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1、攀枝花学院专科毕业论文（设计）阀盖的加工工艺规程及夹具设计学生姓名： 刘瑞军 学生学号： 200921205038 院（系）： 工程技术学院 年级专业： 机电一体化 指导教师： 起雪梅 讲师 助理指导教师： 二一二年五摘 要零件的加工工艺在机械加工中占有很重要的地位，零件工艺编制得是否合理，直接关系到零件最终是否能达到到质量要求；同时夹具的设计也很重要，它关系到能否提高其加工效率的问题。因此零件的加工工艺编制和夹具的设计在机械加工中就由为重要。阀盖的加工表面主要就是孔和外圆表面。外圆表面加工通常选择车削和磨削。孔加工方法相对来说就要麻烦，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、精度和粗糙度等各个方面
2、，然后还要考虑及生产规模等因素。精度要去越高的孔通常要采用多种不同的加工方法依次进行加工。本人这次设计的阀盖及相关夹具，要保证孔的精度和表面质量就必须依次经过粗镗，半精镗，精镗和滚压这四道工序。在机床上加工时，要确保工件的加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，这个比较关键，只有工件的位置正确了才能加工出所需要的零件，然后将工件在正确的位置上固定不动，而要使工件在确定的位置不动这一任务就是由机床夹具完成。为了降低生产成本，在单件、小批量生产过程中，一般使用通用夹具。通用工件故名思意就是可以适用于各种工件的装夹工作，但它的缺点就是夹紧时比较浪费时间，操作起来也有些复杂也就比较耗时间，因此
3、生产率就难免降低，因此需要设计专用的夹具。关键词：定位基准 基准选择 切削用量 切削速度 进给量 定位误差ABSTRACTProcessing technology of parts in the mechanical processing occupies a very important position, part preparation process was reasonable, is directly related to the final part can reach to the quality requirements; at the same time the fixt
4、ure design is also very important, it is related to whether can improve its processing efficiency problem. So the preparation of parts of the processing technology and fixture design in mechanical processing by important.The valve cover is the main processing surface and the cylindrical hole surface
5、. The outer circle surface processing usually choose the cutting and grinding. Method for processing hole relatively to trouble, need to consider the structure characteristics of the spare parts, pore size, accuracy and surface roughness and other aspects, and then consider and scale of production f
6、actors. Precision to higher hole usually adopt different processing methods in order processing. I the design of the valve cover and associated fixture, to ensure the accuracy and surface quality of hole must be processed by rough boring, semi-fine boring, boring and rolling the four processes.In th
7、e machine tool, to ensure the machining accuracy, we must first ensure that the workpiece in the machine tool has the correct position, the key, only the position of the workpiece correctly to the required processing parts, then put the workpiece in the correct position is fixed, and should make the
8、 workpiece in the determination of the position the task is completed by the machine tool fixture. In order to reduce the cost of production, in a single, small batch production process, the general use of the universal fixture. Universal job named think Italy is can be applied to a variety of workp
9、iece clamping work, but its shortcoming is the comparison of a waste of time, the operation is also somewhat complex and time consuming, so the productivity is lower, so it is necessary to design a special fixture.Key words: positioning datum selection of cutting parameters cutting speed feed positi
10、oning error目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论12 零件的分析22.1零件的功用22.2零件的工艺分析23 零件的工艺规程设计43.1确定零件的生产类型43.2确定零件毛坯的制造形式43.3拟定零件的机械加工工艺路线43.3.1定位基准的选择43.3.2粗基准53.3.3确定零件各个表面的加工顺序63.4加工余量的确定73.4.1本设计采用查表修正法和经验估计法相结合确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸83.4.2确定各工序所用机床及工艺装备83.4.3确定切削用量及工时定额83.5 小结114 专用夹具设计124.1零件的加工工艺分析124.2定位加紧方案的确
11、定及论证124.3 定位误差分析154.3.1零件中心的阶梯孔154.3.2中间阶梯孔的同轴度154.3.3孔表面粗糙度Ra155 结论17参考文献18致 谢191 绪 论机械设计毕业设计就是对我们的一种考核，大学三年中我们学习了机械设计基础，机械设计工艺学，机械设计课程设计，机械制造基础等课程，进行了生产实习后进行的一个重要实践性的教学环节。其主要目的是让我们对所学的工艺理论和实践知识在实践的工艺，夹具设计中综合地加以应用，让我们对所学知识进一步的体会融合进而得以加深和发展，提高我们分析和解决生产实际问题的能力，为以从事工作奠定了一定基础。通过本次的毕业设计，我们在一下方面可以得以锻炼：能够
12、较熟练的运用机械制造工艺学及相关课程的基本理论，并结合在生产实习过程中所遇到学到的实践知识进行正确的分析并且能够解决一个零件在加工中的定位，加紧和工艺路线地合理拟定等问题，进而确保生产出来的零件的质量，生产率和经济性。通过夹具的工艺设计，提高我们的结构设计能力，能够根据被加工零件的工艺要求设计出劳动强度低，生产效率高而且生产成本低又能够保证质量的夹具。提高我们的计算能力设计能力和制图能力，能比较熟练地查阅和使用各种参考资料。在设计制造中培养我们独立的工作能力，严谨的工作作风。在设计中，由于理论知识不足实践经验相当低，在设计过程中必然会出现很多不合理或无法实现之处，敬请老师批评指正。2 零件的分
13、析2.1零件的功用机械制造工艺设计我的课题零件是阀盖，阀盖的种类各式各样，用途也很广泛。阀盖的一端可以是封闭的，可用于固定轴承，起到轴向定位的作用，也可以用部有是于变速箱主轴侧面，阻止灰尘进入箱体内，本次设计中的阀盖，它的内阶梯状的内孔，从零件的左端到右端直径依次为20, 16, 12, 10, 24.零件的最大外圆直径为135，外圆135和100 有Ra=12.5,右端有Ra=6.3的配合要求。2.2零件的工艺分析分析该零件图可知，该阀盖的结构并比较简单，需要加工表面也不多，加工精度要求也不是很大，应该着重注意它的位置精度要求。下面将主要表面分为四部分。1、以内孔为中心的一组加工面：这组加工
14、面包括：20孔，16孔，12孔，10孔，24孔和相关倒角。2、以外圆为中心的一组加工面：这组加工面包括：135外圆和100外圆其倒角。3、以60定位的零件中部这组加工面包括：零件中部的76，60和50。4、左右端面：这组加工面包括：60的端面和100的右端面。以上各表面的主要技术要求如下： 1、135外圆和100的表面粗糙度为Ra=12.5。2、60外圆的Ra=6.3，倒角为145。3、零件要求 退火处理，其坯长度为155mm。由分析可知四组加工表面可以选择其中一组表面为粗基准进行加工，然后再以加工过的表面为精基准加工其他各组表面，并保证他们之间的相互位置精度。3 零件的工艺规程设计3.1确定
15、零件的生产类型查资料可知零件的生产纲领为：N=Qn（1+a%）（1+b%）(件/年)其中，产品年产量Q为台/年, 每台产品中该零件的数量为n件/台，零件备品率为a%，零件废品率为b%。从初始资料和计算结果可知，该零件为中批生产。3.2确定零件毛坯的制造形式零件材料为HT200，在工作时阀盖在某些场面可能要经常正反转，与接触表面必然要产生摩擦，所以零件在工作时要受到交变载荷和冲击载荷，需要有较高的强度，因此应该选择锻件毛坯。因为零件的轮廓尺寸不大，生产纲领达到中批生产水平，因此采用模锻成型比较理想，这样既可以提高生产率又可以减少切削加工的劳动量而且也能保证加工的精度。3.3拟定零件的机械加工工艺
16、路线3.3.1定位基准的选择定位基准的选择是零件机械加工中必须首先做的而且很重要的工作。基面选择正确、合理与否，将直接影响工件的技工质量和生产率。在选择定位基准时，需要同时考虑以下三个问题：（1）以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工时精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行。（2）为加工精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为精基面。（3）是否有个别工序为了满足特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面。粗精基准面的选择原则：1）“基准重合”尽量选择被加工表面的设计基准为精基准。 2）.“基准统一”选择多个表面加工都能使用的表面作为基准。3）.“互为基准”当两个表面相互位置精度
17、和其自身尺寸及形状精度都要求很高时，可互为基准，反复进行加工。4）.“自为基准”在光整加工或某些精加工工序中，要求余量小且均匀，应尽量选择加工表面本身作为基准。3.3.2粗基准a.如果必须保证工件某表的加工余量要小火均匀，那么就应该选择该表面为粗基准。b.应选择加工余量最小的表面作为粗基准，这样可以减少工作量。c.应尽量选择与加工表面的位置精度要求较高的非加工面为粗基准。d.应尽可能平整光洁，不能有飞边，浇冒口及其他缺陷的表面为粗基准表面，以保证定位准确可靠。.e.粗基准一般只使用一次。精基面选择：根据精基面的选择原则。选择精基面时，应该首先考虑基准重合问题，在可能的情况下，尽量选择螺纹孔和端
18、面作为精基准。在本次设计中，根据零件图的要求，最好选择24孔和右端面作为精基面。加工60，50，76，24mm等主要尺寸以孔和右端面作为精基准面。这样才能实现同轴度和位置的要求。其余三个阶梯外圆应以20孔和已加工出的面作为精基准，实现周向定位。 粗基面选择：为了加工出上述精基面，应以外圆和一个端面作为粗基面，镗，半精镗内孔。在选择零件各表面加工方法和方案时，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，其次还需考虑生产率和经济性要求，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求来决定。 本工件毛坏是经铸造成型的，由查表得知孔已锻出。金属加工工艺及工装设计黄如
19、林主编。其各表面加工方法选择如下：24，10，12，16，,20孔 粗钻精钻； 各外圆表面 粗车精车；3.3.3确定零件各个表面的加工顺序1）划分加工阶段：为了满足设计要求，该零件的加工可以分为三个阶段：1.粗加工阶段：车外圆，端面，内孔；2.半精加工阶段：以粗车后为主要精基准，精车，外圆，端面；3.精加工阶段：又以端面和24孔定位，加工各个阶梯外圆及左端面。2）安排加工工序：1.机械加工顺序的安排：根据机械加工顺序安排时应遵循的原则，先安排外圆，端面，内孔的加工。内孔是主要精基准，精车外圆，端面，然后加工出一个孔，最后依次加工各个阶梯孔。2.热处理安排：因为毛坯为模锻件，提高零件的综合力学性
20、能，在机械加工之前，安排正火处理，以消除锻造应力，改善切削性能。在粗加工后，安排第二次时效处理，这样获得均匀细致的回火索氏体，而回火索氏体更易于加工。3.检验工序：在热处理工序后安排中间检验工序，最后安排终结检验工序。在终检前应安排清洗工序，最后将零件油封，入库。3）工序的组合：在确定加工顺序后，根据该工件的生产规模以及工件的结构特点与技术条件，要提高工作效率，降低生产成本，就需要尽可能地减少工件的安装次数，在一次安装中尽可能加工多个表面，以便于保证高的表面相互位置精度，考虑使用通用机床和专用夹具配合使用，并采用工序集中的原则来组合工序。根据零件的生产纲领，技术要求，现场的生产条件和产品的发展
21、情况来综合考虑来确定工序的集中和分散。通常情况下，工序集中适合于单件小批生产。而大批量生产则可以集中，也可以分散。本设计中的零件阀盖由于是中批生产，又考虑到该零件结构特点，选用通用机床配以夹具，因此工艺路线可以这样制定：（1）下料；（2）铸造毛坯；（3）退火；（4）粗车小端外圆，端面，钻孔及倒角；（5）粗车大端外圆，端面，钻孔及倒角；（6）调质处理；（7）检验；（8）精车各档外圆，端面，倒角；（9）钻24孔（10）清洗；（11）检验；（12）油封，入库。以上工艺过程详见工艺过程卡。3.4加工余量的确定加工余量的大小对零件的加工质量和生产成本都有很大的影响。余量过大，必然浪费材料增加额外的加工时
22、间，从而必然增大机床和刀具的消耗；余量过小，就可能导致不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。因此加工余量的确定是一项很重要的工作。所以应在保证在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。确定余量的方法有三种：1）分析计算法；2）查表修正法；3）经验估算法。工艺路线确定后，就要计算各个工序加工时所应能达到的工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小，工序尺寸的标注方法。一般可以归纳为以下两大类：。1.工艺基准不变，某表面本身各次加工工序尺寸的计算。对于这类简单的工序尺寸，当决定了各工序间余量和工序所能达到的加工精度后，就可计算各工序的尺寸和公差。计算顺序是从最后一道工序开绐，由后向前
23、推。2.基准不重合时工序尺寸的计算。在零件的加工过程中，为了加工和检验方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用设计基准作定位基准，出现基准不重合的情况。形状较复杂的零件应利用尺寸链原理进行分析和计算，并对工序间余量进行必要的验算，以确定工序尺寸及其公差。加工余量对工艺过程有一定的影响，如果余量不够，则不能保证零件的加工质量；如果余量过大，则会增加机械加工劳动量，而且增加了材料。导致刀具的消耗，从而增加了成本，因此必须要合理的安排加工余量。根据零件毛坯条件：材料为HT200，生产类型为中批生产，采用铸造毛坯。3.4.1本设计采用查表修正法和经验估计法相结合确定各加工表面的机械加工
24、余量，工序尺寸及毛坯尺寸（1）外圆表面加工余量小端外圆长度24mm，表面粗糙度Ra=12.5，所以铸造时外径加工余量按外圆查表得：精车24H9；按照“入体原则”，粗车60f8，；毛坯61。（2）轴向长度方向加工余量，左、右端面及中部台阶面的加工。余量查表得Z=22，毛坯总长为153mm，大端台阶长为122mm（量取）。（3）小端孔内表面加工余量的确定。工件内孔为光孔。加工余量按24内孔查表得：精镗内孔24，2Z=0.8；毛坯602，2Z=92，其余各表面加工余量及工序尺寸详见工序卡片。3.4.2确定各工序所用机床及工艺装备机床在很大程度上决定了零件的加工精度和生产率。参考有关手册，产品样本选择
25、机床的种类和型号制定设计的工艺规程。根据产品的生产纲领、生产类型及生产组织结构，产品通用程度和寿命周期选择夹具、刀具、量具等。因为本设计零件生产规模为中批生产，根据工件的结构特点和技术要求，选用通用机床和专用夹具较为合适。择如下：（1）粗车各档外圆、端面，钻孔及倒角。选用CA6140普通车床。这是所用的夹具只需要三爪卡盘即可。（2）精车60mm右端面。采用CA6140普通车床，夹具选用：专用心轴。（3）精车左端面及50mm。采用CA6140普通车床，夹具选择：心轴。另外刀具的选择，量具的选择型号详见工序卡片。3.4.3确定切削用量及工时定额综合考虑工序的具体内容、加工精度、生产率、刀具寿命等因
26、素确，正确选择切削用量应在机床、刀具、加工余量等。切削用量选择的原则：首先选取尽可能大的背吃刀量，其次要根据机床动力和刚性限制条件，选取尽可能大的进给量f，最后根据切削用量手册选取或通过计算来确定切削速度v。估算工时定额：=+=+为单件时间； 为作业时间；为布置工作地时间；为休息与生理需要时间；为辅助时间； 为基本时间。准备与终结时间 。单件计算时间 =+。其具体计算过程如下：（1）加工条件工件材料：HT200，=0.35GPa。加工要求：车端面50mm,Ra=12.5；粗车外圆80mm, 75mm。Ra分别为12.5, 6.3。钻孔20mm，Ra=3.2。机床：CA6140普通车床刀具：端面
27、车刀，刀具材料YT15，刀杆尺寸16 25 。（2）计算切削用量： 1)粗车端面时，根据加工余量Z= ，取Z=3，即=3mm，走刀量f=0.4 ；计算切削速度，耐用度t=45min， m/sm/s机床主轴转速的确定按机床选取=6.67 (即400)所以实际切削速度v=2.57 （即154.4 ）2)粗车外圆: a.切削深度：单边余量Z=2.8mm可一次切除。 b.进给量：查表选用f=0.6 。 c.计算切削速度d.确定机床主轴转速：按机床选取=6.67 所以实际切削速度3）钻孔24mm： 按机床选取=15 (900 )所以实际切削速度4）钻孔20mm取刀杆直径D= 25mm，刀杆伸出量125m
28、m，加工余量z=(20-18)/2=1mm，一次可切除完毕。选用90硬质合金YT5镗刀,f=0.21 按机床选取=5.25 (315 )所以实际切削速度:3.5 小结机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着很重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。4 专用夹具设计本设计中的阀盖零件图，生产规模为中等批
29、量生产，零件的某些尺寸已经在前工序按要求加工完毕，本工序要求在钻床上加工中间孔20mm，16mm，12mm, 10mm孔，需要设计一专用钻床夹具以便满足零件图上的各项精度要求。4.1零件的加工工艺分析零件对20mm孔的要求如下：孔深9mm,靠断面方到45角，孔内表面Ra=3.2对16mm孔的要求是孔深20mm,Ra=12.5;对12mm孔的要求是孔深71mm,倒45角, Ra=12.5;对10mm孔要求深度为17mm, Ra=12.5。由于上下端面均已经加工完毕，所以精基准选上下端面，侧面或者中心孔。4.2定位加紧方案的确定及论证图3.1 零件工作图这是原始零件工作图。首先根据零件工作图画的原
30、始平面图画出该零件的立体图形，以方便设计夹具。其立体图如下：图3.2 零件立体图根据工序加工要求分析，工件定位时只需限制六个自由度，沿法阀盖方向的转动自由度也必须予以限制。现在有两种定位夹紧方案可供选择。两种夹紧定位方案简图如下：方案1图示：图3.3 方案2图示：图3.4 方案1是直接采用底座加紧零件的圆柱端。此方案在理论上是可以实现的，底座就相当于三抓卡盘一样。但是考虑到零件圆柱端总长度只有24mm，而整个零件长度为152mm.在实际加工过程中可能会出现零件摇摆，导致钻孔时出现较大误差，甚至可能导致钻头打断的可能。方案2是在方案1的基础上增加了连个稳固件。根据主要夹紧力作用于定为基准面的原则
31、，主要夹紧力由底座夹住，因为零件的全长为152mm，而被夹住的圆柱端只有24mm。如果只有底座可能会导致在加工过程中出现零件松动摇摆的状况。为了稳固零件，在零件的两侧各安装一个稳定件。稳固件呈Z字形，Z字形稳固件的上端卡住零件的圆盘上端，Z字形稳固件的下端用螺栓固定在底座上。这样就可以放在零件在加工过程中出现摇摆不定的情况。由于该工件的形状和结构特点，采用如图2所示固定方法。这样可以保证零件的定位可靠。如图2所示夹紧力由底座承担，且有辅助支承存在，没出现过定位现象，也不需要提供自定位支承来解除过定位的自由度，且结构紧凑操作方便，定位误差较小，并且可以满足加工精度的要求。4.3 定位误差分析夹具
32、进行定位工作原理：工件以左端圆柱部分定位。再将工件中部的套筒用螺栓固定，将对此夹具在使用过程中的定位误差做如下分析4.3.1零件中心的阶梯孔该误差主要存在于销与孔的精度问题，定位夹紧后，通过钻头产生的轴向力会使工件发生倾斜现象，即便有辅助支承的存在，而辅助支承产生的外力很小，本身就会使工件产生倾斜，故需要在设置辅助支承时应注意到这一方面。4.3.2中间阶梯孔的同轴度4.3.3孔表面粗糙度Ra由于钻孔的公差等级能达到IT12-IT11，其中Ra值为Ra25Ra12.5，故钻孔远远不能达到Ra3.2，故需进一步采用铰孔。定位方案仍为以上夹具定位，进行铰孔后便能满足要求。夹具设计及操作的简要说明：本
33、套夹具用于加工零件中部的阶梯孔。定位采用常见的一面两销定位方案。阀盖上平面（一面）及其内孔来实现完全定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用活动垫板夹紧。工件加工完成后，移动压柱向后退一定距离，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，先将工件放到带大端面的长圆柱销和固定定位销处，然后将移动垫板上移，压紧工件，将螺栓拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。小结生产过程中为了保证产品质量和生产率，采用了工装夹具，它的主要功能包括以下几个方面：1、保证和提高产品质量（制件可以更好的进入准确位置）。1、提高劳动效率（减少人工摆好工件的时间）。3、扩大工具的操作范围（位
34、置固定了，人员易于操作）4、改善劳动条件，降低产品成本。对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题5 结论夹具在零件的加工过程中是不可缺少的，它是用来固定零件，使零件具有正确的加工位置的。对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚
35、度和强度、结构工艺性等问题。掌握零件制造过程中的共同性规律和解决具体工艺问题的知识和能力，需要通过多门相关知识学科的学习，掌握其内在的基本规律。多门学科的综合组成全面地分析和运用机械制造工艺过程的基本内容，圆满完成了这次课程设计的内容。参考文献1机械制造工艺学课程设计指导书及习题，张龙勋主编, 机械工业出版社, 2003.22机械制造工艺学课程设计指导书，赵家齐主编,机械工业出版社, 2002.13机械制造基础课程设计，王富山，陈抗生主编,机械工业出版社, 2002.14 切削用量简明手册，艾兴、肖诗纲编，机械工业出版社，2000.15 机械制造技术，朱正心主编，机械工业出版社，2001.10
36、6机械制造工艺学，徐嘉元、曾家驹主编，机械工业出版社，1999.57金属切削原理及刀具，吴道全、万光珉等编，重庆大学出版社, 2001.38机械制造工艺与机床夹具，刘守勇主编，北京机械工业出版社, 2002.29机械制造工艺学，王启平主编，哈尔滨工业大学出版社, 2002.110 机床夹具设计手册，王光斗，上海科技出版社，2000.211 机械制造工艺设计简明手册，李益民，机械工业出版社，1995.312机床夹具图册，王小华，机械工业出版社，1992.2致 谢在本论文的写作过程中，我的导师起雪梅老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。通过本次毕业设计，我对机械设计这类课程有了更深入的了解，让我知道了在生产零件的过程中需要解决很多问题，并且在本次设计过程中我发现了很多自己的不足之处，不过幸亏有老师和同学的热心帮助，使我从屡战屡败中重新站起来，决心完成毕业设计任务，在设计的最后，发现设计中仍然有不合理的地方存在，通过老师的反复检查评点给我指出不足之处，然后我再修改，最终完成本次课程设计。做毕业设计是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。
