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买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 含全套 纸和论文 答辩精品 编号 无锡 太湖学院 毕业设计(论文) 题目: 双头钻扩铰专机设计 专机总体设计,主轴箱设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号: 0923151 学生姓名: 缪成威 指导教师: 张大骏 (职称: 高级工程师 ) (职称: ) 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计(论文) 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明: 所呈交的毕业设计(论文) 双头钻扩铰专机设计 专机总体设计,主轴箱设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果,其内容除了在毕业设计(论文)中特别加以标注引用,表示致谢的内容外,本毕业设计(论文)不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级: 机械 93 学 号: 0923151 作者姓名: 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题: 1、 题目 双头钻扩铰专机设计 2、专题 专机总体设计,主轴箱设计 二、课题来源及选题依据 课题来源:无锡市惠发特精密制造机械有限公司 减震器铝合金 缸体的图纸,加工要求(包括实物)。 材料: 缸体年产纲领 50000 件 /年 三、本设计 (论文或其他)应达到的要求: 1、根据产品图样及样品进行工艺分析,选择比较合理的工艺方案。 2、进行专用机床总体设计,“三图一卡”的设计与绘制即完成本工序的工序图、加工示意图、机床总图及床身部件图,折合不少于 3 张 3、编写设计说明书一份,要求对机床的总体设计部分详细分析说明,并包括必要的计算,文字简洁通顺,重要公式数据应标明出处。字数 万字左右。 4、专业英语翻译一万字符左右 四、接受任务学生: 机械 93 班 姓名 缪成威 五、开始及完成日期: 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计(论文)指导(或顾问): 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 组合机床是一种高效专用机床,有特定的使用条件。在确定设计机床前,应该进行具体的经济技术分 析。加工同一个机械产品的零件,通常会有很多种工艺方案,不同的方案会有不同的经济效果,影响技术经济的因素有很多,有时技术指标先进的方案,经济指标不一定优越。因此,需要对技术、经济指标作综合评价,选出优化方案进行经济效果评价,如果满意即可决定。 本课题是双头钻扩铰专机设计。其来源于惠发特精密机械有限公司。在设计中,通过研究被加工零件的特点,对相关数据进行计算,对相关部件进行选择,从而确定机床的总体布局。并绘制出被加工零件工序图,加工示意图,机床联系尺寸图和生产率计算卡。在此基础上拟定了主轴箱的传动路线, 设计了轴的结构,进行了皮带轮及轴等相关零件的强度,刚度校核,并绘制出主轴箱装配图。该机床对零件的两端孔同时进行加工,加工的工艺性好,工件装夹方便。采用滚珠丝杠导轨实现刀具进给。工件采用 V 形块定位,液压夹紧,一次装夹完成不仅保证了孔的加工精度,而且还提高了加工效率,降低了工人的劳动强度。 关键词 : 双头钻扩铰专机;组合机床;主轴箱 is a of in of a a of of do n of of if is to In of of of to of of to be On of of of a of to to a a of of V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪 论 . 1 发特精密机械有限公司简介 . 1 设计任务简介 . 1 设计应达到的要求 . 1 2 机床总体设计 . 2 艺方案制定 . 2 件和加工部位的主要要求 . 2 定工艺路线 . 2 种 工艺线路的比较与确定及其各分析其优缺点 . 6 装与夹紧方案的比较与确定,包括定位、夹紧、夹紧部位、形式等 . 7 具、辅具的确定 . 8 序 . 8 序的集中与分散 . 9 定加工工艺路线 . 9 工工序卡片 . 10 机总体设计 . 11 定专机的驱动方式,切削力,切削功率、电动机选择等计算 . 13 本参数(尺寸)设计 . 17 动系统设计 . 17 图一卡的设计 . 19 3 主轴箱的设计 . 27 轴箱及其卸荷机构 . 27 轴的结构型式 . 28 轴的构造 . 28 轴的轴承选用 . 29 种轴承的比较 . 29 承的安装与定位 . 30 轴刚 度计算 . 30 承寿命计算 . 31 机的安装 . 33 主轴箱等高与共线调节 . 33 4 其他设计 . 34 具 . 34 给系统 . 34 压原理 . 34 却系统 . 35 5 附件设计部分(床身部件) . 36 床身部件的具体要求 . 36 择床身部件的材料、毛胚制造方式 . 36 造加工工艺 . 36 接加工工艺 . 36 床身部件与其他部件联系的方式确定 . 36 身与其余部件的整体布局 . 36 轨安装 . 36 屑及冷却液回流 . 37 吊问题 . 37 身部件加工工艺方案及工艺路线确定 . 37 工工艺方案的比较与确定 . 37 工工艺路线 . 39 术要求说明 . 39 6 结论与展望 . 41 致谢 . 42 参考文献 . 43 头钻扩铰专机设计 专机总体设计,主轴箱设计 1 1 绪 论 发特精密机械有限公司简介 无锡惠发特精密机械有限公司位于无锡市惠山区堰桥镇工业园,公司生产工艺先 进,设备齐全,技术力量雄厚。专门从事各种系列型号液压机的生产,其各项性能指标均已达到国外同类产品的水平。 公司全体员工秉承“追求卓越品质,满足客户需求”的经营理念,不断强化质量管理,坚持跟踪服务,已通过了 2000 国际质量体系认证,为各种内燃机、电机电器、汽车、摩托车、粉末冶金、轴承等良好组配创造了条件。同时还生产专用组合机床、数控专用组合机床及三棍轮、二棍轮精密校直机。 设计任务简介 本设计是从事专业机床设计,包括总体设计、进给系统、床身部件、液压系统、主轴箱设计。 课题来源于无锡市惠发特精密机械有限公司。本课题系机动车减震器缸筒加工的专用机床设计,对于摩托车及其这一类机动车的减震器缸筒加工均有一定得参考价值,在减震器行业技术更新中起相当的作用。 此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善,能够提高零件的加工精度和加工效率,能够降低加工成本。该零件属摩托车减震器用,其材料为铸铝,要求单班制生产,年产量 5 万件。限于水平和经验,不完善之处,敬请批评指正。 设计应达到的要求 1. 对缸体加工工艺(经简化)方案的简要分析比较。 2. 完成本工序的工序图,加工示意图,机床总图及床身部件图。 3. 设计说明书一份,要求对机床的总体设计部分详细分析说明,并包括必要的计算,文字简洁通顺,重要公式数据应注明出处。 4. 对制造厂家调研,了解其对质量、成本要求,所设计的专机要结合厂方具体生产条件。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 机床总体设计 艺方案制定 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。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规程来体现。因此,机械加工工艺规程设计是一 项重要而又严肃的工作。为能具体确切地说明工艺过程,一般将机械加工工艺过程分为工序、安装、工位、工步、走刀。 工艺方案制定正确与否,将决定机床能否达到“体积小,重量轻,结构简单,使用方便,效率高,质量好”的要求,这是设计最重要的一步。 为使工艺方案制定的合理、先进,必须认真分析被加工的零件图纸,深入现场全面了解被加工零件的结构特点,加工部位,尺寸精度,表面粗糙度和技术要求,定位夹紧方式工艺方法和加工过程所采用的刀具,辅具,切屑用量。分析其优缺点,总结设计,制造,使用单位和操作者的丰富的实践经验,以求理论紧密联 系实际,从而确定零件在组合机床上完整的工艺(工序)内容及方法,从而决定刀具种类,结构型式,数量及切屑用量等。 根据选定的工艺方案确定机床的配置形式,并制定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件结构方案。既要考虑能实现工艺方案,以确保零件的加工精度,技术要求及生产率;又要考虑机床的操作方便可靠,易于维修,且冷却,排屑情况良好。 对于同一个零件的加工,可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案,在最后决定采取哪种方案时,决不能草率,要全面地看问题,综合分析各方面的情况,进行多种对比,选择最佳方案。 件和加工部位的主要要求 被加工零件为棒状铝合金: 牌号: 代号: 铸造方法 :金属型 热处理: 淬火 +人工时效 力学性能: 抗拉强度 b / 145 伸长率 5(%): 2 布氏硬度 ): 70 铸铝合金应具有良好的铸造性能,其成分应接近共晶点。 双孔加工:左端 面粗糙度 米 右端阶梯孔 最大 43,最小 35,表面粗糙度 其他技术要求见零件图,要求年产量为 5万件,单班制生产。实物图如图 图 物图 定工艺路线 根据厂方要求,该零件有两种加工方案,一是先加工深孔再加工双端面孔,二是先加工双端面孔再加工深孔。 双头钻扩铰专机设计 专机总体设计,主轴箱设计 3 床设计应满足的基本要求 (1) 工艺范围 机床的工艺范围只要取决于其使用于是生产模式。如使用于大批量生产模式,工序分散,一台机床仅需对一种工件完成一道或几道工序的加工,工艺范围窄,但要求加工效率高,自动化程度高,应采用专业机床。如使用于单件小批量生产模式,工序集中,要求机床具有较宽的加工范围,对加工效率和自动化程度的要求相对低一些,应采用 普通机床或通用机床。在多品种小批量生产模式,要求机床能适应多品种工件的加工,具有一定的工艺范围,较高 的加工效率和自动化程度,应采用专门化机床。 机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度,设计制造成本,加工效率和自动化程度。对于生产率,就机床本身而言,工艺范围增加,可能会使加工效率下降,但就工件的制造全过程而言,机床工艺范围的增加,将会减少工件的装卸次数,减少安装,搬运等辅助时间,有可能使总的生产率提高。数控机床的出现较好地解决了上述矛盾。万能数控机床是能进行自动化加工的通用机床,其工艺范围往往比普通通 用机床还宽,专用数控机床的生产率和自动化程度却比普通专用机床还高,因此数控机床不仅可使用于多品种 。 小批量生产模式,现已逐步推广应用于大批量生产模式。 (2) 柔性 机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力。随着时常经济的发展,对机床机器组成的生产线的柔性要求越来越高。机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性。所谓空间柔性是指一台机床的工艺范围相当于多台机床的工艺范围,即机床的运动功能和刀具的数目较多,工艺范围较广,机床能够在同一时期内完成。 多品种加工的能力。所谓时间上的柔性也就是结构柔性,指的是在不同时期 ,机床各部件经过重新变化快的要求。为现实这项功能,在单位或极小批量生产 业线上,可通过识别装置对待加工的工件进行识别,并根据其加工要求,在较短的时间内自动地对机床功能进行重构。要重构在较短的时间内完成,要求机床的功能部件具有快速分离与组合的功能。 (3) 与物流系统的可接近性 可接近性是指机床与物流系统之间进行物料(工件,刀具,切屑等)流动的方便程度。对于普通机床,是由人工进行物料流动的,要求机床的使用,操作,清理和维护方便和安全。对于自动化制造系统,是采用工件传送带,自动换刀系统和自动排屑系统等装 置自动进行流动的,要求机床的结构便于物料的自动流动,可靠性好。 (4) 刚度 机床的刚度是指加工过程中,在切削力的作用下,抵抗刀具相对于工作在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括静态刚度,动态刚度,热态刚度。机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率,因此机床应有足够的刚度。 (5) 精度 要保证能加工出一定精度的工件,作为工作母机的机床必须具有更高的精度要求。机床精度分为机床本身的精度,即空载条件下的精度(包括几何精度,运动精度,传动精度,定位精度等)和工作精度(加工精度)。 无锡太湖学院学士学位论文 4 (6) 生产率 机床的生产率通常是指单 位时间内机床所能加工的工件数量。机床的切屑效率越高,辅助时间越短,则它的生产率越高。它是衡量生产技术的先进性,生产组织的合理性和工人劳动积极性的重要指标之一。对用户而言,使用高效率机床,可以降低工件的加工成本。 (7) 自动化 自动化机床可在无人工干预的情况下,按规定的动作要求,通过机械,电子或计算机的控制,自动完成全部或部分的加工。机床的自动化程度越高,加工精度的稳定性越好,还可以有效地降低工人的劳动强度,便于一个工人看管多台机床,大大地提高劳动生产率。 (8) 成本 成本感念贯穿在产品的整个生命周期内,包括设计,制造, 包装,运输,使用维护,再利用和报废处理等费用,是衡量产品市场竞争力的重要指标,应尽可能在保证机床性能要求的前提下,提高其性能价格比。 (9) 生产周期 生产周期(包括产品开发和制造周期)是衡量产品市场竞争力的重要指标,为了快速响应市场需求变化,应尽可能缩短机床的生产周期。这就要求尽可能采用现代设计方法,缩短新产品的开发周期;尽可能采用现代制造和管理技术,缩短制造周期。 床设计方法 随着科学技术的进步和社会需求的变化,机床的设计理论和技术也在不断的发展。计算机技术和分析技术的飞速进步,为机床设计 方法的发展提供了有力的技术支撑。计算机辅助设计和计算机辅助工程已在机床设计的各个阶段得到了应用,改变了传统的经验设计方法,使机床设计由传统的人工设计向计算机辅助设计,由定性设计向定量设计,有静态和线性分析向动态和非线性分析,由可行性设计向最佳设计过渡。 数控技术的发展与应用,使得机床的传动与结构发生了重大变化。伺服驱动系统可以方便地实现机床的单轴运动及多轴联动,从而可以省去复杂笨重的机械传动系统,使其结构及布局产生很大的变化。 随着生产的发展,社会需求也在发生变化。在机械制造业中,小批量生产需求日益增加,因 此出现了与之相适应的 性制造系统)等先进制造系统。数控机床是 期的 以说是 “ 以机床为主的系统 ” ,即根据现有机床的特点来构成 是,传统的机床(包括数控机床)设计时并未考虑到它在 的应用,因此在功能上制约了 发展。 发展对机床提出了新的要求,要求机床设计向 “ 以系统为主的机床设计发展 ”方向发展,即在机床设计时就要考虑他如何更好地适应 先进制造系统的要求,例如要求具有时空柔性,与物流的可接近性等等,这就对机床设计的方法学提出了新的要求。 机床的设计 方法是根据其设计类型而定的。通用机床采用系列化设计方法。系列中基型产品为创新设计类型,其他为变型设计类型。有些机床,如组合机床为组合设计类型。 在创新设计类型中,机床总体方案(包括运动功能方案和结构布局方案)的产生方法可采用分析式设计(又称试行设计)或创成式设计(又称解析式设计)。前者是用类比分析,推理方法产生方案,是目前创新设计一般采用的方法,后者则用创成解析的方法生成双头钻扩铰专机设计 专机总体设计,主轴箱设计 5 方案,创新能力强,这种方法尚在研究发展之中。 床设计步骤 机床的类型和要求不同,设计步骤也不同。按新的原理进行加工的 机床应按创新设计的步骤进行;成系列的机床产品应按系列化设计的步骤进行;通用化程度较高的机床产品,例如组合机床应按模块化设计的步骤进行。 (1) 确定结构原理 根据初步设计方案,确定被设计机床的结构原理方案的主要内容包括: 用途 : 即机床的工艺范围,包括加工件的材料类型,形状,质量和尺寸范围等。 生产率 : 包括加工件的类型,批量及所要求的生产率。 性能指标 : 加工件要求的精度(用户定货设计)或机床的精度,刚度,热变形,噪声等性能指标。 主要参数 : 即确定机床的加工空间和主要参数。 驱动方式 : 机床的驱动方式有电动机驱动和液压驱动方式。电动机驱动方式中又有普通电动机驱动,步进电动机驱动与伺服电动机驱动。驱动方式的确定不仅与机床的成本有关,还将直接影响传动方式的确定。 结构原理 : 主要零部件应满足的要求和结构原理,有时还需进行草图设计,确定关键零部件自制还是外协。 成本及生产周期 : 无论是订货还是工厂规划产品,都应确定成本及生产周期方面的指标。 (2) 总体设计 总体设计的内容 运动功能设计 : 包括确定机床所需运动的个数,形式(直线运动,回转运动),功能( 主运动,进给运动,其 它运动)及排列顺序,最后画出机床的运动功能图。 基本参数设计 : 包括尺寸参数,运动参数和动力参数设计。 传动系统设计 : 包括传动方式,传动原理图及传动系统图设计。 总体结构布局设计 : 包括运动功能分配,总体布局结构形式及总体结构方案图设计。 控制系统设计 : 包括控制方式及控制原理,控制系统图设计。 总体方案综合评价与选择 在总体方案设计阶段,对其各种方案进行综合评价,从中选择较好的方案。 对所选择的方案进行进一步修改或优化,确定最终方案。上述设计内容,在设计过程中要交叉进行。 (3) 结构设计 设计机床的传 动系统,确定各主要结构的原理方案,设计部件装配图,对主要零件进行分析计算或优化,设计液压原理和相应的液压部件装配图,设计电气控制系统原理图和相应的电气安装接线图,设计和完善机床总装图和总联系尺寸图。 (4) 工艺设计 该机床的全部自制零件图,编制标准件,通用件和自制件明细表,撰写设计说明书,使用说明书,指定机床的检验方法和标准等技术文档。 无锡太湖学院学士学位论文 6 (5) 机床整机综合评价 对所设计的机床进行整机性能分析和综合评价。可对所设计的机床进行计算机建模,得到所谓的数学化样机,又称虚拟样机。采用虚拟样机对所设计的机床进行运动 学仿真,在实际样机试造出来之前对其进行综合评价,可以大大减少新产品研制的风险,缩短研制的周期,提高研制的质量。 (6) 定型设计 在上述步骤(三)完成后,可进行实物样机的制造,实验及评论。根据实物样机的评论结果进行修改设计,最终完成产品的定型设计。 种工艺线路的比较与确定及其各分析其优缺点 加工深孔方案及工艺路线 根据加工深孔时工件旋转而刀具不转的原理,此方案在先加工深孔时需要一个导航设备,以确保刀具能够精准地校准工件中心。在工件夹紧方面,工件左面可考虑选用三爪卡盘夹 具,这样可以带动工件高速旋转。由于深孔加工的特殊要求,工件若只夹紧一侧,会由于震动而导致误差偏大,达不到工件的精度要求。故而需要设计一辅助夹具,用来夹紧工件的另一侧,以确保工件能够达到厂方要求。但由于工件需要高速旋转,此辅助夹具也必须能够高速旋转。这一特殊要求将给此辅助夹具的设计带来相当大的困难,暂考虑以同样的三爪卡盘来夹紧工件的另一侧。由于深孔加工对刀具的特殊要求,刀具在加工时需要一个导航设备,以避免刀具在加工时产生较大的偏移。经这样考虑,辅助夹具和导航设备的安装又将是另一难题。若将此两个设备以前后顺序安 装于同一板垫上,则或多或少会影响加工精度。 现在来考虑加工两端面孔。我们要求两端面孔要同时加工 , 这样不仅可以提高工作效率 , 对两端孔的中心线的合一也能够很好的解决 , 避免了先后加工两端面孔时由于拆卸工件所带来的认为误差。由于这一要求 , 所以对夹具的设计要进行一番考虑。现设计夹具为臂杆式 , 左右各一个 , 如 “ T” 型状 , 利用液压缸夹紧 , 简图如图 图 具简图 综上所述 , 此方案需消耗人力 , 才力和资源比较大 , 成本高 , 方案实行比较困难 。 加工两端孔的方案及工艺路线 两端面孔的加工要求同步 进行 , 并在同时间内完成加工任务 , 在刀具设计方面同上方案。现在来考虑加工深孔。深孔加工要求工件高速旋转,上一方案考虑用三爪卡盘夹紧两端面里带动工件完成高速运转。此方案在实际亦不可行,现由于工件两端面孔已经加工完双头钻扩铰专机设计 专机总体设计,主轴箱设计 7 成,故可考虑用顶针顶住工件左端面孔,依靠机床结构对工件向左的紧压力所产生的摩擦力带动工件高速运转。根据工件右端面孔的特征,可以设计一个刀具导向套,利于机床部件运动给工件一个向左的压紧力。 图 具导向套简图 这样便可以成功地解决工件高速运转所带来的夹具设计困难问题。此方案不仅方便可行,而且成本 低,运用合理,完全能够满足加工要求。 装与夹紧方案的比较与确定,包括定位、夹紧、夹紧部位、形式等 在同一个工序中,工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。此次全部工序的完成需要两次定位和夹紧。如表 2示。 表 2合金缸筒的工序和安装 工序号 安 装 号 安 装 内 容 设 备 1 1 左右两端钻孔 专业钻床 2 2 加工深孔 专业钻床 位 在制定工件的工艺规程时,已经初步考虑了加工中的工艺基准问题,有时还绘制了工序简图。设计夹 具时原则上应选该工艺基准为定位基准。 工件以外圆柱表面定位有两种形式,一种是定心定位,另一种是支承定位。 (1) 定心定位 与工件以圆柱孔定心类似,用各种卡头或弹性筒夹代替心轴或柱销,来定位和夹紧工件的外圆。有时也可以采用套筒和锥套来定位。 (2) 工件外圆以 斜面夹角有 60 、90 、 120 等, 90 V 型块使用最广泛,其定位精度和定位稳定性介于 60 和 120 V 型块之间,精度比 60 V 型块高,稳定性比 120 V 型块高。使用 V 型块定位的优点是对中性好,可用于非 完整外圆柱表面定位。 V 型块有长短之分,长 V 型块限制 4 个自由度,其宽度 B 与圆柱直径 D 之比 B/D 1,短 V 型块只能限制两个自由度,其宽度有时仅 2们均已标准化,可以选用,特殊场合也可以自行设计。 本设计采用的是 V 型块定位的方式。 紧 设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则: 无锡太湖学院学士学位论文 8 (1) 夹紧必须保证定位准确可靠,而不能破坏定位; (2) 工件和夹具变形必须在允许的范围内; (3) 夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度,手动夹紧机构必须保证自锁,机动夹紧应有联锁保护装置,夹紧行 程必须足够; (4) 夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯; (5) 夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 气动夹紧装置采用空气作为夹紧装置的动力源。压缩空气具有粘度小,不污染,传送分配方便的优点。缺点是夹紧力比液压夹紧小,一般压缩空气工作压力为 构尺寸较大,有排气噪音。 液压夹紧装置的工作原理和结构基本上与气动夹紧装置相似,它与气动夹紧装置相比有下列优点 : 压力油工作压力可达 6因此液压缸尺寸小,不需增力机构,夹紧装置紧凑 。 压力油具有不可压缩性,因此夹紧装置刚度大,工作平稳可靠。 液压夹紧装置噪声小。 其缺点是需要有一套供油装置,成本要相对高一些。因此适用于具有液压传动系统的机床和切削力较大的场合。本设计采用的是液压夹紧装置。 具、辅具的确定 孔加工复合刀具是由两把或两把以上单个孔加工刀具结合在一个刀体上形成的专用刀具。这种刀具在组合机床及其自动线上获得广泛使用,一般需要进行专门设计。 孔加工复合刀具在组合机床及其自动线上能获得广泛应用,因为它具有以下优点: ( 1)生产效率高:用同 类工艺复合刀具同时加工几个表面时,能使机动时间重合;用不同类型工艺复合刀具对一个或几个表面进行顺序加工时,能减少(换刀等)的辅助时间。因此,使用孔加工复合刀具能大大提高生产效率。 ( 2)加工精度高:用孔加工复合刀

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