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1、 機械制造工藝學課程設計 題 目 名 稱 CA6140撥叉的加工工藝設計 系別 機械工程學院 專業(yè)/班級 機自10101班 學生 向小龍 學號 43910130 指導教師（職稱） 張春蘭（高級工程師） 目 錄 序言………………………………………………………………………………………1 1.計算生產(chǎn)綱領、確定生產(chǎn)類型…………………………………………………2 2.零件圖樣的工藝性分析

2、…………………………………………………………2 2.1 CA6140車床撥叉的工藝分析……………………………………………2 3. 確定毛坯 ……………………………………………………………………………3 3.1確定鑄件加工余量及形狀…………………………………………………3 3.2繪制鑄件零件圖 ……………………………………………………………4 4.工藝規(guī)程設計 ………………………………………………………………………4 4.1選擇定位基準…………………………………………………………………4 4.2制定工藝路線……………………………………………………………

3、……5 5. 工序設計 ……………………………………………………………………………6 5.1機械加工余量、工序尺寸及公差的確定……………………………… 7 5.2確定切削用量及基本工時 …………………………………………………8 6.設計總結………………………………………………………………………………24 7.參考文獻………………………………………………………………………………25 序言 機械制造工藝學課程設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合

4、性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們四年大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能夠通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，今后為國家的“四化”建設打下一個良好的基礎。 1 1. 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型 該零件是CA6140車床撥叉，該產(chǎn)品年產(chǎn)量為4000臺，其備品率為6%，零件廢品率為2%，現(xiàn)制定機械加工工藝規(guī)程。 N = Qn（1+α%+β%） =4000 x

5、（1+6%+2%）件/年 =4320件/年 此撥叉年產(chǎn)量為4320件，根據(jù)機械制造工藝學表1-1生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領的關系，可以確定其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。 2.零件圖樣的工藝性分析 CA6140車床撥叉零件圖樣的視圖正確、完整、尺寸、公差及技術要求齊全。 零件的材料為HT200，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓，但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 2.1 CA6140車床撥叉的工藝分析

6、CA6140車床撥叉共有以下幾處加工表面，其間有一定位置要求。分別如下： 1.以25孔為中心的加工表面 該組加工表面包括：25H7的通孔，以及42的圓柱兩端面，其中主要加工表面為25H7通孔。 2.以60孔為中心的加工表面 該組加工表面包括：60H12的孔，以及60H12的兩個端面。 主要是60H12的孔。 3.銑16H11的槽 該組加工表面包括：此槽的端面，16H11的槽的底面，16H11的槽兩側面。 4. 以M221.5螺紋孔為中心的加工表面。 該組加工表面包括：M221.5的螺紋孔，長32mm的端面。 主要加工表面為M221.5螺紋孔。 這幾組加工表面之間有著一定的

7、位置要求，主要是： （1）60孔端面與25H7孔垂直度公差為0.1mm。 （2）16H11mm的槽與25H7的孔垂直度公差為0.08mm。 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加工另外一組?？梢韵燃庸?5H7通孔，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此零件沒有復雜的加工表面，所以根據(jù)上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。 3.確定毛坯 零件材料為HT200,灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛壓和沖壓，但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良?？紤]零件在機床運行過程中所受沖

8、擊不大，零件結構不是太復雜，生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)，故選擇金屬型鑄造毛坯。 3.1確定鑄件加工余量及形狀 毛坯尺寸如下： 1.外圓表面（φ42） 考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。 2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（25，60端面） 查《簡明手冊》表2.2-4。取25，60端面長度余量均為3mm（均為雙邊加工。[1] 3. 內孔（60已鑄成50的孔） 查表2.2-3～2.2-5，為了節(jié)省材料，取60孔已鑄成孔長度余量為5mm，即鑄成孔半徑為50mm。[1] 4. 槽端面至中心線垂直中心線方向長度加

9、工余量 鑄出槽端面至中心線47mm的距離，余量為3mm。 5. 螺紋孔頂面加工余量 鑄出螺紋孔頂面至25孔軸線且垂直軸線方向40mm的距離，余量為4 mm。 6. 其他尺寸直接鑄造得到 3.2繪制鑄件零件圖 圖3.1 零件毛坯圖 4.工藝規(guī)程設計 4.1選擇定位基準 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。 (1)粗基準的選擇(先粗后精) 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗

10、基準。 根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取25 孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，其余以零件的下端孔為主要的定位粗基準。 （2）精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以加工后的25通孔為主要的定位精基準，以25通孔端面為輔助的定位精基準。 4.2制定工藝路線 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用各種機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：

11、 工藝路線方案一： 工序 01 粗、鉆、擴、鉸、精鉸25、60孔 工序 02粗、精銑60、25孔下端面 工序 03粗、精銑25孔上端面 工序 04 粗、精銑60孔上端面 工序 05 切斷60H12孔 工序 06 銑螺紋孔端面 工序 07 鉆20.5孔（裝配時鉆鉸錐孔） 工序 08 攻M221.5螺紋 工序 09粗銑、精銑槽所在的端面 工序 10 粗銑、精銑16H11的槽 工藝路線方案二： 工序 01 粗銑25H7兩端面，保證尺寸80mm 工序 02 鉆、擴、鉸25H7通孔 工序 03 粗鏜60H12孔,半精鏜6

12、0H12孔，粗糙度達到3.2 工序 04 粗銑槽頂端面和槽底端面,槽頂端面到25H7孔中心距為，槽底端面到25H7的中心距為 36mm 工序 05 銑螺紋孔端面，粗糙度6.3 工序 06 鉆20孔垂直于25H7通孔 工序 07 攻M221.5螺紋 工序 08 粗、精銑16H11槽 工序 09 粗銑60H12孔兩端面，保證尺寸13， 精銑60H12孔兩端面，保證尺寸12d11 工序 10 切斷60H12孔 工藝方案的比較與分析： 以上兩個加工工藝方案進行比較，方案一的加工工序比較集中，工序較少，但裝換刀具的輔助時間較長，而且同時鉆兩個孔，還要保證加工精

13、度，對機床設備要求較高，不適合中批量生產(chǎn)。方案二的加工工序比較分散，適合流水線生產(chǎn)，而且很多工序不用裝換刀具和重新對刀，極大的縮短輔助工時。而且加工完前次的又可成為下次加工的基準，加工精度容易保證，綜合以上兩個方案的優(yōu)缺點，而且又是中批量生產(chǎn)，考慮到工作效率及經(jīng)濟效益等原因，所以選擇方案二比較合適。 5.工序設計 ①機床的選擇 工序01、04、05、08、09、10用X62型臥式銑床（表4.2-38） 工序02、06、07采用Z535立式鉆床（表4.2-14） 工序03采用T68臥式鏜床（表4.2-19） ②選擇夾具 該撥叉的生產(chǎn)綱領為中批生產(chǎn)，所以采用

14、專用夾具。 ③選擇刀具 零件材料為HT200，在銑床上加工的各工序，采用YG類硬質合金銑刀或高速鋼銑刀即可保證加工質量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。 5.1機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 根據(jù)前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下： 據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各加工表面的機械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圓表面（42） 考慮其零件外圓表面為非加工表面，所以外圓表面為鑄造毛坯，沒有粗糙度要求，因此直接鑄造而成。 2. 外圓表面沿軸線方向長度方向的加工余量及公差（25，60端面） 取

15、25、60端面長度余量均為2.5（均為雙邊加工）。[1] 銑削加工余量為： 粗銑2.5mm， 保證尺寸80mm 3. 內孔（60已鑄成50的孔） 查表2.2～2.5，為了節(jié)省材料，取60孔已鑄成孔長度余量為5，鑄成孔半徑為50mm。[1] 工序尺寸加工余量： 粗鏜50mm孔至59mm 余量為1mm 半精鏜至60H12mm 工序尺寸加工余量： 同上25鉆孔至22 余量為3mm 擴孔至24.7mm 余量為0.03mm 鉸孔至25H7mm 4.槽端面至中心線垂直中心線方向長度加工余量 鑄出槽端面至中心線47mm的距離，余量為3mm。 工序尺寸加工余量

16、： 粗銑端面3mm 保證槽端面，即a面至中心線尺寸440-0.3 mm 5.螺紋孔頂面加工余量 鑄出螺紋孔頂面至25孔軸線且垂直軸線方向40mm的距離，余量為4 mm。 工序尺寸加工余量： 粗銑頂面4 mm 保證頂面即b面到中心線尺寸36mm 6. 其他尺寸直接鑄造得到。 由于本設計規(guī)定的零件為中批量生產(chǎn)，應該采用調整加工。因此在計算最大、最小加工余量時應按調整法加工方式予以確認。 5.2確定切削用量及基本工時 工序01粗銑Φ25H7兩端面 機床：X62型臥式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。 因其

17、單邊余量：Z=3mm 所以銑削深度：=3mm 每齒進給量：查表2.1-85，取銑削速度：查表2.1-85，取。【3】 機床主軸轉速： ， 按照表3.1-74 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)表2.1-85, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：1.23min 工序02鉆Φ25H7通孔 工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm，公差為H7，表面粗糙度。

18、加工機床為Z535立式鉆床。鉆頭為22mm標準高速鋼麻花鉆。 1.鉆22mm孔 確定鉆削用量 （1）決定進給量 根據(jù)表3.4-1可查出f=0.47~0.57mm/r,由于孔深和孔徑之 l/d=85/25=3.86。 ，故mm/r. 查Z535型立式鉆床說明書，取。 根據(jù)表3.4-3，鉆頭強度所允許的進給量。機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)表3.4-4，允許的進給量。 由于選擇的進給量遠遠小于，故所選可用 （2）確定切削速度V、軸向力F、轉矩T以及切削功率，用不同刀具材料進行鉆、擴、鉸孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10進行計算。根據(jù)所給條件

19、，可直接在表3.4-15中用插入法計算得： ，F(xiàn)=4732N T=51.69，=1.25kw 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對結果進行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系數(shù)，故 查Z535型機床說明書，取。實際切削速度為 。 由表3.4-11，切削力及轉矩的修正系數(shù),故 （3）校驗機床功率 切削功率 = 機床有效功率為 （由Z535型機床說明書查出） 由于，故選擇的鉆削用量可用，即 相應地 2.擴孔 擴孔鉆 選用標準高速鋼擴孔鉆。 確定擴孔切削用量

20、 一 確定進給量 根據(jù)表3.4-5，取。 根據(jù)機床Z535型說明書，取。 確定切削速度，根據(jù)表3.4-34.取。 由于切削速度與上表不同，切削速度尚需乘以修正系數(shù) 故 根據(jù)Z535機床說明書，取n=275r/min。實際擴孔速度 3鉸孔 鉸刀 選用標準高速鋼鉸刀。 確定鉸孔切削用量 一確定進給量 根據(jù)表3.4-6查出，，按該表注4，進給量取小值。按Z535機床說明書取。 二 切削速度 根據(jù)表3.4-40查出取，切削速度修正系數(shù)由表3.4-9查出故 根據(jù)Z535機床說明書，取n=100r/min,實際鉸孔

21、速度 4各工序實際切削用量 根據(jù)以上計算，實際切削用量如下： 鉆孔： 擴孔： 鉸孔： 5基本工時計算 鉆孔： 擴孔： 鉸孔： 工序03粗鏜下端Φ60H12孔, 半精鏜下端Φ60H12孔 (1)粗鏜下端Φ60H12孔 機床：臥式鏜床T68 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料： 切削深度：，毛坯孔徑。 進給量：查表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=4.5mm。因此確定進給量。 切削速度：查表2.4-9取【3】 機床主軸轉速： ， 查表3.1-41取 實際切削速度： 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長

22、度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 工步輔助時間為：2.61min （2）半精鏜下端Φ60H12孔 機床：臥式鏜床 刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料： 切削深度： 進給量：根據(jù)表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量 切削速度：參照表2.4-9，取【3】 機床主軸轉速： ，取 工作臺每分鐘進給量： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 取 行程次數(shù)： 機動時間： 所以該工序總機動工時 工步輔助時間為：1.86min 工序04粗銑槽頂端面和槽底端面 機床：X62 刀具：高

23、速鋼圓柱銑刀 齒數(shù) ①粗銑槽右端面 銑削深度 每齒進給量：根據(jù)表2.1-85，取 銑削速度：參照表2.1-85，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 實際切削速度，： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)表2.1-85, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：2.03min【1】 ②粗銑槽底端面 同樣的銑削深度 每齒進給量：根據(jù)表2.1-85，【1】取 銑削速度：參照表2.1-85，【1】取 機床主軸轉速：， 取 實際銑削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： ：根

24、據(jù)表2.1-85, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：1.52min【1】 工序05 銑螺紋孔端面 機床：X62 刀具：高速鋼圓柱銑刀 齒數(shù) 每齒進給量：根據(jù)表2.1-85，取 銑削速度：參照表2.1-85，取 機床主軸轉速：，取 實際銑削速度： 進給量： 實際切削速度，： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)表2.1-85, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：1.03min【1】 工序0

25、6 鉆Φ20.50孔 機床：Z535立式鉆床 刀具：20.50直柄短麻花鉆 確定鉆削用量 決定進給量 根據(jù)表3.4-1可查出f=0.47~0.57mm/r,由于孔深和孔徑之 l/d=85/25=3.86。 ，故mm/r. 查Z535型立式鉆床說明書，取。 根據(jù)表3.4-3，鉆頭強度所允許的進給量。機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據(jù)表3.4-4，允許的進給量。 由于選擇的進給量遠遠小于，故所選可用 確定切削速度V、軸向力F、轉矩T以及切削功率，用不同刀具材料進行鉆、擴、鉸孔的V、F、T、均可按表3.4-8及表3.4-10進行計算。根據(jù)所給條件，可直接在表3

26、.4-15中用插入法計算得： ，F(xiàn)=4732N T=51.69，=1.25kw 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對結果進行修正。由表3.4-9知，切削速度的修正系數(shù)，故 查Z535型機床說明書，取。實際切削速度為 。 由表3.4-11，切削力及轉矩的修正系數(shù),故 （3）校驗機床功率 切削功率 = 機床有效功率為 （由Z535型機床說明書查出） 由于，故選擇的鉆削用量可用，即 相應地 鉆孔： 鉆孔： 工步輔助時間為：1.58min 工序07 攻M22

27、1.5螺紋 機床：Z535立式鉆床 刀具：細柄機用絲錐（） 進給量：由于其螺距,因此進給量 切削速度：參照表2.4-105，取【1】 機床主軸轉速：，取 絲錐回轉轉速：取 實際切削速度： 被切削層長度： 刀具切入長度： 刀具切出長度： 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：1.33min 工序08 粗、精銑16H11槽 （1）機床：X62型臥式銑床 刀具：高速鋼三面刃銑刀 切削深度： 根據(jù)表2.1-89有： 刀具的直徑D=80mm，刀具的齒數(shù) Z=10，刀具的寬度L=14mm。 查表2.1-89得： 進給量,根據(jù)表2.1-89查得

28、切削速度，【3】 機床主軸轉速： ， 取 實際切削速度： 進給量： 機床工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： =42mm 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：1.92min （2）機床：X62型臥式銑床 刀具：高速鋼三面刃銑刀 刀具直徑D=80，齒數(shù)Z=10，寬度L=16。 切削深度： 根據(jù)表查得：進給量,查得切削速度， 機床主軸轉速： ， 取 實際切削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度：

29、 =42mm 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：1.41min 本工序機動時間 工序09 粗銑Φ60H12孔兩端面，精銑Φ60H12孔兩端面 （1）粗銑Φ60H12孔兩端面 機床：X62型臥式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為13)，材料：， ，齒數(shù)，為粗齒銑刀。 因其單邊余量：Z=2mm 所以銑削深度： 每齒進給量：表2.4-73，取銑削速度：表2.4-81，取 機床主軸轉速： ， 按表3.1-74 實際銑削速度：

30、 進給量： 工作臺每分進給量： ：根據(jù)表2.4-81, 切削工時 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：1.57min （2）精銑Φ60H12孔兩端面 機床：X62型臥式銑床 刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為)，材料：， ，齒數(shù)Z=25，為細齒銑刀。 精銑該平面的單邊余量：Z=0.5mm 銑削深度： 每齒進給量：表2.4-73，取銑削速度：參照表2.4-81，取 機床主軸轉速： ， 取 實際銑削速度： 進給量： 工作

31、臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：精銑時 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間為：1.94min 工序10銑斷Φ60H12孔 機床：X62型臥式銑床 刀具：中齒鋸片銑刀 刀具直徑D=80mm，齒數(shù)Z=32，寬度L=4mm。 切削深度： 根據(jù)表查得：進給量 切削速度， 機床主軸轉速： ， 按表3.1-74取 實際切削速度： 進給量： 工作臺每分進給量： 被切削層長度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入長度：=41mm 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機動時間： 工步輔助時間

32、為：1.59min 6.設計總結 這次機械制造工藝設計課程設計雖然只有十周（四十個學時）。這段時間我感覺我自己過得還是挺充實的。通過課程設計，我的收獲也是非常多的。 我的課程設計的題目是CA6140的撥叉工藝設計。最初的幾天里，我把撥叉的零件圖進行了自己的分析，畫好了零件的毛坯圖。在擬定的過程中，需要考慮很多因素，比如零件定位要求，加工精度，雖然很累，很煩，但在這個過程中自己的查閱資料，決定參數(shù)的能力得到了鍛煉。在工藝設計的過程中，還需要查看大量的手冊，每一個零件都有相應的標準，不能隨便定個尺寸。這令人感

33、到非常的疲憊的。有時，長時間的設計，能讓你明顯的感到有種書到用時方恨少的感覺。總之，設計一個撥叉的工藝設計算是把我所學的機械專業(yè)知識：機械設計，機械制造基礎，工程制圖，幾何精度，工程材料成型，全部綜合起來，是一次全方位的運用。 雖然在之前設計過一個減速箱，但在這次課程設計的過程中，一開始還是有一種無從下手的感覺，使自己深刻的認識到自己設計的經(jīng)驗嚴重的不足。我想，隨著以后設計次數(shù)的增加，這種感覺會得到很好的改善吧！ 這次畫圖使用的是計算機繪圖。由于是第一次完全用CAD畫圖，很多地方不熟悉，走了一些彎路，總之不是一件輕而易舉的事。點的選取，圖層的新建，剖面線的填充，尺寸的標注，公差的標注，粗糙

34、度的標注，里面有很多注意點和技巧。在畫圖的過程中，查了很多資料，了解了很多操作技巧。最后當看到自己的設計的夾具終于完成之時，心情是極其興奮的，有一種解脫的感覺！ 總結一下，這次課程設計給了我很多寶貴的經(jīng)驗，培養(yǎng)了我綜合運用機械各門專業(yè)課程知識來解決實際問題的能力，真正做到了學以致用。另外，我也學會了在設計過程中如何查手冊，又應在何時查手冊。在此期間同學之間也互相幫助，共同解決課程設計當中遇到的困難和問題，也是很有趣的經(jīng)歷。 參考文獻 [1] 李慶余.機械制造裝備設計第2版.機械工業(yè)出版社.2009. [2] 李云.機械制造工藝及設備設計指導手冊.武漢,機械工業(yè)出版社.2008. [3] 畫法幾何與機械制圖第六版 朱冬梅、何建英. [4] 互換性與技術測量第二版 胡鳳蘭. [5] 機械制造工藝學 陳明. 24