凇崽幚怼鶞?zhǔn)加工——粗加工——精加工。 3.6、確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，下表列出了端蓋的工藝路線。 工序號(hào) 工序名稱 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 1 熱處理——退火 2 粗銑端蓋左右端面、方形端面 立式銑床X51 端銑刀 游標(biāo)卡尺 3 精銑端蓋左右端面、方形端面、 立式銑床X51 端銑刀 游標(biāo)卡尺 4 粗銑底面的R5.5圓弧 立式銑床X51 端銑刀、 游標(biāo)卡尺 5 粗銑后端面的R14圓弧 立式銑床X51 6 粗車、半精車φ45，φ76外圓 CA6140 外圓車刀 游標(biāo)卡尺 7 車1X45倒角 CA6140 端面車刀 游標(biāo)卡尺 8 鉆-鉸-精鉸φ22孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 9 鉆-鉸-精鉸φ26孔 四面組合鉆床 麻花鉆、鉸刀 卡尺、塞規(guī) 10 鉆ZG1/4孔 四面組合鉆床 麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 11 鉆4Xφ11孔 四面組合鉆床 麻花鉆、 卡尺、塞規(guī) 12 鉆4Xφ7孔 四面組合鉆床 麻花鉆、 卡尺、塞規(guī) 13 鉆-鉸-精鉸D8孔 四面組合鉆床 麻花鉆 卡尺、塞規(guī) 14 去毛刺 鉗工臺(tái) 平銼 15 清洗 清洗機(jī) 16 終檢 塞規(guī)、卡尺、百分表等 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 在這只確定鉆-鉸-精鉸D8孔的加工余量、工序尺寸和公差。 由表2-28可查得，精鉸余量Z精鉸=0.04mm；粗鉸余量Z粗鉸=0.16mm;鉆孔余量Z鉆=7.8mm。查表1-20可依次確定各工序尺寸的加工精度等級(jí)為，精鉸：IT7；粗鉸：IT10；鉆：IT12。根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.015mm;粗鉸：0.058mm;鉆：0.15mm。 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為， 精鉸：φ80+0.015mm; 粗鉸φ7.9600+0.058mm; 鉆：φ7.800+0.15mm, 5、切削用量、時(shí)間定額的計(jì)算 在這只計(jì)算鉆-鉸-精鉸D8孔此工序的切削用量和時(shí)間定額。 5.1、切削用量的計(jì)算 5.1.1鉆孔工步 1）背吃刀量的確定 取ap=7.8mm. 2) 進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm/r。 3）切削速度的計(jì)算 由表5-22，按鑄鐵硬度為200~241HBS計(jì)算，切削速度v選取為12m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=489.95 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=492 r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=12.05m/min。 5.1.2 粗鉸工步 1）背吃刀量的確定 取ap=0.16mm。 2) 進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r。 3）切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v選取為2m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=79.62 r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=2.4 m/min。 5.1.3精鉸工步 1）背吃刀量的確定 取ap=0.04mm。 2) 進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r。 3） 切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v選取為4m/min,由公式（5-1）n=1000v/3.14d可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=159.2r/min ,參照Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=160r/min ,再將此轉(zhuǎn)速代入公式（5-1），可求出該工序的實(shí)際鉆削速度為v=3.14nd/1000=4.02m/min。 5.2、時(shí)間定額的計(jì)算 5.2.1．基本時(shí)間tj的計(jì)算 （1） 鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中l(wèi)=15.2mm; l2=2mm; l1=D/2*cotkr+(1~2)=7.8/2*cot54+2mm=4.8mm; f=0.1mm/r;n=392mm/r.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間。tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn=（15.2+2+4.8）/（0.1*489.85）=27s （2） 粗鉸工步 根據(jù)表5-41，鉸圓柱孔的基本時(shí)間可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中 l2、l1由表5-42按kr=3°、ap=（D-d）/2=（9.96-9.8）/2=0.08的條件查得l1=0.37mm; l2=15mm; 而l=15.2mm; f=0.4mm/r; n=97r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(15.2mm+0.37mm+15mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.7min=47s。 （3） 精鉸工步 同上，根據(jù)表5-41可由公式 tj =L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得該工步的基本時(shí)間。式中 l2、l1由表5-42按kr=15、ap=（D-d）/2=（8-7.96）/2=0.02的條件查得l1=0.19mm; l2=13mm; 而l=15.2mm; f=0.3 mm/r; n=140 r/min.。將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(15.2mm+0.19mm+13mm) /(0.4mm/min x 97r/min)=0.6min=44s。 5.2.2．輔助時(shí)間ta的計(jì)算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時(shí)間ta與基本時(shí)間tj之間的關(guān)系為ta=(0.15~0.2) tj ,這里取ta=0.15 tj ,則各工序的輔助時(shí)間分別為： 鉆孔工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x27s=4..05s; 粗鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x47s=7.05s; 精鉸工步的輔助時(shí)間為：ta=0.15x44s=6.6s; 5.2.3. 其他時(shí)間的計(jì)算 除了作業(yè)時(shí)間（基本時(shí)間和輔助時(shí)間之和）以外，每道工序的單件時(shí)間還包括布置工作的時(shí)間、休息與生理需要的時(shí)間和準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間。由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€(gè)工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間甚微，可忽略不計(jì)；布置工作的時(shí)間tb是作業(yè)時(shí)間的2%~7%，休息與生理需要時(shí)間tx是作業(yè)時(shí)間的2%~4%，這里均取3%，則各工序的其他時(shí)間可按關(guān)系式（3%+3%）（tj+ta）計(jì)算，它們分別為： 鉆孔工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(27s+4.05s)=1.86s; 粗鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(47s+7.05s)=3.24s; 精鉸工步的其他時(shí)間為：tb+tx =6%x(44s+6.6s)=3.04s; 5.2.4．單件時(shí)間tdj的計(jì)算 這里的各工序的單件時(shí)間分別為： 鉆孔工步tdj鉆=27s+4.05s+1.86s=32.91s; 粗鉸工步tdj粗鉸=47s+7.05s+3.24s=57.29s; 精鉸工步tdj精鉸=44s+6.6s+3.04s=53.64s; 因此，此工序的單件時(shí)間tdj=tdj鉆+tdj粗鉸+tdj精鉸=32.91s+57.29s+53.64s=143.84s。 將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的結(jié)果，填入工藝文件。 6.夾具設(shè)計(jì) 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測和裝配等整個(gè)工藝過程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。 五 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。 由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)工序銑底端面的銑床夾具。 5.1 問題的提出 本夾具主要用于銑端面，本道工序加工精度要求高，為此，只考慮如何提高生產(chǎn)效率上，精度則不予考慮。 5.2 定位基準(zhǔn)的選擇 擬定加工路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質(zhì)量?；鶞?zhǔn)選擇不當(dāng)往往會(huì)增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設(shè)計(jì)更加困難甚至達(dá)不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應(yīng)該根據(jù)零件圖的技術(shù)要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準(zhǔn)。我們采用外圓和底面為定位基準(zhǔn)，為了提高加工效率，縮短輔助時(shí)間，決定用簡單的螺母作為夾緊機(jī)構(gòu)。 5.3 切削力及夾緊力計(jì)算 （1）刀具： 采用端銑刀 φ31mm z=24 機(jī)床： x51立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 （2）夾緊力的計(jì)算 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=12mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí) 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力 5.4定位誤差分析 一批工件在卡具中定位時(shí)，各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時(shí)造成的加工表面相對(duì)工序基準(zhǔn)的誤差。 形成原因有兩個(gè)，一是由于定位基準(zhǔn) 與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而造成。二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合而造成。 根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。 已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，易知此結(jié)果符合。 5.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡要說明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率避免干涉。應(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價(jià)比。本道工序?yàn)殂姶矈A具選擇了手柄夾緊方式。本工序?yàn)殂娗邢饔嗔啃?，切削力小，所以一般的手?dòng)夾緊就能達(dá)到本工序的要求。 本夾具的最大優(yōu)點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單緊湊，夾具的夾緊力不大，故使用手動(dòng)夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。 7. 體會(huì)與展望 通過這兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)，我在老師的指導(dǎo)下，取得了可喜的成績，課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實(shí)踐更加接近，加深了理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。 本次課程設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段，第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，第二階段是專用夾具設(shè)計(jì)。第一階段我運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識(shí)；夾具設(shè)計(jì)的階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)。 經(jīng)過這三個(gè)星期的設(shè)計(jì)，我基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計(jì)的方法和步驟，學(xué)會(huì)了查找相關(guān)手冊(cè)、說明書等，以及選擇使用工藝裝備等等。 總之，這次設(shè)計(jì)使我在基本理論的綜合運(yùn)用及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)。 由于個(gè)人能力有限，所學(xué)知識(shí)還不能完全掌握，設(shè)計(jì)中還有許多錯(cuò)誤和不足，請(qǐng)各位老師和同學(xué)們多多斧正。 通過這三個(gè)星期的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識(shí)的很多漏洞，看到了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是比較缺乏，理論聯(lián)系實(shí)際的能力還亟需提高。 8.參考文獻(xiàn) [1]孟少農(nóng)主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [2]李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1993 [3]崇 凱主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).化學(xué)工業(yè)出版社，1993 [4]王紹俊主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1987 [5]黃如林主編.切削加工簡明實(shí)用手冊(cè).化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [6]薛源順主編.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社，1995 [7]崇 凱主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南. 化學(xué)工業(yè)出版社，2006.12 [8]陳于萍，高曉康主編.互換性與測量技術(shù).北京高等教育出版社，2005. 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