机械制造技术基础课后习题答案值得拥有.docx
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机械制造技术基础课后习题答案值得拥有
第二章
2-1什么叫主运动什么叫进给运动试以车削、钻削、端面铣削、龙门刨削、外圆磨削为例进行说明。
答主运动由机床提供的刀具与工件之间最主要的相对运动它是切削加工过程中速度最高、消耗功率最多的运动。
进给运动使主运动能依次地或连续地切除工件上多余的金属以便形成全部已加工表面的运动。
车削时主运动为工件的旋转进给运动为刀具沿轴向相对于工件的移动
钻削时主运动为工件或钻头的旋转而工件或钻头沿钻头轴线方向的移动为进给运动端面铣削时主运动为铣刀的旋转运动进给运动为工件移动
龙门刨削时主运动为刨刀的直线往复运动进给运动为工件的间隙移动
平面磨削时主运动为砂轮的旋转矩台的直线往复运动或圆台的回转纵向进给运动为
进给运动以及砂轮对工件作连续垂直移动而周边磨削时还具有横向进给。
2-2根据表2-2和表2-3分析下列机床型号所代表的意义MM7132、CG6125B、X62W、
M2110、Z5125、T68
答MM7132代表工作台面宽度为320mm的精密卧轴矩台平面磨床
CG6125B代表最大回转直径为250mm的高精度卧式车床重大改进顺序号为B
X62W代表工作台面宽度为20mm的卧式升降台铣床
M2110代表磨削孔径为100mm的内圆磨床
Z5125代表最大钻孔直径为25mm的方柱立式钻床
T68代表卧式镗床
2-3画出Y0=10°、s=6°、0=6°、0=6°、Kr=60°、Kr=15°的外圆车刀刀头部分
投影图。
答参见课本第15页。
2-4用r70、r15、s7的车刀以工件转速n=4rs刀具每秒沿工件轴线
方向移动1.6mm把工件直径由dw54mm计算切削用量asp、f、vc。
解asp=dw2dm602543mm
vc1d0w0n0060104000.754ms
fvnf14.60.4mmr
0
2-5常用硬质合金有哪几类哪类硬质合金用于加工钢料哪类硬质合金用于加工铸铁等脆性材料为什么同类硬质合金刀具材料中哪种牌号用于粗加工哪种牌号用于精加工为什么答常用硬质合金有钨钴类硬质合金、钨鈦钴类硬质合金、钨钛钽铌类硬质合金、碳化钛基硬质合金、涂层硬质合金
钨钴类硬质合金K类主要用于加工铸铁等脆性材料。
因为加工脆性材料是切屑呈崩碎块粒对刀具冲击很大切削力和切削热都集中在刀尖附近此类合金具有较高的抗弯强度和韧性可减少切削时的崩刃同时此类合金的导热性好有利于降低刀尖的温度。
钨鈦钴类硬质合金P类适用于加工钢料。
因为加工钢料是塑性变形大摩擦很剧烈因此切削温度高而此类合金中含有5%30%的TiC因而具有较高的硬度、耐磨性和耐热性故加工钢料时刀具磨损较小刀具寿命较高。
钨钛钽铌类硬质兼有K类和P类的优点具有硬度高、耐热性好和强度高、韧性好的特点既可加工钢也可加工铸铁和有色金属。
碳化钛基硬质合金以TiC为主要成分由于TiC是所有碳化物中硬度最高的物质因此TiC基硬质合金的硬度也比较高可加工钢也可以加工铸铁。
涂层硬质合金比基体具有更高的硬度和耐磨性有低的摩擦因数和高的耐热性切削力和切削温度均比未涂层刀片低涂层刀片可用于加工不同材料通用性广。
钨钴类硬质合金中粗加工时宜选用含钴量较多的牌号例如K30因其抗弯强度和冲击韧性较高精加工宜选用含钴量较少的牌号例如K01因其耐磨性、耐热性较高。
钨鈦钴类硬质合金的选用与K类硬质合金的选用相类似粗加工时宜选用含Co较多的牌号例如P30精加工时宜选用含TiC较多的牌号例如P01。
钨钛钽铌类硬质合金中M10适用于精加工M20适用于粗加工
碳化钛基硬质合金由于其抗弯强度和韧性比较差因此主要用于精加工
涂层硬质合金在小进给量切削、高硬度切削和重载荷切削时不宜采用。
2-6切削力是怎样产生的为什么要把切削力分解为三个互相垂直的分力各分力对切削
过程有什么影响
答切削力是在切削的过程中刀具切入工件使切削层变为切屑所需要克服的阻力。
切削力随着加工条件的不同总切削力的方向和数值都是变化的为了应用和测量方便常将分解为三个互相垂直的方向切削力Fc背向力Fp和径向力Ff。
Fc在切削的过程中主要用来计算机床的功率是切削热的产生的主要因素Fp能使工件变形或产生切削振动对加工精度及加工表面质量影响较大。
2-7按下列条件选择刀具材料类型或牌号
答145钢锻件粗车P30（YT5）
2）HT200铸铁件精车K01（YG3）
3）低速精车合金钢蜗杆K01
4）高速精车调质钢长轴P01
5）高速精密镗削铝合金缸套金刚石刀具
6）中速车削高强度淬火钢轴立方氮化硼或陶瓷刀具
7）加工65HRC冷硬铸铁或淬硬钢陶瓷刀具。
2-8asp、f和vc对切削力的影响有何不同为什么如果机床动力不足为保持生产率不
变应如何选择切削用量
答asp增大时切屑厚度压缩比h不变即单位切削层面积上的变形抗力不变因而切削力成正比增大而加大fh有所下降故切削力不成正比增大v。
切削速度正是通过切削厚度压缩比h来影响切削力的若切削速度c增大使h增大变形抗力增大故切a削力a增大反之若vc增大时h减小v变形抗力减小切削力也就随之减小。
三者之中sp对切削力的影响最大f次之c最小。
在切除相同余量的前提下增大f比sp增大更有利。
2-9什么叫刀具的工件角度参考系什么叫刀具的静态角度参考系这二者有何区别在什么条件下工作角度参考系与标注角度参考系重合答刀具工作参考系是定义刀具工作角度的参考系刀具的静态角度参考系是定义刀具的静态角度的参考系
刀具静止参考系是在下列假定条件下建立的
1、刀刃上的选定点位于假定工件的轴平面内是刀具静止参考系的原点
2、过刀具切削刃选定点的假定的进给运动方向位于车刀刀体轴线的法平面内并与车刀底面相平行
3、过刀具切削刃选定点的假定的主运动方向垂直于车刀刀体的底面。
二者的区别在以下两点a、建立参考系的基准不同
刀具的静态角度是以标准安装状态下的假定主运动方向和进给运动方向来建立静态参考系的。
刀具的工作角度是以实际安装状态下的合成切削运动方向和进给运动方向建立工作参考系。
b、用途不同
刀具的静态角度是在设计、制造、刃磨和检验刀具时采用。
刀具的工作角度是在分析刀具切削状态时采用。
当刀具处于标准安装状态时且进给速度相对于主运动速度来说非常小时可以认为刀具的静态角度与刀具的工作角度重合。
2-10主偏角对切削加工有何功用一般选择原则是什么r=90的车刀适用什么场
合答主偏角的功用
1减小主偏角参加切削的切削刃长度会增加刀尖角r增大从而使刀具寿命提高
2减小主偏角可使工件表面残留面积高度减小从而减小表面粗糙度。
3而减小主偏角会使径向力FP增大在工艺系统刚性不足的情况下容易引起振动这不
仅会降低刀具寿命也会使已加工表面粗糙度增大。
选择原则当工艺系统刚性较好时宜选较小的主偏角反之则选较大的主偏角。
r=90的车刀适用于刚性差的工艺系统的切削。
2-11用P10硬质合金车刀车削b为650N/mm2的40钢外圆。
切削用0量为
asp=4mmf=0.6mm/rv=110r/min刀具几何角度为r0=10
s5,08,k60,1mm
000。
按公式计算及查表方法确定切削
为Fp、Fp、Fc及切削时所消耗的功率。
答由表2-5
sFcyFcnFc1.00.750.15
FcCFcaspfvcKFc279540.6110KFc3765.7KF
FpCFpasspFpfyFpvcnFpKFp194040.90.60.61100.3KFp1213.75KFp
FfCFfasspFffyFfvcnFfKFf288041.00.60.51100.4KFf1361.4KFf
由表2-6当b=650MPa时
KMFc（650）（665500）1bnFc0.75
KMFp（650）（665500）1bnFp1.35
KMFf（650）（665500）1bnFf1.0
Kr60,010,s5
按000查表2-7得
KFcKMFcKKrFcK0FcKsFc1×0.94×1.0×1.0=0.94
KFpKMFpKKrFpK0FpKsFp1×0.77×1.0×1.25=0.96KFfKMFfKKrFfK0FfKsFf1×1.11×1.0×0.85=0.94
所以Fc3765.7KFc=3765.7×0.94=3539.8N
Fp1213.75KFp=1213.75×0.96=1165.2N
Ff1361.4KFf=1361.4×0.94=1279.7N
Pc6F1V0435369.1801410Kw6.49Kwcc
2-12甲、乙二人每秒钟切下的金属体积完全相同（即生产率相同）只是甲的吃刀量asp比乙大1倍而进给量f比乙小1倍。
试比较二人主切削力的大小由此可得出什么有益的结论
解切除率Q=1000vcaspf
又因asp1=2asp2f1=2f2所以c1=vc2
主切削力经验公式为:
FcCFcasxpFcfyFcvcnFckFc
经计算得到FC>FC
因而在选择切削用量的时候,为了减小切削力及劳动力的损耗,在切除量相同时应选择较大的进给量f较小的被吃刀量asp。
2-13用P10的刀具材料加工b650Nmm2的碳钢当vc增加1倍且f减小1倍时计算着两种情况下切削温度变化的百分数。
解由切削温度公式Cvc0.26~0.41f0.14as0p.04而现令改变用量之前1Cvc0.32f0.14as0p.04
现vc2vcf12f则有
2Cvc0.32f0.14as0p.04C（2vc）0.32（12f）0.14as0p.041.13291故%2113.29%
1
2-14切削用量asp、f、Vc中哪个因素对刀具寿命影响最大哪一个因素对刀具
寿命影响最小为什么解0.410.140.04CVcfasp
由实验可得切削速度对切削温度的影响最大因此对刀具寿命的影响也最大背吃刀量对切削温度的影响最小因此对刀具寿命的影响最小由实验可得切削用量与刀具寿命的关系为
TvfCra
52.250.75csp
由公式可以得到切削速度Vc对刀具寿命的影响最大其次是进给量f背吃刀量asp对刀具寿命的影响最小。
2
2-15甲、乙、丙三人高速车削b=750N/mm的碳钢。
切削面积（aspf）各为100.250.440.5三人的经济耐用度Tc=60分钟比较三人的生产率解释生产率不同的原因
T
解刀具寿命计算公式为T1C1
1
vcmfnaspp
故切削速度vcTmfCyvvasxpv
查表2-17得到参数m=0.2,yv=0.45,xv=0.15
所以vc甲>vc乙>vc丙
又因Q=1000vcaspf故甲>乙>丙
2-16刀具寿命一定时从提高生产率出发选择切削用量的顺序如何从降低切削功率出发选择切削用量的顺序又如何为什么
解当刀具寿命一定的时候从提高生产率出发应先确定尽可能大的背吃刀量asp然后
选择合理的尽量大的进给量f最后按照刀具寿命计算出合适的切削速度vc而从降低切削功率出发应先选择尽可能大的进给量f然后选择合理的背吃刀量asp最后确定合理的切削速度vc。
0.750.150.750.85
FcspccFcspc
例如PC（Ca6f104v）vCa61f04v对功率影响最小的是进给量
故最先选择f而影响较大的是vc最后选择vc。
2-17切削液的作用有哪些如何正确选用切削液答切削液的作用冷却作用、润滑作用、清洗作用
切削液的选用应根据加工性质、工件材料、刀具材料、工艺要求等具体情况合理选用切削液
2-18什么叫刀具寿命刀具寿命和磨钝标准有什么关系磨钝标准确定后刀具寿命是否就确定了
答刃磨或换刃后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间称为刀具寿命符号用T单位用min或s。
刀具的磨钝标准是衡量刀具是否需要重磨或者换刃的标准磨钝标准确定后在给定的切削用量不变的情况下刀具寿命是确定的若切削用量发生改变刀具寿命也会发生改变。
2-19选择切削用量额原则是什么从刀具寿命出发按什么顺序选择切削用量从机床动力出发按什么顺序选择切削用量为什么
解选择合理的切削用量是指在充分利用刀具的切削性能和机床性能功率、转矩以及保证工件加工质量的前提下获得高的生产率和低的加工成本。
而从刀具寿命的角度看应先确定尽可能大的背吃刀量asp然后选择合理的尽量大的进给量f最后按照刀具寿命计算出合适的切削速度vc而从机床动力出发应先选择尽可能
大的进给量f然后选择合理的背吃刀量asp最后确定合理的切削速度vc。
2-20何谓砂轮硬度它与磨粒的硬度是否是一回事如何选择砂轮硬度砂轮硬度选择不当会出现什么弊病
解答砂轮硬度是指砂轮表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。
砂轮硬度是由结合剂的粘结强度和数量所决定的而与磨粒本身的硬度无关。
选择砂轮硬度的一般原则是磨削软材料是选用硬砂轮磨削硬材料是选用软砂轮如果砂轮硬度选择不当砂轮选的过硬磨钝的磨粒不易脱落砂轮易堵塞磨削热增加工件易烧伤磨削效率低影响工件表面质量砂轮选的过软磨粒还在锋利时就脱落增加了砂轮损耗易失去正确的几何形状影响工件精度。
2-21在外圆磨床上磨削淬火钢工件工艺系统有中等刚度。
应选什么磨料、粒度、硬度、
粘接剂、组织和砂轮形状
答根据工艺和查表2-21选择磨料为白刚玉粒度54#100#均可结合剂为陶瓷硬度为中软组织含磨料52%。
第三章3-1什么是机床的传动系统图它有什么作用
答机床传动系统图是表示机床运动传递关系的示意图。
它表示传动关系不表示各元件的
实际尺寸和空间位置。
3-2什么是内联系传动链它与外联系传动链有何不同试举例说明。
答外联系传动链是联系动力源和机床执行件之间的传动链是执行件得到运动而且能改变运动的速度和方向但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系。
例如车削螺纹是从电动机传到车床主轴的传动链就是外联系传动链它只决定车螺纹速度的快慢而不影响螺纹表面的成形。
内联系传动链是联系复合运动之内的各个分解部分因而传动链所联系的执行件相互之间的相对速度有严格的要求用来保证执行件运动的轨迹。
例如在卧式车床上用螺纹车刀车螺纹时为了保证所需螺纹的导程大小主轴转一周时车刀必须移动一个规定的准确的距
离联系主轴—刀架之间的螺纹传动链就是一条传动比有严格要求的内联系传动链。
3-3试写出CA6140车床主运动传动链的主传动路线并计算主轴最高和最低转速及转速级
数。
解
传动路线
主轴最高转速
r=1450*130/230*56/38*39/47*63/50=1410.5r/min主轴最低转速
r
r/min
正转级数u2=20/80*51/500.25u3=50/50*80/80=0.25故级数为低速2*3*2*2-1=18高速2*3=6一共18+6=24级同理反转为3*【2*2-1+1】=12级
3-4CA6140车床主运动、车螺纹运动、机动进给运动、快速运动等传动链中哪些传动链的两端件之间具有严格的传动比
解车螺纹运动的主轴与刀具之间的传动链需要具有严格的传动比属于内联系传动链。
3-5主轴受轴向切削力作用后如何传到箱体上的
解答见机械制造技术基础第二版P94图3-9
主轴前端受到的径向力通过双列圆柱滚子轴承2传给法兰然后传给箱体上主轴后端受到的径向力通过角接触球轴承11传给法兰然后传给箱体
主轴受到的由后向前的轴向力通过角接触球轴承11传到法兰上然后传到箱体受到的由前向后的轴向力作用于轴套9然后作用于推力球轴承10然后传给法兰法兰和箱体是一个整体
3-6CA6140车床主运动传动链中的双向多磨擦离合器的作用是什么?
答双向多磨擦离合器的作用是在电动机转向不变的前提下实现主轴的转向正传反转和停止的控制并靠摩擦力传递运动和转矩外还起过载保护作用。
当机床过载时摩擦片打滑就可以避免损坏传动齿轮和其他零件。
3-7CA6140车床主轴的支承配置了什么轴承如何调整其间隙
解CA6140车床主轴的前支承是P2级精度的3182121型双列圆柱滚子轴承调整方法是先松开主轴前端螺母和前支承左端调整螺母上的锁紧螺钉拧动螺母推动轴套。
后支承有两个滚动轴承P5级精度的46215型角接触球轴承P5精度的8125型推力球轴承。
调整方
法是松开调整螺母上的锁紧螺钉拧动螺母推动轴套轴承的内环和滚珠从而消除前
者的间隙拧动螺母的同时向后拉主轴和轴套从而调整后者的轴向间隙。
3-8CA6140车床溜板箱中对开螺母操纵机构与纵向、横向进给操纵机构之间为什么需要互锁解答机床工作时若将丝杆传动与机动进给同时接通则必然损坏机床为防止发生误操作溜板箱设置了互锁机构以保证在接通机动进给时开合螺母不能闭合开合螺母闭合时保证纵向和横向机动进给不能接通。
3-9CA6140车床的动力由电动机传到轴Ⅰ上时为什么要采用卸荷带轮转矩是如何传到轴Ⅰ上的
答使用卸荷带轮是为了让轴Ⅰ只传递转矩不受弯矩不产生弯曲变形保证精确的传动比。
电动机经4根V带将运动传递到轴Ⅰ的左端带轮上左端带轮与花键套用螺钉连接成一体支承在法兰内的深沟球轴承上法兰固定与箱体。
轴Ⅰ上的带轮通过花键带动轴旋转而V带的拉力则经轴承和法兰传至箱体使轴Ⅰ的花键部分只传动转矩不承受弯矩
3-10外圆磨削与外圆车削相比有何特点试从机床、刀具、加工过程等方面进行分析并以此说明外圆磨削比外圆车削质量高的原因
解1从机床结构来看零部件本身精度比车床的零部件精度高此外磨床的传动路线较短传动的效率比车床高制造出的零件制造和安装精度也就更高刚性较车床更好而磨床是电机独立驱动较车床更为稳定
2从传动方式来看磨床的传动系统中大部分为皮带传动柔性较车床更好能够更好的降低振动的影响而车床传动系统冲击振动大
从加工过程来看磨床的加工过程分为三个过程初磨阶段稳磨阶段以及光磨阶段这也是提高和保证工件尺寸和几何精度及加工表面的一个很重要的阶段。
3另外磨削刀具为砂轮或砂带具有自锐性也同时存在许多微刃较车刀相比具有更好的加工性能。
3-11为什么车床用丝杆和光杆分别担任车螺纹和车削进给的传动如果只用其中的一个既车螺纹又传动进给会产生什么问题
解答车螺纹时要求主轴与刀架之间有严格的传动比所以只能用丝杆车削进给时不要求主轴与刀架之间有严格的传动比用光杆更经济若用丝杆既车螺纹又传动进给对于传动进给没有问题对于车螺纹由于不能保证主轴与刀架之间的严格传动比无法正确加工。
3-12CA6140车床溜板箱中的开合螺母互锁机构超越离合器安全离合器各起身作用
答开合螺母的作用是用来接通或断开从丝杠传来的运动。
互锁机构是保证在接通机动进给时开合螺母不闭合合上开合螺母时不再接通横向和纵向机动进给防止发生误操作。
超越离合器的作用是避免光杠和快速电机同时传动时轴XX的损坏。
安全离合器的作用是在进给过程中当近给过大或刀架移动受阻时避免损坏传动机构使刀架停止运动起过载保险作用。
3-13无心外圆磨削与普通外圆磨削相比较有什么优点答无心外圆磨削较普通外圆磨削具有下列优点
1、生产率较高省去了打中心孔的工序省去了装夹工件的时间
2、磨削所获得的外圆表面的尺寸精度和形状精度都比较高表面质量也比较好可获得较细的表面粗糙度
3、若配备适当的自动装卸工件的机构无心磨削法比普通外圆磨削法更容易实现加工过程自动化
4、无心磨削可以用于成批生产和大量生产。
3-14试无心外圆磨削的工作原理。
解答进行无心外圆磨削时工件放在磨削砂轮和导论之间由托板支撑进行磨削此时是以工件被磨削的外圆表面自身定位而不是用顶尖或卡盘来定位。
工件由导轮的摩擦力带动作圆周进给工件的线速度基本上与导轮的线速度相等改变导轮速度便可以调节共件的圆周进给速度磨削砂轮与工件之间有很高的相对速度此即是切削速度。
第四章
4-1常用铣刀有哪些类型各有什么特点用在什么场合答1加工平面的铣刀主要有圆柱铣刀和面铣刀
圆柱铣刀的刀齿分布在圆柱面上有粗齿铣刀和细齿铣刀两种类型。
铣刀内孔作为定位孔键槽用于传递切削力矩所以圆柱铣刀结构为一面两刃多用于卧式铣床上
面铣刀刀齿分布在圆柱面和一个端面上有粗齿、细齿和密齿三种。
由端面键传递力矩面铣刀的结构为三面两刃切削速度和刚性都比圆柱铣刀好故生产率高且表面粗糙度值小多用于立式铣床。
2加工沟槽的铣刀常用的有三面刃铣刀立铣刀键槽铣刀及角度铣刀。
三面刃铣刀外形是一个圆盘在圆周和两个端面上都有切削刃从而改善了侧面的切削条件提高了加工质量而这类铣刀有直齿、错齿和镶齿三种结构形式
立铣刀圆柱面上的切削刃是主切削刃端面上的切削刃是副切削刃刀齿分为直齿和螺旋齿两类常用语加工沟槽和台阶面以及二维凸轮曲面。
键槽铣刀主要用于加工圆头封闭键槽在键槽铣刀的圆柱面上和端面上都只有两个刀齿因刀齿数少螺旋角小端面齿强度高许多次进给完成键槽加工。
角度铣刀用于铣削角度沟槽和刀具上的容屑槽分为单角度铣刀、不对称双角度铣刀和对称角度铣刀。
3其他类型铣刀常用的有成形铣刀和锯片铣刀
成形铣刀的切削刃形状要按工件法截面形状来设计属于专用刀具可加工不同形状的槽而锯片铣刀主要用于切断和加工窄缝或窄槽。
4-2什么是逆铣什么是顺铣?
试分析其工艺特点。
在实际的平面铣削的生产中目前多采用哪种铣削方式为什么解答逆铣铣刀主运动方向与工件进给运动方向相反逆铣时到刀齿的切削厚度从零增加到最大值切削力也从零增加到最大值避免了刀齿因冲击而破损的可能。
刀齿开始切削时刀齿后刀面在已加工表面的冷硬层上挤压、滑行产生了严重磨损。
因而刀具寿命大大降
低且使工件表面质量也变差此外还存在对工件上抬的的垂向切削分力Fcn它会影
响到工件夹持的稳定性
顺铣铣刀主运动方向与工件进给运动方向相同顺铣时刀齿切削厚度从最大开始因而避免了挤压、滑行现象同时垂向铣削力Fcn始终压向工件不会使工件向上抬起
因而顺铣能提高铣刀的使用寿命和加工表面质量。
在实际的平面铣削生产中目前多采用逆铣方式因为顺铣的水平分力会使工作台突然向前窜动因而使工件进给量不均匀甚至可能打刀而逆铣时水平分力与工件进给运动的方向相反不会产生这个问题。
4-3为什么顺铣时如果工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置将会产生工作台窜动答顺洗时渐变的水平分力与工件的进给运动方向相同而铣床的进给丝杆和螺母间必然有间隙如果工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置当水平分力小时工作台由进给丝杆驱动当水平分力变得足够大时工作台就会突然向前窜动是工件进给不均甚至打刀。
4-4试分析比较铣平面、刨平面、车平面、拉平面、磨平面的工艺特征和应用范围。
答
1
铣削平面可加工各种不同形状的平面、沟槽、台阶面、各种形状复杂的成形表面以及用于切断等。
铣削为断续切削冲击、振动很大。
铣削为多刀多刃切削刀齿易出现径向跳动和轴向跳动铣削又是半封闭容屑形式铣削过程中对铣床、铣刀和铣削夹具的刚性要求都较高。
2
刨削平面一般适用于单件小批生产及修理工作中
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