CN111842576A - 一种钛管弯曲工艺及自行车弯把的制作方法 - Google Patents

一种钛管弯曲工艺及自行车弯把的制作方法 Download PDF

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Abstract

一种钛管弯曲工艺,操作步骤如下:先选用钛管并该钛管的抗弯截面模量,接着使用酸洗材料对钛管进行酸洗处理,然后对酸洗完毕的钛管放入加热设备内进行预热,最后将预热完毕的钛管放入弯管设备的机模内,根据钛管的抗弯截面模量设置弯管设备的加工力度,并启动弯管设备对钛管进行压弯;且在压弯过程中,需对置于弯管设备内的钛管进行同步加热处理,加工完毕后即可得到弯曲的钛管;一种自行车弯把的制作方法,根据上述钛管弯曲工艺对钛管进行缩管、第一弯、第二弯以及第三弯,使钛管成型为自行车弯把。

Description

一种钛管弯曲工艺及自行车弯把的制作方法
技术领域
本发明涉及金属管材加工技术领域,具体为一种钛管弯曲工艺及自行车弯把的制作方法。
背景技术
自行车的车把具备多种类别,主要分为直把和羊角把,相对于直把而言,羊角把主要由直管和弯管组成,骑行者在骑行的过程中手持弯管可使得上半身压的更低,以便于减小风阻,便于长途骑行;但是由于骑行者手握弯管并俯下上半身的原因,直管与弯管连接处需要承受较大的力度,特别是在颠簸的道路上行驶时,直管与弯管连接处所受的压力剧增,从而导致羊角把断裂。
为了提高自行车弯把的承受能力,市面上出现了无缝车把(羊角把),通过直接使用弯管设备直接对直管两端进行弯曲,从而达到直管与弯管一体无缝成型的目的。
而由于各种金属材质的抗压强度、耐腐蚀度均有差异,其中钛管(钛合金管材)以抗压强度高、韧性好等优点深受厂家喜爱,但由于钛管的弯曲难度较大,若直接使用弯管设备对其进行弯曲处理,则容易导致钛管断裂,成品率低;此外,在弯曲处理的过程中还可能产生塌陷和内皱,从而导致车把成品的承受能力下降,品质较次。
发明内容
(一)解决的技术问题
为解决以上问题,本发明提供了一种钛管弯曲工艺及自行车弯把的制作方法,可避免钛管进行弯曲处理时断裂,并可提高无缝车把成品的品质。
(二)技术方案
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种钛管弯曲工艺,包括以下步骤:
a.数据测量:选用钛管,并测量选用的钛管的抗弯截面模量;
b.酸洗:使用酸洗材料对钛管进行酸洗处理;
c.预热:对酸洗完毕的钛管放入加热设备内进行预热;
d.弯曲处理:将预热完毕的钛管放入弯管设备的机模内,根据钛管的抗弯截面模量设置弯管设备的加工力度,并启动弯管设备对钛管进行压弯;且在压弯过程中,需对置于弯管设备内的钛管进行同步加热处理,加工完毕后得到弯曲的钛管。
优选地,所述步骤a中的钛管的抗弯截面模量的计算公式为W=π(D4-d4)/(16D),其中W为抗弯模量、D为钛管外圆直径,d为钛管内圆直径。
优选地,所述步骤b中的酸洗材料包括BRILLIANT BL-380,在温度为20℃~28℃的环境下,将BRILLIANT BL380酸洗材料涂抹在所述钛管的外管壁面上,涂膜厚度为0.5mm~1mm,涂抹完毕后静置2min~5min刷洗钛管。
优选地,所述步骤c中的预热温度为500℃~600℃,预热时长为5min~10min;所述步骤d中的加热温度为500℃~860℃。
优选地,所述钛管材质为TA1或TA18。
一种自行车弯把的制作方法,包括权利要求1-5任一项所述的一种钛管弯曲工艺,包括以下步骤:
1)、缩管处理:采用管径为D1、壁厚为B、长度为H的钛管,使用缩管机对所述钛管的两端进行压缩,使得所述钛管中间成型为管径等于D1、长度等于H1的把立安装管,钛管的两端成型为管径等于D2、长度等于H2的缩管;所述把立安装管的壁厚等于所述两根缩管的壁厚B,且所述把立安装管和所述两根缩管无缝连接,连接处的过渡弧度为α;此过程不需要加温处理,并对缩管处理完毕的钛管整体按照所述步骤b进行酸洗处理;
2)、第一弯:安装所述步骤c将酸洗完毕的钛管整体放入加热设备内,并对所述钛管进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的钛管的缩管调整好方向放入液压机的机模内,根据所述钛管的抗弯截面模量启动液压机对所述把立安装管两端的缩管进行压弯,且在所述液压机压弯所述缩管的过程中,需对放置在液压机的机模内的缩管进行加热温度为700℃的同步加热处理;以使所述缩管形成相对弯曲的横向握把管和第一折弯管,所述横向握把管第一端与所述把立安装管连接,第二端与所述第一折弯管弯曲连接,且所述横向握把管与第一折弯管连接处的压弯角度为β,压弯半径为R1,压弯弧长为LA;所述横向握把管的长度为h1,所述第一折弯管的长度为h2,所述缩管的长度H2=h1+h2+LA;
3)、第二弯:将加工完第一弯的钛管取下,并按照步骤2)的方式对所述第一折弯管进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的第一折弯管调整好方向放入弯管机的机模内并启动弯管机对第一折弯管进行压弯,且在所述弯管机压弯所述第一折弯管的过程中,需对放置在压管机的机模内的第一折弯管进行加热温度为700℃的同步加热处理;以使所述第一折弯管形成径向握把管和弯曲的刹车安装管,所述刹车安装管第一端与所述横向握把管连接,第二端与所述径向握把管连接,且所述刹车安装管的压弯角度为δ,压弯半径为R2,所述刹车安装管的弧长为LB;所述径向握把管的长度为LC,所述第一折弯管的长度h2=LB+LC。
4)、第三弯:将加工完第二弯的钛管继续放入弯管机的机模内,并按照步骤3)的方式对所述径向握把管进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的径向握把管调整好方向放入弯管机的机模内并启动弯管机对所述径向握把管进行压弯,且在所述弯管机压弯所述径向握把管的过程中,需对放置在压管机的机模内的径向握把管进行加热温度为500℃的同步加热处理,以使所述径向握把管的压弯角度为θ,压弯半径为R3。
5)、打磨:将加工完第三弯的钛管放入加热设备的模具内,并对该钛管进行压调左右平衡和打磨,至此,自行车弯把制作成型。
优选地,所述钛管的把立安装管的管径D1=31.8mm,所述缩管的管径D2=24mm。
优选地,所述钛管初始长度H=680mm,H1=140mm,H2=270mm,h1=100mm;而所述钛管的各部分中,α=8°;β=90°,R1=30mm;δ=115°,R2=25mm;θ=30°,R3=140mm;根据弧长计算公式可测得各组数据;弧长计算公式为L=nπR/180°其中L是弧长,n是圆弧角度,π是圆周率,R是圆弧半径。
(三)有益效果
本发明提供的一种钛管弯曲工艺及自行车弯把的制作方法,该钛管弯曲工艺通过对钛管进行酸洗,防止钛管在加工过程中产生氧化层,提高弯曲后的钛管的品质;而在在将钛管放入弯管设备的机模内前进行预热,可使得钛管自身的硬度小于自身的韧度,提高钛管的弯曲的成功率;最后,在弯管设备内弯曲钛管时保持同步加热,则可使机模内的钛管始终保持自身的硬度小于自身的韧度,避免钛管进行弯曲处理时断裂,并提高钛管弯曲后的品质;而使用该钛管弯曲工艺制作的制作的自行车弯把成品的品质较高。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制,在附图中:
图1示出了本发明的的自行车弯把的结构示意图一;
图2示出了本发明的的自行车弯把的结构示意图二;
图3示出了本发明的的自行车弯把的结构示意图三;
图4示出了本发明的的自行车弯把的结构示意图四。
图中:1把立安装管、2缩管、21横向握把管、22第一折弯管、221径向握把管、222刹车安装管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
一种钛管弯曲工艺,包括以下步骤:
a.数据测量:选用钛管,并测量选用的钛管的抗弯截面模量;
b.酸洗:使用酸洗材料对钛管进行酸洗处理;
c.预热:对酸洗完毕的钛管放入加热设备内进行预热;
d.弯曲处理:将预热完毕的钛管放入弯管设备的机模内,根据钛管的抗弯截面模量设置弯管设备的加工力度,并启动弯管设备对钛管进行压弯;且在压弯过程中,需对置于弯管设备内的钛管进行同步加热处理,加工完毕后即可得到弯曲的钛管。
其中,弯管设备可为液压机或弯管机等设备,液压机或弯管机均具备自动加热的功能,可单独为对应的机模内的钛管进行加热;加热设备则可为常规的加热炉;
具体的,步骤a中计算钛管的抗弯模量可以准确地找到弯曲钛管所需的力度,避免弯管力度过程而导致钛管变形;步骤b中使用酸洗材料对钛管即可酸洗处理时,钛管外壁上的锈蚀杂质与酸洗材料结合后变得容易脱落,以便于清理钛管;另一方面,由于在钛管加工过程中,可能因温度变化等因素发生氧化反应而产生氧化层,从而导致钛管的加工质量受到影响,而对钛管进行酸洗后,可防止钛管在加工过程中发生氧化反应而产生氧化层。
特别的,考虑到钛管在常温下,其自身的硬度较大,不便于进行弯曲加工,而若是直接在弯管设备内由常温开始加热至钛管弯曲所需温度,则又会耗费较长的时间,容易导致;因此在步骤c中,在将钛管放入弯管设备前先对钛管进行预热,可以使钛管得硬度下降,且由于钛管在加热过程中,其自身韧度不变,因此当钛管加热到一定的温度后,其自身的硬度小于自身的韧度,可避免,可提高钛管的弯曲的成功率。
此外,在使用加热设备对钛管进行预热时,当钛管被加热至最低弯曲温度后,需同时启动弯管设备对用于放置钛管的机模进行加热,且保证该温度与预热温度大致相同,以保证钛管放入弯管设备的机模后能进行同步加热处理;避免突然将高温的钛管放入常温的弯管设备的机模内,导致高温钛管吸热而发生断裂的情况的发生。
还需要注意的是,钛管在弯管设备内进行弯曲时,应当时刻保持对钛管的加热,且弯管设备弯曲钛管的时间应当等于弯曲设备加热钛管的时间。
综上所述,本发明通过对钛管进行酸洗,防止钛管在加工过程中产生氧化层,提高弯曲后的钛管的品质;而在在将钛管放入弯管设备的机模内前进行预热,可使得钛管自身的硬度小于自身的韧度,提高钛管的弯曲的成功率;最后,在弯管设备内弯曲钛管时保持同步加热,则可使机模内的钛管始终保持自身的硬度小于自身的韧度,避免钛管进行弯曲处理时断裂,并提高钛管弯曲后的品质。
进一步的,步骤a中的钛管的抗弯截面模量的计算公式为W=π(D4-d4)/(16D),其中W为抗弯模量、D为钛管外圆直径,d为钛管内圆直径。
进一步的,步骤b中的酸洗材料包括BRILLIANT BL-380,在温度为20℃~28℃的环境下,可避免酸洗材料挥发过快;将BRILLIANT BL380酸洗材料涂抹在钛管的外管壁面上,涂膜厚度为0.5mm~1mm,涂抹完毕后静置2min~5min,使酸洗材料充分与钛管外壁上的锈蚀杂质结合,进而使得钛管外壁上的锈蚀杂质变得容易脱落;最后通过使用尼龙刷刷去钛管上的锈蚀杂质并使用清水清洗即可,刷洗后的钛管不仅表面清洁,且可防氧化;需要注意的是,如果钛管本身的氧化皮层过厚,则酸洗的时间需要对应延长。
进一步的,步骤c中的预热温度为500℃~600℃,预热时长为5min~10min;步骤d中的加热温度为500℃~860℃;而钛管材质为TA1或TA18。
具体的,当钛管材质为TA1时,钛管自身的韧度略大于自身的硬度,其进行弯曲所需最低温度为500℃,即当TA1材质的钛管加热至500℃时,该钛管自身的韧度大于自身的硬度,且韧度与硬度之间的差值符合标准;TA1材质的钛管的加热极限温度为750℃,若超过此温度,则弯曲时容易断裂;
同理,当钛管材质为TA8时,由于TA8材质的钛管自身的韧度小于自身的硬度,因此其进行弯曲所需最低温度为600℃,加热极限温度为860℃。
一种自行车弯把的制作方法,根据上述的一种钛管弯曲工艺进行进一步的具体加工,可作为钛管弯曲工艺中的一个实施例,具体参阅附图1-附图4,该自行车弯把的制作方法包括以下步骤,:
1)、缩管处理:采用管径为D1、壁厚为B、长度为H的钛管,使用缩管机对钛管的两端进行压缩,使得钛管中间成型为管径等于D1、长度等于H1的把立安装管1,钛管的两端成型为管径等于D2、长度等于H2的缩管2;把立安装管1的壁厚等于两根缩管2的壁厚B,且把立安装管1和两根缩管2无缝连接,连接处的过渡弧度为α;此过程不需要加温处理,并对缩管处理完毕的钛管整体按照步骤b进行酸洗处理;
2)、第一弯:安装步骤c将酸洗完毕的钛管整体放入加热设备内,并对钛管进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的钛管的缩管2调整好方向放入液压机的机模内,根据钛管的抗弯截面模量启动液压机对把立安装管1两端的缩管2进行压弯,且在液压机压弯缩管2的过程中,需对放置在液压机的机模内的缩管2进行加热温度为700℃的同步加热处理;以使缩管2形成相对弯曲的横向握把管21和第一折弯管22,横向握把管21第一端与把立安装管1连接,第二端与第一折弯管22弯曲连接,且横向握把管21与第一折弯管22连接处的压弯角度为β,压弯半径为R1,压弯弧长为LA;横向握把管21的长度为h1,第一折弯管22的长度为h2,缩管2的长度H2=h1+h2+LA;
3)、第二弯:将加工完第一弯的钛管取下,并按照步骤2)的方式对第一折弯管22进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的第一折弯管22调整好方向放入弯管机的机模内并启动弯管机对第一折弯管22进行压弯,且在弯管机压弯第一折弯管22的过程中,需对放置在压管机的机模内的第一折弯管22进行加热温度为700℃的同步加热处理;以使第一折弯管22形成径向握把管221和弯曲的刹车安装管222,刹车安装管222第一端与横向握把管21连接,第二端与径向握把管221连接,且刹车安装管222的压弯角度为δ,压弯半径为R2,刹车安装管222的弧长为LB;径向握把管221的长度为LC,第一折弯管22的长度h2=LB+LC。
4)、第三弯:将加工完第二弯的径向握把管221继续放入弯管机的机模内,并按照步骤3)的方式对径向握把管221进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的径向握把管221调整好方向放入弯管机的机模内并启动弯管机对径向握把管221进行压弯,且在弯管机压弯径向握把管221的过程中,需对放置在压管机的机模内的径向握把管221进行加热温度为500℃的同步加热处理,以使径向握把管221的压弯角度为θ,压弯半径为R3。
5)、打磨:将加工完第三弯的钛管放入加热设备的模具内,并对该钛管进行压调左右平衡和打磨,至此,自行车弯把制作成型。
进一步的,钛管的把立安装管1的管径D1=31.8mm,缩管2的管径D2=24mm,与普通自行车弯把的设计值相同。
进一步的,钛管初始长度H=680mm,H1=140mm,H2=270mm,h1=100mm;而钛管的各部分中,α=8°;β=90°,R1=30mm;δ=115°,R2=25mm;θ=30°,R3=140mm;由弧长计算公式L=nπR/180°,其中L是弧长,n是圆弧角度,π是圆周率,R是圆弧半径,可得:
LA=βπR1/180°=47mm,所以h2=H2-(h1+L1)=123mm;
LC=θπR3=73mm;
LB=h2-LC=50,与弧长计算公式的LB=δπR2=50mm的结果一致。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本申请的描述中,需要理解的是,方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述,在这里可以使用空间相对术语,如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等,用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是,空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如,如果附图中的器件被倒置,则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而,示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位),并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种钛管弯曲工艺,其特征在于,包括以下步骤:
a.数据测量:选用钛管,并测量选用的钛管的抗弯截面模量;
b.酸洗:使用酸洗材料对钛管进行酸洗处理;
c.预热:对酸洗完毕的钛管放入加热设备内进行预热;
d.弯曲处理:将预热完毕的钛管放入弯管设备的机模内,根据钛管的抗弯截面模量设置弯管设备的加工力度,并启动弯管设备对钛管进行压弯;且在压弯过程中,需对置于弯管设备内的钛管进行同步加热处理,加工完毕后得到弯曲的钛管。
2.根据权利要求1所述的一种钛管弯曲工艺,其特征在于,所述步骤a中的钛管的抗弯截面模量的计算公式为W=π(D4-d4)/(16D),其中W为抗弯模量、D为钛管外圆直径,d为钛管内圆直径。
3.根据权利要求1所述的一种钛管弯曲工艺,其特征在于,所述步骤b中的酸洗材料包括BRILLIANT BL-380,在温度为20℃~28℃的环境下,将BRILLIANT BL380酸洗材料涂抹在所述钛管的外管壁面上,涂膜厚度为0.5mm~1mm,涂抹完毕后静置2min~5min刷洗钛管。
4.根据权利要求1所述的一种钛管弯曲工艺,其特征在于,所述步骤c中的预热温度为500℃~600℃,预热时长为5min~10min;所述步骤d中的加热温度为500℃~860℃。
5.根据权利要求1所述的一种钛管弯曲工艺,其特征在于,所述钛管材质为TA1或TA18。
6.一种自行车弯把的制作方法,包括权利要求1-5任一项所述的一种钛管弯曲工艺,其特征在于,包括以下步骤:
1)、缩管处理:采用管径为D1、壁厚为B、长度为H的钛管,使用缩管机对所述钛管的两端进行压缩,使得所述钛管中间成型为管径等于D1、长度等于H1的把立安装管,钛管的两端成型为管径等于D2、长度等于H2的缩管;所述把立安装管的壁厚等于所述两根缩管的壁厚B,且所述把立安装管和所述两根缩管无缝连接,连接处的过渡弧度为α;此过程不需要加温处理,并对缩管处理完毕的钛管整体按照所述步骤b进行酸洗处理;
2)、第一弯:安装所述步骤c将酸洗完毕的钛管整体放入加热设备内,并对所述钛管进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的钛管的缩管调整好方向放入液压机的机模内,根据所述钛管的抗弯截面模量启动液压机对所述把立安装管两端的缩管进行压弯,且在所述液压机压弯所述缩管的过程中,需对放置在液压机的机模内的缩管进行加热温度为700℃的同步加热处理;以使所述缩管形成相对弯曲的横向握把管和第一折弯管,所述横向握把管第一端与所述把立安装管连接,第二端与所述第一折弯管弯曲连接,且所述横向握把管与第一折弯管连接处的压弯角度为β,压弯半径为R1,压弯弧长为LA;所述横向握把管的长度为h1,所述第一折弯管的长度为h2,所述缩管的长度H2=h1+h2+LA;
3)、第二弯:将加工完第一弯的钛管取下,并按照步骤2)的方式对所述第一折弯管进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的第一折弯管调整好方向放入弯管机的机模内并启动弯管机对第一折弯管进行压弯,且在所述弯管机压弯所述第一折弯管的过程中,需对放置在压管机的机模内的第一折弯管进行加热温度为700℃的同步加热处理;以使所述第一折弯管形成径向握把管和弯曲的刹车安装管,所述刹车安装管第一端与所述横向握把管连接,第二端与所述径向握把管连接,且所述刹车安装管的压弯角度为δ,压弯半径为R2,所述刹车安装管的弧长为LB;所述径向握把管的长度为LC,所述第一折弯管的长度h2=LB+LC。
4)、第三弯:将加工完第二弯的钛管继续放入弯管机的机模内,并按照步骤3)的方式对所述径向握把管进行温度为500℃、时长为5min的预热;然后将预热完毕的径向握把管调整好方向放入弯管机的机模内并启动弯管机对所述径向握把管进行压弯,且在所述弯管机压弯所述径向握把管的过程中,需对放置在压管机的机模内的径向握把管进行加热温度为500℃的同步加热处理,以使所述径向握把管的压弯角度为θ,压弯半径为R3。
5)、打磨:将加工完第三弯的钛管放入加热设备的模具内,并对该钛管进行压调左右平衡和打磨,至此,自行车弯把制作成型。
7.根据权利要求6所述的一种自行车弯把的制作方法,其特征在于,所述钛管的把立安装管的管径D1=31.8mm,所述缩管的管径D2=24mm。
8.根据权利要求6所述的一种自行车弯把的制作方法,其特征在于,所述钛管初始长度H=680mm,H1=140mm,H2=270mm,h1=100mm;而所述钛管的各部分中,α=8°;β=90°,R1=30mm;δ=115°,R2=25mm;θ=30°,R3=140mm;根据弧长计算公式可测得各组数据;弧长计算公式为L=nπR/180°其中L是弧长,n是圆弧角度,π是圆周率,R是圆弧半径。
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