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1、 過程裝備制造技術(shù)講義 王昌 內(nèi)蒙古科技大學(xué)機械學(xué)院 119 11 過程裝備制造技術(shù)講義 講義編號:1 課 題 緒論、機械加工工藝規(guī)程的制訂 授課時數(shù) 2 教學(xué)目的要求 了解課程研究對象、主要內(nèi)容、課程特點、學(xué)習(xí)本課程的目的、要求。掌握機械加工工藝過程的組成工序、工步、走刀、安裝、工位的概念、生產(chǎn)類型及工藝特點、機械加工工藝規(guī)程的概念、作用、內(nèi)容、格式、制訂原則、依據(jù)、步驟。 教學(xué)重點難點 重點:1工序、工步、走刀、安裝、工位的概念; 2機械加工工藝規(guī)程的概念、制定機械加工工藝規(guī)程的步驟 難點:工序、工步、走刀、安裝、工位的概念 教學(xué)方法手段 教學(xué)方法:以課堂講授、啟發(fā)式為主,穿插案例式、引導(dǎo)
2、式和提問式教學(xué)方法;授課順序按自編學(xué)習(xí)指導(dǎo)書為主。 教學(xué)手段:以多媒體課件為主,其中穿插圖示,配合適當(dāng)板書。 教學(xué)內(nèi)容和步驟、課時分配 1.緒論(15 min); 2.機械加工工藝過程組成(工序、工步、走刀、安裝、工位)(45 min); 3.生產(chǎn)類型及工藝特點 (10 min); 4.機械加工工藝規(guī)程的概念、作用、內(nèi)容、格式、制訂原則、依據(jù)、步驟(15 min); 5.小結(jié)及作業(yè)布置(3min) 6.機動(2 min); 思考題及作業(yè) l 思考題: 1.學(xué)習(xí)本課程的目的、要求是什么?本課程的特點是什么? 2.什么是機械加工的工藝過程,工藝規(guī)程?工藝規(guī)程在生產(chǎn)中起什么作用? 3.工序、工步、走
3、刀、安裝、工位的定義是什么? 4.什么叫生產(chǎn)綱領(lǐng)?生產(chǎn)類型有哪些?了解各種生產(chǎn)類型的工藝特征 l 作業(yè): 1.自編習(xí)題:一、二、三大題中相關(guān)填空、選擇、是非題; 2.教材P57:2-4成批生產(chǎn)如圖齒輪,按表中的加工順序?qū)⑵涔ば?、安裝、工位、工步和數(shù)碼區(qū)分開來。 基本教材、主要參考書 和相關(guān)網(wǎng)站 基本教材:機械制造工藝學(xué)陳明,機械工業(yè)出版社,2008年4月 機械制造工藝學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)書葉泳東,自編,2009年9月 主要參考書:機械制造工藝學(xué) 鄭修本,機械工業(yè)出版社,1999年5月 相關(guān)網(wǎng)站:機械制造工藝與裝備課程網(wǎng)http:/ 教學(xué)后記 通過課堂講授,同學(xué)們初步了解了本課程在專業(yè)課程體系中的重要 1
4、2第一章 緒 論 11機械制造業(yè)的重要地位、作用與發(fā)展 主要任務(wù):設(shè)計和制造各種工藝裝備 地位:國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和支柱 發(fā)展:第一次工業(yè)革命(蒸汽機) 第二次工業(yè)革命(電力) 第三次工業(yè)革命(先進制造技術(shù)) 表現(xiàn):工藝優(yōu)化;新型加工方法;高新技術(shù)與工藝緊密結(jié)合 12機械制造工藝及裝備的研究對象 機械制造工藝及裝備是以機械制造過程中的工藝問題為研究對象的一門技術(shù)學(xué)科。 工藝:是使各種原材料、半成品成為產(chǎn)品的方法和過程 機械制造工藝:各種機械的制造方法和過程的總稱 機械制造工藝的內(nèi)容:包括毛坯制造、機械加工、熱處理、產(chǎn)品裝配等,機械制造工藝學(xué)主要研究機械加工和裝配兩部分。 工藝問題:質(zhì)量、生產(chǎn)率、經(jīng)
5、濟性??筛爬門QCS(Time、Quality、Cost、Sevice) 13課程的主要任務(wù) 1理解和掌握機械制造工藝過程的基本理論和基本知識; 2學(xué)會制訂機械加工工藝規(guī)程,理解和掌握典型零件加工工藝; 3掌握機床夾具的設(shè)計基本原理和方法; 4了解影響機械加工質(zhì)量的各種因素,學(xué)會分析和控制加工質(zhì)量的方法; 5理解和掌握裝配工藝基礎(chǔ)知識。 14課程的主要內(nèi)容 1機械加工工藝規(guī)程的制訂 2典型零件加工工藝分析 3機床夾具的設(shè)計 4機械加工精度、機械加工表面質(zhì)量 5裝配工藝基礎(chǔ)等。 15學(xué)習(xí)本課程的目的和要求 1. 掌握機械加工與機械裝配工藝的基本規(guī)律和基本理論知識; 2. 熟悉制訂工藝規(guī)程的原則
6、、步驟及方法; 3. 具有制訂零件加工工藝規(guī)程和機床夾具設(shè)計的基本能力; 4. 分析解決生產(chǎn)中一般工藝問題的能力。 16課程的特點 1實踐性強。注意掌握基本概念及其在實際中的應(yīng)用。 2涉及面廣。它與金工、機械加工基礎(chǔ)、公差、刀具、機床、夾具,企業(yè)管理等課程都有聯(lián)系。 3靈活性大。工藝?yán)碚撆c工藝方法的應(yīng)用具有很大的靈活性,在不同的條件甚至在相同的條件下可以有不同的處理方法,因此必須根據(jù)具體情況進行辯證的分析。 本課程只能涉及工藝?yán)碚撝凶罨镜膬?nèi)容,不管工藝水平發(fā)展到何種程度,都和這些基本內(nèi)容有著密切的關(guān)系。因此,要掌握最基本的內(nèi)容,為今后通過工作實踐和繼續(xù)學(xué)習(xí),不 13斷增加工藝知識和提高分析、
7、解決工藝問題的能力打好基礎(chǔ)。 第二章 機械加工工藝規(guī)程的制訂 【本章提要】 機械加工工藝規(guī)程的制訂是機械制造工藝學(xué)的基本內(nèi)容之一,具有制訂機械加工工藝規(guī)程的初步能力是學(xué)習(xí)本課程的主要任務(wù)之一。本章研究零件機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計問題,介紹工藝規(guī)程的組成、功用的制訂程序,說明零件分析方法、定位基準(zhǔn)的選擇、零件表面加工方法的選擇、加工順序的安排、工序集中與分散的處理、機床和工藝裝備的選擇、加工余量與工序尺寸及公差的確定、工藝尺寸鏈的分析與解算等工藝過程設(shè)計和工序設(shè)計中的主要問題。 【講授新課】 21 基本概念 211 機械的生產(chǎn)過程和工藝過程 生產(chǎn)過程:將原材料或半成品轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返母饔嘘P(guān)勞動過程的總
8、和。包括: 1生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備過程; 2毛坯制造過程; 3機械加工和熱處理; 裝配過程; 生產(chǎn)服務(wù)過程。 其中,2、3、4為工藝過程,3、4為機制工藝過程,3為機加工工藝過程。 212 機械加工工藝過程組成 機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成的,而工序又可分為安裝、工位、工步和走刀。 1工序 一個或一組工人,在一個工作地對一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程,稱為工序 。 區(qū)分工序的主要依據(jù),是設(shè)備(或工作地)是否變動和完成的那一部分工藝內(nèi)容是否連續(xù)。 工序是制訂工藝過程的基本單元,也是制訂勞動定額、配備工人、安排作業(yè)計劃和進行質(zhì)量檢驗的基本單元。 2工步與走刀 工序還
9、可以進一步劃分工步。 工步指加工表面(或裝配時的聯(lián)接表面)、加工(或裝配)工具和切削用量(切削速度和進給量)不變的條件下所完成的那部分工藝過程。 但在一次安裝中連續(xù)進行若干相同的工步的復(fù)合工步稱一個工步。幾把刀具同時加工幾個表面也可看作一個工步。 在一個工步內(nèi),若加工表面需切去的金屬層很厚,需要分幾次切削,則每進行一次切削 14就是一次走刀。一個工步可包括一次或幾次走刀。 3安裝與工位 工件在加工前,在機床或夾具上先占據(jù)一正確位置(定位),然后再予以夾緊的過程稱裝夾。 工件(或裝配單元)經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容稱為安裝。 在一個工序中,工件可能只需一次安裝,也可能需要幾次安裝。工件
10、加工中應(yīng)盡量減少安裝次數(shù),以減少安裝誤差及輔助時間。 工位:一次裝夾后,工作與夾具或設(shè)備的可動部分一起相對刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個加工位置。為提高效率,可采用多工位。 例:成批生產(chǎn)如下圖所示的齒輪,按表中的加工順序,工序、安裝、工位、工步區(qū)分如下: 順序 加 工 內(nèi) 容 工序 安裝 工位 工步 1 2 3 4 在立鉆上鉆孔 在同一立鉆上锪端面A 在同一立鉆上倒角 調(diào)頭,倒角 1 1 2 1 1 1 2 3 4 5 在拉床上拉孔 2 1 1 1 6 7 在插床上插一鍵槽 再插另一鍵槽(夾具回轉(zhuǎn)120) 3 1 1 2 1 8 在多刀車床上粗車外圓、臺階、端面B 4 1 1 1 9 10
11、 在臥式車床上精車外圓 再精車端面B 5 1 1 1 2 1511 在滾齒機上滾齒 v=25mm/min, ap=4mm,f=0.8mm/r v=35mm/min, ap=2mm,f=0.5mm/r 6 1 1 1 2 12 在鉗工臺上去毛刺 7 13 檢驗 8 213 生產(chǎn)類型及工藝特點 企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量和進度計劃稱生產(chǎn)綱領(lǐng)。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)指包括備品和廢品在內(nèi)的年產(chǎn)量。 N=Qn(1+a%)(1+b%) 式中 N-零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) Q-產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng) n-每臺產(chǎn)品中該零件的數(shù)量 a%-備品率 b%-廢品率 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型,不同的生產(chǎn)類型有不同的工藝特征。 214 機
12、械加工工藝規(guī)程的概念、內(nèi)容、格式 概念:機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法等的技術(shù)文件 內(nèi)容:工件加工的工藝路線、各工序的具體內(nèi)容及所用的設(shè)備和工藝裝備、工件的檢驗項目用檢驗方法、切削用量、時間定額等。 格式:機械加工工藝過程卡、機械加工工藝卡、機械加工工序卡等 215 機械加工工藝規(guī)程的作用 是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件,是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù),是新建和擴建工廠或車間的基本資料。 216 工藝規(guī)程制訂的原則 在優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本,即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下,爭取最好的經(jīng)濟效益。注意技術(shù)上的先進性,經(jīng)濟上的合理性,有良好的勞動條件。 217 工藝規(guī)程制訂的主要依據(jù) 產(chǎn)品的全
13、套裝配圖和零件工作圖,產(chǎn)品的驗收的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)(年產(chǎn)量),毛坯資料,現(xiàn)場的生產(chǎn)條件,國內(nèi)外的工藝技術(shù)發(fā)展的情況,有關(guān)的工藝手冊及圖冊。 218 制訂工藝規(guī)程的步驟 1計算年生產(chǎn)綱領(lǐng),確定生產(chǎn)類型。 2分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖,對零件進行工藝分析。 3選擇毛坯。 4擬訂工藝路線。 5確定各工序的加工余量,計算工序尺寸及公差。 6確定設(shè)備、刀、夾、量具和輔助工具。 7確定切削用量及時間定額。 8確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法。 9填寫工藝文件。 【小結(jié)】 1.機械加工工藝過程是采用機械加工的方法,直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量,使之成為合格零件的過程;裝配工藝過程是把零件裝配成機
14、器并達到裝配要求的過程。機械 16加工工藝過程和裝配工藝過程是本課程研究的兩項主要內(nèi)容。 2.機加工過程的基本單元是工序,工序以下安裝、工位、工步、走刀的層級關(guān)系是: 工序工位安裝工步走刀。各部分加工過程的劃分都有明確的定義。 3.企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量和進度計劃稱生產(chǎn)綱領(lǐng),包括備品和廢品在內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型, 生產(chǎn)類型有大量、大批、中批、小批、單件五種,不同的生產(chǎn)類型有不同的工藝特征。 4.工藝規(guī)程有過程卡、工藝卡、工序卡三種格式,是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件,是生產(chǎn)組織和管理工作的基本依據(jù),是新擴建工廠和車間的基本資料,制訂工藝規(guī)程時,以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本、高效為原則,具備
15、各種原始資料,按規(guī)定的步驟進行。 17過程裝備制造技術(shù)講義 講義編號:2 課 題 零件的工藝分析、毛坯的選擇 授課時數(shù) 2 教學(xué)目的要求 掌握零件分析的具體內(nèi)容、零件結(jié)構(gòu)工藝性概念、切削加工工藝性的分析方法;復(fù)習(xí)常用毛坯的種類,掌握毛坯選擇的原則。 教學(xué)重點難點 重點:1零件分析的具體內(nèi)容; 2毛坯選擇的原則 難點:切削加工工藝性的分析 教學(xué)方法手段 教學(xué)方法:以課堂講授、啟發(fā)式為主,穿插案例式、引導(dǎo)式、提問式和討論式教學(xué)方法;授課順序按自編學(xué)習(xí)指導(dǎo)書為主。 教學(xué)手段:以多媒體課件為主,其中穿插圖示,配合適當(dāng)板書。 教學(xué)內(nèi)容和步驟、課時分配 l 零件的工藝分析 1.對零件圖的具體分析內(nèi)容(15
16、 min); 2.零件的結(jié)構(gòu)工藝性(45min); l 毛坯的選擇 1. 機械零件常用毛坯的種類(10min) 2. 毛坯的選擇原則(15min) l 小結(jié)及作業(yè)布置(3min) l 機動(2 min); 思考題及作業(yè) l 思考題: 1.如何理解結(jié)構(gòu)工藝性的概念?零件結(jié)構(gòu)工藝性有哪些要求? 2.應(yīng)該怎樣選擇毛坯類型、制造方法和毛坯精度? l 作業(yè): 1.自編習(xí)題:一、二、三大題中相關(guān)填空、選擇、是非題 2.自編習(xí)題:四、分析題:指出下列各零件圖中結(jié)構(gòu)工藝性方面存在什么問題,如何改進? 基本教材、主要參考書 和相關(guān)網(wǎng)站 基本教材:機械制造工藝學(xué)陳明,機械工業(yè)出版社,2008年4月 機械制造工藝學(xué)
17、學(xué)習(xí)指導(dǎo)書葉泳東,自編,2009年9月 主要參考書:機械制造工藝學(xué) 鄭修本,機械工業(yè)出版社,1999年5月 相關(guān)網(wǎng)站:機械制造工藝與裝備課程網(wǎng)http:/ 教學(xué)后記 通過課堂講授,同學(xué)們初步了解零件分析與毛坯選擇的方法。本人在講解時,突出采用以下教法以提高教學(xué)效果: 零件分析部分需要用大量的例子來講解,特別是在結(jié)構(gòu)工藝性方面,學(xué)生對零件尺寸標(biāo)注、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計缺乏足夠的意識,是最易犯錯的知識點。案例法教學(xué)起到很好的效果。 毛坯的選擇原則也是采用案例教學(xué)。最后一定要求學(xué)生學(xué)會思考毛坯的造型方法、外形特征,這對后續(xù)課粗基準(zhǔn)的選擇有較大關(guān)系。 18 【復(fù)習(xí)與導(dǎo)入】 上節(jié)課講到機械加工工藝規(guī)程的制訂的按
18、9個步驟進行,分別是: 1計算年生產(chǎn)綱領(lǐng),確定生產(chǎn)類型; 2分析零件圖及產(chǎn)品裝配圖,對零件進行工藝分析; 3選擇毛坯; 4擬訂工藝路線; 5確定各工序的加工余量,計算工序尺寸及公差; 6確定設(shè)備、刀、夾、量具和輔助工具; 7確定切削用量及時間定額; 8確定各主要工序的技術(shù)要求及檢驗方法; 9填寫工藝文件。 本章以下內(nèi)容的講解就按這個步驟進行,今天講解第2、3步,零件分析及毛坯選擇。 【講授新課】 22 零件的工藝分析 零件圖是制訂工藝規(guī)程最主要的原始資料,通過分析零件圖及產(chǎn)品總裝圖、部件裝配圖以及驗收標(biāo)準(zhǔn),理解零件的功用、結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求。 221 對零件圖的具體分析內(nèi)容 1. 零件的視圖、尺寸
19、、公差、和技術(shù)要求等是否齊全。 2. 零件圖所規(guī)定的加工要求是否合理。如圖1-6所示的汽車鋼板彈簧吊耳。 3. 零件的選材是否恰當(dāng),熱處理要求是否合理。如圖1-7所示方頭銷。 4. 零件的結(jié)構(gòu)工藝性。 5. 零件的技術(shù)要求分析。 222 零件的結(jié)構(gòu)工藝性 零件的結(jié)構(gòu)工藝性指零件的結(jié)構(gòu)在保證使用要求的前提下是否能以較高的生產(chǎn)率和最低的成本方便地制造出來的特性。 結(jié)構(gòu)工藝性是多方面的,有鑄造工藝性、鍛造工藝性、沖壓工藝性、熱處理工藝性、切削加工工藝性、裝配工藝性等。 圖1-6 加工要求不合理圖1-7 選材不恰當(dāng) 19結(jié)構(gòu)工藝性的分析,可從零件尺寸標(biāo)注、零件結(jié)構(gòu)要素兩方面闡述。 1合理標(biāo)注零件的尺寸
20、、公差和表面粗糙度。按照加工順序標(biāo)注尺寸,避免多尺寸同時保證。如圖1-8a中磨削A、B兩面時要多尺寸同時保證,會增加零件的加工精度要求,若按照加工順序改成圖1-8b所示的尺寸標(biāo)注,就沒有多尺寸同時保證問題,不增加加工難度,結(jié)構(gòu)工藝性好。 2零件要素的工藝性 1) 形狀盡量簡單,面積盡量小,規(guī)格盡量統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn),以減少加工時調(diào)整刀具的次數(shù)(舉例)。 2) 能采用普通設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)刀具進行加工,刀具易進入、退出和順利通過,避免內(nèi)端面加工,防止碰撞已加工表面(舉例)。 3) 加工面與非加工面應(yīng)明顯分開(舉例)。 3零件的技術(shù)要求分析 1)加工表面的尺寸精度。 2)主要加工表面的形狀精度。 3)主要加工表面
21、之間的相互位置精度。 4)各加工表面的粗糙度以及表面質(zhì)量方面的要求。 5)熱處理及其它要求。 其中1)、2)、4)決定了加工方法、加工方案,3)決定了加工順序,5)對工藝有較大影,所以分析了零件的技術(shù)要求后,對編制零件加工工藝路線便有了一個初步的輪廓。 23 毛坯的選擇 毛坯的選擇,不僅影響著毛坯制造的工藝、設(shè)備及其制造費用,而且對零件機械加工工藝、設(shè)備和工具的消耗以及工時定額也都有很大影響,所以要正確選擇毛坯(種類、制造方法)。 231 機械零件常用毛坯的種類 型材:熱軋型材、冷拉型材 鑄件:砂型鑄造(木模手工造型、金屬模機器造型)、金屬型鑄造、壓力鑄造、離心鑄造等 鍛件:自由鍛件、模鍛件、
22、精鍛件 焊接件 其它:沖壓、粉末冶金、冷擠、塑料壓制等 圖1-8 合理標(biāo)注零件的尺寸 a) b) 20232 毛坯的選擇原則 1 零件材料及其力學(xué)性能:即零件材料的工藝性(可鑄性、可鍛性、可塑性、可焊性)和對材料組織的性能要求。如鋼質(zhì)零件當(dāng)形狀不復(fù)雜、力學(xué)性能要求不高時可選型材;重要的鋼質(zhì)零件,為保證其力學(xué)性能,應(yīng)選擇鍛件毛坯 2 零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸 如:形狀復(fù)雜,采用鑄造;薄壁件,不宜砂型鑄造;中小型零件,采取模鍛、特種鑄造; 大尺寸零件,采取砂型鑄造或自由鍛造;階梯軸:各臺階直徑相差不大,采用圓棒料;各臺階直徑相差較大,采用鍛件。 3 生產(chǎn)綱領(lǐng) 產(chǎn)量大,選擇精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯
23、制造方法。 產(chǎn)量小,選擇精度和生產(chǎn)率都比較低的毛坯制造方法 。 現(xiàn)有生產(chǎn)條件:如毛坯制造的工藝水平、設(shè)備狀況以及對外協(xié)作的可能性等。 充分考慮利用新工藝、新技術(shù)的可能性 在確定了毛坯的制造方法后,應(yīng)當(dāng)了解和熟悉毛坯的特點,如鑄件的分型面、澆注系統(tǒng)的位置、余量和拔模斜度等。畫零件-毛坯合圖。 【小結(jié)】 1. 零件的工藝分析,從結(jié)構(gòu)分析和技術(shù)要求分析兩方面進行: 結(jié)構(gòu)方面:分析形體、尺寸、加工面的組合、結(jié)構(gòu)工藝性; 技術(shù)要求方面:分析尺寸、形狀、位置精度、表面質(zhì)量、熱處理及其它要求。 2. 毛坯的選擇包括種類、形狀、大小,種類的選擇是關(guān)鍵。 種類選擇原則:考慮零件材料及其力學(xué)性能;零件的結(jié)構(gòu)形狀與
24、外形尺寸、生產(chǎn)綱領(lǐng)、現(xiàn)有生產(chǎn)條件、利用新工藝、新技術(shù)的可能性。 形狀選擇原則:接近零件形狀為好,也可作特殊處理。 尺寸選擇原則:按生產(chǎn)率要求確定余量大小,可用經(jīng)驗法、查表法。 21過程裝備制造技術(shù)講義 講義編號:3 課 題 工件的裝夾 授課時數(shù) 3 教學(xué)目的要求 掌握基準(zhǔn)、定位的概念,定位要求、定位方法、定位原理。能判斷定位元件對工件限制了哪些自由度,加工一個面時需限制哪些自由度。 教學(xué)重點難點 重點:六點定位原理 難點:六點定位原理的應(yīng)用 教學(xué)方法手段 教學(xué)方法:以課堂講授、啟發(fā)式為主,穿插案例式、討論式和提問式教學(xué)方法;授課順序按自編學(xué)習(xí)指導(dǎo)書為主。 教學(xué)手段:以多媒體課件為主,其中穿插圖
25、示,配合適當(dāng)板書。 教學(xué)內(nèi)容和步驟、課時分配 l 第一次課(2節(jié)) 1.基準(zhǔn)及其分類(10 min) 2.工件定位的概念(5 min) 3.定位的要求(5 min) 4.工件定位的方法(10 min) 5.定位的基本原理 (1)六點定位原理 (15 min) (2)常用定位元件所能限制的自由度(20min) (3)工件定位時需要限制的自由度(20min) 小結(jié)(5min) l 第二次課(1節(jié)) 復(fù)習(xí)(5min) (4)完全定位與不完全定位(10min) (5)欠定位和過定位(重復(fù)定位)(15min) 小結(jié)與作業(yè)布置(需要提示)(15min) 思考題及作業(yè) l 思考題: 1. 什么是設(shè)計基準(zhǔn)、工
26、藝基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)? 2.工件定位的方法有哪幾種? 3. 什么是“六點定位原理”?什么是完全定位與不完全定位?什么是欠定位與過定位?欠定位與過定位均不允許存在嗎? 4. 工件夾緊后,位置不動了,其所有自由度都被限制了,這種說法對嗎?5. 工件定位后夾緊前,在定位支承點反方向仍有移動的可能性,因此其位置不定,這種說法對嗎? l 作業(yè)(自編習(xí)題): 1. 一、二、三大題中相關(guān)填空、選擇、是非題; 2. 五、分析下面各定位元件都限制了哪幾個自由度 3. 六、根據(jù)工件加工要求、分析理論上應(yīng)該限制哪幾個自由度。 基本教材、主要參考書 和相關(guān)網(wǎng)站 基本教材:機械制造工藝學(xué)陳明,
27、機械工業(yè)出版社,2008年4月 機械制造工藝學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)書葉泳東,自編,2009年9月 主要參考書:機械制造工藝學(xué)鄭修本,機械工業(yè)出版社,1999年5月 機械制造工藝學(xué)朱煥池,機械工業(yè)出版社,1998年5月 機械制造工藝學(xué)(含機床夾具設(shè)計)徐嘉元,機械工業(yè)出版社,1998年5月 相關(guān)網(wǎng)站:機械制造工藝與裝備課程網(wǎng)http:/ 22教學(xué)后記 通過課堂講授,同學(xué)們初步了解了基準(zhǔn)的概念、工件定位的原理、方法。本人在講解時,強調(diào)采用以下教法以提高教學(xué)效果: 1講透六點定位原理,關(guān)鍵詞:接觸。 2層層推進法講解六點定位原理,第一層,定位對工件限制了哪些自由度,從單一定位元件到簡單組合定位,再到復(fù)雜的組合定
28、位;第二層,加工某個面時需限制哪些自由度,這里可加深對欠定位、過定位的認(rèn)識;第三層,怎樣選擇定位基準(zhǔn)來限制這些自由度,這實際是對定位基準(zhǔn)選擇原則的應(yīng)用,將在下堂課講授。這三層分別用一組案例來列舉講解,并安排三組作業(yè)練習(xí)。 3本課以案例式為主,始終貫穿討論式、啟發(fā)式教學(xué),充分激活學(xué)生的思維展開教學(xué)互動。 【復(fù)習(xí)與導(dǎo)入】 上節(jié)課講到機械加工工藝規(guī)程的制訂按9個步驟進行,在零件分析、毛坯選擇之后應(yīng)該是第4步擬訂工藝路線,工藝路線擬訂的一個重要方面是要確定加工順序,而加工順序的確定是要以保證加工面之間的相互位置為前提的,正確選擇定位基準(zhǔn)對各加工面之間的相互位置有重要影響。因此,在介紹第4步擬訂工藝路線
29、之前,必須先了解定位基準(zhǔn)的選擇。 【講授新課】 24 工件的裝夾 工件在加工前,在機床或夾具上先占據(jù)一正確位置(定位),然后再予以夾緊的過程稱裝夾。 工件裝夾時必須依據(jù)一定的基準(zhǔn),基準(zhǔn)的選擇影響零件加工的尺寸精度、相互位置精度和加工順序。 241基準(zhǔn)及其分類 基準(zhǔn):用以確定其它點、線、面的位置所依據(jù)的點、線、面。 根據(jù)功用不同,可分為: 設(shè)計基準(zhǔn):零件圖上的基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn):在加工和裝配過程中使用的基準(zhǔn)。 按用途不同又可分為 工序基準(zhǔn):工序圖上的基準(zhǔn)。 定位基準(zhǔn):加工時,使工件在機床或夾具中占據(jù)一正確的位置的基準(zhǔn)。 測量基準(zhǔn):測量已加工表面尺寸及位置的基準(zhǔn)。 裝配基準(zhǔn):裝配時,用以確定零件或部
30、件在產(chǎn)品中的位置的基準(zhǔn)。 242工件定位的概念 2421 定位的概念 定位:工件在機床或夾具中占據(jù)某一正確位置的過程。 說明:)工件的定位應(yīng)該有的一個實在的元件來限定它的位置。 )定位應(yīng)該有一定的精度要求。定位精度的概念通常是指一批零件的限定位置的分布范圍。 243定位的要求 1工件加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)相對于機床占據(jù)一正確的位置,以保證加工表面與其設(shè)計 23基準(zhǔn)間的相對位置精度。 工件加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)相對于刀具占據(jù)一正確的位置,以保證加工表面與其設(shè)計基準(zhǔn)間的相對距離精度。 244 工件定位的方法 直接找正法:用百分表、劃針或目測在機床上直接找正工件。 劃線找正法:用劃針按毛坯或半成品上所劃的線
31、找正工件。 采用夾具定位:用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置。 245 定位的基本原理 2451 六點定位原理 任何一個未被約束的剛體,在空間可以向任何方向移動和轉(zhuǎn)動,在三維坐標(biāo)系中即 X、Y 、Z、X、Y、Z。 這稱為六個自由度。要使工件在空間處于相對固定不變的位置,必須限定其六個自由度。限制方法是:用相當(dāng)于六個支承點的定位元件與工件的定位基面相“接觸”來限制。 2452 常用定位元件所能限制的自由度舉例 1常見典型定位方式及其定位分析,見教材表1-3。 2組合定位中各定位元件限制自由度分析 組合定位:工件以兩個及以上定位基準(zhǔn)的定位。 判斷準(zhǔn)則 定位元件單個定位時,限制轉(zhuǎn)動自由度的作用在組
32、合定位中不變; 組合定位中各定位元件單個定位時限制的移動自由度,相互間若無重復(fù),則在組合定位中該元件限制該移動自由度的作用不變;若有重復(fù),其限制自由度的作用要重新分析判斷,方法如下: 1)在重復(fù)限制移動自由度的元件中,按各元件實際參與定位的先后順序,分首參和次參定位元件,若實際分不出,可假設(shè); 2)首參定位元件限制移動自由度的作用不變; 3)讓次參定位元件相對首參定位元件在重復(fù)限制移動自由度的方向上移動,引起工件的動向就是次參定位元件限制的自由度。 例:如圖工件以外圓柱在3個短V形塊上定位,分析各元件限制的自由度。 單個定位時: V1 限制了:X、Z V2 限制了:X、Z V3 限制了:Y、Z
33、 兩次重復(fù)限制X, 叁次重復(fù)限制Z,按上準(zhǔn)則分析,實際V1、V2較V3先參與,V1、V2參與分不出先后,假設(shè)1為首參限制了X、Z,V2次參限制了Z、X ;V3最后限制了Y。 24再舉兩個例子。 2453 在生產(chǎn)實踐中,工件定位時需要限制的自由度數(shù)目應(yīng)根據(jù)加工表面的尺寸及位置要求來確定。 圖1-18為加工壓板導(dǎo)槽的示例。由于要求槽深方向的尺寸A2,故要限制Z,由于要求槽底面與C面平行,故要限制X、Y,由于要保證槽長A1,故要限制X,由于導(dǎo)向槽要在壓板中心,與長圓孔一致,故要限制Y 和Z。 2454 完全定位與不完全定位 完全定位:限制了工件的全部自由度。 不完全定位:根據(jù)加工要求,限制少于六個自
34、由度的方法。如三爪卡盤、平面電磁吸盤等。 對不必限制的自由度,一般不必布置支承點,但有時也不盡然,主要是可以抵擋部分切削力。 2455 欠定位和過定位(重復(fù)定位) 欠定位:根據(jù)加工要求,未能滿足其限制的自由度數(shù)目,舉例。 過定位:重復(fù)限制工件自由度的定位,舉例。 欠定位不允許,過定位一般是不允許的,因為它可能產(chǎn)生破壞定位、工件不能裝入、工件變形或夾具變形等后果。但如果工件與夾具定位面的精度都較高,過定位不僅是允許的,而且能增加定位的穩(wěn)定性。 【小結(jié)】 基準(zhǔn)分設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn),工藝基準(zhǔn)分裝配基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)。五類基準(zhǔn)可一致也可不一致; 定位概念、工件定位的兩個要求:工件對機床
35、,工件對刀具; 3工件定位的方法 :直接找正、劃線找正、夾具定位; 4定位原理:六點定位原理。 5.常見定位元件所能限制的自由度; 6工件定位時需要限制的自由度; 7完全、不完全定位,欠定位、過定位。 25過程裝備制造技術(shù)講義 講義編號:4 課 題 定位基準(zhǔn)的選擇 授課時數(shù) 2 教學(xué)目的要求 掌握定位基準(zhǔn)的選擇原則,正確選擇定位基準(zhǔn)。 教學(xué)重點難點 重點:定位基準(zhǔn)的選擇原則 難點:定位基準(zhǔn)的選擇 教學(xué)方法手段 教學(xué)方法:以課堂講授、啟發(fā)式為主,穿插案例式、討論式和提問式教學(xué)方法;授課順序按自編學(xué)習(xí)指導(dǎo)書為主。 教學(xué)手段:以多媒體課件為主,其中穿插圖示,配合適當(dāng)板書。 教學(xué)內(nèi)容和步驟、課時分配
36、復(fù)習(xí)導(dǎo)入(5min) 新課: 1.粗基準(zhǔn)的選擇(20min) 2.精基準(zhǔn)的選擇(40min) 3.輔助基準(zhǔn)的應(yīng)用(10min) 4.定位基準(zhǔn)選擇示例(10min) 小結(jié)及作業(yè)布置(5min) 思考題及作業(yè) 思考題: 1. 粗、精基準(zhǔn)的選擇原則有哪些?如何分析這些原則之間出現(xiàn)的矛盾? 2.什么是基準(zhǔn)重合原則?基準(zhǔn)重合的優(yōu)點是什么?叫基準(zhǔn)不重合誤差?如何計算? 3. 什么是基準(zhǔn)統(tǒng)一原則?基準(zhǔn)統(tǒng)一的優(yōu)點是什么? 4. 什么是自為基準(zhǔn)原則?自為基準(zhǔn)的優(yōu)點是什么? 作業(yè): 1. 第一、二、三大題相關(guān)填空、選擇、是非題; 2. 八、某零件主要工藝過程已知,選擇各工序的定位基面、各定位基面所限制的自由度,所
37、使用的定位元件。 基本教材、主要參考書 和相關(guān)網(wǎng)站 基本教材:機械制造工藝學(xué)陳明,機械工業(yè)出版社,2008年4月 機械制造工藝學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)書葉泳東,自編,2009年9月 主要參考書:機械制造工藝學(xué)鄭修本,機械工業(yè)出版社,1999年5月 機械制造工藝學(xué)朱煥池,機械工業(yè)出版社,1998年5月 機械制造工藝學(xué)(含機床夾具設(shè)計)徐嘉元,機械工業(yè)出版社,1998年5月 相關(guān)網(wǎng)站:機械制造工藝與裝備課程網(wǎng)http:/ 教學(xué)后記 通過課堂講授,同學(xué)們初步掌握了定位基準(zhǔn)的選擇方法。本人在講解時,突出以下教點: 1.層層推進法講解定位原理,第一層,定位元件對工件限制了哪些自由度;第二層,加工某個面時需限制哪些自由
38、度;第三層,怎樣選擇定位基準(zhǔn)來限制這些自由度。前兩層在上節(jié)課有過詳細(xì)的闡述,這節(jié)課所講的第三層是對前兩層的深入應(yīng)用,講課時要與上節(jié)課的內(nèi)容密切聯(lián)系起來。 2.對精基準(zhǔn)選擇原則的講解一定要強調(diào)辯證關(guān)系,提示學(xué)生不應(yīng)強求選擇基準(zhǔn)重合或基準(zhǔn)統(tǒng)一的定位方式。 3.設(shè)計一個定位基準(zhǔn)選擇實例對自由度限制、粗精基準(zhǔn)選擇、定位元件選擇進行綜合應(yīng)用,安排學(xué)生做同類習(xí)題。 4.精基準(zhǔn)選擇的一個核心問題是基準(zhǔn)不重合誤差的計算,應(yīng)通過例子,采用對比法說明效果較好。 26【復(fù)習(xí)與導(dǎo)入】 案例: 圖1-18為加工壓板導(dǎo)槽的示例。由于要求槽深方向的尺寸A2,槽長A1,故要限制六個自由度(復(fù)習(xí)分析過程)。這是上節(jié)課介紹的內(nèi)容
39、,上節(jié)課講了工件定位時需要限制哪些自由度。本課所要講述的問題是這些自由度應(yīng)該選擇哪些定位基面來限制。 【講授新課】 怎樣選擇定位基面,生產(chǎn)中已總結(jié)出一些規(guī)律,下面再順次討論起始工序所用的粗基準(zhǔn)和中間、最終工序所用的精基準(zhǔn)的選擇問題。 25 定位基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn):在加工的起始工序中,只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準(zhǔn),則該表面稱為粗基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn):利用已經(jīng)加工過的表面作定位基準(zhǔn),稱為精基準(zhǔn)。 251粗基準(zhǔn)的選擇 考慮兩個問題: 一是合理分配各加工表面的加工余量。 二是保證加工面與不加工面之間的相互位置關(guān)系。 原則有: 選擇不加工面為粗基準(zhǔn),以保證不加工面與加工面之間的相互位置關(guān)系。當(dāng)零件上存
40、在若干個不加工表面時,應(yīng)選擇與加工表面的相對位置有緊密聯(lián)系的不加工表面作為粗基準(zhǔn)。 對于具有較多加工表面的工件,選擇粗基準(zhǔn)時,應(yīng)考慮合理地分配各表面的加工余量。 1)應(yīng)保證各加工表面都有足夠的加工余量,應(yīng)選擇毛坯余量最小的表面作粗基準(zhǔn)。 )對于工件上的某些重要表面(如導(dǎo)軌和重要孔等),為了盡可能使其加工余量均勻,則應(yīng)選擇重要表面作粗基準(zhǔn)。 一般情況下同一尺寸方向上的粗基準(zhǔn)只能使用一次,以免產(chǎn)生較大的定位誤差。 選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整,以便定位可靠。 252 精基準(zhǔn)的選擇 考慮兩個問題: 一是保證零件加工精度 二是考慮裝夾方便、夾具結(jié)構(gòu)簡單。 原則有: 基準(zhǔn)重合原則 基準(zhǔn)重合原則指選擇加工面的設(shè)
41、計(工序)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn),以較容易地獲得加工表面對其設(shè)計基準(zhǔn)的相對位置精度要求。 27 基準(zhǔn)重合 基準(zhǔn)不重合 加工誤差 jc jb+Ta 加工精度 高 低 精度獲得 易 難 (jc=Tc) (jb=Tc-Ta) 夾具 復(fù)雜 簡單 工件裝卸 不便 方便 加工誤差j的來源: 夾具在機床上的安裝誤差,刀具的對刀導(dǎo)向誤差,加工方法誤差(機床幾何誤差,刀具質(zhì)量、工件材質(zhì)、工藝系統(tǒng)彈性變形、熱變形引起的誤差) 基準(zhǔn)不重合時比基準(zhǔn)重合時多了一項誤差Ta,這完全由基準(zhǔn)不重合引起,稱基準(zhǔn)不重合誤差?;鶞?zhǔn)不重合誤差等于定位基準(zhǔn)到設(shè)計基準(zhǔn)間的距離尺寸的公差(相互位置公差)。 選擇定位方案的原則:合理性、經(jīng)濟性。即
42、在保證加工要求的前提下,采用可簡化夾具,方便裝卸之方案。 若基準(zhǔn)重合時,夾具簡單,裝卸方便,則采用基準(zhǔn)重合; 若基準(zhǔn)重合時,夾具復(fù)雜,裝卸不便,則考慮采用基準(zhǔn)不重合。 不應(yīng)強求重合。 若jb+Ta Tc (TaTc(TaTc/3),若減小Ta(=Tc/3)可行,選B(不重合),若減小Ta(=Tc/3)不可行,選A(重合) 如 Tc Ta 100+ 0.220 160+0.063 TaTc/3 ,可減少Ta 至 160 +0.063 (IT8) ,則選B面定位 100+0.054 160+0.063 TaTc/3 ,減少Ta 至 160 +0.018 (IT5) ,則選A面定位 2基準(zhǔn)統(tǒng)一原則
43、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則指在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位。 如圖1-25:加工M、N兩面, 統(tǒng)一用1面定位(基準(zhǔn)統(tǒng)一)時: b=c+x 28加工M面用1面定位,加工N面用2面定位(基準(zhǔn)不統(tǒng)一)時: b= cyq 顯然, bb 因此,基準(zhǔn)統(tǒng)一的優(yōu)點是: ()能減少因基準(zhǔn)變換帶來的加工面間的距離尺寸誤差或相互位置誤差,換言之,能提高加工面間的距離尺寸和相互位置精度。 ()能統(tǒng)一夾具的定位、夾緊裝置,減少設(shè)計制造費用。 3自為基準(zhǔn)原則 選擇加工表面本身為定位基準(zhǔn),使加工余量小而均勻。如拉孔、珩孔、浮動鏜孔。 253 輔助基準(zhǔn)的應(yīng)用 為裝夾方便或易于實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一,人為地制造一種定位基準(zhǔn),這種基準(zhǔn)不是零件上的工作
44、表面,或是一些次要表面(非配合表面),因工藝上的需要作出或提高它們的精度作定位用(圖1-27b),這種基準(zhǔn)稱為輔助基準(zhǔn)。如工藝凸臺、頂尖孔、絲杠外圓等。 254 定位基準(zhǔn)選擇示例 例1:加工上例壓板導(dǎo)槽,由于要求槽深方向的尺寸A2,槽長A1,故要限制六個自由度 根據(jù)基準(zhǔn)重合原則,選C面限制Z、X、Y三個自由度,選前或后側(cè)面限制Y、Z自由度,選右側(cè)面限制X自由度 例2:圖1-28所示車床進刀軸架工藝路線如下: 1.劃線:以不加工表面R22外圓和R15外圓為精基準(zhǔn),同時兼顧不加工的上平面與底面距離18的要求。 2.粗精刨底面和凸臺:按劃線找正 3.粗精鏜32H7孔:根據(jù)基準(zhǔn)重合,以底面和凸臺定位
45、4.鉆、擴、鉸16H9孔: 圖1-25 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 圖1-28 車床進刀軸架 29定位方案1: 以底面和凸臺定位,基準(zhǔn)統(tǒng)一,但水平方向基準(zhǔn)不重合,基準(zhǔn)不重合誤差(0.2)超差(0.21/3),不可行。 定位方案2: 以32H7孔限制4個自由度,底面1 個,垂直方向基準(zhǔn)不重合,基準(zhǔn)不重合誤差(0.2)超差(0.21/3),且安裝剛度差,不可行。 定位方案3: 以底面限制3個自由度和32H7孔限制2個自由度定位,基準(zhǔn)基本重合(只有垂直方向的平行度基準(zhǔn)不重合),夾具結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜,裝夾方便,應(yīng)采用。 【小結(jié)】 1.粗基準(zhǔn)可選擇不加工表面性,以保證加工面與不加工面間的相互位置關(guān)系;選擇加工余量最小的表
46、面、重要表面、大面積表面、形狀復(fù)雜表面、加工勞動量較大表面,以保證合理分配各加工面的加工余量;粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用,選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)平整。 2.精基準(zhǔn)的選擇原則有基準(zhǔn)重合原則,基準(zhǔn)統(tǒng)一原則和自為基準(zhǔn)原則,三個原則各有優(yōu)點,選擇基準(zhǔn)重合還是不重合,基準(zhǔn)重合還是基準(zhǔn)統(tǒng)一,在于是否能保證加工精度并降低加工成本,不是一味地按基準(zhǔn)重合或基準(zhǔn)統(tǒng)一來確定定位方式。 3.輔助基準(zhǔn)是為裝夾方便或易于實現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一而人為制造的一種定位基準(zhǔn),實際中很常用。 30過程裝備制造技術(shù)講義 講義編號:5 課 題 擬訂工工藝路線 授課時數(shù) 2 教學(xué)目的要求 掌握加工方法、加工方案、加工順序、工序數(shù)目的確定原則和方法,能擬定簡
47、單零件的工藝路線。 教學(xué)重點難點 重點:加工方法選擇、加工順序的安排、工序集中與分散的選擇 難點:以上原則的應(yīng)用 教學(xué)方法手段 教學(xué)方法:以課堂講授、啟發(fā)式為主,穿插案例式、討論式和提問式教學(xué)方法;授課順序按自編學(xué)習(xí)指導(dǎo)書為主。 教學(xué)手段:以多媒體課件為主,其中穿插圖示,配合適當(dāng)板書。 教學(xué)內(nèi)容和步驟、課時分配 導(dǎo)入(5min) 新課: 1. 表面加工方法和加工方案的選擇(15min) 2. 零件各表面加工順序的確定(30min) 3. 工序數(shù)目的確定-工序集中與分散(15min) 4. 案例(20min) 小結(jié)及作業(yè)布置(5min) 思考題及作業(yè) 思考題: 1. 何謂經(jīng)濟精度?如何選擇加工方
48、法? 2. 機械加工工藝過程劃分加工階段的原因是什么? 3. 機加工工序安排的原則是什么? 4. 熱處理工序的目的及其安排順序是怎樣的? 5. 工序集中與分散的特點是什么?選用原則有哪些? 作業(yè): 1. 第一、二、三大題相關(guān)填空、選擇、是非題; 2. 五(3)、圖示聯(lián)軸器加工工藝過程已知,詳細(xì)劃分單件小批、大批兩種生產(chǎn)類型下方案的工藝過程的組成(工序、安裝、工位、工步、走刀等)。 基本教材、主要參考書 和相關(guān)網(wǎng)站 基本教材:機械制造工藝學(xué)陳明,機械工業(yè)出版社,2008年4月 機械制造工藝學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)書葉泳東,自編,2009年9月 主要參考書:機械制造工藝學(xué)鄭修本,機械工業(yè)出版社,1999年5月 相關(guān)網(wǎng)站:機械制造工藝與裝備課程網(wǎng)http:/ 教學(xué)后記 通過課堂講授,同學(xué)們初步掌握了擬訂工藝路線的原則、方法。本人在講解時,突出以下教點: 原則方面的理解并不難,難在如何應(yīng)用。留1520分鐘時間舉例講解一個簡單的加工過程如何在不同的生產(chǎn)條件下編排工藝路線,對三先三后原則、工序集中與分散原則就有一個具體化的闡述,學(xué)生的理解就不只停留在概念化,當(dāng)然,更全面的應(yīng)用還是要在典型零件加工一章中。 31 【導(dǎo)入】 擬訂工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關(guān)鍵一步,擬訂工工藝路線的主要內(nèi)容除選擇定位基準(zhǔn)外,還應(yīng)包括確定各表面的加工方法和加工方案、加工順序、工序數(shù)目。關(guān)于工藝路線的擬訂,目前還沒有一套普
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