CN117943843A - 钻铆***及工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钻铆***及工作方法,涉及机械加工设备技术领域,包括旋转定位***和移动机器人平台;所述旋转定位***定位安装待加工产品,且所述旋转定位***带动待加工产品绕定位中心的轴线转动;所述移动机器人平台设置在旋转定位***的一侧,所述移动机器人平台包括AGV移动平台和执行器,所述执行器安装在AGV移动平台上的机械臂的末端,所述AGV移动平台沿指定路径在初始位置和工作区域之间运动。通过旋转平台带动待加工产品转动,设置移动机器人平台在旋转平台的一侧,免去了移动机器人平台反复移动定位的问题,有助于节省设备的占地空间,且移动机器人平台无需反复定位运动控制过程简单。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工设备技术领域,具体地,涉及一种钻铆***及工作方法。
背景技术
飞机制造中铆接装配占有十分重要的地位,据估算,飞机装配劳动量约占整个格飞机制造劳动量的40%-50%,其中铆接约占30%。随着对飞机性能要求的不断提高,人们愈来愈重视铆接质量,使其适应质量稳定、生产速率高、疲劳寿命长的要求。
现有公开号为CN107932081B的中国专利申请文献,其公开了一种形位自适应自动钻铆***及其使用方法,移动平台包括基体以及安装在基体下端的脚轮,移动平台可在舱体及型架外侧进行全方位移动,其上集成设有数控***、定位与导航***、视觉传感***、手眼与力位混合控制***以及测量***;所述移动机械臂固定在移动平台上端一侧,包括机械臂和末端执行器;型架包括上定位盘、下定位盘、底座、支臂轴和旋转支臂;底座下端与地基固定,上端安装有下定位盘,下定位盘通过支臂轴与上定位盘连接,旋转支臂装配在支臂轴上。
现有技术中的钻铆***中的移动平台需要在舱体及型架外侧进行全方位移动,需要的运动空间大,且运动控制过程繁琐,存在待改进之处。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种钻铆***及工作方法。
根据本发明提供的一种钻铆***,包括旋转定位***和移动机器人平台;所述旋转定位***定位安装待加工产品,且所述旋转定位***带动待加工产品绕定位中心的轴线转动;所述移动机器人平台设置在旋转定位***的一侧,所述移动机器人平台包括AGV移动平台和执行器,所述执行器安装在AGV移动平台上的机械臂的末端,所述AGV移动平台沿指定路径在初始位置和工作区域之间运动。
优选地,所述AGV移动平台的底部设置有可升降的第一脚轮,所述AGV移动平台的底部还设置有光学传感器;所述AGV移动平台初始位置和工作区域之间的地面上设置有有色导线,所述光学传感器识别有色导线并使AGV移动平台沿有色导线的轨迹运动。
优选地,所述AGV移动平台的底部设置有扫描仪,当所述扫描仪在监控区域检测到靠近的物体时,所述执行器安全抱停。
优选地,所述AGV移动平台上设置有自动换刀库、铆钉架以及试板架;所述机械臂允许执行器运动至自动换刀库换刀,所述机械臂允许执行器运动至铆钉架获取铆钉,所述机械臂允许执行器运动至试板架进行作业测试。
优选地,所述执行器集成有自动定位装置、钻孔装置、涂胶装置以及铆接装置。
优选地,所述旋转定位***包括工装平台和旋转平台,所述旋转平台转动安装在工装平台上,所述移动机器人平台设置在工装平台的一侧。
优选地,所述旋转平台包括机身骨架、框架支座以及旋转型架,所述机身骨架通过定位及固定器械与框架支座紧固连接,所述框架支座通过紧固件与旋转型架紧固连接;所述工装平台的底部设置有环形导轨,所述旋转型架的底部设置有脚轮,所述脚轮安装在环形导轨上并允许旋转型架绕环形导轨的中心轴线转动。
优选地,所述旋转型架的顶部设置有平台花纹板;所述平台花纹板处于常规状态下时,所述平台花纹板将旋转型架的顶部封闭;所述平台花纹板处于翻折状态下时,所述旋转型架的顶部与机身骨架的内部连通。
优选地,所述旋转型架内设置有内部登入梯和内部升降平台,所述内部登入梯用于操作人员进入旋转平台内;所述内部升降平台用于在平台花纹板处于翻折状态下时,带动操作人员进入所述旋转型架顶部外表面。
根据本发明提供的一种钻铆***的工作方法,工作方法包括如下步骤:定位安装:将待加工产品定位安装在旋转定位***的旋转平台上;平台运动:AGV移动平台自初始位置沿指定路径运动至工作区域;钻铆加工:机械臂带动执行器对待加工产品靠近工作区域的面依次进行定位、钻孔、涂胶以及铆接作业;旋转换面:旋转平台带动待加工产品绕定位中心的轴线转动,将待加工产品的一个未加工面转动至靠近执行器的工作区域处;重复钻铆加工和旋转换面,直至待加工产品的全部待加工面均完成作业后,设备复位。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明通过旋转平台带动待加工产品转动,设置移动机器人平台在旋转平台的一侧,免去了移动机器人平台反复移动定位的问题,有助于节省设备的占地空间,且移动机器人平台无需反复定位运动控制过程简单。
2、本发明通过采用安装光学传感器和行驶路线地面有色标记的方式,解决了人工操作移动平台进入工作区域定位困难,过程繁琐的问题。
3、本发明通过采用扫描仪,避免了AGV移动平台在工作的过程中出现人员受伤或产品损伤的安全问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明主要体现钻铆***整体结构的示意图;
图2为本发明主要体现旋转平台整体结构示意图;
图3为本发明主要体现移动钻模板整体结构示意图;
图4为本发明主要体现移动机器人平台整体结构示意图;
图5为本发明主要体现AGV移动平台底部结构示意图;
图6为本发明主要体现执行器整体结构示意图。
图中所示:
旋转平台1 连轴器211 光学传感器317
机身骨架101 AGV移动平台3 支撑脚318
框架支座102 扫描仪301 接线盒319
平台花纹板103 冷却器302 执行器4
升降平台104 机械臂303 主轴401
内部登入梯105 液压***304 铆钉传输装置402
旋转型架106 润滑***305 铆钉涂胶403
转台107 示教器306 铆钉模快404
环形导轨108 试板架307 摄像机405
移动钻模板2 控制面板308 视觉***406
移动型架201 机器人电气柜309 喷嘴407
钻模板202 真空***310 厚度测量模块408
引导导轨203 第一电气柜311 气动控制409
直线气缸204 铆钉架313 电气连接410
型架导轨205 自动换刀库314 压力脚411
夹紧气缸207 废料箱315 工装平台5
驱动电机209 第一脚轮316
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示,根据本发明提供的一种钻铆***及工作方法,包括旋转定位***和移动机器人平台。旋转定位***定位安装待加工产品,且旋转定位***带动待加工产品绕定位中心的轴线转动。移动机器人平台设置在旋转定位***的一侧,移动机器人平台包括AGV移动平台3和执行器4,执行器4安装在AGV移动平台3上的机械臂303的末端,AGV移动平台3沿指定路径在初始位置和工作区域之间运动。
具体地,旋转定位***包括工装平台5、旋转平台1以及移动钻模板2,旋转平台1转动安装在工装平台5上,移动钻模板2在旋转平台1两侧的工装平台5上分别移动设置有一组,两组移动钻模板2呈相对设置,且两组移动钻模板2相互靠近或远离。
旋转平台1包括机身骨架101、框架支座102以及旋转型架106,机身骨架101通过定位及固定器械与框架支座102紧固连接,框架支座102通过紧固件与旋转型架106紧固连接。工装平台5的底部设置有环形导轨108,旋转型架106的底部设置有脚轮,脚轮安装在环形导轨108上并允许旋转型架106绕环形导轨108的中心轴线转动。
更为具体地,旋转平台1中机身骨架101和机身蒙皮之间有一些填充材料并通过钻制的预装备孔打入临时紧固件进行初步连接。机身骨架101和机身蒙皮二者构成飞机的中前部构件,又借助保型框架进行固定,飞机的中前部构件和保型框架构成主型架。通过定位及固定器械与框架支座102连接,并且框架支座102通过螺钉等固定材料固定在旋转型架106顶部。
进一步地,旋转型架106的顶部设置有平台花纹板103。平台花纹板103处于常规状态下时,平台花纹板103将旋转型架106的顶部封闭。平台花纹板103处于翻折状态下时,旋转型架106的顶部与机身骨架101的内部连通。旋转型架106内设置有内部登入梯105和内部升降平台104,内部登入梯105用于操作人员进入旋转平台1内。内部升降平台104用于在平台花纹板103处于翻折状态下时,带动操作人员进入旋转型架106顶部外表面。
更进一步地,在旋转型架106内部设置内部升降平台104,并配备了内部登入梯105供人工进入旋转定位***中手工制孔。旋转型架106底部装有调平底板及转台107,并且旋转型架106能够在转台107配置的电机驱动下,在底部钢制的环形导轨108中通过脚轮在固定的位置进行旋转。
如图1和图3所示,移动钻模板2包钻模板、移动型架201以及直线气缸204,钻模板设置在移动型架201靠近旋转平台1的一侧,直线气缸204驱动移动型架201收缩或扩张。
再为具体地,移动型架201包括引导导轨203和移动架体,移动架体在引导导轨203长度的两侧分别设置有一组,且任一组移动架体的内侧均设置有钻模板202,直线气缸204与移动架体呈对应设置,任一直线气缸204均驱动与之对应的移动架体沿引导导轨203长度方向往复运动。移动型架201上还设置有夹紧气缸207。工装平台5上设置有型架导轨205,型架导轨205在旋转平台1两侧的工装平台5上分别设置有一组,两组型架导轨205呈相对设置,且任一组型架导轨205的长度方向均与两组移动钻模板2相互靠近或远离的方向平行。
进一步地说明:在移动钻模板2中,钻模板202固定在移动型架201上,并由直线气缸204驱动移动型架201沿着引导导轨203不断贴近主型架,主型架上包括主型架定位,移动型架201在主型架定位的帮助下到达指定位置由夹紧气缸207与主型架连接。
任一组型架导轨205均包括两条相互平行的型架导轨205,移动型架201的底部安装在型架导轨205内,型架导轨205在驱动件的作用下带动移动型架201靠近或远离旋转平台1。以一组型架导轨205为例进行阐述,带有钻模板的移动型架201分别固定在两条型架导轨205中的滑块上。其中一条型架导轨205上设置有驱动件,驱动件为驱动电机209,驱动电机209提供动力带动型架导轨205上的齿轮旋转,利用连轴器211将动力传达到相邻的没有安装驱动电机209的型架导轨205上,以此来带动移动型架201到达移动型架201与主型架将要执行贴合工作的位置。
需要说明的是,本申请的型架导轨205上的驱动***可以是现有技术中的链轮传动***、皮带传动***、齿轮齿条传动***等。
如图1、图4、图5以及图6所示,具体地,AGV移动平台3包括扫描仪301、冷却器302、机械臂303、液压***304、润滑***305、示教器306、试板架307、控制面板308、机器人电气柜309、真空***310、第一电气柜311、铆钉架313、自动换刀库314、废料箱315、第一脚轮316、光学传感器317、支撑脚318以及接线盒319。执行器4和机械臂303二者与机器人电气柜309之间分别通过有线连接,示教器306和控制面板308二者与机器人电气柜309之间有线连接,根据不同的作业需求采用控制面板308操作或示教器306操作。
AGV移动平台3底部装有两台扫描仪301与AGV移动平台3上的第一电气柜311通过有线连接,扫描仪301是一种光学安全传感器,它使用脉冲激光的漫反射来确定进入预定义监控区域的物体的位置,在钻铆工作进行过程中检测靠近的物体,在影响到正常工作区域作业时控制整体执行器4的安全抱停。
AGV移动平台3的底部设置有可升降的第一脚轮316,AGV移动平台3的底部还设置有光学传感器317;AGV移动平台3初始位置和工作区域之间的地面上设置有有色导线,光学传感器317识别有色导线并使AGV移动平台3沿有色导线的轨迹运动。具体地,AGV移动平台3的底部的四角还分别装有可升降的第一脚轮316,四个第一脚轮316均通过各自的接线盒319有线连接到第一电气柜311上。其中有两个第一脚轮316带有光学传感器317,可自动沿着提前设定在工作区域地面上的有色导线自动行驶到划定的工作区域,支撑脚318用来提供第一脚轮316下降后的平台支撑固定。
AGV移动平台3上设置有自动换刀库314、铆钉架313以及试板架307;机械臂303允许执行器4运动至自动换刀库314换刀,机械臂303允许执行器4运动至铆钉架313获取铆钉,机械臂303允许执行器4运动至试板架307进行作业测试。具体地,AGV移动平台3配有提供不同种类刀具的自动换刀库314和适合不同所制孔的铆钉存放的铆钉架313,执行器4的主轴401可以根据作业孔的要求和所需铆钉自动换刀和选择铆钉在试板架307上提前作业测试。
AGV移动平台3上的冷却器302、液压***304、润滑***305和真空***310均分别与第一电气柜311通过有线连接。其中冷却器302与执行器4上的主轴401通过水冷液混合回路组成,保持主轴401电机内保持恒定温度。液压***304由压缩油在泵和主轴401之间的闭合回路组成,控制刀柄在主轴401上的夹紧和松开。润滑***305通过管子和主轴401输送到切削末端,控制钻孔刀具的温度延长使用寿命。真空***310固定在AGV移动平台3上,碎屑提取***被放置在真空***310的柱支撑中,去除机械加工过程中产生的灰尘和烟雾。
执行器4集成有自动定位装置、钻孔装置、涂胶装置以及铆接装置。执行器4包括主轴401、铆钉传输装置402、铆钉涂胶403、铆钉模快404、摄像机405、视觉***406、喷嘴407、厚度测量模块408、气动控制409、电气连接410以及压力脚411。其中自动定位装置包括摄像机405和视觉***406;钻孔装置包括主轴401和厚度测量模块408;涂胶装置包括铆钉传输装置402、气动控制409和铆钉涂胶403,气动控制409将所需铆钉通过气动脉冲输入输送管中并由铆钉传输装置402送至铆钉涂胶403位置;最后由铆接装置的铆钉模块404完成铆钉钻入工作。上述所有设备都与电气连接410进行有线连接,并由示教器306或控制面板308控制。
根据本发明提供的一种钻铆***的工作方法,工作方法包括如下步骤:
定位安装:将待加工产品定位安装在旋转定位***的旋转平台1上。
具体地,机身骨架101通过框***进行定位,并与平台花纹板103之间通过框架支座102固定。操作人员利用内部登入梯105进入旋转平台1内,通过内部升降平台104并翻折平台花纹板103到达旋转平台1表面进行手工钻制骨架之间的紧固件孔工作,并安装机身骨架101之间的紧固件。
进一步的,将蒙皮通过耳***与机身骨架101定位固定。移动钻模板2通过控制器启动驱动电机209,利用连轴器211将动力传导到另一侧没有安装电机的型架导轨205上,由齿轮带动导轨上的滑块进行运动,使移动型架201及其所固定的钻模板到达移动型架201与主型架进行连接前的位置。接着,控制器收到传感器传达到达指定位置的信号,启动移动型架201上的直线气缸204,使得移动架体沿着引导导轨203不断收缩,根据移动型架201与主型架定位装置判断达到指定位置后由夹紧汽缸作用保证移动型架201与主型架的正确连接。操作人员根据钻模板202上的模板孔位钻预装配孔,待四周钻孔完毕后卸下四周蒙皮,对所制预装备孔去毛刺、打磨电搭接孔,再将蒙皮复位,在预装备孔中安装临时紧固件固定。最后通过控制器将移动型架201与主型架分离并回归初始位置,等待后续机器人自动钻孔工作。
平台运动:AGV移动平台3自初始位置沿指定路径运动至工作区域。具体地,根据规划的到达AGV移动平台3工作区域路线,在路线上贴上有色路线标记。人工通过AGV移动平台3上的控制面板308或示教器306控制平台移动,AGV移动平台3底部的第一脚轮316上装有光学传感器317可以采集地面上的标记信息,以保证设备按规定路线自动进出工作站位。并且在平台运动过程中,左右两个扫描仪301使用脉冲激光的漫反射来确定进入预定义监控区域的物体的位置,在进入有妨碍正常工作的区域时会传达信号到AGV移动平台3的第一电气柜311中实现安全抱停。AGV移动平台3到达指定工作区域后,由电机驱动具有在四个轮子之间同步的能力的且集成在单个脚轮中的升降***,以将设备降低到较低的位置,确保支撑脚318与地面接触,并且没有负载传递到第一脚轮316。
钻铆加工:机械臂303带动执行器4对待加工产品靠近工作区域的面依次进行定位、钻孔、涂胶以及铆接作业。
具体地,操作人员通过示教器306或控制面板308,通过试刀架检查主轴401的钻孔性能是否良好以及定位校准。检查通过后,开始第一面的自动钻孔工作。执行器4上的摄像机405识别出蒙皮和机身骨架上人工钻制的预装备孔,通过视觉***406传达到机器人电气柜309中并调整执行器4位置进行定位。控制器根据预先设定的钻孔方案选择合适的刀具,并由自动换刀库314识别刀库中刀具柄上的标签将刀具送至自动换刀库314的顶部,由执行器4的主轴401接收所提供刀具,并且液压***304控制主轴401中内部夹紧工具将刀具固定。
进一步的,机械臂303带动执行器4上的钻孔刀具贴近蒙皮并开始钻孔作业,同时润滑***305通过和主轴401相连的管子将润滑液输送到切削末端,冷却器302通过和主轴401之间的水冷液混合回路对主轴401进行降温,且真空***310启动去除机械加工过程中产生的灰尘和烟雾。钻孔完毕后,控制器中的内置程序会立即驱动厚度测量模块408深入所钻制孔测量孔的深度传回控制器,并根据测量数据自动选择合适的铆钉。铆钉架313根据控制器的指令将适合的铆钉通过气动控制409的气动脉冲送至铆钉传输装置402,并由铆钉传输装置402输送到铆钉涂胶403模块中,对铆钉的接头部分进行涂胶最后由铆接模块完成铆接工作。
旋转换面:旋转平台1带动待加工产品绕定位中心的轴线转动,将待加工产品的一个未加工面转动至靠近执行器4的工作区域处。具体地,旋转平台1的控制器传递信号控制转台的电机运动,旋转机身前部构件,并由执行器4在机械臂303的带动下完成后面的三面钻铆工作。
重复钻铆加工和旋转换面,直至待加工产品的全部待加工面均完成作业后,设备复位。自动钻铆作业完成后机械臂303恢复停放姿态,AGV移动平台3移动到停靠位。由人工完成不可达区域补铆工作,检查完成后将机身产品吊离工作站位。
本领域技术人员知道,除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以外,完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以,本发明提供的***及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件,而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构;也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种钻铆***,其特征在于,包括旋转定位***和移动机器人平台;
所述旋转定位***定位安装待加工产品,且所述旋转定位***带动待加工产品绕定位中心的轴线转动;
所述移动机器人平台设置在旋转定位***的一侧,所述移动机器人平台包括AGV移动平台(3)和执行器(4),所述执行器(4)安装在AGV移动平台(3)上的机械臂(303)的末端,所述AGV移动平台(3)沿指定路径在初始位置和工作区域之间运动。
2.如权利要求1所述的钻铆***,其特征在于,所述AGV移动平台(3)的底部设置有可升降的第一脚轮(316),所述AGV移动平台(3)的底部还设置有光学传感器(317);
所述AGV移动平台(3)初始位置和工作区域之间的地面上设置有有色导线,所述光学传感器(317)识别有色导线并使AGV移动平台(3)沿有色导线的轨迹运动。
3.如权利要求1所述的钻铆***,其特征在于,所述AGV移动平台(3)的底部设置有扫描仪(301),当所述扫描仪(301)在监控区域检测到靠近的物体时,所述执行器(4)安全抱停。
4.如权利要求1所述的钻铆***,其特征在于,所述AGV移动平台(3)上设置有自动换刀库(314)、铆钉架(313)以及试板架(307);
所述机械臂(303)允许执行器(4)运动至自动换刀库(314)换刀,所述机械臂(303)允许执行器(4)运动至铆钉架(313)获取铆钉,所述机械臂(303)允许执行器(4)运动至试板架(307)进行作业测试。
5.如权利要求1所述的钻铆***,其特征在于,所述执行器(4)集成有自动定位装置、钻孔装置、涂胶装置以及铆接装置。
6.如权利要求1所述的钻铆***,其特征在于,所述旋转定位***包括工装平台(5)和旋转平台(1),所述旋转平台(1)转动安装在工装平台(5)上,所述移动机器人平台设置在工装平台(5)的一侧。
7.如权利要求6所述的钻铆***,其特征在于,所述旋转平台(1)包括机身骨架(101)、框架支座(102)以及旋转型架(106),所述机身骨架(101)通过定位及固定器械与框架支座(102)紧固连接,所述框架支座(102)通过紧固件与旋转型架(106)紧固连接;
所述工装平台(5)的底部设置有环形导轨(108),所述旋转型架(106)的底部设置有脚轮,所述脚轮安装在环形导轨(108)上并允许旋转型架(106)绕环形导轨(108)的中心轴线转动。
8.如权利要求7所述的钻铆***,其特征在于,所述旋转型架(106)的顶部设置有平台花纹板(103);
所述平台花纹板(103)处于常规状态下时,所述平台花纹板(103)将旋转型架(106)的顶部封闭;
所述平台花纹板(103)处于翻折状态下时,所述旋转型架(106)的顶部与机身骨架(101)的内部连通。
9.如权利要求8所述的钻铆***,其特征在于,所述旋转型架(106)内设置有内部登入梯(105)和内部升降平台(104),所述内部登入梯(105)用于操作人员进入旋转平台(1)内;
所述内部升降平台(104)用于在平台花纹板(103)处于翻折状态下时,带动操作人员进入所述旋转型架(106)顶部外表面。
10.一种钻铆***的工作方法,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的钻铆***,工作方法包括如下步骤:
定位安装:将待加工产品定位安装在旋转定位***的旋转平台(1)上;
平台运动:AGV移动平台(3)自初始位置沿指定路径运动至工作区域;
钻铆加工:机械臂(303)带动执行器(4)对待加工产品靠近工作区域的面依次进行定位、钻孔、涂胶以及铆接作业;
旋转换面:旋转平台(1)带动待加工产品绕定位中心的轴线转动,将待加工产品的一个未加工面转动至靠近执行器(4)的工作区域处;
重复钻铆加工和旋转换面,直至待加工产品的全部待加工面均完成作业后,设备复位。
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CN202410137351.0A CN117943843A (zh) | 2024-01-31 | 2024-01-31 | 钻铆***及工作方法 |
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