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针对金属物料采样出现的打滑和混样问题分析了现有采样头结构上的不足，结合金属物料采样的特殊工况，设计了具有切削功能的底爪和同步清理功能的直动滑杆机构。对该机构的主要尺寸进行优化，阐述了该采样头的工作原理。对硬化层切削过程进行了稳定性分析，发现该采样头能及时切开硬化层而不产生打滑现象。最终提高了采样机的工作稳定性，消除了混样现象。