CN114720071A - 主轴刚度检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主轴刚度检测装置,包括机架、固定组件、第一刚度检测组件和第二刚度检测组件,机架设有检测台,固定组件设于检测台用于固定主轴,第一刚度检测组件位于固定组件沿主轴的轴向一端,用于检测主轴的轴向刚度,其包括第一施力件和第一调节件,第一调节件能够调节第一施力件对主轴施加压力的大小和速度;第二刚度检测组件位于固定组件沿主轴的径向的一侧,用于检测主轴的径向刚度,其包括第二施力件和第二调节件,第二调节件能够调节第二施力件对主轴施加压力的大小和速度,该主轴刚度检测装置能够模拟主轴加工过程中的受力情况,从而能够较为准确的测量出主轴的刚度性能数据,以便于选择符合刚度要求的主轴。
Description
技术领域
本发明涉及刚度检测技术领域,特别涉及一种主轴刚度检测装置。
背景技术
主轴的刚度会影响对零件加工的精度,因此为确保加工精度,需要使用满足刚度要求的主轴。目前,主轴的刚度性能的判断只能依靠制造商出厂前检测的基础数据,而缺乏主轴在CNC加工(计算机数字化控制精密机械加工)中装夹刀具及快速切削受力的刚度数据,因此制造商出厂前检测的基础数据具有不全面性,无法判断主轴的刚度是否满足加工要求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种主轴刚度检测装置,能够模拟主轴在CNC加工过程中的受力情况,并能够较为准确的测量出主轴的刚度性能数据,从而能够选择符合加工要求的主轴。
根据本发明的实施例的主轴刚度检测装置,包括:
机架,设有检测台;
固定组件,设于所述检测台,所述固定组件用于固定主轴;
第一刚度检测组件,滑动安装于所述检测台,且位于所述固定组件沿所述主轴的轴向的一端,所述第一刚度检测组件包括第一施力件和第一调节件,所述第一调节件能够调节所述第一施力件对所述主轴施加的压力的大小和速度,所述第一刚度检测组件用于检测所述主轴的轴向刚度;
第二刚度检测组件,滑动安装于所述检测台,且位于所述固定组件沿所述主轴的径向的一侧,所述第二刚度检测组件包括第二施力件和第二调节件,所述第二调节件能够调节所述第二施力件对所述主轴施加压力的大小和速度,所述第二刚度检测组件用于检测所述主轴的径向刚度;
其中,所述第一刚度检测组件能够沿所述主轴的径向滑动,以调节对所述主轴沿轴向的施力位置;所述第二刚度检测组件能够沿所述主轴的轴向滑动,以调节对所述主轴沿径向的施力位置。
根据本发明实施例的刚度主轴刚度检测装置,至少具有如下有益效果:第一刚度检测组件滑动安装于检测台,且位于固定组件沿主轴的轴向的一端,第二刚度检测组件滑动安装于检测台,且位于固定组件沿主轴径向的一侧,第一刚度检测组件能够沿主轴的径向滑动,以调节对主轴的施力位置,第二刚度检测组件能够沿主轴的轴向滑动,以调节对主轴沿径向的施力位置。同时,在测量轴向刚度时,第一调节件能够调节第一施力件对主轴施加压力的大小和速度,在测量径向刚度时,第二调节件能够调节第二施力件对主轴施加压力的大小和速度,因此,本申请提出的主轴刚度检测装置在测量主轴的轴向或径向刚度时,能够调节对主轴的施力位置以及对主轴施加压力的大小和速度,从而能够较为准确的模拟出主轴在CNC加工过程中的受力情况,使得测量的刚度数据较为准确,以便确定主轴的刚度是否满足实际加工时的要求。
根据本发明的一些实施例,所述第一施力件设为第一气缸,所述第一调节设为第一调节阀,所述第一调节阀能够调节所述第一气缸施加压力的大小和速度;和/或,所述第二施力件为第二气缸,所述第二调节件为第二调节阀,所述第二调节阀连接于所述第二气缸,并能够调节所述第二气缸对所述主轴施加压力的大小和速度。
根据本发明的一些实施例,所述机架还设有第一基座,所述第一基座安装于所述检测台,所述第一刚度检测组件可升降安装于所述第一基座。
根据本发明的一些实施例,所述机架还设有第二基座,所述第二基座滑动安装于所述检测台,所述第二刚度检测组件安装于所述第二基座。
根据本发明的一些实施例,所述检测台设有导轨,所述导轨沿所述主轴的轴向布置,所述第二基座卡滑动安装于所述导轨。
根据本发明的一些实施例,所述导轨沿长度方向的两侧设有多个导向轮,所述导向轮能够支撑所述第二基座,以使所述第二基座能够通过所述导向轮滑动。
根据本发明的一些实施例,所述主轴刚度检测装置还设有锁紧件,所述锁紧件安装于所述第二基座,并能够将所述第二基座固定于所述检测台。
根据本发明的一些实施例,所述固定组件包括固定座和压块,所述固定座安装于所述检测台,所述压块可拆卸安装于所述固定座,所述压块用于将所述主轴固定于所述固定座。
根据本发明的一些实施例,所述固定座朝向所述压块的一端设有第一卡槽,所述压块的朝向所述固定座的一端设有第二卡槽。
根据本发明的一些实施例,所述压块背离所述第二卡槽的一端设有第三卡槽,所述第二卡槽和所述第三卡槽均设为V型槽,且所述第三卡槽开口的宽度小于所述第二卡槽开口的宽度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为本发明一个实施例的主轴刚度检测装置的结构示意图;
图2为本发明另一实施例的主轴刚度检测装置的局部结构示意图;
图3为本发明另一实施例的主轴刚度检测装置的左视图;
图4为图3示出的A的放大图;
图5为本发明另一实施例的主轴刚度检测装置的底部结构示意图;
图6为本发明另一实施例的第二刚度检测组件的结构示意图;
图7为本发明另一实施例的主轴刚度检测装置的局部结构示意图;
图8为本发明另一实施例的第一刚度检测组件的结构示意图;
图9为本发明另一实施例的固定组件的爆炸图。
附图标记:
机架100、检测台110、避让槽111、导轨112、导向轮113、第一基座120、导向杆121、调节手轮122、限位杆123、锁紧杆124、第二基座130、锁紧件131、锁紧孔132、支撑件140、沉头螺丝150;
固定组件200、固定座210、第一卡槽211、压块220、第二卡槽221、第三卡槽222、固定件230;
第一刚度检测组件300、第一压力传感器310、第一气缸320、第一位移传感器330、安装座331;
第二刚度检测组件400、第二压力传感器410、第二气缸420、第二位移传感器430;
控制面板500、压力表510、控制键520;
主轴600、芯棒610。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
下面结合附图,对本申请实施例作进一步阐述。
参照图1至图9,在本发明的一些实施例中,主轴刚度检测装置包括机架100、固定组件200、第一刚度检测组件300和第二刚度检测组件400,机架100设有检测台110,固定组件200设于检测台110,固定组件200用于固定主轴600,第一刚度检测组件300用于检测主轴600的轴向刚度,第一刚度检测组件300滑动安装于检测台110,且位于固定组件200沿主轴600的轴向的一端;第二刚度检测组件400用于检测主轴600的径向刚度,第二刚度检测组件400滑动安装于检测台110,且位于固定组件200沿主轴600的径向的一侧。
第一刚度检测组件包括第一施力件和第一调节件,第一调节件能够调节第一施力件对所述主轴施加的压力的大小和速度;所述第二刚度检测组件包括第二施力件和第二调节件,述第二调节件能够调节第二施力件对主轴施加压力的大小和速度。其中,第一施力件可设置为第一气缸320,第一调节件设置为第一调节阀,第一调节阀包括第一调速阀和第一调压阀,第一调速阀和第一调压阀分别连接于第一气缸320,第一调速阀用于调节第一气缸320的速度,第一调压阀用于调节第一气缸320的压力大小;第二施力件可以为第二气缸420,第二调节件设置为第二调节阀,第二调节阀包括第二调速阀和第二调压阀,第二调速阀和第二调压阀分别连接于第二气缸420,第二调速阀用于调节第二气缸420的速度,第二调压阀用于调节第二气缸420的压力大小。本申请提出的主轴刚度检测装置在测量主轴的轴向或径向刚度时,能够调节对主轴施加压力的大小和速度,从而能够较为准确的模拟出主轴在CNC加工过程中的快速受力的情况,同时,采用第一气缸320和第二气缸420施力更加均匀,使得测量的刚度数据较为准确,以便确定主轴是否满足实际加工时的要求。
需要说明的是,主轴600上安装有芯棒610,通过对芯棒610施力,从而模拟主轴600实际工作时,安装刀具后进行加工时的受力情况,固定组件200固定住主轴600后,第一刚度检测组件300能够沿主轴600的径向滑动,以调节对芯棒610沿轴向的端面的施力位置,从而模拟出主轴600工作时的实际受力情况,提高所测数据的准确性;第二刚度检测组件400能够沿主轴600的轴向滑动,以调节对芯棒610沿径向的曲面的施力位置,从而模拟出主轴600工作时的实际受力情况,提高所测数据的准确性。
参照图7和图8,在本发明的一些实施例中,机架100设有第一基座120,第一基座120安装于检测台110,第一刚度检测组件300滑动安装于第一基座120。第一刚度检测组件300还包括第一压力传感器310,第一压力传感器310连接于第一气缸320的输出端,第一基座120设有导向杆121,导向杆121沿主轴600的径向布置,第一气缸320滑动安装于导向杆121。其中,第一气缸320能够带动第一压力传感器310对芯棒610施加压力,第一气缸320能够沿导向杆121的长度方向滑动,即第一气缸320能够沿主轴600的径向移动,而芯棒610安装于主轴600的一端,因此,第一气缸320能够带动第一压力传感器310沿芯棒610的径向移动,从而调节第一压力传感器310对芯棒610的施力位置。例如,调节第一压力传感器310,使其对芯棒610的施力位置靠近芯棒610的轴心处,所测得的轴向刚度更加准确。
参照图8,导向杆121上设有螺纹,第一气缸320固定连接有滑动块,滑动块上设有螺孔,导向杆121穿过滑动块上的螺孔,以使第一气缸320通过滑动块螺接于导向杆121。导向杆121的一端设有调节手轮122,另一端可转动连接于第一基座120,通过转动调节手轮122便能够带动第一气缸320沿芯棒610的径向移动,例如,导向杆121可以竖直设置,便能够带动第一气缸320在竖直方向上移动。需要说明的是,在第一基座120设有轴承,导向杆121远离调节手轮122的一端连接于轴承孔内,从而实现可转动连接于第一基座120,并且能够减小导向杆121转动时所受的摩擦力,以便于转动调节手轮122。
还需要说明的是,第一基座120还设有限位杆123,限位杆123与导向杆121同向设置,第一气缸320固定连接的滑动块上设有通孔,限位杆123穿过通孔,使第一气缸320能够沿限位杆123滑动。通过设置限位杆123,能够提高第一气缸320的稳定性。
参照图7,第一刚度检测组件300还包括第一位移传感器330,第一位移传感器330通过安装座331固定安装于主轴600上,第一位移传感器330的检测杆抵接于芯棒610的端面。当第一气缸320带动第一压力传感器310对芯棒610施加压力时,第一位移传感器330能够检测芯棒610的位移量,第一压力传感器310能够检测对芯棒610施加的压力的大小。根据刚度的计算公式K=F/d,其中,K表示刚度,F表示力(N),d表示位移(μm),可计算出主轴600的轴向刚度。需要说明的是,可测量多组数据取平均值,以提高所测得数据的准确性。
还需要说明的是,安装座331可以采用磁性吸附装置,例如电磁铁,当需要安装第一位移传感器330时,对电磁铁接通电源使其产生磁性,从而吸附在芯棒610上,当需要拆卸第一位移传感器330时,断开电源,使其磁性消失。通过采用磁性吸附装置,便于第一位移传感器330安装与拆卸。
参照图2至图6,在本发明的一些实施例中,机架100还设有第二基座130,第二基座130滑动安装于检测台110,第二刚度检测组件400固定安装于第二基座130,且第二基座130能够带动第二刚度检测组件400沿芯棒610的轴向滑动。第二刚度检测组件400包括第二压力传感器410,第二气缸420通过螺柱等紧固件固定安装于第二基座130,第二压力传感器410连接于第二气缸420的输出端,第二气缸420能够带动第二压力传感器410对芯棒610的侧边施加压力。第二基座130能够带动第二气缸420沿芯棒610的轴向移动,从而能够调节第二压力传感器410对芯棒610的施力位置,以模拟主轴600工作时的受力情况。
检测台110设有导轨112,导轨112沿主轴600的轴向布置,第二基座130滑动安装于导轨112。参照图3至图5,导轨112为对称的两个L型杆构成,L型杆的长度方向与主轴600的轴向一致,第二基座130为板状,板状的第二基座130的两端能够设于导轨112内,导轨112能够对第二基座130起到支撑与限位的作用,使得第二基座130能够沿导轨112滑动。第二基座130设于检测台110的下方,检测台110上还设有避让槽111,以使第二压力传感器410能够通过连接杆连接于第二气缸420的输出端。通过将第二基座130设于检测台110的下方,能够节省安装空间。
第二基座130还连接有锁紧件131,当第二基座130移动至合适位置后,通过锁紧件131固定第二基座130。其中,锁紧件131包括螺杆,螺杆连接于第二基座130上的锁紧孔132内,螺杆的另一端穿过检测台110,并套设有螺母,螺杆上还套设有垫片,垫片位于螺母和检测台110之间,通过转动螺母,螺母挤压垫片,使垫片抵接检测台110的上端面,继续转动螺母,能够带动螺杆向上移动,从而带动第二基座130向上移动,使第二基座130的上端面抵接于检测台110的下端面,从而能够固定第二基座130。需要说明的是,螺母套设有把手,以便于转动螺母。还需要说明的是,锁紧孔132的内壁设有螺纹,螺杆可以螺接于锁紧孔132内。
还需要说明的是,第二气缸420通过沉头螺丝150安装于第二基座130,第二基座130的上端面,也就是背离第二气缸420的一端设有沉头孔,沉头螺丝150的头部能够位于沉头孔内,从而使第二基座130的上端面保持平整。
参照图6,需要说明的是,第二基座130上设有多个锁紧件131设有多个锁紧孔132,例如,设置六个锁紧孔132,均匀分布于第二基座130的两端,每个锁紧孔132均对应连接有锁紧件131,并且检测台110还设有两个用于避让锁紧件131的避让槽111。还需要说明的是,当主轴较小600,安装的芯棒610长度较短时,可以将靠近固定座210的两个锁紧件131取下,以避让固定座210。
参照图2和图5,在本发明的一些实施例中,第一基座120能够在检测台11上沿主轴600的轴向滑动。第一基座120也连接有锁紧件131,并通过锁紧件131连接于锁紧杆124,锁紧杆124位于检测台110的下方。通过锁紧件131和锁紧杆124配合能够将第一基做120固定于检测台110,与上述固定第二基座130相似,通过锁紧件131带动锁紧杆124抵接检测台110的下端面,从而固定第一基座120。检测轴向刚度时,通过移动第一基座120,使得第一气缸320能够与芯棒610的端面保持合适的距离,例如,保持较短的距离,可以增加第一气缸320施力时的稳定性。
第二刚度检测组件400还包括第二位移传感器430,第二位移传感器430通过电磁铁固定于主轴600,第二位移传感器430的检测端抵接于芯棒610的侧壁,当第二压力传感器410对芯棒610施加压力时,第二压力传感器410用于测量所施加的压力的大小,第二位移传感器430用于测量位移量。根据刚度的计算公式K=F/d,其中,K表示刚度,F表示力(N),d表示位移(μm),可计算出主轴600的径向刚度。需要说明的是,可测量多组数据取平均值,以提高所测得数据的准确性。还需要说明的是,第二压力传感器410对芯棒610施加压力的施力位置与第二位移传感器430抵接芯棒610的测量点关于主轴600的轴线对称,能够提高所测得数据的准确性。
需要说明的是,可根据测量轴向和径向的刚度而选择不同长度的芯棒610,以便于测量。例如,测量轴向刚度时,选用较短的芯棒610,以便于第一位移传感器330的安装,测量径向刚度时,选用较长的芯棒610,以便于测量多组数据。
参照图9,在本发明的一些实施例中,固定组件200包括固定座210和压块220,固定座210固定安装于检测台110,压块220可拆卸安装于固定座210,压块220能够将主轴600固定于固定座210。固定座210朝向压块220的一端设有V型的第一卡槽211,压块220朝向固定座210的一端设有V型的第二卡槽221,压块220通过固定件230与固定座210连接。通过设置第一卡槽211和第二卡槽221,以便于安装直径大小不同的主轴600。需要说明的是,压块220在背离第二卡槽221的一端设有第三卡槽222,第三卡槽222也为V型槽,第三卡槽222开口的宽度比第二卡槽221开口的宽度小,即第三卡槽222开口两端的距离比第二卡槽221开口两端的距离小,因此,第三卡槽222的深度比第二卡槽221的深度小,或者第三卡槽222的开口夹角比第二卡槽221的开口夹角小,当主轴600的直径较小,通过第二卡槽221无法固定时,将压块220从固定座210上卸下,并将第三卡槽222朝向固定座210安装,从而能够将直径较小的主轴600固定于固定座210。通过设置第二卡槽221和第三卡槽222,能够适应不同直径的主轴600。
固定件230可以设置为螺栓,螺栓的头部可转动安装于固定座210,固定座210设有转动杆,螺栓的头部套设于转动杆,并能够绕转动杆转动,压块220设有通孔,螺栓穿过通孔,再由螺母螺接于螺栓,从而固定压块220。在螺栓上套有垫片,垫片位于螺母和压块220通孔之间,拧紧螺母时,垫片能够提高螺母和螺栓的稳定性。
需要说明的是,压块220上的通孔还可以设置为U型槽,通过转动螺栓能够将螺栓从U型槽的开口放入U型槽内,然后在拧紧螺母,拆卸时,将螺栓从U型槽的开口转出,提高了压块220安装与拆卸的便捷性。
在本发明的一些实施例中,机架100上还设有控制面板500、压力表510和控制键520,第一压力传感器310、第二压力传感器410、第一位移传感器330和第二位移传感器430分别于连接于控制面板500,这些传感器能够将所测数据输送至控制面板500,从而能够直观的查看所检测的数值。压力表510设有两个,分别与第一气缸320和第二气缸420连接,通过压力表510能够检测第一气缸320和第二气缸420的压力。控制键520至少设有四个,其中两个分别与第一气缸320的第一调压阀和第一调速阀连接,还有两个分别于第二气缸420的第二调压阀和第二调速阀连接,便可以通过多个控制键520分别控制连接于第一气缸320的第一调压阀和第一调速阀,从而调节第一气缸320对芯棒610的施加压力的大小和速度,以及通过多个控制键520分别控制连接于第二气缸420的第二调压阀和第二调速阀,从而调节第二气缸320对芯棒610的施加压力的大小和速度,从而模拟主轴600工作时的快速切削受力情况,以提高所测数据的精确度。
在本发明的一些实施例中,机架100底端还设有支撑件140,用于支撑机架100。支撑件140可以设置支撑柱,也可以设置成滚轮,以便于移动。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明宗旨的前提下还可作出种种等同的变形或替换,这些等同的变形或替换均包括在本发明权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种主轴刚度检测装置,其特征在于,包括:
机架(100),设有检测台(110);
固定组件(200),安装于所述检测台(110),所述固定组件(200)用于固定主轴(600);
第一刚度检测组件(300),滑动安装于所述检测台(110),且位于所述固定组件(200)沿所述主轴(600)的轴向的一端,所述第一刚度检测组件(300)包括第一施力件和第一调节件,所述第一调节件能够调节所述第一施力件对所述主轴(600)施加的压力的大小和速度,所述第一刚度检测组件(300)用于检测所述主轴(600)的轴向刚度;
第二刚度检测组件(400),滑动安装于所述检测台(110),且位于所述固定组件(200)沿所述主轴(600)的径向的一侧,所述第二刚度检测组件(400)包括第二施力件和第二调节件,所述第二调节件能够调节所述第二施力件对所述主轴(600)施加压力的大小和速度,所述第二刚度检测组件(400)用于检测所述主轴(600)的径向刚度;
其中,所述第一施力件能够沿所述主轴(600)的径向滑动,以调节对所述主轴(600)的施力位置;所述第二施力件能够沿所述主轴(600)的轴向滑动,以调节对所述主轴(600)的施力位置。
2.根据权利要求1所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述第一施力件为第一气缸(320),所述第一调节件为第一调节阀,所述第一调节阀连接于所述第一气缸(320),并能够调节所述第一气缸(320)对所述主轴(600)施加压力的大小和速度;和/或,所述第二施力件为第二气缸(420),所述第二调节件为第二调节阀,所述第二调节阀连接于所述第二气缸(420),并能够调节所述第二气缸(420)对所述主轴(600)施加压力的大小和速度。
3.根据权利要求1所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述机架(100)还设有第一基座(120),所述第一基座(120)安装于所述检测台(110),所述第一刚度检测组件(300)滑动安装于所述第一基座(120)。
4.根据权利要求1所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述机架(100)还设有第二基座(130),所述第二基座(130)滑动安装于所述检测台(110),所述第二刚度检测组件(400)安装于所述第二基座(130)。
5.根据权利要求4所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述检测台(110)设有导轨(112),所述导轨(112)沿所述主轴(600)的轴向布置,所述第二基座(130)滑动安装于所述导轨(112)。
6.根据权利要求5所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述导轨(112)沿长度方向的两侧设有多个导向轮(113),所述导向轮(113)能够支撑所述第二基座(130),以使所述第二基座(130)能够通过所述导向轮(113)滑动。
7.根据权利要求4所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述主轴刚度检测装置还设有锁紧件(131),所述锁紧件(131)安装于所述第二基座(130),并能够将所述第二基座(130)固定于所述检测台(110)。
8.根据权利要求1所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述固定组件(200)包括固定座(210)和压块(220),所述固定座(210)安装于所述检测台(110),所述压块(220)可拆卸安装于所述固定座(210),所述压块(220)用于将所述主轴(600)固定于所述固定座(210)。
9.根据权利要求8所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述固定座(210)朝向所述压块(220)的一端设有第一卡槽(211),所述压块(220)朝向所述固定座(210)的一端设有第二卡槽(221)。
10.根据权利要求9所述的主轴刚度检测装置,其特征在于,所述压块(220)背离所述第二卡槽(221)的一端设有第三卡槽(222),所述第二卡槽(221)和所述第三卡槽(222)均设为V型槽,且所述第三卡槽(222)开口的宽度小于所述第二卡槽(221)开口的宽度。
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