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文档简介

1、升降杆轴承座的夹具工艺规程及夹具设计 目 录序 言- 1 -一、零件的分析- 1 -(一) 零件的作用- 1 -(二) 零件的工艺分析- 1 -二、 工艺规程设计- 2 -(一)确定毛坯的制造形式- 2 -(二)基面的选择- 2 -(三) 制定工艺路线- 2 -(四) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定- 3 -(五)确立切削用量及基本工时- 4 -三、 夹具设计- 13 -1.夹具的主要功能- 13 -(一) 问题的提出- 14 -(二) 工序四夹具的设计- 14 -(三) 夹具体- 14 -(四)夹具零件:- 15 -(五) 装配形状- 16 -四.工序三的夹具设计- 17 -五.程序

2、的编写以及走刀路径- 19 -六.设计体会- 21 -七.参考文献- 22 -序 言机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。 希望能通过这次课程设计对我们未来将从事的工作进行一次适应性训练,从中锻炼我们的分析问题、解决问题的能力,为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力有限,设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教。 实体模型一、零件的分析 (一) 零件的作用题目所给的零件是升降杆的支承部件升降杆轴承座。该零件

3、适用范围广,主要用于支承轴类的零件。使轴类零件能获得所需的同轴度和很高的回转精度,能保证运动的可靠性。(二) 零件的工艺分析轴承座有三组加工表面,并有一定位置要求,其中尺寸要求较高的有:具体分述如下:1.以的中心加工表面这一组加工表面包括:一个82mm110mm的矩形表面及两个长宽为23*86深度为2mm的矩形槽。其中,主要加工表面为82mm110mm的矩形表面。2.以82mm110mm的矩形表面加工表面这一组加工表面包括:两个圆柱的左右表面及表面外的螺纹孔;两个圆柱的内表面;两圆柱上的两个孔。 这两组加工表面之间有着一定位置要求,主要是:两个孔相对底平面之间的平行度公差为0.12。由以上分析

4、可知,对于这几组加工表面而言,加工时可以先加工下表面,然后以下表面为精基准,借助于专用夹具加工其它组的表面。二、 工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件材料为HT200,零件为升降杆轴承座。主要是支撑轴在工作时承受轴的轴向力和径向力。由于轴在工作中比较平稳,所以轴承座所受的其它冲击力较小,由于升降杆轴承座在机械工作中应用比较广泛,属于大批量生产,零件结构又比较简单,故选择新型工艺消失模铸造毛坯,通过置换,可得到与模型一模一样的铸件。(二)基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中回问题百出,更有甚者,还会

5、造成零件的大批报废,使生产无法正常进行。(1)粗基准的选择。对于一般的轴类零件而言,以外圆作为粗基准是完全合理的。但对本零件来说,如果以外圆表面作基准,则可能这一组的表面不平行。按照有关粗基准的选择原则,以为粗基准,利用一组圆锥销固定内表面作为定位面,以消除、五个自由度,在用一个销钉顶住肋板,消除一个自由度,达到完全定位。(2)精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。(三) 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件

6、下,可以考虑才用通用机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。 1.工艺路线方案一:工序一 粗、精铣轴承座尺寸82mm110mm端面。工序二 加工两个长宽都为23*86mm,深度为2mm的矩形槽。工序三 钻底座的两个定位孔,然后铣两个长宽为13.5*16mm,圆角为R4的通槽。工序四 粗、精铣轴承孔左右的两个表面,共四个。 工序五 粗、精镗一对尺寸为的孔,然后锪孔,深度为1mm。工序六 粗洗两个15mm的端面。工序七 钻,扩15mm端面上的孔,然后车螺纹。工序八 钻,扩mm两外面上的孔并车螺纹,各六个。工序九 检查。2.工艺路线方案

7、二:工序一 粗、精铣轴承座尺寸82mm110mm端面及长宽各为23*86mm,深度为2mm的矩形槽。工序二 粗、精铣轴承孔左右的两个表面,共四个;并钻,扩mm两外面上的孔并车螺纹,各六个。工序三 粗、精镗一对尺寸为的孔,然后锪孔,深度为1mm。工序四 粗洗两个15mm的端面,并钻,扩15mm端面上的孔,然后车螺纹。工序五 钻底座的四个13的孔。工序六 检查。上面工序加工效率较高,但同时洗平面并车螺纹工序比较复杂,不易实现通用机床。3.工艺路线方案的比较与分析: 两种工艺路线方案都是一样的,只是加工工序不一样。在第二个方案中的工序二中 粗、精铣轴承孔左右的两个表面,共四个;并钻,扩mm两外面上的

8、孔并车螺纹,各六个。工序比较复杂,工艺性不好。而工艺方案一正好规避了这一个问题。并且装夹次数并没有增多,能得到很好的工艺性和较高的加工效率。所以,我最终确定了的工艺路线方案。4. 最终确定的工艺路线方案工序一 以的内孔为粗基准,铣轴承座尺寸82mm110mm端面以及加工两个长宽都为23*86mm,深度为2mm的矩形槽。工序二 以底平面为精基准,砖两个的孔,方便下一步工序的加工。工序三 以底平面为精基准,加工零件底平面上的两个通槽。工序四 以底平面为精基准,加工孔左右的两个表面,共四个。工序五 以底平面为精基准,粗、精镗一对尺寸为的孔,然后倒角。工序六 以底平面为精基准,粗洗两个15mm的端面。

9、工序七 以底平面为精基准,钻,车的螺纹。工序八 以底平面为精基准,钻,扩六个孔并车的螺纹工序九 检查。(四) 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定升降杆轴承座零件材料为HT200,硬度190-241HB,生产类型大批量,采用铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:1 轴承底座表面 考虑其长度为82mm,宽110mm,高15mm。查机械制造工艺设计机械制造工艺设计简明手册表(2.2-22.2-5),(具体出版社和作者详见最后一页参考书目,以下不做注明。),取高度方向的余量为4mm,即铸造尺寸长度为82mm,宽度为110mm,高度为18mm.

10、。2铣两个长宽为13.5*16mm,圆角为R4的通槽。 3. 铣两个78左右两端面,共四个。参照机械制造工艺设计机械制造工艺设计简明手册表2.321确定工序尺寸及余量如下两内表面铸造尺寸:84mm两外表面铸造尺寸:140mm即铸造尺寸为28mm。内表面各铣2mm,保证尺寸:外表面各铣3mm,保证尺寸:134mm,以及左右内外表面都为23mm4.镗52的孔查机械制造工艺设计机械制造工艺设计简明手册表(2.2-22.2-5),取余量为4mm,既铸造尺寸就为48mm。参照机械制造工艺设计机械制造工艺设计简明手册表2.315确定工序尺寸及余量如下:镗刀,量具游标卡尺,及其它。粗镗 3.5mm 留余量为

11、: 0.5mm 精镗 mm 留余量为: 0mm5.铣15mm圆台的上端面。 由于该表面没有要求,所以采用粗铣,即铸造尺寸为3mm。6在15mm的圆台上,车6mm的螺纹孔,先钻5mm的孔,贯穿,然后进行车螺纹,尺寸为1mm。车78mm两外端面上的螺纹孔。外端面各有6个且均部,要分两次才能完成,因为是两个对称面,所以加工余量相同。先钻5mm的孔,然后进行车螺纹,尺寸为1mm。8. 检查。(五)确立切削用量及基本工时 工序一 以的内孔为粗基准,加工零件的底平面及底平面上的槽。得到尺寸为高15mm的底平面和深2mm的槽,平面度误差为Ra6.3。 一. 铣削底面 1.工件材料:HT200, HB=210

12、,铣削加工 2.工序尺寸:端面圆长78mm 3.加工要求:因为底面粗糙度Ra12.5,以52为定位面用铣刀粗铣削余量3mm,即可达到 该要求4.选用机床:X53K立式铣床 P输=5.5KW5.选用刀具:YG8硬质端铣刀、D=250(根据加工而选表(21-35)Z=12)6.铣刀形状:查切削用量机械制造工艺设计简明手册手册表3.2,有0 =5,7.刀具寿命:查切削用量机械制造工艺设计简明手册手册表3.8 T=240min8.选择切削用量(1)、决定切削速度ap由切削余量可知采用一次切削ap=4mm(2)、切削进给量:因为是粗铣采用较大进给量af=0.36mm/2(3)、切削速度:由于是粗铣采用较

13、小速度 v=52mm/min计算主轴转速:按机床说明书见机械加工工艺师手册表113可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为63r/min 所以实际速度为: 8、 检验机床功率 由以上切削量检验功率 由公式:因为Pm<P输所以说明上述所选切削深度ap 进给量af 切削速度v 都符合要求9、 计算工时: mm/min2 加工底面的槽1. 加工要求:因为没有粗糙度的要求,粗铣2mm即可2. 加工尺寸:223*86,深2mm的槽3. 选用机床:X53K立式铣床, P=5.5KW4. 选用刀具:高速钢立铣刀,5. 各参数及计算:由表3.14可知:T=60min,D=16,Z=3,mm,n

14、=299 按机床说明书见机械加工工艺师手册表113可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为300r/min 检验机床功率:由以上切削量检验功率 由公式:因为Pm<P输所以说明上述所选切削深度ap 进给量af 切削速度v 都符合要求10、 计算工时: 工序二 以底平面为精基准,砖两个的孔,方便下一步工序的加工。1.工艺分析:为了方便铣削,先钻两个M10的孔,再铣削两个13.5*16mm圆角为4的槽2.选用机床:X53K立式铣床, P=5.5KW3.选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do=10mm,后角o16°,二重刃长度 ° ° ° 2

15、.选择切削用量 (1)决定进给量查切削用量简明手册 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 (2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削用量简明手册表2.12)为0.50.8mm,寿命(3)切削速度查机械工艺制造工艺设计机械制造工艺设计简明手册表2.15取m/min查机械工艺制造工艺设计机械制造工艺设计简明手册机床实际转速为故实际的切削速度 (4)校验扭矩功率 故满足条件,校验成立。.计算工时工序三 铣削通槽1. 选用刀具:高速钢立铣刀d=8mm,z=32. 参数选用及计算:取m/min,查机械工艺制造工艺设计机械制造工艺设计简明手册机床实际转速为故

16、实际的切削速度 3.功率检验:由以上切削量检验功率 由公式:因为Pm<P输,故满足条件,校验成立。4. 计算工时:工序四、以底平面为精基准,加工孔左右的两个表面,共四个。 1. 机床:X53K立式铣床。2.刀具: 硬质合金钢,d=32mm,齿数z=4。3.工艺分析:先加工里面两个平面,保证尺寸:,后加工左右两个端面,保证尺寸134,则有毛坯尺寸:里面84mm,两端面 140mm进给量:由切削用量简明手册表3.6取刀具d=32mm,铣削宽度13mm时,可得,其进给量可得到Ra6.33.2的表面粗糙度,则取,即可满足Ra3.2,即铣一次就可以满足加工要求3. 切削用量: 先加工里面的左面,粗

17、铣2mm,然后以左平面为基准,加工右平面,保证尺寸:之后加工右端面大概3mm,保证厚度23mm,最后加工左端面,保证尺寸l=134mm参数及计算:取m/min,查机械工艺制造工艺设计机械制造工艺设计简明手册机床实际转速为故实际的切削速度查切削用量简明手册表3.28 ,则功率满足要求。4. 工时计算:因为加工一个面要走三刀才能加完,则加工四个面所需工时: 工序五、以底平面为精基准,粗、精镗一对尺寸为的孔,然后倒角。一粗镗1、 加工要求:粗镗52mm轴孔,以底面为定位基准,根据机械制造技术基础表5.8内孔表面加工方案及其经济精度可得到:粗镗时其加工经济精度可达到IT11IT13,表面粗糙度Ra为1

18、2.56.3。由表2.3-10机械制造工艺设计简明手册有: 粗镗至51.5mm 余量0.5mm2、选用机床:查机械工艺师手册表102卧式镗床型号及技术参数选用T616卧式铣镗床 p输=5.5kw3、选用刀具:因为主轴上有阶梯孔,查机械工艺师手册选用900单刃镗刀即可,这种镗刀适合镗阶梯孔还能镗削圆柱端面。4、选择切削用量 决定切削深度由切削余量可知道 ap=1.75mm (单边)查机械工艺师手册表2914可知道粗镗时ap=58mm,所以采用一次切削。决定切削进给量查机械工艺师手册表3026 工件是铸铁时,刀头是刀头时 af=0.5mm 因为粗镗所以采用较大进给量、决定切削速度查机械工艺师手册表

19、30-26工件是铸铁时,刀头是刀头时 v=40m/min因为粗镗所以采用较小速度计算主轴转速250r/min按机床说明书见机械加工工艺师手册表113可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为245r/min 所以实际速度为: 计算各孔加工工时=0.26min 二精镗1、加工要求:精镗52mm孔1mm,以底面为定位基准,根据机械制造技术基础表5.8内孔表面加工方案及其经济精度可得到:镗精时其加工经济精度可达到IT7IT8,表面粗糙度Ra为3.21.6。 52-51.5=0.5mm 2Z=0.5mm 单边余量Z=0.25mm由以上精度查公差配合实用手册表23可以知道:其孔加工的上下偏差为:

20、51.5mm+0.5mm=mm2、选用机床:查机械工艺师手册表102卧式镗床型号及技术参数选用TX616卧式铣镗床 p输=5.5kw3、选用刀具:查机械工艺师手册选用900单刃镗刀即可,能镗削圆柱端面,使圆 柱端面达到相应精度。4、选择切削用量 决定切削深度由切削余量可知道 ap=0.25mm查机械工艺师手册表2914可知道精镗采用一次切削。决定切削进给量查机械工艺师手册表3026 工件是铸铁时,刀头是刀头时 af=0.2mm 因为精镗所以采用较小进给量、决定切削速度查机械工艺师手册表30-26工件是铸铁时,刀头是刀头时 v=60m/min因为精镗所以采用较大速度计算主轴转速r/min按机床说

21、明书见机械加工工艺师手册表113可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为370r/min 所以实际速度为: 5、计算各孔加工工时 =0.39min3 倒52mm孔的圆角:刀具:90度锪孔钻为了缩短时间,取倒角时的主轴转速与粗镗孔的转速一样为n=245r/min则v=39m/min,这里我们可以手动进给。工序六、以底平面为精基准,粗铣两个15mm的端面。工件材料:HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。机床:X62卧式铣床。刀具:高速钢圆柱铣刀,故据切削用量简明手册表3.3有mm/z,又有表3.12当,进给量为0.15mm时,可得数据: 则查机械制造工艺设计简明手册

22、有n=118m/min, 那么单个面的铣削工时:工序七、以底面为基准,钻孔并车的螺纹 1.1 选择钻头(钻孔)选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do=5mm,后角o16°,二重刃长度 ° ° ° 1.2.选用机床:Z35摇臂钻床1.3.选择切削用量(1)决定进给量查切削用量简明手册 表2.7 ,有 由于本零件属于低刚度零件,故进给量应乘系数0.75则有 ,那么有 最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 (2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削用量简明手册)为0.50.8mm,寿命(3)切削速度查切削用量简明手册 修正系数 故。查机械制造工艺设

23、计简明手册机床实际转速为故实际的切削速度1.4校验扭矩功率 故满足条件,校验成立。1.5.计算工时 2车M6的螺纹2.刀具的选择:M6的丝锥由切削用量简明手册查得进给量,查机械制造工艺设计简明手册机床实际转速为故实际的切削速度计算工时工序八 以的内孔为基准,钻六个孔并车的螺纹1.1 选择高速钢麻花钻钻头,粗钻时do=5mm,后角o16°,二重刃长度 ° ° ° 1.2.选用机床:Z35摇臂钻床1.3.选择切削用量 (1)决定进给量查切削用量简明手册 表2.7 ,有 由于本零件属于低刚度零件,故进给量应乘系数0.75则有 ,那么有 最终决定选择机床已有的进

24、给量 经校验校验成功。 (2)钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度(查切削用量简明手册)为0.50.8mm,寿命(3)切削速度查切削用量简明手册 修正系数 故。查机械制造工艺设计简明手册机床实际转速为故实际的切削速度1.4校验扭矩功率 故满足条件,校验成立。1.5.单个孔的工时2. 车M6的螺纹2.1刀具的选择:M6的丝锥由切削用量简明手册查得进给量,查机械制造工艺设计简明手册机床实际转速为故实际的切削速度计算工时3、 夹具设计1.夹具的主要功能在机床上加工工件的时候,必须用夹具装好夹牢所要加工工件。将工件装好,就是在机床上确定工件相对于刀具的正确位置,这一过程称为定位。将工件夹紧,就是对工件

25、施加作用力,使之在已经定好的位置上将工件可靠地夹紧,这一过程称为夹紧。从定位到夹紧的全过程,称为装夹。经过与老师协商,决定设计第四道工序 以底平面为精基准,加工孔左右的两个表面,共四个。和工序三 以底平面为精基准,加工零件底平面上的两个通槽 的铣床夹具。工序四并于装配图呈现夹具将用机床:X53K立式铣床。刀具: 硬质合金钢,d=32mm,齿数z=4为了提高生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需设计专用夹具。(一) 问题的提出在给定的零件中,对本步加工的定位并未提出具体的要求,是自由公差,定位要求较低,而且表面粗糙度要求也不高,只要求达到Ra3.2即可。而且该平面铣削余量有3mm。所以该平面可以

26、依次铣削完成,即可达到尺寸及表面粗糙度的要求。因此,本步的重点应在卡紧的方便与快速性上,以提高生产率、降低劳动强度方面着重考虑。(二) 工序四夹具的设计1 定位基准的选择由零件图可知,该工序比较复杂,需要加工四个面,且每个面需一次粗铣一次精铣才可完成加工,且粗糙度要求为Ra3.2。则需小的进给量和大的转速。出于定位简单和快速的考虑,选择底面基准,两个定位销定位以及以工件高度尺寸15上各加一块压板压住完成定位。而且此工序的加工余量不大,所需的夹紧力也不太大,使用螺旋压紧压板进行卡紧。这样一来夹具的结构也简单,所夹持部位也不会变形,工人安装也比较方便快捷。2. 定位误差分析本工序采用支撑条定位和压

27、板压紧会产生一定的定位误差,但是由于加工是自由公差,故应当能满足定位要求。3. 夹具设计及操作的简要说明夹具的卡紧力不大,故使用手动卡紧。为了提高生产力,使用快速螺旋卡紧机构。(3) 夹具体 查机械夹具设计手册P 222 225页 在选择夹具体结构时,应以合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为综合依据考虑。零件图形如附图(夹具体图)上所示。材料为HT150,热处理:HRC2530。尺寸为两个定位销固定在夹具体上。(四)夹具零件:1.1. 六角头压紧螺栓(1). 材料: Q235().热处理:HRC2530。 G=M8, L=60mm,螺纹长度全长的A型六角头压紧螺栓:零件图

28、形如附图(体图)所示夹具。六 角 头 压 紧 螺 栓 1.2六角螺母 (1). 材料:Q235按优质碳素给构纲号和一般技术条件。().热处理:HRC2530。().其他技术条件按机床夹具零件及部件技术条件。螺纹规格D=M8 L=6.4mm,性能等级为10级,不经表面处理,A级的1型六角螺母 零件图形如附图(夹具体图)所示。 六 角 螺 母1.3.垫片 (1). 材料: Q235按优质碳素给构纲号和一般技术条件。().热处理:HRC2530。垫片与螺栓与螺母配合,起到防松以及保护的作用。1.4 夹具 1.5定位销为了方便与工件定位,设计了两个不完全一样的定位销(5) 装配形状 该工序总体的装配的

29、尺寸以及形状大致如下图所示:四.工序三的夹具设计1.定位基准的选择由零件图以及下图可知,该工序加工简单,只需一次粗铣即可完成加工,且粗糙度之类的要求。出于定位简单和快速的考虑,选择底面为基准,由下图可知,固定上下左右四个方向的自由度以及以工件高度尺寸15上各加一块压板压住完成定位。而且此工序的加工余量不大,所需的夹紧力也不太大,使用螺旋压紧压板进行卡紧。这样一来夹具的结构也简单,所夹持部位也不会变形,工人安装也比较方便快捷。 4.夹具体 查机械夹具设计手册P 222 225页 在选择夹具体结构时,应以合理性、工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为综合依据考虑。标记为:长*宽*高=3

30、20*140*65其夹具体与工序五的夹具体略有不同,夹具体上有一凸台一肋板,其凸台固定,肋板也固定在夹具体上,还有两颗螺栓,用于对工件自由度的限制以及预紧。该夹具体还挖了两个通槽,避免铣削工件时刀具与夹具体撞刀。其余定位用夹具来限定材料为HT150。零件图形如附图(夹具体图)所示。 夹 具 体 5零件同样,夹具由夹具板以及螺栓,螺母,垫片构成与前一道工序类似6. 装配形状 最后画出该工序总体的装配的尺寸以及形状大致如下图所示五.程序的编写以及走刀路径1.走刀路径为:1234,分别铣削这四个面2. 程序的编写:(工序五)主程序:N10 G17 G90 G40 G80 G49 G21;N20 G9

31、1 G28 Z0N30 G28 X0 Y0 N40 T01 M06;N50 G90 G00 G54 X300 Y300 Z300 ;N60 M03 S200;N70 G00 X-44 Y43 Z145N80 G00 G41 D01N90 M98 P1000 N100 G00 X44 Y-43N110 Z145 N120 M98 P2000 N130 G00 X67 Y43 N140 Z145N150 M98 P1000N160 G00 U-134N170 Z145N180 M98 P2000N190 G00 X300 Y300 Z300;N200 G01 G40N210 M05 M30子程序1

32、O1000N10 GOO W-30N20 G01 V-86N30 W2N40 G00 V86N50 W-30N60 G01 V-86N70 W2N80 G00 V86N90 W-30N100 G01 V-86N110 G00 Z160N120 M99子程序2O2000N10 GOO W-30N20 G01 V86N30 W2N40 G00 V-86N50 W-30N60 G01 V86N70 W2N80 G00 V-86N90 W-30N100 G01 V86N110 G00 Z160N120 M99六.设计体会 课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.此次课程设计是在学完机械制造技术基础和机械装备等课程后的一次对专业知识的综合性的实际运用;更是在学完大学四年来所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。此次课程设计涉及到的知识面很广,涉及到了材料力学、机械工程材料、机械制造技术基础、机械制造装备设计、公差配合与技术测量、机械设计、工程材料与热处理等课程的相关知识,同时还联系到了生产实习中的一些经验,应用到的知识广、全面。随着社会的快速发展,制造业的不断更新,制造

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