機(jī)械制造技術(shù)第03次課_第1頁
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前次課回顧第三節(jié)砂型鑄造工藝3、鑄造工藝參數(shù)第四節(jié)特種鑄造1、熔模(失臘)鑄造2、金屬型鑄造3、壓力鑄造4、低壓鑄造5、離心鑄造第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、考慮砂型鑄造工藝的鑄件結(jié)構(gòu)2、考慮合金鑄造性能的鑄件結(jié)構(gòu)第六節(jié)鑄造技術(shù)發(fā)展(自學(xué))1、凝固態(tài)理論應(yīng)用2、鑄造工藝數(shù)值模擬精品資料六、主要鑄造方法的比較比較項(xiàng)目砂型鑄造熔模鑄造金屬型鑄造離心鑄造壓力鑄造低壓鑄造砂型金屬型鑄件材料各種鑄造合金各種鑄造合金,以鑄綱為主常用鑄造合金,以有色合金為主各種鑄造合金鑄造有色合金(鋁、鋅、鎂)常用鑄造合金鑄造有色合金鑄件大小幾乎不受限制中、小鑄件中、小鑄件大、中、小小鑄件大、中鑄件中、小鑄件復(fù)雜程度復(fù)雜復(fù)雜一般一般或簡(jiǎn)單較復(fù)雜較復(fù)雜較復(fù)雜最小壁厚(mm)≥30.3(孔φ0.5)鋁合金>3鑄鐵>5決定于鑄型材料銅合金2其它0.5-1.02~31.5~2.0尺寸精度CT11~7CT7~4CT10~8同上CT8~4CT9~8CT8~6Ra50~12.512.5~1.612.5~3.23.2~0.8~12.512.5~3.2內(nèi)部質(zhì)量晶粒粗、組織松、力學(xué)性能差、鑄造缺陷較多采用重力澆注時(shí)與砂型鑄造相近晶粒細(xì)、組織致密、力學(xué)性能高、氣密性好組織致密、力學(xué)性能較高晶粒細(xì)、學(xué)性能較高、但易產(chǎn)生氣孔且不能熱處理組織致密、力學(xué)性能較高晶粒細(xì)、組織致密、力學(xué)性能較高、氣密性好生產(chǎn)批量各種批量成批、大量成批、大量成批、大量大量小批、成批成批、大量生產(chǎn)率隨機(jī)械化程度的提高而增高較高較高很高一般較高生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短較長(zhǎng)較長(zhǎng)較長(zhǎng)長(zhǎng)較長(zhǎng)較長(zhǎng)設(shè)備費(fèi)用隨機(jī)械化程度的提高而增高中等中等高中等中等工裝費(fèi)用同上較高中等一般高低中等第四節(jié)特種鑄造精品資料本次課內(nèi)容第二章塑性成形第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)第二節(jié)自由鍛1、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)2、塑性變形后金屬的組織和性能3、鍛造比4、金屬的鍛造性能1、自由鍛工序2、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、考慮砂型鑄造工藝的鑄件結(jié)構(gòu)2、考慮合金鑄造性能的鑄件結(jié)構(gòu)塑性成形及其種類精品資料撥桿鑄件一、考慮砂型鑄造工藝的鑄件結(jié)構(gòu)第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、簡(jiǎn)化鑄件外形鑄件設(shè)計(jì)時(shí),不僅要保證其工作性能和機(jī)械性能要求,還必須認(rèn)真考慮鑄造工藝和合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求。1)減少分型面的數(shù)量,且使分型面為平面。2)減少型芯和活塊的數(shù)量。懸臂支架鑄件精品資料一、考慮砂型鑄造工藝的鑄件結(jié)構(gòu)第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、有利于型芯固定、排氣和清理3、結(jié)構(gòu)斜度1)定義:鑄件上垂直于分型面的非加工表面均應(yīng)設(shè)計(jì)出斜度,此斜度稱為結(jié)構(gòu)斜度。盲套管鑄件精品資料第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2)影響因素:與材料、垂直壁高度等因素有關(guān)。3)結(jié)構(gòu)斜度與起模斜度的區(qū)別結(jié)構(gòu)斜度直接在零件圖上示出,斜度值較大。起模斜度是在繪制鑄件工藝圖或模型圖時(shí),對(duì)零件上沒有結(jié)構(gòu)斜度的立壁給予很小的角度(0.5~3°)。圖例結(jié)構(gòu)斜度(a∶h)角度(β)使用范圍1∶511o30′h<25mm的鑄鋼件和鑄鐵件1∶10~1∶205o30′~3oh=25~500mm的鑄鋼件和鑄鐵件1∶501oh>500mm的鑄鋼件和鑄鐵件1∶10030′非鐵碳合金鑄件a精品資料二、考慮合金鑄造性能的鑄件結(jié)構(gòu)第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、合適的鑄造合金2、適宜均勻的壁厚灰鑄鐵的鑄造性能好,適宜于鑄造薄壁鑄件;鑄鋼的鑄造性能差,要嚴(yán)格注意結(jié)構(gòu)工藝性。1)壁厚適宜(1)各種鑄造合金在規(guī)定鑄造條件下的“最小壁厚”各不相同。(2)“最大壁厚”約為“最小壁厚”的3倍。(3)外壁厚:內(nèi)壁厚:筋板厚=1:0.8:0.6(4)截面為避免面積過大,一般設(shè)計(jì)為工字、丁字、槽形,弱處用筋加強(qiáng)。表1-8鑄件允許的最小壁厚鑄型種類鑄件尺寸(長(zhǎng)×寬)鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵鋁合金銅合金砂型<200×2006~85~664~533~5200×200~500×50010~126~10125~846~8>500×50018~2515~20——5~7—金屬型<70×7054—2.5~3.52~3370×70~150×150—5—3.5~4.544~5>150×150106——56~8精品資料二、合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、適宜均勻的壁厚2)壁厚均勻壁厚均勻是指使鑄件各壁的冷卻速度相近,而不是要求所有的壁厚完全相同。壁厚相差過大,易在連接處產(chǎn)生裂紋,厚壁處易形成縮孔、縮松等缺陷。精品資料二、合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、鑄件壁間的逐步過渡1)鑄件壁的轉(zhuǎn)角處應(yīng)有結(jié)構(gòu)圓角。圖1-33,表1-9。2)鑄件壁的連接應(yīng)避免交叉和銳角??刹捎媒诲e(cuò)接頭、環(huán)狀接頭、圓弧過渡等形式連接。圖1-34。3)鑄件的不同壁厚之間應(yīng)逐步過渡。表1-10?!?8~1212~1616~2020~2727~3535~4545~60R值鑄鐵466810121620鑄鋼6681012162025R1≥R+b≤2a圖例尺寸

b≤2a鑄鐵鑄鋼

b>2a鑄鐵鑄鋼

b≤2a

b>2a精品資料二、合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求第五節(jié)鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、自由收縮收縮受阻,產(chǎn)生應(yīng)力;應(yīng)力超過強(qiáng)度,會(huì)出現(xiàn)裂紋。應(yīng)避免。5、減少變形1)剛度差的細(xì)長(zhǎng)類零件的截面應(yīng)設(shè)計(jì)成對(duì)稱結(jié)構(gòu),防止翹曲變形2)對(duì)于大而薄的平板類零件,采用加強(qiáng)筋以防止變形。精品資料第二章塑性成形塑性成形(chénɡxínɡ)的定義塑性成形分類:軋制、擠壓、拉拔、鍛造(duànzào)和沖壓等利用金屬在外力作用下產(chǎn)生的塑性變形,以獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。軋制:金屬坯料在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軋輥的間隙中受壓變形,以獲得各種產(chǎn)品的加工方法精品資料第二章塑性成形塑性成形(chénɡxínɡ)的定義塑性(sùxìng)成形分類:軋制、擠壓、拉拔、鍛造和沖壓等利用金屬在外力作用下產(chǎn)生的塑性變形,以獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。擠壓:金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出??锥冃蔚募庸し椒ā=饘倥髁吓c凸模運(yùn)動(dòng)方向一致的,稱為正擠壓,相反的稱為反擠壓。精品資料第二章塑性成形塑性(sùxìng)成形的定義塑性成形分類:軋制、擠壓、拉拔(lābá)、鍛造和沖壓等利用金屬在外力作用下產(chǎn)生的塑性變形,以獲得具有一定形狀、尺寸和機(jī)械性能的原材料、毛坯或零件的加工方法。拉拔:將金屬坯料拉過拉拔模的??锥冃蔚募庸し椒ň焚Y料一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)1)彈性變形:外力產(chǎn)生的應(yīng)力小于金屬的彈性極限。2)塑性變形:外力產(chǎn)生的應(yīng)力大于金屬的彈性極限。3)塑性變形能力:常用延伸率和斷面收縮率表示。1、金屬的變形2、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)1)單晶體塑性變形(1)滑移A、在切應(yīng)力作用下,晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著一定晶面和晶向發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。B、剛性滑移理論與實(shí)際不符。C、位錯(cuò)滑移理論很好地解釋了塑性變形現(xiàn)象。精品資料一、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)2、金屬塑性變形的實(shí)質(zhì)1)單晶體塑性變形(2)孿生A、在切應(yīng)力作用下,晶體的一部分相對(duì)于另一部分沿著一定晶面和晶向產(chǎn)生一定角度的均勻切變過程。B、孿生引起的塑性變形較小,但可激發(fā)滑移變形的進(jìn)行2)多晶體塑性變形實(shí)際使用的金屬材料大多為多晶體,其變形復(fù)雜得多。(許多單晶體變形的綜合效果)+(晶間的滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng))3、“彈復(fù)”現(xiàn)象塑性變形過程中,當(dāng)外力去除后彈性變形恢復(fù)的現(xiàn)象稱“彈復(fù)”。精品資料二、塑性變形后金屬的組織和性能第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)1、冷變形后金屬的組織和性能1)組織的變化(1)纖維組織:晶粒及夾雜物沿變形最大方向伸長(zhǎng)(2)亞結(jié)構(gòu):使晶粒分化為許多位向略有不同的小晶粒(3)形變織構(gòu):當(dāng)塑性變形很大時(shí),晶粒的位向趨于一致,(4)內(nèi)應(yīng)力、變形和開裂。2)性能的變化:加工硬化現(xiàn)象3)冷變形金屬加熱時(shí)組織和性能的變化(1)常溫下加工硬化后的狀態(tài)不易回復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。(2)當(dāng)溫度上升到(0.25~0.3)T熔時(shí),產(chǎn)生回復(fù)現(xiàn)象(3)當(dāng)溫度上升到0.4T熔時(shí),產(chǎn)生再結(jié)晶,加工硬化消除精品資料二、塑性變形后金屬的組織和性能第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)2、熱變形后金屬的組織和性能1)改善組織,力學(xué)性能提高(1)氣孔、縮松、微裂紋被壓合;(2)粗大的晶粒、夾雜物、樹枝晶被擊碎、細(xì)化;(3)成分偏析在溫度與壓力下通過擴(kuò)散得到均勻化。2)形成纖維組織(1)熱變形后的纖維組織又稱“流線”組織。(2)纖維組織不能用熱處理消除,只能經(jīng)鍛壓等方法消除(3)設(shè)計(jì)與制造零件時(shí),應(yīng)正確控制與使用流線。精品資料三、鍛造比第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)1、鍛造比(Y鍛)拔長(zhǎng)時(shí):Y拔=F0/F;F0、F變形前、后的橫截面積鐓粗時(shí):Y鐓=H0/H;H0、H變形前、后的高度2、鍛造比對(duì)力學(xué)性能的影響Y拔<2時(shí),隨著Y拔的提高,材料的力學(xué)性能提高;Y拔=2.5~5時(shí),材料的橫向性能下降,縱向性能提高;Y拔>5時(shí),橫向性能顯著下降,縱向性能基本變。3、常見鋼材鍛造比的使用范圍種類鍛造比軋制鋼材1.1~1.3碳鋼2~3合金鋼3~4不銹鋼2~6高速鋼5~12中碳鋼精品資料四、金屬的鍛造性能第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)金屬的鍛造性能(可鍛性)是衡量材料在經(jīng)受壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件難易程度的一個(gè)工藝性能。可鍛性常用金屬的塑性變形和變形抗力來綜合衡量。金屬的鍛造性能取決于金屬的本質(zhì)和加工條件1、金屬的本質(zhì)1)化學(xué)成分不同化學(xué)成分的金屬具有不同的鍛造性能:

純金屬合金;低碳鋼高碳鋼;低合金鋼高合金鋼2)金屬組織成分相同但組織不同的金屬具有不同的鍛造性能;純金屬與固溶體的可鍛性能好,碳化物的可鍛性能差;鑄態(tài)柱狀晶組織及粗晶粒的可鍛性差,均勻細(xì)小晶粒的好精品資料四、金屬的鍛造性能第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)2、工藝條件1)變形溫度溫度越高,塑性越大,變形抗力越小。始鍛溫度:高但不能太高,以防止出現(xiàn)過熱、過燒現(xiàn)象。終鍛溫度:高但不能太高,以防止再結(jié)晶使晶粒粗大。2)變形速度:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的變形量稱為變形速度。變形速度對(duì)金屬鍛造性能的影響是矛盾的:變形速度

加工硬化來不及克服變形抗力,塑性變形速度

熱效應(yīng)占主導(dǎo)地位變形抗力,塑性除高速錘鍛之外,常用鍛壓設(shè)備加工時(shí),加工硬化占主導(dǎo)地位。200℃800℃用顏色辨別溫度(wēndù)加熱時(shí),當(dāng)鍛件呈橘黃色,并伴有火星飛出,說明鍛件開始脫碳,超過始鍛溫度(wēndù)。在鍛造過程中,當(dāng)鍛件變?yōu)榘导t色,錘擊反彈明顯,此時(shí)變形抗力太大,溫度(wēndù)已低于終鍛溫度(wēndù)。精品資料四、金屬的鍛造性能第一節(jié)塑性成形基礎(chǔ)2、工藝條件3)應(yīng)力狀態(tài)(1)不同變形方法的應(yīng)力大小和性質(zhì)(拉、壓)是不同的。(2)三個(gè)方向中,壓應(yīng)力的數(shù)目越多,則金屬的塑性越好;拉應(yīng)力的數(shù)目越多,則金屬的塑性越差。(3)同號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下比異號(hào)應(yīng)力狀態(tài)下的變形抗力大。精品資料一、自由鍛工序第二節(jié)自由鍛1、基本工序基本工序是使金屬坯料產(chǎn)生一定程度的塑性變形,以達(dá)到所需形狀和尺寸的工藝過程。主要有:鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、擴(kuò)孔、彎曲、切割、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移等2、輔助工序?yàn)榛竟ば虿僮鞣奖愣M(jìn)行的預(yù)先變形工序。如壓肩等。分類:手工自由鍛機(jī)器自由鍛鍛錘自由鍛水壓機(jī)自由鍛液壓機(jī)自由鍛3、精整工序用以減少鍛件表面缺陷而進(jìn)行的工序。在終鍛溫度后進(jìn)行。定義:自由鍛是指利用沖擊力或靜壓力使坯料在上、下砧鐵間變形的加工方法。蒸汽錘噸位:1、2、3、5t0.4~0.9MPa壓力蒸汽或壓力空氣空氣錘噸位:65、75、150、200、250、400、560、750Kgf精品資料表2-1自由鍛基本工序(gōngxù)的作用和簡(jiǎn)圖名稱鐓粗分類及簡(jiǎn)圖平砧鐓粗局部鐓粗特點(diǎn)高度減小,截面積增大。應(yīng)用1)制作齒輪、圓盤等餅塊類工件;2)沖孔前準(zhǔn)備工序;3)破碎合金鋼中碳化物,使其均勻分布精品資料表2-1自由鍛基本工序(gōngxù)的作用和簡(jiǎn)圖(續(xù))名稱拔長(zhǎng)分類及簡(jiǎn)圖平砧拔長(zhǎng)型砧拔長(zhǎng)空心件拔長(zhǎng)特點(diǎn)橫截面積或壁厚減小,長(zhǎng)度增加。應(yīng)用1)制作軸、拉桿等軸桿類零件;2)制作套筒、透平主軸等空心件。123方截面方截面123圓截面方截面123圓截面圓截面54圓弧型砧圓弧型砧V型砧芯軸精品資料表2-1自由鍛基本(jīběn)工序的作用和簡(jiǎn)圖(續(xù))名稱沖孔與擴(kuò)孔分類及簡(jiǎn)圖沖頭沖孔芯軸擴(kuò)孔特點(diǎn)沖出鍛件上的通孔或盲孔(一般孔徑在ф30mm以上)。作用1)沖孔用于制作坯料不帶孔的空心類工件;2)擴(kuò)孔用于制作坯料帶孔的齒圈、圓環(huán)等空心類工件。精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第二節(jié)自由鍛加工余量:查手冊(cè)。鍛件公差鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動(dòng)量。(1/3~1/4)余量鍛件公差根據(jù)鍛件尺寸、形狀、生產(chǎn)條件來確定。敷料或鍛造余塊為了簡(jiǎn)化鍛件形狀、便于鍛造而增加的一部分金屬。繪制鍛件圖用雙點(diǎn)劃線畫出零件的主要輪廓形狀,零件的名義尺寸加括號(hào)后標(biāo)注在尺寸線下面或后面。鍛件的名義尺寸、公差標(biāo)注在尺寸線上面。檢驗(yàn)試樣的形狀與尺寸等特殊要求。1、繪制鍛件圖零件圖鍛件圖230精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第二節(jié)自由鍛坯料質(zhì)量的計(jì)算G坯=(G鍛+G芯+G切)(1+)G坯——毛坯質(zhì)量。G鍛——鍛件質(zhì)量,按鍛件的名義尺寸計(jì)算。G芯——沖孔時(shí)去掉的芯料質(zhì)量,見表2-2。G切——拔長(zhǎng)時(shí)端部不整而切下的料頭量。見表2-2。

——加熱時(shí)燒損率,見表2-2。2、計(jì)算坯料的質(zhì)量和尺寸G芯G切δ(一次燒損率)實(shí)心沖子沖孔:G芯=(1.18~1.57)d2H0ρ空心沖子沖孔:G芯=(4.32~4.71)d2H0ρ墊環(huán)沖孔:G芯=6.16d2H0ρ矩形截面:G切=(2.2~2.36)B2Hρ圓形截面:G切=(1.65~1.8)D3ρ油爐:2.5%~3%煤氣爐:1.5%~2.5%電阻爐:1.0%~1.5%高頻加熱爐:0.5%~1.0%室式煤爐:2.5%~4.0%`備注:d—沖孔直徑;H0—坯料高度;ρ—鍛件材料的密度;B、H、D—分別為切出部位的截面寬度、高度、直徑。精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第二節(jié)自由鍛坯料尺寸的確定(1)坯料尺寸與第一道工序有關(guān)(2)當(dāng)?shù)谝坏拦ば驗(yàn)殓叴謺r(shí),坯料的高徑比應(yīng)在1.25~2.5之間。圓坯料直徑:D0=(0.8~1.0)(V坯)1/3方坯料邊長(zhǎng):L0=(0.75~0.9)(V坯)1/3(3)當(dāng)?shù)谝坏拦ば驗(yàn)榘伍L(zhǎng)時(shí),鍛造比Y拔應(yīng)為(1.1~1.5)圓坯料直徑:D0=1.13(Y拔F鍛)1/2;F鍛—鍛件的最大截面積方坯料邊長(zhǎng):L0=(Y拔F鍛)1/2(4)查標(biāo)準(zhǔn),找出與初步計(jì)算值相近的直徑或邊長(zhǎng)的坯料。2、計(jì)算坯料的質(zhì)量和尺寸精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第二節(jié)自由鍛工序應(yīng)根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件形狀與尺寸來確定。一般鍛件可大致分為6類,各類工序見表2-3。3、確定鍛造工序表2-3鍛件分類及相應(yīng)鍛造工序序號(hào)類別圖例鍛造工序?qū)嵗?餅塊類鐓粗、沖孔圓盤齒輪模塊錘頭等精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第二節(jié)自由鍛工序應(yīng)根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件形狀與尺寸來確定。一般鍛件可大致分為6類,各類工序見表2-3。3、確定鍛造工序表2-3鍛件分類及相應(yīng)鍛造工序序號(hào)類別圖例鍛造工序?qū)嵗?軸桿類拔長(zhǎng)切肩鍛臺(tái)階主軸傳動(dòng)軸連桿等精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第二節(jié)自由鍛工序應(yīng)根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件形狀與尺寸來確定。一般鍛件可大致分為6類,各類工序見表2-3。3、確定鍛造工序表2-3鍛件分類及相應(yīng)鍛造工序序號(hào)類別圖例鍛造工序?qū)嵗?空心類鐓粗沖孔擴(kuò)孔心軸拔長(zhǎng)空心軸圓筒齒圈圓環(huán)法蘭等精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第二節(jié)自由鍛工序應(yīng)根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件形狀與尺寸來確定。一般鍛件可大致分為6類,各類工序見表2-3。3、確定鍛造工序表2-3鍛件分類及相應(yīng)鍛造工序序號(hào)類別圖例鍛造工序?qū)嵗?曲軸類拔長(zhǎng)錯(cuò)移鍛臺(tái)階扭轉(zhuǎn)曲軸偏心軸等精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第二節(jié)自由鍛工序應(yīng)根據(jù)工序特點(diǎn)和鍛件形狀與尺寸來確定。一般鍛件可大致分為6類,各類工序見表2-3。3、確定鍛造工序表2-3鍛件分類及相應(yīng)鍛造工序序號(hào)類別圖例鍛造工序?qū)嵗?彎曲類拔長(zhǎng)彎曲吊鉤彎桿軸瓦蓋等精品資料二、自由鍛工藝規(guī)程的制訂第

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