CN104736266A - 复合部件的紧固控制系统及复合部件的紧固控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种复合部件的紧固控制系统,具备:形状数据获得部,其获得表示设置在包含复合部件的被紧固物上的紧固件用孔的形状的实测值的形状数据;和,适合紧固件确定部,其基于所述形状数据将适合于所述紧固件用孔的紧固件尺寸确定为适合紧固件尺寸,生成表示所述适合紧固件尺寸的适合紧固件数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合部件的紧固控制系统及复合部件的紧固控制方法。
背景技术
为了紧固被紧固物而使用紧固部件(紧固件)。在被紧固物上设有用于插入紧固件的孔。将紧固件插入该孔来紧固被紧固物。
专利文献1公开了一种紧固被紧固物的铆接装置。铆接装置基于被紧固物的板厚来调节使铆钉没入被紧固物的压入量。由此,使铆钉的表面与被紧固物的表面成为同一面。
图1表示由紧固件107及螺母106紧固的被紧固物100。紧固件107包含埋头螺栓。被紧固物100包含重叠的零件101及102。在被紧固物100上形成有自一表面103向另一表面104贯通的具有埋头孔的孔(紧固件用孔)105。紧固件用孔105的埋头孔部分配置于表面103侧。紧固被紧固物100的方法包含将紧固件107配置于紧固件用孔105的步骤、和将螺母106安装于紧固件107的步骤。
近年来,使用纤维强化塑料这种复合部件来代替金属零件的情况正在增加。例如,在航空器中逐渐开始使用大量复合部件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2007-203307号公报
发明内容
与金属部件相比,复合部件容易变形。在零件101或零件102是复合部件的情况下,在形成紧固件用孔105时,认为被紧固物100可能变形。其结果是,紧固件用孔105的形状会存在偏差。由于该偏差,在将预先由设计数据确定的尺寸的紧固件107插入紧固件用孔105时,会存在紧固件107的形状不适合紧固件用孔105的实际的形状的情况。在形状不适合的情况下,需要拆除紧固件107,重新进行紧固作业。在包含航空器用复合部件的被紧固物的情况下,对紧固件选定的要求特别高,因此由重新进行紧固作业造成的作业效率的下降极为显著。鉴于上述原因,在被紧固部件包含复合部件的情况下,难以同时满足适当的紧固件的选定和作业效率的提高。
因此,本发明的课题在于提供一种复合部件的紧固控制系统及复合部件的紧固控制方法,即使在被紧固物包含复合部件的情况下,也能够使紧固件的形状适合紧固件用孔的实际形状。
本发明的复合部件的紧固控制系统具备:形状数据获得部,其获得表示设置在包含复合部件的被紧固物上的紧固件用孔的形状的形状数据;适合紧固件确定部,其基于所述形状数据,将适合所述紧固件用孔的紧固件的尺寸确定为适合紧固件尺寸,生成表示所述适合紧固件尺寸的适合紧固件数据。
本发明的复合部件的紧固控制方法具备以下步骤:获得表示设置在包含复合件的被紧固物上的紧固件用孔的形状的形状数据;基于所述形状数据将适合所述紧固件用孔的紧固件尺寸确定为适合紧固件尺寸,生成表示所述适合紧固件尺寸的适合紧固件数据。
根据本发明,能够提供一种复合部件的紧固控制系统及复合部件的紧固控制方法,即使在被紧固物包含复合部件的情况下,也能够使紧固件的形状与紧固件用孔的形状对应。
附图说明
图1是表示被紧固物的图。
图2是表示第一实施方式的制造系统的示意图。
图3是表示多个紧固件用孔各自的示意图。
图4是表示形状数据的一例的概念图。
图5是表示埋头深度d的检测方法的一例的图。
图6是表示紧固件的示意图。
图7是表示打入的紧固件的示意图。
图8是表示紧固工序中的紧固件的示意图。
图9是表示图纸数据的一例的概念图。
图10是表示紧固件尺寸数据的概念图。
图11是表示作业顺序数据的概念图。
图12是表示任务区域与紧固件用孔的关系的示意图。
图13是表示控制系统的功能的框图。
图14是表示实绩数据的一例的概念图。
图15是表示使用量数据的一例的概念图。
图16是表示控制系统的工作方法的流程图。
图17是表示KIT指示的一例的概念图。
图18是表示铆接指示的概念图。
具体实施方式
以下,参照附图来说明用于实施本发明的紧固方法的方式。
[第一实施方式]
图2是表示本实施方式的制造系统1的示意图。如图2所示,制造系统1具有:开孔装置2、形状测定装置3、铆接装置4、KIT装置5(填装装置)、品质管理服务器9、控制系统10(复合部件的紧固控制系统)及基本数据存储装置35。
该制造系统1用于紧固工件(被紧固物)。工件是包含复合部件的部件,例如是形成航空器的主翼的部件。
在工件上利用开孔装置2设置多个紧固件用孔。在设置多个紧固件用孔后,利用形状测定装置3测定各紧固件用孔的形状。之后,利用铆接装置4将紧固件铆接于各紧固件用孔。即,将紧固件插入、打入各紧固件用孔。之后,在紧固工序中利用螺母等来紧固被插入的紧固件。由此,工件被紧固。
开孔装置2是在工件上形成多个紧固件用孔的装置。图3是表示多个紧固件用孔27各自的示意图。如图3所示,工件20为复合部件21及复合部件22的叠层构造。各紧固件用孔27以自工件20的一表面25向另一表面26贯通的方式形成。紧固件用孔27具有埋头孔部分27-1和一定部27-2。埋头孔部分27-1的上端是设置在表面25上的开口。埋头孔部分27-1以从表面25朝向表面26侧直径变小的方式延伸。一定部27-2是直径一定的部分。一定部27-2在上端与埋头孔部分27-1的底部连接。一定部27-2的下端是设置在表面26上的开口。
形状测定装置3(参照图2)具有测定紧固件用孔27的形状的功能。形状测定装置3测定工件20的板厚t、埋头深度d及孔径a作为紧固件用孔27的形状。测定结果作为形状数据被通知给品质管理服务器9。
图4是表示形状数据的一例的概念图。如图4所示,形状数据表示指定紧固件用孔27的孔ID、孔径a、埋头深度d及板厚t的对应关系。
形状测定装置3使用例如孔径测定装置(未图示)测定孔径a及板厚t。即,形状测定装置3将孔径测定装置插入紧固件用孔27,一边沿深度方向移动一边测定孔径。在孔径测定装置自紧固件用孔27突出时,孔径a的测定值超过尺寸范围。因此,形状测定装置3通过求出测定值超过尺寸范围的深度,能够在测定孔径a的同时测定板厚t。
另外,例如,如图5所示,形状测定装置3基于开孔装置2的埋头孔形成工具24的实际的进给量检测埋头深度d。形状测定装置3也可以基于埋头孔形成工具24的进给量的指令值检测埋头深度d。另外,形状测定装置3也可以通过其它机构来检测埋头深度d。
铆接装置4(参照图2)具有在各紧固件用孔27插入紧固件,铆接(打入)的功能。在铆接装置4上安装有填装有多个紧固件的料斗(容器)。铆接装置4将填装于料斗的各紧固件插入各紧固件用孔27并打入。此外,根据设置紧固件用孔27的位置,有时无法使用铆接装置4。在这种情况下,作业者直接由料斗插入紧固件。
参照图6对紧固件28进行说明。图6是表示紧固件28的一例的示意图。紧固件28具备埋头螺栓29及套筒33。套筒33为圆筒状。埋头螺栓29插入套筒33。埋头螺栓29具备头部30、圆筒部31及螺纹部32。圆筒部31配置在头部30和螺纹部32之间。在圆筒部31上未形成螺纹。套筒33设置为覆盖圆筒部31。沿着轴向的套筒33的长度被称为紧固件28的夹紧长度L。另外,套筒33的直径被称为紧固件直径b。
图7是表示打入紧固件用孔27的紧固件28的示意图。铆接装置4将紧固件28插入紧固件用孔27,并用空气锤等将紧固件28打入。如图7所示,套筒33自表面26的突出量被称为突出量g。
打入紧固件28后,在紧固工序中紧固工件20。图8是表示紧固工序中的紧固件28的示意图。如图8所示,螺母34安装于螺纹部32,紧固复合部件21及复合部件22。
KIT装置5(参照图2)是将多个紧固件28填装至料斗的装置。如图2所示,KIT装置5从空料斗组中选择填装对象料斗。而且,从取料架6向所选择的料斗填装紧固件28。在取料架6保管有从材料库7发出的紧固件。在材料库7配置有终端8。
基本数据存储装置35(参照图2)是存储预先准备的基本数据的装置。基本数据存储装置例如利用硬盘等实现。基本数据包含紧固件尺寸数据、图纸数据及作业顺序数据。
图9是表示图纸数据的一例的概念图。图纸数据是所谓的设计数据。如图9所示,图纸数据表示孔ID、孔径的设计值、埋头深度的设计值、设计紧固件类型(设计紧固件名称)、设计紧固件尺寸(设计紧固件直径、设计夹紧长度)及板厚的设计值的对应关系。此外,紧固件的构造及尺寸按各紧固件类型确定。即,若紧固件类型是指定的,则紧固件的构造及尺寸也是指定的。
图10是表示紧固件尺寸数据的概念图。如图10所示,紧固件尺寸数据表示紧固件类型、紧固件直径及夹紧长度L的对应关系。
图11是表示作业顺序数据的概念图。如图11所示,作业顺序数据表示指定任务区域的任务区域ID、孔ID及作业顺序的关系。作业顺序按任务区域设定。
在这里,对部件进行说明。图12是表示任务区域与紧固件用孔27的关系的示意图。如上所述,在工件20上设有多个紧固件用孔27。多个紧固件用孔27被分类为多个任务区域。各任务区域是供填装到一个料斗的多个紧固件28插入的紧固件用孔27的集合。即,填装到一个料斗的多个紧固件被插入并打入一个任务区域所包含的多个紧固件用孔27。
接着,对控制系统10(参照图2)进行说明。控制系统10具有基于形状数据确定适合于各紧固件用孔27的紧固件尺寸(适合紧固件尺寸)的功能。另外,控制系统10具有对KIT装置5及铆接装置4发送指示(KIT指示及铆接指示),以将具有适合紧固件尺寸的紧固件(适合紧固件)插入各紧固件用孔27并铆接的功能。由此,即使在各紧固件用孔27的形状与设计值多少有偏差的情况下,也能够使用适合于各紧固件用孔27的实际的形状的紧固件来紧固工件。另外,控制系统10具有对在材料库7设置的终端8发出将紧固件从材料库7向取料架6发出的发出指示的功能。
以下,对控制系统10详细地进行说明。
图13是表示控制系统10的功能框图。控制系统10具备形状数据获得部11、适合紧固件确定部12、对照部13、KIT管理部14、铆接管理部15、发出管理部16及存储部17。其中,形状数据获得部11、适合紧固件确定部12、对照部13、KIT管理部14、铆接管理部15及发出管理部16通过使例如未图示的CPU执行在ROM(Read Only Memory)中存储的复合部件的紧固控制程序18来实现。另一方面,存储部17通过硬盘等记录媒体实现。
形状数据获得部11具有从品质管理服务器9获得形状数据(参照图4)的功能。
适合紧固件确定部12具有基于形状数据和紧固件尺寸数据,对多个紧固件用孔27分别确定适合紧固件尺寸,生成表示确定结果的适合紧固件数据的功能。
对照部13具有将适合紧固件数据与图纸数据对照,判断适合紧固件尺寸和设计紧固件尺寸的差是否在容许范围内的功能。
KIT管理部14具有生成KIT指示,以基于作业顺序数据确定作业对象任务区域,将具有适合紧固件尺寸的紧固件(适合紧固件)填装至料斗的功能。另外,KIT管理部14具有获得表示填装作业的实绩的KIT实绩数据数据的功能。
铆接管理部15具有生成铆接指示,以将填装至料斗的适合紧固件插入对应的紧固件用孔27并打入的功能。另外,铆接管理部15具有获得表示铆接作业的实绩的铆接实绩数据的功能。
发出管理部16具有生成发出指示,以从材料库7(参照图2)向取料架6发出紧固件的功能。另外,具有获得表示发出作业的实绩的发出实绩数据的功能。
存储部17存储实绩数据及使用量数据。
图14是表示实绩数据的一例的概念图。实绩数据是表示填装(KIT)作业的实绩(历史记录)及铆接作业的实绩(历史记录)的数据。在图14所示的例子中,实绩数据表示孔ID、打入的紧固件类型、打入的紧固件的批次序号(Lot.No)及铆接时间等的对应关系。
图15是表示使用量数据的一例的概念图。在图15所示的例子中,使用量数据表示紧固件类型与使用量的关系。使用量表示从取料架6填装到料斗的紧固件的个数。
图16是表示控制系统10的工作方法的流程图。参照图16来说明控制系统10的工作方法。
步骤S1:形状数据的获得;首先,形状数据获得部11从品质管理服务器9获得形状数据(参照图4)。
步骤S2:适合紧固件尺寸的确定;接着,适合紧固件确定部12基于形状数据,对多个紧固件用孔27分别确定适合紧固件尺寸。此时,适合紧固件确定部12参照紧固件尺寸数据(图10)确定适合紧固件尺寸。在本实施方式中,作为适合紧固件尺寸,确定适合紧固件直径aopt及适合夹紧长度Lopt。
具体而言,适合紧固件确定部12从在紧固件尺寸数据(参照图10)中所记载的紧固件类型组中选择紧固件直径a不超过紧固件用孔27的孔径d的紧固件类型组。而且,适合紧固件确定部12从所选择的紧固件类型组中选择紧固件直径a最大的紧固件类型,将该紧固件直径确定为适合紧固件直径aopt。即,适合紧固件直径aopt是在不超过紧固件用孔27的直径的直径之中最大的直径。
另外,适合紧固件确定部12从在紧固件尺寸数据(参照图10)中记载的紧固件类型组中选择插入紧固件用孔27时的紧固件的突出量g(参照图7)不超过预先确定的容许值的紧固件类型组。此外,能够基于夹紧长度L及板厚t求出突出量g。而且,适合紧固件确定部12从所选择的紧固件类型组中选择夹紧长度L最大的紧固件类型,将所选择的紧固件类型的夹紧长度L确定为适合夹紧长度Lopt。
适合紧固件确定部12生成表示适合紧固件尺寸的适合紧固件数据并通知给对照部13。
步骤S3:对照;接着,对照部13将适合紧固件尺寸与图纸数据(参照图9)进行对照。
如上所述,适合紧固件尺寸被确定为适合于实际形成的紧固件用孔27的形状。但是,不希望适合紧固件尺寸与设计值(设计紧固件尺寸)有很大不同。因此,对照部13判定适合紧固件尺寸与设计紧固件尺寸的差是否在预先确定的容许范围内。即,对照部13判定适合紧固件直径aopt与设计紧固件直径的差是否在预先确定的允许范围内。另外,对照部13判定适合夹紧长度Lopt与设计夹紧长度的差是否在预先确定的允许范围内。
此外,在适合紧固件尺寸与设计紧固件尺寸的差在允许范围外的情况下,对照部13向未图示的输出装置输出错误信息并提示作业者进行确认。
另一方面,在适合紧固件尺寸与设计紧固件尺寸的差在允许范围内的情况下,对照部13将对照结果及适合紧固件数据通知给KIT管理部14。
通过上述处理,对多个紧固件用孔27分别确定适合紧固件尺寸并进行对照。
步骤S4:KIT指示;接着,KIT管理部14基于适合紧固件数据生成KIT指示。KIT指示是将紧固件组填装于在铆接装置4上安装的料斗的指示。
图17是表示KIT指示的一例的概念图。在图17所示的例子中,KIT指示表示作业对象任务区域ID、料斗填装位置、孔ID及适合紧固件尺寸(适合紧固件直径及适合夹紧长度)的对应关系。
具体而言,KIT管理部14参照作业顺序数据(参照图11),然后将应进行作业的任务区域确定为作业对象任务区域。KIT管理部14对作业对象任务区域所包含的多个紧固件用孔27分别确定料斗内的紧固件填装位置。然后,KIT管理部14生成表示作业对象任务区域、料斗填装位置、孔ID及适合紧固件尺寸的对应关系的信息作为KIT指示。
KIT管理部14将KIT指示通知给KIT装置5(参照图2)。KIT装置5从空料斗组中选择填装对象料斗。根据KIT指示,将多个紧固件从取料架6填装到填装对象料斗。即,将与作业对象任务区域所包含的各紧固件用孔对应的适合紧固件填装于所选择的料斗。
填装作业结束后,KIT装置5生成表示填装实绩的KIT实绩数据,通知给KIT管理部14。此时,KIT实绩数据包含指定所选择的料斗作为填装对象料斗的料斗ID、及表示填装的紧固件的此次序号的数据。KIT管理部14基于KIT实绩数据来更新实绩数据(图14)。
此外,填装作业并不一定需要通过KIT装置5来进行,也可由作业者进行。在这种情况下,KIT管理部14向通过计算机等实现的KIT终端(未图示)发送KIT指示。作业者通过KIT终端,参照KIT指示向填装对象料斗填装多个紧固件。填装后,作业者经由KIT终端将KIT实绩数据发送给KIT管理部14。由此,KIT管理部14能够基于KIT实绩数据来更新实绩数据(图14)。
步骤S5:铆接指示;接着,铆接管理部15生成铆接指示,以在各紧固件用孔27插入具有适合紧固件尺寸的紧固件。图18是表示铆接指示的概念图。如图18所示,铆接指示表示料斗ID、作业对象任务区域ID、料斗填装位置、孔ID及适合紧固件尺寸(适合紧固件直径、适合夹紧长度)的对应关系。铆接管理部15从KIT管理部14获得表示所选择的料斗的表示料斗ID的信息,通过将其加入到KIT指示来生成铆接指示。铆接管理部15将所生成的铆接指示通知给铆接装置4(参照图2)。
铆接装置4根据在铆接指示中所记载的对应关系,将紧固件28从对应的料斗插入作业对象任务区域所包含的各紧固件用孔27并打入。具体而言,将与作业对象任务区域对应的料斗安装于铆接装置4。铆接装置4移动到作业对象任务区域所包含的多个紧固件用孔之上。移动后,将具有适合紧固件尺寸的紧固件从铆接装置4的料斗插入各紧固件用孔27并打入。
在对作业对象任务区域的插入及打入完成后,铆接装置4生成表示铆接实绩的铆接实绩数据,通知给铆接管理部15。铆接管理部15基于铆接实绩数据来更新实绩数据(参照图14)。在图14所示的例子中,表示铆接时间的数据作为铆接实绩数据从铆接装置4被通知给铆接管理部15,反映为实绩数据。
此外,在铆接装置4不具有自行移动功能时等,作业者将铆接装置4移动到作业对象任务区域所包含的多个紧固件用孔之上。在这种情况下,铆接管理部15向通过计算机等实现的铆接终端(未图示)发送铆接指示。作业者经由铆接终端,参照铆接指示,将与作业对象任务区域对应的料斗安装于铆接装置4,将铆接装置4安装在作业对象任务区域上,利用铆接装置4进行铆接。由于仅将安装有料斗的铆接装置4安装在作业对象任务区域上即可,因此作业者所需的作业负担少。在铆接作业后,作业者经由铆接终端将铆接实绩数据通知给铆接管理部15即可。
此外,根据需要读取实绩数据(图14),能够判断能否在预先确定的条件下进行作业。
步骤S6:发出指示;在步骤S4中,在将紧固件从取料架6填装至料斗后,配置于取料架6的紧固件的数量减少。在取料架6中不存在具有适合紧固件尺寸的紧固件的情况下,不能继续紧固作业。因此,发出管理部16基于存储于存储部17的使用量数据(图15),判断是否需要将紧固件从材料库移动到所述紧固件保管部。在判断为需要的情况下,发出管理部16生成发出指示,以将紧固件从材料库7发出(移动)到取料架6。此外,使用量数据例如在KIT管理部14获得KIT实绩数据时更新。
发出指示被通知给在材料库7设置的终端8(参照图2)。在材料库7中,作业者经由终端8获得发出指示,根据发出指示将紧固件移动到取料架6。
如上述说明,根据本实施方式,确定适合紧固件尺寸,以适合各紧固件用孔27的实际的形状。因此,无需在铆接后测定工件的形状,确认是否使用了适当的紧固件,能够缩短作业工序。
另外,根据本实施方式,利用对照部13将适合紧固件尺寸与设计紧固件尺寸进行对照。因此,能够防止使用具有与设计值差异大的尺寸的紧固件。
另外,根据本实施方式,由于设有发出管理部16,所以能够维持保管于现场(取料架6)的紧固件的数量。
以上参照实施方式对本发明的紧固方法进行了说明,但本发明不限于上述实施方式,本发明也包括对上述实施方式进行的各种变更。
本申请基于日本国专利申请2012-242229号主张条约上的优先权。该公开通过引用而纳入此处。
Claims (11)
1.一种复合部件的紧固控制系统,其特征在于,具备:
形状数据获得部,其获得表示设置在航空器用的包含复合部件的被紧固物上的紧固件用孔的形状的实测值的形状数据;和,
适合紧固件确定部,其基于所述形状数据,将适合所述紧固件用孔的紧固件的尺寸确定为适合紧固件尺寸,生成表示所述适合紧固件尺寸的适合紧固件数据。
2.如权利要求1所述的复合部件的紧固控制系统,其特征在于,
还具备对照所述适合紧固件数据与预先准备的设计数据即图纸数据的对照部,
所述图纸数据表示插入所述紧固件用孔的紧固件的尺寸的设计值即设计紧固件尺寸,
所述对照部判定所述适合紧固件尺寸与所述设计紧固件尺寸的差是否在预先确定的容许范围内。
3.如权利要求1或2所述的复合部件的紧固控制系统,其特征在于,
所述适合紧固件确定部将比所述紧固件用孔的孔径的实测值小的紧固件直径之中最大的紧固件直径确定为所述适合紧固件尺寸的紧固件直径。
4.如权利要求1或2所述的复合部件的紧固控制系统,其特征在于,
所述适合紧固件确定部将插入所述紧固件用孔时的突出量不超出预先确定的容许值的夹紧长度之中最大的夹紧长度确定为所述适合紧固件尺寸的夹紧长度。
5.如权利要求1至4中任一项所述的复合部件的紧固控制系统,其特征在于,还具备:
填装管理部,其生成填装指示,以将具有所述适合紧固件尺寸的适合紧固件填装到安装于铆接装置的料斗;和,
铆接管理部,其生成铆接指示,以将所述适合紧固件从填装的所述料斗插入所述紧固件用孔并铆接。
6.如权利要求5所述的复合部件的紧固控制系统,其特征在于,
在所述被紧固物上设有多个紧固件用孔,
所述填装管理部在所述适合紧固件填装于料斗时,获得表示指定填装所述适合紧固件的料斗的料斗ID的数据作为填装实绩数据,
所述铆接管理部基于所述填装实绩数据,生成所述铆接指示,以将所述适合紧固件插入所述多个紧固件用孔中对应的紧固件用孔。
7.如权利要求5或6所述的复合部件的紧固控制系统,其特征在于,
所述填装管理部在所述适合紧固件填装于料斗时,获得表示填装的所述适合紧固件的批次号的数据,并将表示所述紧固件用孔与所述批次号的对应关系的数据作为实绩数据储存到存储部。
8.如权利要求5所述的复合部件的紧固控制系统,其特征在于,
还具备:
发出管理部;和,
存储部,其存储表示填装于所述料斗的紧固件个数的使用量数据,
所述填装管理部发出指示,以使所述适合紧固件从紧固件保管部填装到所述料斗,
所述发出管理部基于所述使用量数据判断是否需要将紧固件从材料库移动到所述紧固件保管部,基于判断结果生成发出指示。
9.如权利要求1至8中任一项所述的复合部件的紧固控制系统,其特征在于,
所述紧固件用孔是具有埋头部的孔。
10.一种复合部件的紧固控制方法,其特征在于,具备以下步骤:
获得表示设置在包含复合件的被紧固物上的紧固件用孔的形状的形状数据;
基于所述形状数据将适合所述紧固件用孔的紧固件尺寸确定为适合紧固件尺寸,生成表示所述适合紧固件尺寸的适合紧固件数据。
11.一种存储媒体,其特征在于,储存用于通过计算机实现下述方法的复合部件的紧固控制程序,
该方法具备以下步骤:
获得表示设置在包含复合件的被紧固物上的紧固件用孔的形状的形状数据;
基于所述形状数据将适合所述紧固件用孔的紧固件尺寸确定为适合紧固件尺寸,生成表示所述适合紧固件尺寸的适合紧固件数据。
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