12机制本科03班机械制造工艺学报告Word文件下载.docx
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第六部分实习总结20
第一部分关于《机械制造工艺》生产实习
一、实习目的
《机械制造工艺学》是机械设计制造及其自动化专业重要的专业课之一,为了更好的掌握该课程,需进行《机械制造工艺学》的课程实习,通过对现场生产情况的实习和认识,达到如下目的:
1.掌握机械加工的工艺过程和特点;
2.熟悉工件加工时的定位,夹紧方式及所使用的夹具;
3.了解工件的机械加工质量及其测量方法和所使用的量具;
4.掌握典型零件的加工方法和工艺过程;
5.熟悉主要机加工设备的构造原理、主要结构、加工适用范围和精度特点;
6.了解生产厂(车间)的生产规模、组织形式、物流过程等。
二、实习内容与要求
学生在实习过程中,要善于独立思考,有意识的培养自己分析问题和解决问题的能力。
对生产现场要仔细观察,虚心向工人师傅和工程技术人员请教,做到勤看、勤问、勤思考。
征得师傅允许后,积极主动翻阅现场所能看到的图纸及其他技术文件。
及时完成现阶段性的实习报告内容,能深入学实习,特提出以下要求:
1.了解所在厂(车间)的生产规模和和生产组织形式。
画出车间平面及设备布置概括草图;
2.分析所看到的零件的加工工艺过程,及时画出工序草图;
3.认真分析零件的定位、夹紧原理和所用的夹具,及时画出夹具原理简图并分析定位工件的自由度;
4.认真分析轴类、齿轮、箱体类等典型零件的技术要求(尺寸精度、形位公差、表面粗糙度、热处理、检验等),典型表面的工艺过程和方法。
了解工件的材料、毛坯的结构形式及时效处理、热处理工艺安排,分析各加工工序的定位、夹紧与所使用的夹具,了解典型工艺过程,并掌握工件的检验方法和所使用量具的测量原理;
5.掌握车、铣、刨、镗、齿轮加工的典型机床的主要性能、规格、结构特点,分析主运动、进给运动及机床的调整形式,机床的适用范围、能达到的尺寸精度和表面粗糙度。
画出机床结构简图,标出各运动形式;
6.了解机器的装配过程,熟悉装配的工作方法;
掌握典型零件的装配工艺。
了解装配时所用的设备、工具等;
认真分析现场工艺并能提出合理的改进意见;
8.及时整理和完成上述实习报告要求的内容,字迹工整、语言精练、图表清晰。
第二部分实习工厂概况
兰州机床厂建于1958年,是国家在西北地区定点生产卧式车床的骨干企业,原隶属于省机械集团公司,2003年底下划兰州市。
2006年与天水星火机床有限责任公司实施了资源整合、资产重组。
企业占地面积约328亩,企业总资产1.6亿元;
企业员工731人,A级信用等级。
企业主导产品有CW6163D、CWA6185系列车床;
数控机床有CK6163系列、QK1221数控管子车床、CK6163A×
8M数控卧式车床、高附加值的CK5116数控立车等。
产品L-CX6112×
10M车铣复合机床,荣获2003年甘肃省科技进步二等奖;
产品CK6180A×
3M数控车床,荣获2003年甘肃省科技进步三等奖。
2000年通过ISO9000质量管理体系认证。
2008年企业研发的CK6163A/8M数控卧式车床、CKA6163/3M变频数控车床、CK5112数控立车、CK5116数控立车通过甘肃省科技厅、甘肃省经委组织的科技成果及新产品鉴定,CK6163A/8M数控车床技术水平达“国际先进”,其余三个产品技术水平达“国内领先”。
2009年6月,产品CK6163A/8M数控卧式车床、CK5116数控立式车床,分别荣获甘肃省机械工程学会科学技术一等奖和二等奖。
企业年生产能力达2000台,销售网络遍布全国,出口销往美国、西欧、东南亚及非洲等二十多个国家和地区,享有较高的市场知名度,已具备了良好的市场发展空间,为企业做强做大创造了发展条件。
企业坚持改革与发展并重。
通过与星火文化的融合渗透,确立了“企业增效,职工增收,加快产品结构调整,研发数控车床,增强企业核心竞争力”的发展思路。
重组以来在各级政府的领导下,在星火集团的大力支持下,通过技术、渠道、资源、资金共享,使企业的各项工作突飞猛进。
特别是工业总产值、工业增加值、职工人均工资等各项经济指标都有了大幅度地增长,创下历史最好水平,企业实现了跨跃式发展。
包钢集团机械设备制造有限公司的前身是包钢机械总厂,它是西部地区最大的冶金机械设备制造企业,具有年产钢水41000吨、异型铸件10000吨的配套能力和25000吨机加工及装配能力,是我国重型冶矿专业设备制造行业的大型骨干企业。
机制公司拥有铸钢、铸铁、锻造、铆焊、机加工、木型、工具、检修、轧钢等十余个生产车间和辅助车间。
第三部分齿轮的加工分析
1.齿轮的材料
齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。
齿轮材料的选择对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。
速度教高的齿轮传动,齿面容易产生疲劳点蚀,应选择齿面硬度较高而硬层较厚的材料;
有冲击载荷的齿轮传动,轮齿容易折断,应选择韧性较好的材料;
低速重载的齿轮传动,轮齿容易折断,齿面易磨损,应选择机械强度大,齿面硬度高的材料。
45钢热处理后有较好的综合机械性能。
经过正火或调质可改善金相组织和材料的可切削性,降低加工后的表面粗糙度,并可减少淬火过程中的变形。
因为45钢淬透性差 整体淬火后材料变脆,变形也大,所以一般采用齿面表面淬火,硬度可达HRC52-58。
适合于机床行业,7级精度以下的齿轮。
40Cr是中碳合金钢,和45钢相比,少量铬合金的加入可以使金属晶粒细化,提高强度、改善淬透性,减少了淬火时的变形。
使齿轮获得高的齿面硬度而心部又有足够韧性和教高的抗弯曲疲劳强度的方法是渗碳淬火,一般选用低碳合金钢18CrMnTi,它具有良好的切削性能,渗碳时工件的变形小,淬火硬度可达到HRC56-62,残留的奥氏体量也少,多用于汽车,拖拉机中承载大而有冲击的齿轮。
38CrMoAlA氮化钢经氮化处理后,比渗碳淬火的齿轮具有更高的耐磨性与耐腐蚀性,变形很小,可以不磨齿,多用来作为高速传动中需要耐磨的齿轮材料。
铸铁容易铸成复杂的形状,容易切削,成本低,但其抗弯强度、耐冲击和耐磨性能差。
故常用于受力不大、无冲击、低速的齿轮,
有色金属作为齿轮材料的有黄铜HPb59-1青铜QSNP10-1和铝合金LC4。
非金属材料中的夹布胶木、尼龙、塑料也常用于制造齿轮。
这些材料具有易加工、传动噪声小、耐磨、减振性好等优点,使用于轻载、需减振、低噪声、润滑条件差的场合。
2.齿轮的热处理
①齿坯热处理
钢料齿坯最常用的热处理为正火或调质。
正火安排在铸造或锻造之后,切削加工之前。
这样可以消除钢件中残留的铸造或锻造内应力,并且使铸造或锻造后组织上的不均匀性通过重新结晶得到细化而均匀的组织,从而改善了切削性能和表面粗糙度,还可以减少淬火时变形和开裂的倾向。
调质同样起到了细化晶粒和均匀组织的作用,只不过它可以使齿坯韧性更高些,但切削性能差一些。
对于棒料齿坯,正火或调质一般安排在粗车之后,这样可以消除粗车形成的内应力。
②轮齿热处理
轮齿常用的热处理为高频淬火、渗碳、氮化。
高频淬火可以形成比普通淬火稍高硬度的表层,并保持了心部的强度与韧性。
渗碳可以使齿轮在淬火后表面具有高硬度且耐磨,心部依然保持一定的强度和较高的韧性。
氮化是将论置于氨气中并加热到520-560度,使活性氮原子渗入轮齿表面层,形成硬度很高的氮化物薄层。
在齿轮生产中,热处理质量对齿轮加工精度和表面粗糙度影响很大。
往往因热处理质量不稳定,引起齿轮定位基面及齿面变形过大或表面粗糙度太大而大批报废,成为齿轮生产中的关键问题。
③齿轮毛坯的制造
齿轮毛坯形式主要有棒料、锻件、铸件。
棒料用于小尺寸、结构简单而且对强度要求低的齿轮。
锻件多用于齿轮要求强度高、耐冲击和耐磨。
当齿轮直径大于400-600毫米时,常用铸造方法铸造齿坯。
为了减少机械加工量,对大尺寸、低精度齿轮,可以直接铸出轮齿;
压力铸造,精密铸造、粉末冶金、热扎和冷挤等新工艺,可制造出具有轮齿的齿坯等新工艺,可制造出具有轮齿的齿坯,以提高劳动生产率,节约原材料。
3.实习所见的齿形加工方法
①滚齿
滚齿加工原理和工艺特点。
滚齿是应用一对螺旋圆柱齿轮的啮合原理进行加工的。
所用刀具称为齿轮滚刀。
滚齿是齿形加工中生产率较高、应用最广的一种加工方法。
滚齿加工通用性好,既可加工圆柱齿轮,又可加工蜗轮;
既可加工渐开线齿形又可加工圆弧、摆线等齿形;
既可加工小模数、小直径齿轮,又可加工大模数、大直径齿轮。
滚齿的加工精度等级一般为6-9级,对于8、9级精度齿轮,可直接滚齿得到,对于7级精度以上的齿轮,通常滚齿可作为齿形的粗加工或半精加工。
当采用AA级齿轮滚刀和高精度滚齿机时,可直接加工出7级精度以上的齿轮。
滚齿加工精度分析。
在滚齿加工中,由于机床、刀具、夹具和齿坯在制造、安装和调整中不可避免的存在一些误差,因此被加工齿轮在尺寸、形状和位置等方面也会产生一些误差。
这些误差将影响齿轮传动的准确性、平稳性、载荷分布的均匀性和齿侧间隙。
②插齿
插齿原理及运动:
a.插齿原理从插齿原理上分析,插齿刀与工件相当于一对平行轴的圆柱直齿轮啮合,
b.插齿的主要运动
切削运动。
即插齿刀的上下往复运动。
分齿展成运动。
插齿刀与工件间应保证正确的啮合关系。
插齿刀每往复一次,工件相对刀具在分度圆上转过的弧长为加工时的圆周进给运动。
径向进给运动。
插齿时,为逐步切至全齿深,插齿刀应该有径向进给运动。
让刀运动。
插齿刀做上下往复运动时,向下是工作行程。
为了避免刀具檫伤已加工的齿面并减少刀齿的磨损,在插齿刀向上运动时,工作台带动工件退出切削区异端距离,插齿刀工作行程时,工件恢复原位。
插齿加工质量分析:
a.传动准确性齿坯安装时的几何偏心使工件产生径向位移使得齿圈径向跳动;
工作台分度蜗轮的运动偏心使工件产生切向位移,造成公法线长度变动;
插齿刀的制造齿距累积误差和安装误差,也会造成插齿的公法线变动。
b.传动平稳性插齿刀设计时没有近视误差,所以插齿的齿形误差比滚齿小。
c.载荷均匀性机床刀架刀轨对工作台回转中心的平行度造成工件产生齿向误差;
插齿刀的上下往复频繁运动使刀轨磨损,加上刀具刚性差,因此插齿的齿向误差比滚齿大。
d.表面粗糙度插齿后的表面粗糙度比滚齿小,这是因为插齿过程中包络齿面的切削刃数教多。
提高插齿生产率的措施:
a.高速插齿为了缩短作业时间,可增加插齿刀没分钟的往复次数来谨慎性高速插齿。
现有高速插齿机的往复运动可以达到1000次/分钟,有的已经达到1800次。
b.提高插齿刀耐用度改进刀具材料、刀具集合参数都能提高刀具耐用度。
c.提高圆周进给量提高圆周进给量能减少作业时间,但齿面粗糙度增大,加上插齿回程时的让刀量增大,容易引起振动,因此应将粗精加工分开。
插齿的应用范围:
插齿应用范围广泛,它能加工内外啮合齿轮、扇形齿轮齿条、斜齿轮等。
但是加工齿条需要附加齿条夹具,并在插齿机上开洞;
加工斜齿轮需要螺旋刀轨。
所以插齿适合于加工模数教小、齿宽较小、工作平稳性要求较高、运动精度要求不高的齿轮。
4.齿轮加工工艺过程分析
①基准的选择
对于齿轮加工基准的选择常因齿轮的结构形状不同而有所差异。
带轴齿轮主要采用顶点孔定位;
对于空心轴,则在中心内孔钻出后,用两端孔口的斜面定位;
孔径大时则采用锥堵。
顶点定位的精度高,且能作到基准重合和统一。
对带孔齿轮在齿面加工时常采用以下两种定位、夹紧方式。
以内孔和端面定位这种定位方式是以工件内孔定位,确定定位位置,再以端面作为轴向定位基准,并对着端面夹紧。
这样可使定位基准、设计基准、装配基准和测量基准重合,定位精度高,适合于批量生产。
但对于夹具的制造精度要求较高。
2°
以外圆和端面定位当工件和加剧心轴的配合间隙较大时,采用千分表校正外圆以确定中心的位置,并以端面进行轴向定位,从另一端面夹紧。
这种定位方式因每个工件都要校正,故生产率低;
同时对齿坯的内、外圆同轴要求高,而对夹具精度要求不高,故适用于单件、小批生产。
综上所述,为了减少定位误差,提高齿轮加工精度,在加工时应满足以下要求:
a.应选择基准重合、统一的定位方式;
b.内孔定位时,配合间隙应近可能减少;
c.定位端面与定位孔或外圆应在一次装夹中加工出来,以保证垂直度要求。
②齿轮毛坯的加工
齿面加工前的齿轮毛坯加工,在整个齿轮加工过程中占有很重要的地位。
因为齿面加工和检测所用的基准必须在此阶段加工出来,同时齿坯加工所占工时的比例较大,无论从提高生产率,还是从保证齿轮的加工质量,都必须重视齿轮毛坯的加工。
在齿轮图样的技术部要求中,如果规定以分度圆选齿厚的减薄量来测定齿侧间隙时,应注意齿顶圆的精度要求,因为齿厚的检测是以齿顶圆为测量基准的。
齿顶圆精度太低,必然使测量出的齿厚无法正确反映出齿侧间隙的大小,所以,在这一加工过程中应注意以下三个问题:
a.当以齿顶圆作为测量基准时,应严格控制齿顶圆的尺寸精度;
b.保证定位端面和定位孔或外圆间的垂直度;
c.提高齿轮内孔的制造精度,减少与夹具心轴的配合间隙。
③齿形及齿端加工
齿形加工是齿轮加工的关键,其方案的选择取决于多方面的因素,如设备条件、齿轮精度等级、表面粗糙度、硬度等。
常用的齿形加工方案在上节已有讲解,在此不再叙述。
齿轮的齿端加工有倒圆、倒尖、倒棱和去毛刺等方式。
经倒圆、倒尖后的齿轮在换档时容易进入啮合状态,减少撞击现象。
倒棱可除去齿端尖角和毛刺。
倒圆时,铣刀告诉旋转,并沿圆弧作摆动,加工完一个齿后,工件退离铣刀,经分度再快速向铣刀靠近加工下一个齿的齿端。
齿端加工必须在淬火之前进行,通常都在滚(插)齿之后,剃齿之前安排齿端加工。
④轮加工过程中的热处理要求
在齿轮加工工艺过程中,热处理工序的位置安排十分重要,它直接影响齿轮的力学性能及切削加工性。
一般在齿轮加工中进行两种热处理工序,即毛坯热处理和齿形热处理。
第四部分典型零件加工的技术要求
一、轴类
1.轴类零件的功用、结构特点及技术要求
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于两者之间。
轴用轴承支承,与轴承配合的轴段称为轴颈。
轴颈是轴的装配基准,它们的精度和表面质量一般要求较高,其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定,通常有以下几项:
(1)尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置,通常对其尺寸精度要求较高(IT5~IT7)。
装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6~IT9)。
(2)几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等,一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。
对精度要求较高的内外圆表面,应在图纸上标注其允许偏差。
(3)相互位置精度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。
通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求,否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度,并产生噪声。
普通精度的轴,其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~ 0.03mm ,高精度轴(如主轴)通常为0.001~ 0.005mm 。
(4)表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm,与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。
2.轴类零件的毛坯和材料
(1)轴类零件的毛坯
轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构,选用棒料、锻件等毛坯形式。
对于外圆直径相差不大的轴,一般以棒料为主;
而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴,常选用锻件,这样既节约材料又减少机械加工的工作量,还可改善机械性能。
根据生产规模的不同,毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
中小批生产多采用自由锻,大批大量生产时采用模锻。
(2)轴类零件的材料
轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等),以获得一定的强度、韧性和耐磨性。
45钢是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,淬火后表面硬度可达45~52HRC。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件,这类钢经调质和淬火后,具有较好的综合机械性能。
来源:
(-轴类零件的加工工艺_雪人_新
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn,经调质和表面高频淬火后,表面硬度可达50~58HRC,并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能,可制造较高精度的轴。
精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。
这种钢经调质和表面氮化后,不仅能获得很高的表面硬度,而且能保持较软的芯部,因此耐冲击韧性好。
与渗碳淬火钢比较,它有热处理变形很小,硬度更高的特性。
二、齿轮
1.齿轮的功用与结构特点
齿轮传动在现代机器和仪器中的应用极为广泛,其功用是按规定的速比传递运动和动力。
齿轮的结构由于使用要求不同而具有各种不同的形状,但从工艺角度可将齿轮看成是由齿圈和轮体两部分构成。
按照齿圈上轮齿的分布形式,可分为直齿、斜齿、人字齿等;
按照轮体的结构特点,齿轮大致分为盘形齿轮、套筒齿轮、轴齿轮、扇形齿轮和齿条等等,如图所示。
在上述各种齿轮中,以盘形齿轮应用最广。
盘形齿轮的内孔多为精度较高的圆柱孔和花键孔。
其轮缘具有一个或几个齿圈。
单齿圈齿轮的结构工艺性最好,可采用任何一种齿形加工方法加工轮齿;
双联或三联等多齿圈齿轮(图9-1b、c)。
当其轮缘间的轴向距离较小时,小齿圈齿形的加工方法的选择就受到限制,通常只能选用插齿。
如果小齿圈精度要求高,需要精滚或磨齿加工,而轴向距离在设计上又不允许加大时,可将此多齿圈齿轮做成单齿圈齿轮的组合结构,以改善加工的工艺性。
2.齿轮的技术要求
齿轮本身的制造精度,对整个机器的工作性能、承载能力及使用寿命都有很大的影响。
根据其使用条件,齿轮传动应满足以下几个方面的要求。
(1)传递运动准确性
要求齿轮较准确地传递运动,传动比恒定。
即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。
(2)传递运动平稳性
要求齿轮传递运动平稳,以减小冲击、振动和噪声。
即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。
(3)载荷分布均匀性
要求齿轮工作时,齿面接触要均匀,以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大,引起齿面过早磨损。
接触精度除了包括齿面接触均匀性以外,还包括接触面积和接触位置。
(4)传动侧隙的合理性
要求齿轮工作时,非工作齿面间留有一定的间隙,以贮存润滑油,补偿因温度、弹性变形所引起的尺寸变化和加工、装配时的一些误差。
齿轮的制造精度和齿侧间隙主要根据齿轮的用途和工作条件而定。
对于分度传动用的齿轮,主要要求齿轮的运动精度较高;
对于高速动力传动用齿轮,为了减少冲击和噪声,对工作平稳性精度有较高要求;
对于重载低速传动用的齿轮,则要求齿面有较高的接触精度,以保证齿轮不致过早磨损;
对于换向传动和读数机构用的齿轮,则应严格控制齿侧间隙,必要时,须消除间隙。
B10095?
88中对齿轮及齿轮副规定了12个精度等级,从1~12顺次降低。
其中1~2级是有待发展的精度等级,3~5级为高精度等级,6~8级为中等精度等级,9级以下为低精度等级。
每个精度等级都有三个公差组,分别规定出各项公差和偏差项目
三、箱体
箱体类零件中以机床主轴箱的精度要求最高。
以某车床主轴箱,箱体零件的技术要求主要可归纳如下:
1.主要平面的形状精度和表面粗糙度
箱体的主要平面是装配基准,并且往往是加工时的定位基准,所以,应有较高的平面度和较小的表面粗糙度值,否则,直接影响箱体加工时的定位精度,影响箱体与机座总装时的接触刚度和相互位置精度。
一般箱体主要平面的平面度在0.1~0.03mm,表面粗糙度Ra2.5~0.63μm,各主要平面对装配基准面垂直度为0.1/300。
2.孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度
箱体上的轴承支承孔本身的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度都要求较高,否则,将影响轴承与箱体孔的配合精度,使轴的回转精度下降,也易使传动件(如齿轮)产生振动和噪声。
一般机床主轴箱的主轴支承孔的尺寸精度为IT6,圆度、圆柱度公差不超过孔径公差的一半,表面粗糙度值为Ra0.63~0.32μm。
其余支承孔尺寸精度为IT7~IT6,表面粗糙度值为Ra2.5~0.63μm。
3.主要孔和平面相互位置精度
同一轴线的孔应有一定的同轴度要求,各支承孔之间也应有一定的孔距尺寸精度及平行度要求,否则,不仅装配有困难,而且使轴的运转情况恶化,温度升高,轴承磨损加剧,齿轮啮合精度下降,引起振动和噪声,影响齿轮寿命。
支承孔之间的孔距公差为0.12~0.05mm,平行度公差应小于孔距公差,一般在全长取0.1~0.04mm。
同一轴线上孔的同轴度公差一般为0.04~0.01mm。
支承孔与主要平面的平行度公差为0.1~0.05mm。
主要平面间及主要平面对支承孔之间垂直度公差为0.1~0.04mm。
第五部分典型机床分析
一、车床
车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。
在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。
车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件,是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
铣床和钻床等旋转加工的机械都是从车床引伸出来的。
主运动:
主轴带动工件的旋转运动。
进给运动:
刀架带动刀具的移动。
精度:
粗车公差等级IT13~IT11,表面粗糙度Ra30~12.5μm。
半精车公差等级IT10~IT8,
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- 12 机制 本科 03 班机 制造 工艺学 报告