零件的毛坯选择和成形方法比较

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毛坯的选择

毛坯的选择
第十四章 毛坯的选择
➢毛坯的选择原则 ➢零件的结构分析及毛坯选择 ➢毛坯选择实例
引言
在机械零件的制造中,绝大多数零件是由原材料通 过铸造、锻造、冲压或焊接等成形方法先制成毛坯, 再经过切削加工制成的。切削加工只是为了提高毛坯 件的精度和表面质量,它基本上不改变毛坯件的物理、 化学和力学性能,而毛坯的成形方法选择正确与否, 对零件的制造质量、使用性能和生产成本等都有很大 的影响。因此,正确地选择毛坯的种类及成形方法是 机械设计与制造中的重要任务。
锻件主要应用于受力情况复杂、重载、力学性能要求较高的零件及工具模具 的毛坯制造,如常见的锻件有齿轮、连杆、传动轴、主轴、曲轴、吊钩、拨叉、 配气阀、气门阀、摇臂、冲模、刀杆、刀体等。
一、毛坯的种类及成形方法的比较
3.冲压件
绝大多数冲压件是通过常温下对具有良好塑性的金属薄板进行变形或分离 工序制成的。板料冲压件的主要特点是具有足够强度和刚度、有很高的尺寸 精度、表面质量好、少无切削加工性及互换性好,因此,应用十分广泛。但 其模具生产成本高,故冲压件只适于大批量生产条件。
一、毛坯的种类及成形方法的比较
1.铸件
铸造生产方法较多,根据零件的产量、尺寸及精度要求,可以采用不同的铸 造方法。手工砂型铸造一般用于单件小批量生产,尺寸精度和表面质量较差; 机器造型的铸件毛坯生产率较高,适于成批大量生产;熔模铸造适用于生产形 状复杂的小型精密铸钢件;金属型铸造、压力铸造和离心铸造等特种铸造方法 生产的毛坯精度、表面质量、力学性能及生产率都较高,但对零件的形状特征 和尺寸大小有一定的适应性要求。
冲压件所用的材料有碳钢、合金结构钢及塑性较高的有色金属。常见的冲 压件有汽车覆盖件、轮翼、油箱、电器柜、弹壳、链条、滚珠轴承的隔离圈、 消音器壳、风扇叶片、自行车链盘、电机的硅钢片、收割机的滚筒壳、播种 机的圆盘等。

第十三章零件毛坯成形方法和选择原则

第十三章零件毛坯成形方法和选择原则

塑性好,变形抗力小 中碳钢, 低碳钢和 合金结构 非铁合金 钢 薄板 自由锻件 简单,模 可较复杂 锻件可较 复杂
强度好,塑性好 切削加 液态下化学稳定性 工性好 碳钢, 低碳钢和低合金 合金钢 结构钢 非铁合金 简单, 一般为 圆形或 平面
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适宜的 形状
形状不受限
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4.1、不同毛坯的应用特征
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4.2.2、满足材料的工艺性能要求
工艺性能要求: (1)可行性:毛坯的加工方法能把毛坯 制造出来; (2)简便性:毛坯的加工方法能容易把 毛坯制造出来(成形难易程度); (3)可靠性:生产的毛坯能保证质量 (尺寸精度、表面质量)。
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4.2.2、满足材料的工艺性能要求
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4.3.1、轴杆件分析与毛坯选择
2、按受力分类 (1)转轴:受 弯矩、扭矩; (2)心轴:受 弯矩; (3)传动轴: 受扭矩。
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4.3.1、轴杆件分析与毛坯选择
(二)工作条件 1、分别承受弯、扭、拉、压等多种 应力,并多为循环应力,有时有冲击 应力。 2、局部颈部、滑动表面承受摩擦, 会产生各种断裂、磨损及塑性变形失 效。
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4.2.3、毛坯成形要适应经济性
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4.2.4、符合生产条件


量体裁衣 选用毛坯生产方法时,必须分析本单 位的设备条件和技术水平、工人的技术 能力等。 充分考虑外协的可能性(专业化生产 企业协同生产),降低成本、减少投入、 保证质量。
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机械工艺毛坯相关

机械工艺毛坯相关

一、毛坯的种类毛坯的种类很多,同一种毛坯又有多种制造方法。

1.铸件铸件适用于形状复杂的零件毛坯。

根据铸造方法的不同,铸件又分为:⑴砂型铸造的铸件这是应用最为广泛的一种铸件。

它又有木模手工造型和金属模机器造型之分。

木模手工造型铸件精度低,加工表面需留较大的加工余量;木模手工造型生产效率低,适用于单件小批生产或大型零件的铸造。

金属模机器造型生产效率高,铸件精度也高,但设备费用高,铸件的重量也受限制,适用于大批量生产的中小型铸件。

⑵金属型铸造铸件将熔融的金属浇注到金属模具中,依靠金属自重充满金属铸型腔而获得的铸件。

这种铸件比砂型铸造铸件精度高、表面质量和力学性能好,生产效率也较高,但需专用的金属型腔模,适用于大批量生产中的尺寸不大的有色金属铸件。

⑶离心铸造铸件将熔融金属注入高速旋转的铸型内,在离心力的作用下,金属液充满型腔而形成的铸件。

这种铸件晶粒细,金属组织致密,零件的力学性能好,外圆精度及表面质量高,但内孔精度差,且需要专门的离心浇注机,适用于批量较大的黑色金属和有色金属的旋转体铸件。

⑷压力铸造铸件将熔融的金属在一定的压力作用下,以较高的速度注入金属型腔内而获得的铸件。

这种铸件精度高,可达IT11~IT13;表面粗糙度值小,可达R a3.2~0.4μm;铸件力学性能好。

可铸造各种结构较复杂的零件,铸件上各种孔眼、螺纹、文字及花纹图案均可铸出。

但需要一套昂贵的设备和型腔模。

适用于批量较大的形状复杂、尺寸较小的有色金属铸件。

⑸精密铸造铸件将石蜡通过型腔模压制成与工件一样的腊制件,再在腊制工件周围粘上特殊型砂,凝固后将其烘干焙烧,腊被蒸化而放出,留下工件形状的模壳,用来浇铸。

精密铸造铸件精度高,表面质量好。

一般用来铸造形状复杂的铸钢件,可节省材料,降低成本,是一项先进的毛坯制造工艺。

2.锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯,其锻造方法有自由锻和模锻两种。

自由锻造锻件是在锻锤或压力机上用手工操作而成形的锻件。

零件材料选择及毛坯成形

零件材料选择及毛坯成形
材 料 相 对 价 格 1 1.2~1.7 1.4~1.5 2 1.7~1.9 3 2.1~2.9 1.6~1.9 材 料 相 对 价 格 1.4~1.5 2.4~3.7 5.4~7.2 13.5~15 8 20 13 2.4~2.9
碳素结构钢 低合金结构钢 优质碳素结构 钢 易切削钢 合金结构钢 铬镍合金结构 钢 滚动轴承钢 弹簧钢
★仪表齿轮:板材冲压、非铁合金压力铸造。 ★大齿轮(d>500):铸钢,铸造
2 带轮、飞轮、手轮等:受力不大,结构复杂
一般为灰铸铁铸造,单件生产时,也可采
用低碳钢焊接件。
3 模具毛坯:合金钢锻造
例子:JN – 150型载重汽车变速箱齿轮
一) 工作条件: 1.工作负荷大。 2.高速运转 ( 10~15m/s以上 )。 3.受冲击频繁,磨损较严重。
(二) 选材: 45钢或40Cr。
(三) 加工工艺路线:
下料 锻造 正火 粗加工 调质
半精加工 铣键槽 粗磨
钻中心孔
精车加工
局部淬火(锥孔及外锥体) 花键淬火 精磨
滚铣花键
例2:YJ – 130汽车半轴
一) 工作条件: 1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 3.承受反复弯曲疲劳应力。
碳素工具钢 低合金工具钢 高合金工具钢 高速钢 铬不锈钢 铬镍不锈钢 普通黄铜 球墨铸铁
二.选择材料的基本过程
三.零件的失效分析 1.定义: 零件不能正常和安全的工作, 即零件失效。
结构或形状设计不合理。
材料的选择不合理。 2.原因
加工工艺不合理。
安装与使用不合理。
过量变形失效
Hale Waihona Puke 过量弹性变形过量塑性变形 韧性断裂 脆性断裂 低应力断裂 疲劳断 裂 蠕变断裂 应力腐蚀断裂

第十四章 毛坯选择

第十四章   毛坯选择

4. 焊接件毛坯
焊接是一种永久性的连接金属的方法,其
主要用途不是生产机器零件毛坯,而是制造金属
结构件,如梁、柱、桁架、容器等。 特点:焊件的形状和尺寸不受限制,材料利 用率高, 气密性好,生产周期短,焊件强度和刚 度较高;但抗震性差,易变形。 焊接方法在制造机械零件毛坯时,主要用于: 复杂的大型结构件(如电渣焊万吨水压机的主柱 和横梁)、异种材质零件(如硬质合金刀头与中 碳钢刀体的焊接)、某些特殊形状的零件或结构 件(如蜂窝状结构的零件、波纹管)。
14.3 典型零件毛坯选择
一、轴类零件 轴杆类零件是各种机械产品中用量较大的重 要结构件,常见的有光轴、阶梯轴、曲轴、凸轮 轴、齿轮轴、连杆、销轴等。轴在工作中大多承 受着交变扭转载荷、交变弯曲载荷和冲击载荷, 有的同时还承受拉—压交变载荷。
轴类零件的性能要求:优良的综合力学性 能,高的疲劳强度,轴颈及花键处较高的硬度。 轴类零件常采用钢或铸铁,并用锻造或铸造 毛坯,经机加工成形。 光轴毛坯一般采用热轧或冷轧圆钢。阶梯轴 采用圆钢(尺寸及受力较小时)或锻件(尺寸及受力 较大时)作毛坯。 凸轮轴及曲轴一般采用球墨铸铁作毛坯,有 时采用锻件毛坯。 在特殊情况下,采用锻-焊或铸-焊方法制造 轴类零件的毛坯。
在大批量生产条件下,应选用专用设备和工 具及高生产率的毛坯生产方法。虽使用专用设备 和工具增加了费用,但由于材料消耗与切削加工 量等大幅度降低,生产率提高,故总成本比较低。 例如,CA6140 车床中采用1 000kg 的精密铸件 可以节省机械加工工时3 500 个,具有十分显著 的经济效益。
三、考虑生产条件 根据使用要求和经济性所确定的毛坯生产方 案是否能实现,还必须考虑企业的实际生产条件。 只有实际生产条件能够实现的生产方案才是切实 可行的。 实际生产条件主要指企业的设备条件、技术 水平、厂房情况及原材料供应情况等。如这些条 件不能满足生产要求,就应考虑某些零件的毛坯 生产或毛坯生产中的部分工序与其他企业协作。

机械零件毛坯的选择

机械零件毛坯的选择

机械零件毛坯的选择
机械零件在机器中的作用
机械零件制造:毛坯成形,切削加工。

毛坯选择影响:制造质量,使用性能,生产周期,制造成本。

二、毛坯选择的原则和依据
1、毛坯选择的原则
保证零件的使用要求
外部质量:形状精度,尺寸精度,表面质量
内部质量:成分、组织,力学性能,物理性能、化学性能
降低制造成本
制造成本——材料费、消耗的燃料和动力费、工资、设备费用等2、毛坯选择的依据
零件的用途和工作条件
零件的结构、形状与外形尺寸
生产批量
生产条件(设备、人员、技术水平、管理水平等)
三、常用机械零件毛坯分类及制造方法
1、轴杆类零件
主要起支承传动件和传递转矩的作用。

传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴等
3、机架、箱体类零件
减速器装配图
减速器主要零件的材料和毛坯选择
汽车发动机零件的材料和毛坯选择
台钳装配图
台钳零件的材料和毛坯选择。

零件的毛坯选择

零件的毛坯选择

(1 )( 2)(3 )(4 )(5 )
( 1)(2 )( 3)(4 )( 5)
(2) 金属烧损 (4) 夹渣
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9. 焊条药皮的作用有: (1) 渗合金 (2) 气体保护 (3) 造渣 (4) 脱氧 (5) 脱硫脱磷 10. 常见的快速成形方法有: (1) SLS (2) FDM (3) SLA (4) LOM (5) FDT
不合适结构
1.铸件
改进后结构
改进理由 凸台仿碍起模,将凸台延长
2.铸件
避免交叉及收缩受阻
3. 铸件
侧凹铸件不利于大批生产
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不合适结构 4.自由锻件
改进后结构
改进理由
相贯线无法锻出,避免两圆 柱体垂直相交
锤 上 模 锻 件 6. 拉 深 件
中心孔未垂直于分型面,孔 无法锻出
底部圆角半径必须大于2t,凸 缘圆角半径必须大于(3~4)t
( )(2 )(3 )( )(5 )
( 1)( )(3 )( )(5 )
( )(2 )(3 )(4 )( )
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5. 对于低塑性合金和有色金属合金,常采用的锻造方法为( )( 2)(3 )( )(5 ) (1) 锤上模锻 (2) 高速锤模锻 (3) 摩擦压力机上模锻 (4) 平锻机上模锻 (5) 曲柄压力机上模锻 6. 选择锻造温度应考虑的问题有: (1) 提高塑性 (2) 减小变形抗力 (3) 减少锻打火次 (4) 避免过热 (5) 消除加工硬化 熔化焊常见如下几种方法: (1) 电弧焊 (2) 电渣焊 (3) 激光焊 (4) 电子束焊 (5) 等离子弧焊 8. 电弧焊焊接特点为: (1) 金属强烈蒸发 (3) 气体不易排出 (5) 冷脆 ( 1)(2 )( 3)(4 )(5 )

毛坯工艺设计

毛坯工艺设计

毛坯的结构优化方法与技巧
优化方法
毛坯的结构优化方法包括结构简化、结构等强度、结构稳定 性分析等,通过优化设计,可以降低毛坯的重量,减少材料 的浪费,提高毛坯的承载能力。
优化技巧
在进行毛坯结构优化时,应注意选择合适的材料,合理设计 毛坯的形状和尺寸,优化加工工艺,提高毛坯的精度和表面 质量等。
毛坯的结构可靠性分析
切削加工性
毛坯材料的硬度、韧性、 耐磨性和耐热性等性能应 满足切削加工的要求,以 确保加工质量和效率。
焊接性能
对于需要焊接的毛坯材料, 应具有良好的焊接性能, 如导热性、导电性和可焊 性等。
毛坯材料的热处理与表面处理
热处理
通过加热、保温和冷却等工艺处理, 改变毛坯材料的内部组织结构,以达 到所需的机械性能和物理性能。
毛坯工艺设计
• 毛坯工艺设计概述 • 毛坯材料的选择与处理 • 毛坯的成形方法与工艺 • 毛坯的结构设计与优化 • 毛坯工艺设计实例分析
目录
01
毛坯工艺设计概述
毛坯的定义与分类
定义
毛坯是指通过铸造、锻造、焊接等工 艺方法初步成型的待加工零件。
分类
根据制造方法和材料的不同,毛坯可 分为铸件、锻件、焊件等类型。
其硬度和耐久性。
高压容器毛坯的设计与分析
总结词
高压容器毛坯是用于制造高压容器的关键部件,其设计要求强度高、耐压性好、密封性能好。
详细描述
高压容器毛坯的设计需要考虑材料、厚度、焊接方式等方面的因素,以确保其性能和安全。常见的材 料包括钢材、不锈钢等,厚度和焊接方式根据容器压力和使用要求而定。此外,还需要考虑密封性能 ,以确保容器的安全使用。
05
毛坯工艺设计实例分析
汽车发动机毛坯的设计与分析
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工艺性原则
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
第 4 8页
的焊缝;不能采用电阻焊方法焊接铜合金构件; 不能采用电渣焊焊接薄壁构件等等。选择毛坯成 形方法的同时,要兼顾后续机加工的可加工性。 如切削加工余量较大的毛坯就不宜采用普通压力
铸造成形,不然会暴露铸件表皮下的孔洞;对于 需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体 球墨铸铁和簿壁灰口铸铁,否则难以切削加工。 一些结构复杂,难以采用单种成形方法成形的毛
坯,既要考虑各种成形方案结合的可能性,也需 考虑这些结合是否会影响机械加工的可加工性。
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
第 5 9页
2)适应性原则 在毛坯成形方案的选择中,还要考虑适应性 原则。既根据零件的结构形状、外形尺寸和工作 条件要求,选择适应的毛坯方案。 例如,对于阶梯轴类零件,当各台阶直径相 差不大时,可用棒料;若相差较大,则宜采用锻 造毛坯。 形状复杂和薄壁的毛坯,一般不应采用金属 型铸造;尺寸较大的毛坯,通常不采用模锻、压 力铸造和熔模铸造,多数采用自由锻、砂型铸造 和焊接等方法制坯。
4) 经济性原则(续)
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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因此,生产纲领大时,应采用精度高、生产率 高的毛坯制造方法,这时虽然一次投资较大, 但增大的毛坯制造费用可由减少的材料消耗及 机械加工费用得到补偿。一般的规律是,单件 小批量零件,可采用手工砂型铸造、自由锻造、 手工电弧焊、板金钳工等成形方法生产;批量 大的零件,可采用机器造型、模锻、埋弧自动 焊或其他自动焊接方法和板料冲压等成形方法 制造毛坯。
第 1 页
第7章机械制造工艺规程
7.1.1 毛坯的选择
材料的成形过程是机械制造的重要工艺过程。
机器制造中,大部分零件是先通过铸造成形、锻 压成形或焊接成形方法制得毛坯,再通过切削加
工制成的。毛坯的选择对机械制造质量、成本、 使用性能和产品形象有着重要的影响。
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
机械制造技术
4) 经济性原则
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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经济性原则就是使零件的制造材料费、能 耗费、工时费用等成本最低。应在满足零件使 用要求的前提下,把几套预选方案作经济性比 较,从中选出整体生产成本低廉的方案。一般, 选择毛坯的种类和制造方法时,应使毛坯尺寸、 形状尽量与成品零件相近,从而减少加工余量, 提高材料的利用率,减少机械加工工作量。但 是毛坯越精确,制造就越困难,费用也越高。
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较


机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较


目 录
第7章 机械制造工艺过程 7.1.1 毛坯的选择 7.1.2 常用毛坯成形方法的比较
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
插齿
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
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5) 可持续性发展原则 环境恶化和能源枯竭已是21世纪人类必须解 决的重大问题,在发展工业生产的同时,必须考 虑环保和节能问题,不能干圈一块厂房,毁一片 山林的蠢事。工艺流程设计应以可持续发展为原
则,自觉维护生态环境。应做到以下几点: (1)尽量减少能源消耗,在制定工艺流程中 应考虑选择能耗小的成形方案,并尽量选用低能 耗成形方法的材料,合理进行工艺设计,尽量采 用净成形、净终成形的新工艺。
机械制造技术
2)适应性原则(续)
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
第 710 页
而机床手柄则采用低碳钢圆棒料或普通灰口 铸铁件为毛坯,经简单的切削加工即可完成,不 需要热处理。再如内燃机曲轴在工作过程中承受 很大的拉伸、弯曲和扭转应力,应具有良好的综 合力学性能,故高速大功率内燃机曲轴一般采用 强度和韧性较好的合金结构钢锻造成形,功率较 小时可采用球墨铸铁铸造成形或用中碳钢锻造成 形。对于受力不大且为圆形曲面的直轴,可采用 圆钢下料直接切削加工成形。
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
第 8 页
3) 生产条件兼顾原则 毛坯的成形方案要根据生产条件选择。生产 条件主要指现场毛坯制造的实际工艺水平、设备 状况以及外协的可能性和经济性,同时还要考虑 因生产发展而采用较先进的毛坯制造方法。 尽可能利用现有生产条件完成毛坯制造任务。 若难以满足要求时,则应考虑改变零件的材料和 ( 或 ) 毛坯成形方法,也可通过外协加工或外购解 决。
2)适应性原则(续)
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第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ坯选择和成形方法比较
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零件的工作条件不同,选择的毛坯类型也不 同。如机床主轴和手柄都是轴类零件,但主轴是 机床的关键零件,尺寸形状和加工精度要求很高, 受力复杂且在长期使用过程中只允许发生很微小 的变形,因此要选用具有良好综合力学性能的45 钢或40Cr,经锻造制坯及严格切削加工和热处理 制成。
第 2 7页
1. 毛坯选择的原则
毛坯选择的原则,应在满足使用要求的前提 下,尽可能地降低生产成本,使产品在市场上具 有竞争能力。 1) 工艺性原则 零件的使用要求决定了毛坯形状特点,各种 不同的使用要求和形状特点,形成了相应的毛坯 成形工艺要求。零件的使用要求具体体现在对其 形状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量 和对其化学成分、金属组织、力学性能、物理性 能和化学性能等内部质量的要求上。
工艺性原则
机械制造技术
第7章 机械制造工艺过程
7.1 零件的毛坯选择和成形方法比较
第 3 8页
对于不同零件的使用要求,必须考虑零件材 料的工艺特性(铸造性能、锻造性能、焊接性能等) 来确定采用何种毛坯成形方法。例如,不能采用 锻压成形的方法和避免采用焊接成形的方法来制 造灰口铸铁零件,避免采用铸造成形方法制造流 动性较差的薄壁毛坯;不能采用普通压力铸造的 方法成形致密度要求较高或铸后需热处理的毛坯; 不能采用锤上模锻的方法锻造铜合金等再结晶速 度较低的材料;不能用埋弧自动焊焊接仰焊位置
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