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                  機械工藝基礎與夾具百問百答

                  作者:技術管理 日期:2022-04-09 人氣:1430

                      1、什么是機械加工工藝過程?由哪幾部分組成?

                      答:采用各種機械加工的方法,直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量,使之成為合格產品零件的過程,稱為機械加工工藝過程。
                  機械加工工藝過程一般由工序、工步、裝夾及工位等部分組成。

                      2、什么是機械加工工藝規程?在生產中起什么作用?

                      答:將比較合理的機械加工工藝過程的各項內容,編寫成工藝文件,就是機械加工工藝規程。機械加工工藝規程是工廠進行技術準備及組織生產的依據,也是指導生產的重要文件,按照工藝規程進行生產,才能得到合格的零件。

                      3、什么是工序、安裝、工步及工位?

                      答:工序是指一個或一組工人,在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程。

                      安裝是指工件經一次裝夾后所完成的那部工序。每裝夾一次工件稱為一次安裝。

                      工步是指在加工表面和加工工具(刀具)不變的情況下,所連續完成的那一部分工序。加工表面與加工工具,只要改變了其中一樣多就應算作不同的工步。

                      工位是指為了完成一定的工序部分,一次裝夾工件后,工件與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據的每一個位置。它們每變換一個位置,就改變了一個工位。

                      4、怎樣區分加工內容是否屬于同一工序?什么是簡單工序和復雜工序?

                      答:判斷加工內容是否屬于同一個工序,關鍵在于是否連續加工同一工件。在一臺機床上加工一個零件,盡管在加工中多次拆裝工件及變換刀具,但只要不去加工另一工件,則所有的加工內容都屬于同一工序。

                      若一個工序中的加工內容很少,僅有一次安裝、一個工位及很少的工步,稱為簡單工序。若一個工序的加工內容很多,有較多的工步,有時甚至需進行多次安裝,這種工序稱為復雜工序。

                      5、粗加工、精加工和光整加工三類工序的特點是什么?

                      答:粗加工、精加工和光整加工工序的特點如:

                      (1)粗加工工序 從工件上切去大部分加工余量,使其形狀和尺寸接近成品要求的工序為粗加工工序。其加工精度較低,表面粗糙度值較大,一般用于要求不高或非配合表面的最終加工,也作為精加工的預加工。

                      (2)精加工工序 從經過粗加工的表面上切去較少的加工余量,使工件達到較高的加工精度及表面質量的工序為精加工工序。如工件表面無特別高的要求,精加工常作為最終加工。

                      (3)光整加工工序 它是從經過精加工的工件表面上切去很少的加工余量,得到很高的加工精度及很小的表面粗糙度值。研磨、珩磨、超精加工及拋光等方法屬于光整加工工序。

                      6、零件的粗、精加工為什么要分階段進行?

                      答:在確定零件的工藝過程時,將粗、精加工分階段進行,各表面的粗加工結束后再進行精加工,盡可能不要將粗、精加工工序交叉進行,也不要在—臺機床上既進行粗加工,又進行精加工。這樣可以合理地使用機床,并使粗加工產生的加工誤差及工件變形,在精加工時得到修正,有利于提高加工精度。此外,先進行粗加工可提早發現裂紋、氣孔等毛坯缺陷,及時終止加工。

                      7、產品的生產類型根據什么來確定?生產類型有哪幾種?

                      答:根據產品的大小、復雜程度和年產量的多少來確定生產類型。

                      生產類型分為單件生產、成批生產和大量生產三種。

                      8、各種生產類型的主要工藝特征是什么?

                      答:各種生產類型的主要工藝特征如下:

                      (1)單件生產 毛坯精度低,加工余量大;采用通用機床、通用夾具、通用刀具及萬能量具;對工人技術水平要求較高;不考慮零件的互換性。
                      (2)成批生產 毛坯精度及加工余量中等;采用通用機床及一部分專用機床;一般采用專用夾具,  部分采用劃線方法保證尺寸;較多采用專用刀具及量具;要求工人具有中等技術水平;零件普遍具有互換性,但保留某些修配工作。
                      (3)大量生產 毛坯精度高,加工余量小,廣泛采用專用機床及自動機床、專用夾具、專用刀具及量具;對工人技術水平要求不高;零件具有互換性。

                      9、什么是定位?工件為什么要定位?

                      答:使工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程,稱為定位。

                      在機床上加工工件,必須在進行切削前就使工件在機床上或夾具中,使其相對于刀具或機床的切削運動具有正確的位置,即進行工件的定位,才能使工件上加工后的各個表面的尺寸及位置精度符合零件圖或工藝文件所規定的要求。

                      10、什么是六點定位原理?

                      答:采用布置恰當的六個支承點來消除工件的六個自由度,使工件在夾具中的位置完全確定下來,稱為六點定位原理。

                      11、完全定位和不完全定位的含義

                      答:如果某種定位方式全部消除了工件的六個自由度,這種定位方式稱為完全定位。如果某種定位方式沒有全部消除工件的六個自由度,而能滿足加工要求,這種定位方式稱為不完全定位。

                      12、什么是欠定位和過定位?工件在欠定位或過定位的情況下加工,將會產生什么后果?

                      答:根據工件的加工要求,實際消除的自由度數少于應需消除的自由度數稱為欠定位。工件欠定位時,無法保證加工要求,因此不允許在欠定位的情況下進行加工。

                      重復消除某自由度的定位稱為過定位。以過定位方式進行定位時,由于工件與定位元件都存在誤差,無法使工件的定位表面同時與進行重復定位的定位元件接觸,如將工件強行夾緊,工件與定位元件將產生變形,甚至損壞。

                      13、加工箱體零件時,常選用工件上的一面和兩孔作為定位基準,這時應選用哪些定位元件?各定位元件可限制工件幾個自由度?

                      答:應選用的定位元件是定位平面、短圓柱銷和菱形銷。

                      定位平面限制三個自由度;短圓柱銷限制兩個自由度;菱形銷限制一個自由度。

                      14、什么是定位誤差?它包括哪兩個誤差?

                      答:由于定位方法所產生的誤差,稱為定位誤差。具體來說,定位誤差是指一批工件定位時,工件的設計基準在加工尺寸方向上相對于夾具(機床)的最大變動量。
                      定位誤差包括基準位移誤差和基準不符誤差。

                      15、什么是基準位移誤差?產生基準位移誤差的原因是什么?采取什么措施可減小基準位移誤差?

                      答:工件定位時,工件的定位基準在加工尺寸方向上的變動量,稱為基準位移誤差。

                      產生基準位移誤差的原因一般有以下幾點:

                      (1)工件定位表面的誤差。
                      (2)工件定位表面與定位元件間的間隙。
                      (3)定位元件的制造誤差及磨損。
                      (4)定位機構的制造誤差、間隙及磨損。

                      提高定位元件和工件定位表面的精度,可有效地減小基準位移誤差。

                      16、什么是基準?按其作用分哪兩大類?

                      答:機械零件由若干表面組成,各表面之間有確定的尺寸及位置精度要求。用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面,稱為基準。

                      按其作用,基準可以分為設計基準和工藝基準兩大類。

                      17、什么是裝配基準、測量基準、定位基準和工序基準?

                      答:裝配基準是指裝配時用以確定零件或部件在產品中的相對位置所采用的基準。

                  測量基準是指測量工件加工表面的尺寸及位置精度所采用的基準。

                      定位基準是指加工中用作定位的基準。包括用于找正的基準和在夾具中定位的基準。

                      工序基準是在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準。

                      18、什么是輔助基準?試舉例說明。

                      答:工件缺少作為工藝基準的適用表面,或已有表面精度過低,不宜作為工藝基準,這時需要在工件上設置或加工出用作工藝基準的表面,或將已有的表面提高加工精度后作為工藝基準。這種表面稱為輔助基準,輔助基準也是工件的工藝基準。

                      如軸類零件上的中心孔、精車的60°孔口倒角、軸端60°外倒角、工件上開止口或增加工藝凸臺及鉆削工藝孔等就是常用的輔助基準。

                      19、什么是基準不符?什么是定位基準不符誤差?

                      答:在某些工序中,工件的基準與設計基準不相重合,稱為基準不符。

                      定位基準不符誤差是設計基準與定位基準間的相對位置在加工尺寸方向上的變動量。

                      20、什么是粗基準?試述選擇粗基準的原則。

                      答:以毛坯面作為定位的基準,這種基準稱為粗基準。

                      選擇粗基準的原則是:

                      (1)應以較重要的工作表面或加工余量較少的表面作為粗基準。
                      (2)應以不加工表面作為粗基準,若有幾個不加工表面,則應選用其中與加工表面位置要求高的表面作為粗基準。
                      (3)應盡可能選用毛坯上平整光潔、無澆冒口及飛邊的表面作為粗基準,使定位正確,夾緊可靠。
                      (4)粗基準一般只使用一次。

                      21、什么是精基準?試述選擇精基準的原則。

                      答:用已加工表面作為定位基準,這種基準稱為精基準。

                      選用精基準的原則是:

                      (1)選用加工表面的設計基準為定位基準,這就是基準重合原則。
                      (2)所選用的定位基準能用于多個表面及多個工序的加工,這就是基準統一原則。
                      (3)當零件加工表面的余量很小時,可以用待加工表面本身定位,即“自身定位”。
                      (4)所選的定位基準應有較大的裝夾表面,其精度應與加工精度相適應。

                      22、按照基準統一的原則選用精基準有什么優點?

                      答:按照基準統一的原則所選用的精基準,能用于多個表面的加工及多個工序的加工,可以減少因基準變換帶來的 誤差,提高加工精度。此外,還可以減少夾具的類型,減少設計夾具的工作量。

                      23、用不加工表面作為粗基準可起什么作用?為什么粗基準一般只可使用一次?

                      答:用不加工表面作為粗基準,能使不加工表面對加工表面具有較正確的相對位置,從而達到壁厚均勻,內腔或外形對稱的目的。

                      因毛坯的質量差,重復定位精度很低,若用毛坯面在兩次裝夾中定位,則所得到的兩個加工表面間將出現很大的位置誤差,所以粗基準一般只使用一次。

                      24、工藝尺寸鏈的計算主要用來解決什么問題?什么叫組成環、封閉環?怎樣判別增環和減環?

                      答:進行工藝尺寸鏈的計算,可以在基準不重合時進行尺寸換算,也是計算中間工序尺寸的一種科學而又方便的計算方法。

                      在尺寸鏈中,能人為地控制或直接獲得的尺寸稱為組成環。在尺寸鏈中被間接控制的尺寸,即當其他尺寸出現后自然形成的尺寸,稱為封閉環。

                      增環與減環可按定義在尺寸鏈圖上判別:在其他各組成環不變的條件下,當某組成環的增大會導致封閉環隨之增大,則該組成環為增環;同理,當某組成環的增大會導致封閉環隨之減小,則該組成環為減環。

                      此外,也可以用循矢原則予以判別:從封閉環向任一方向出發去依次判斷各組成壞,若某組成環的方向是順著出發方向的,則為減環;若某組成環的方向是與出發方向反向標注的,則為增環。

                      25、什么是加工精度?什么是加工誤差?加工精度有哪些主要內容?

                      答:零件加工后的實際幾何參數(尺寸、形狀和位置)與理想幾何參數的符合程度,稱為加工精度。兩者不符合程度稱為加工誤差。
                      零件加工精度的主要內容有:尺寸精度、幾何形狀精度和相互位置精度。

                      26、零件分粗、精階段加工,為什么能提高加工精度?

                      答:精加工時采用很小的切削深度及進給量進行切削,可以在很小的切削力及變形的情況下,修正粗加工中產生的各種誤差。此外,粗加工后如將工件放置一段時間,使工件充分變形再進行精加工,可以減小殘余應力對加工精度的影響。因此分粗、精階段加工可以提高加工精度。

                      27、在加工過程中為什么要消除或盡可能減少工件的殘余應力?

                      答:因為在加工過程中,具有殘余應力的工件處于不穩定狀態,具有恢復到無應力狀態的傾向,在常溫下會緩慢地產生變形,喪失其原有的加工精度。此外,具有殘余應力的毛坯及半成品,切去一層金屬后,使工件產生明顯的變形。所以要消除或盡可能減少工件的殘余應力。

                      28、減少工件殘余應力的措施有哪些?高溫時效和低溫時效各適用于處理哪類工件?

                      答:減少工件殘余應力的措施有:

                      (1)高溫時效。
                      (2)低溫時效。
                      (3)振動去應力。
                      (4)采用粗、精加工分開的方法。
                      (5)自然時效。

                      高溫時效適用于鑄、鍛、焊毛坯及粗加工后的工件。低溫時效適用于半精加工后的工件。

                      29、怎樣減少工藝系統熱變形造成的誤差?為什么精密機床在加工前要空運轉一段時間?

                      答:減少工藝系統熱變形造成的誤差的措施為:充分冷卻,減少溫升;機床在熱平衡狀態下進行加工;在恒溫條件下進行精密加工。

                      精密機床的熱變形對加工精度的影響較為明顯。由于機床的體積及質量較大,因此從開始升溫到其溫度基本不變,即達到熱平衡狀態,需要較長時間。在升溫過程中機床持續發生變形,較難控制工件的加工尺寸。所以精密機床在加工前,應空運轉一段時間進行預熱,待達到熱平衡狀態后,再進行加工。

                      30、為什么在外圓磨床上用前、后固定頂尖裝夾工件可以提高加工精度?

                      答:在外圓磨床上用前、后固定頂尖裝夾工件,使機床主軸僅起帶動作用,這樣可以避免主軸回轉誤差造成加工誤差,從而提高加工精度。

                      31、精密零件為什么要在恒溫條件下進行測量?

                      答:精密零件在恒溫條件下進行測量,主要是為了避免因工件與量具熱膨脹系數的不同而造成的測量誤差。

                      32、機械加工的表面質量包括哪些方面?表面質量對零件的使用性能有什么影響?

                      答:表面質量是指零件加工后的表面層狀態,是衡量機械加工質量的一個重要方面。它包括表面粗糙度、表面層金屬的金相組織狀態、力學性能和殘余應力的大小及性質。

                      表面質量對零件使用性能的影響可分為:

                      (1)表面粗糙度的影響 表面粗糙度影響配合性質、耐磨性、疲勞強度及耐蝕性。
                      (2)冷作硬化層的影響 冷作硬化能提高零件的耐磨性,但過度硬化會使表面產生細小的裂紋及剝落,加劇零件的磨損。
                      (3)表面殘余應力的影響 零件表層在加工或熱處理過程中若產生壓應力,可適當提高零件的疲勞強度。

                      33、工件表面產生加工硬化的原因是什么?對零件的工作性能有什么影響?

                      答:工件表面在加工過程中產生強烈的塑性變形后,表面的強度、硬度都得到提高,并達到一定的深度,這叫加工硬化。由于加工硬化提高了表面的硬度,可提高零件的耐磨性。加工硬化程度越高,其耐磨性越好,但有一定限度,過度的硬化會使表面產生細小的裂紋及剝落,加劇磨損。

                      34、影響工件表面粗糙度的主要因素有哪些?可采用哪些方法減小表面粗糙度值?

                      答:影響工件表面粗糙度的因素很多,歸納起來主要有以下四點:

                      (1)刀具幾何參數。
                      (2)切削用量。
                      (3)積屑瘤與鱗刺。
                      (4)振動。

                      凡是能減小殘留面積及其高度的、減小振動的、減小或抑制積屑瘤高度及鱗刺的方法均能減小表面粗糙度值。從刀具幾何參數上,可適當減小副偏角和增大刀尖圓弧半徑,必要時可磨出修光刃,從切削用量上,可適當減小進給量。還可從減小刀具與工件間的摩擦、擠壓上著手,使刀具刃磨得鋒利,加注切削液和對某些韌性好的工件材料進行適當的熱處理等。

                      35、什么是強迫振動?什么是自激振動?各有什么特點?

                      答:強迫振動是指由外界周期性的干擾力引起的振動。強迫振動的頻率與干擾力的頻率一致,當干擾力的頻率與工藝系統的自振頻率一致時,將產生“共振”,出現最大的振幅。

                      自激振動是指從切削部位吸收的能量而產生的振動。自激振動與切削同時存在,停止切削振動也就停止,且振動頻率等于或接近振動部件的自振頻率。

                      36、生產中可采取哪些措施來消除或減小振動?

                      答:對于強迫振動,只要找出干擾力的來源,并設法消除,一般可消除振動。

                      對于自激振動,可采取下列措施來減小或消除:

                      (1)提高工藝系統的剛性,特別要提高工件、長鏜桿、尾座及薄弱環節的剛度。
                      (2)減小運動部件的間隙。
                      (3)修磨刀具及改變刀具的裝夾方法,改變切削力的方向,減小作用于工藝系統低剛度方向的切削力。
                      (4)改變刀具的幾何參數。

                      消除高頻振動除增大刀具及工件的剛性外,還可采用沖擊式消振裝置,如沖擊式消振刀桿等。

                      37、機床夾具由哪幾部分組成?各起什么作用?

                      答: 機床夾具的組成部分及作用為:

                      (1)定位元件 用于確定工件在夾具中的位置使工件在加工時相對刀具及運動軌跡有一個正確的位置。
                      (2)夾緊裝置 用于保持工件在夾具中的既定位置,使它不致因加工時受到外力的作用而改變原定的位置。
                      (3)對刀元件 用來確定夾具相對于刀具的位置。
                      (4)夾具體 用于連接夾具上各個元件或裝置,使之成為一個整體的基礎件。夾具體也用來與機床有關部位相連接。
                      (5)其他元件和裝置 根據需要,夾具上還可以有其他組成部分,如分度裝置等。

                      38、對機床夾具的夾緊裝置有哪些基本要求?

                      答:對機床夾具的夾緊裝置的基本要求是:

                      (1)夾緊時不應破壞工件在定位時所得到的位置。
                      (2)夾緊應可靠和適當,既要使工件在加工過程中不產生移動或振動,又不使工件產生過大的變形和損傷。
                      (3)夾緊裝置應使操作安全、方便、省力、迅速。
                      (4)夾緊裝置必須保證不因毛坯或半成品的制造公差而使工件夾不緊或產生過度的變形。
                      (5)夾緊裝置的自動化程度及復雜程度應與產品的生產類型相適應。

                      39、什么是夾緊力三要素?怎樣確定夾緊力的方向?

                      答:夾緊力的三要素是方向、大小和作用點。

                      確定夾緊力的方向時,一般應遵循下述原則:

                      (1)夾緊力作用方向應有助于工件定位的準確性。
                      (2)夾緊力方向應盡可能使所需夾緊力減小。
                      (3)夾緊力方向應盡可能使工件變形減小。

                      40、如何確定夾緊力的作用點?

                      答:確定夾緊力的作用點時,應盡量做到以下幾點:

                      (1)夾緊力的作用點應落在夾具的支承元件上或幾個支承元件所形成的支承面內。
                      (2)夾緊力的作用點應盡量靠近加工面,若工件形狀特殊,夾緊力作用點無法靠近加工面時,可增添輔助支承。
                      (3)夾緊力的作用點應落在工件剛度較好的部位。

                      41、斜楔夾緊機構有哪些特點?

                      答:斜楔夾緊有以下特點:

                      (1)斜楔結構簡單,有增力作用。
                      (2)斜楔夾緊的行程小。
                      (3)使用手動操作的簡單斜楔夾緊時,工件的夾緊和松開都需敲擊斜楔的大、小端,因此,單獨應用較少,通常與氣動、液壓裝置或螺旋機構聯合使用。

                      螺旋夾緊機構的原理是什么?有哪些優缺點?

                      答:螺旋夾緊的原理與斜楔相同,可將螺旋看作一個繞在圓柱上的斜面,展開后就相當于斜楔。

                      螺旋夾緊機構結構簡單,夾緊可靠,由于螺旋升角很小,所以擴力作用比斜楔大,并能可靠自鎖,在機床夾具中得到廣泛應用。其缺點是夾緊動作慢,可采用快速螺旋夾緊來解決。

                      42、偏心夾緊裝置有什么特點?
                      答:偏心夾緊裝置的夾緊速度比螺旋夾緊要快得多,應用很廣。但偏心夾緊裝置的夾緊距離較小,擴力倍數不及螺旋夾緊裝置大,通常用于沒有振動或振動很小,需要夾緊力不大的場合。

                      43、什么是自動定心夾緊機構?為什么這類裝置能自動定心?

                      答:能同時使工件得到定心和夾緊的裝置稱為自動定心夾緊機構。

                      自動定心夾緊機構的各個定位面能以相同的速度同時相互移近或分開,因此這種裝置的定位部分能自動定心,并對工件進行夾緊。

                      44、機床夾具中常用的動力裝置有哪幾類?

                      答:機床夾具中常用的動力夾緊裝置有氣動、液壓、氣-液壓聯合夾緊、真空和電磁夾緊等。

                      45、什么是夾具的對定?對定包括哪兩方面?
                      答:在機械加工中,使夾具的定位面相對于刀具和切削運動占有一個理想位置的過程,稱為夾具的對定。
                      夾具的對定通常包括兩個方面:一是夾具的定位,即使夾具相對于切削運動有一個正確的位置;二是夾具的對刀,即使夾具相對于刀具有一個正確的位置。

                      46、夾具在機床上常用的定位形式有哪幾種?

                      答:夾具在機床上常用的定位形式有兩種,一種是夾具安裝在機床的工作臺平面上,用夾具的底平面定位,如銑床、刨床、鉆床、鏜床、平面磨床等機床上的夾具;另一種是將夾具安裝在機床的回轉主軸上,如車床、外圓磨床等機床上的夾具。

                      47、什么是夾具的“臨床加工”?為什么它能提高零件的加工精度?

                      答:夾具的“臨床加工”就是把夾具裝在機床上,初步找準位置,然后再對夾具的定位面進行加工?!芭R床加工”是用切削成形運動的本身來形成定位元件的定位面的,避免了很多中間環節的影響,如夾具的制造誤差、裝配誤差、安裝誤差等,能獲得較高的夾具定位精度,所以能提高零件的加工精度。

                      48、機床夾具中常用分度裝置的對定機構有幾種形式?

                      答:機床夾具中常用的分度對定裝置有以下幾種:

                      (1)鋼球對定。
                      (2)圓頭銷對定。
                      (3)圓柱銷對定。
                      (4)菱形銷對定。
                      (5)錐銷對定。

                      48、對刀塊有什么作用?如何調整刀具與對刀塊之間的距離?

                      答:對刀塊的作用是用來調整刀具相對于工件定位面的位置。

                      對刀時,把刀具移向對刀塊,將塞尺置于刀具與對刀塊之間,調整刀具位置,并不斷地抽動塞尺,根據抽動塞尺的感覺來控制刀具與對刀塊之間的距離,將刀具調準到離對刀塊表面規定的距離為止。

                      49、什么是組合夾具?它有哪些優缺點?

                      答:由一套預制的標準元件及部件,按照工件的加工要求拼裝組合而成的夾具,稱為組合夾具。

                      組合夾具有以下一些優點:

                      (1)能迅速為生產提供夾具,縮短生產準備周期。
                      (2)節約人力和物力。
                      (3)減少夾具存放面積,改善管理工作。

                      缺點是:

                      (1)初始費用較大。
                      (2)剛性較差。

                      50、機床夾具在機械加工中的左右有哪些?

                      (1)保證加工精度

                      采用夾具安裝,可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置,工件的位置精度由夾具保證,不受工人技術水平的影響,其加工精度高而且穩定。

                      (2)提高生產率、降低成本

                      用夾具裝夾工件,無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊,顯著地減少了輔助工時;用夾具裝夾工件提高了工件的剛性,因此可加大切削用量;可以使用多件、多工位夾具裝夾工件,并采用高效夾緊機構,這些因素均有利于提高勞動生產率。另外,采用夾具后,產品質量穩定,廢品率下降,可以安排技術等級較低的工人,明顯地降低了生產成本。  

                      (3)擴大機床的工藝范圍

                      使用專用夾具可以改變原機床的用途和擴大機床的使用范圍,實現一機多能。例如,在車床或搖臂鉆床上安裝鏜模夾具后,就可以對箱體孔系進行鏜削加工;通過專用夾具還可將車床改為拉床使用,以充分發揮通用機床的作用。

                      (4)減輕工人的勞動強度

                      用夾具裝夾工件方便、快速,當采用氣動、液壓等夾緊裝置時,可減輕工人的勞動強度。


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