"追求技術(shù)進(jìn)步、服務(wù)科教興國(guó)、支持教育事業(yè)"
SBRX-2型模塊式柔性自動(dòng)環(huán)形生產(chǎn)線實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（工程型）
一、產(chǎn)品概述
1、組成
柔性系統(tǒng)須有五個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成即：數(shù)字化設(shè)計(jì)分系統(tǒng)、模擬加工制造分系統(tǒng)、檢測(cè)裝配分系統(tǒng)、生產(chǎn)物分流系統(tǒng)和信息管理分系統(tǒng)。它應(yīng)包含供料檢測(cè)單元，操作手單元，加工單元，搬運(yùn)單元，安裝單元，圖像檢測(cè)單元，提取單元，分類存儲(chǔ)單元，環(huán)形輸送單元，總控平臺(tái)等多個(gè)單元模塊。系統(tǒng)具有可進(jìn)行小批量多品種柔性加工、無人值守加工生產(chǎn)能力等，采用數(shù)字化信息系統(tǒng)管理模式，每一臺(tái)設(shè)備均采用網(wǎng)絡(luò)型式對(duì)外聯(lián)接，由服務(wù)器統(tǒng)一管理生產(chǎn)過程中的各種數(shù)字聯(lián)接任務(wù),具有現(xiàn)代化柔性制造加工系統(tǒng)的特征。
2、功能
既能完成認(rèn)知型和綜合型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，又能完成開發(fā)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)，還能實(shí)現(xiàn)學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)手操作和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)同步觀測(cè)與分析相結(jié)合；對(duì)樣件具有全程演示及生產(chǎn)能力；系統(tǒng)應(yīng)具有全自動(dòng)控制功能，能充分展示現(xiàn)代工業(yè)中進(jìn)行數(shù)字化管理生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)；系統(tǒng)應(yīng)具有單機(jī)獨(dú)立控制、獨(dú)立運(yùn)行功能；系統(tǒng)應(yīng)具有啟停控制、動(dòng)態(tài)作業(yè)計(jì)劃調(diào)度、庫(kù)存資源動(dòng)態(tài)顯示、系統(tǒng)故障診斷與處理、工件位置動(dòng)態(tài)顯示等等功能。
該系統(tǒng)除能服務(wù)于工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)外，還應(yīng)能覆蓋相關(guān)課程，并能進(jìn)行相關(guān)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，具體如下：
（1）可服務(wù)的相關(guān)課程
機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)、機(jī)電傳動(dòng)控制、液壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用、機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)仿真、CAD/CAM、PLC原理及應(yīng)用、數(shù)字化制造技術(shù)、機(jī)電設(shè)備故障診斷、先進(jìn)制造技術(shù)、多軸數(shù)控加工技術(shù)、虛擬與仿真技術(shù)等，和其它相關(guān)課程。
（2）教學(xué)演示類項(xiàng)目
柔性化加工系統(tǒng)演示、遠(yuǎn)程控制演示、機(jī)電控管一體化技術(shù)演示、自動(dòng)傳輸系統(tǒng)演示、工件自動(dòng)裝配演示、產(chǎn)品自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)演示等等。
（4）專業(yè)綜合訓(xùn)練類、設(shè)計(jì)類等項(xiàng)目
機(jī)械制造技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練、機(jī)床檢測(cè)綜合實(shí)驗(yàn)、數(shù)字化技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練、多軸數(shù)控技術(shù)項(xiàng)目綜合訓(xùn)練、機(jī)電控制綜合實(shí)驗(yàn)、機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)、工件傳輸線應(yīng)用設(shè)計(jì)、工件裝配項(xiàng)目應(yīng)用設(shè)計(jì)、立體倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用設(shè)計(jì)、氣壓系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)、系統(tǒng)供電方案應(yīng)用設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用及開發(fā)、總控系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)、傳感器應(yīng)用與選擇、PLC應(yīng)用編程設(shè)計(jì)、PLC網(wǎng)格通訊應(yīng)用、伺服驅(qū)動(dòng)應(yīng)用、人機(jī)界面編程設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程組態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等等。
二、技術(shù)性能
1.輸入電源：三相四線～380V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境：溫度-10℃～+40℃ 相對(duì)濕度≤85%（25℃） 海拔＜4000m
3.裝置容量：＜4.5kVA
4.外形尺寸：7000mm×4500mm×2400mm
5.安全保護(hù)：具有漏電保護(hù)，安全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
三、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容
1.PLC的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
(1)數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)訓(xùn)
(2)定時(shí)、計(jì)數(shù)、移位功能實(shí)訓(xùn)
(3)比較功能實(shí)訓(xùn)
(4)步進(jìn)功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
(5)跳轉(zhuǎn)功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
(6)子程序調(diào)用功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
(7)中斷控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
(8)變頻調(diào)速的PWM控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
(9)伺服電機(jī)速度位置控制功能的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
(10)檢測(cè)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
(11)變頻調(diào)速環(huán)行自動(dòng)傳輸系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
(12)自動(dòng)儲(chǔ)存系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
2.傳感器技術(shù)及應(yīng)用
(1)光電傳感器的特性研究及應(yīng)用
(2)電感傳感器的特性研究及應(yīng)用
(3)電磁傳感器的特性研究及應(yīng)用
(4)位置傳感器的特性研究及應(yīng)用
3.氣動(dòng)控制技術(shù)
(1)電控氣動(dòng)閥的工作原理及應(yīng)用
(2)真空發(fā)生器的工作原理及應(yīng)用
(3)氣動(dòng)二聯(lián)體的工作原理及應(yīng)用
(4)各種氣缸的工作原理及應(yīng)用
4.運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)
(1)伺服電機(jī)定位的控制技術(shù)
(2)直流電機(jī)的控制技術(shù)
(3)交流電機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)
(4)步進(jìn)電機(jī)的定位控制技術(shù)
5.組態(tài)監(jiān)控及人機(jī)界面技術(shù)
(1)組態(tài)監(jiān)控軟件的基本應(yīng)用
(2)組態(tài)監(jiān)控軟件通信應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
6.機(jī)械結(jié)構(gòu)訓(xùn)練技術(shù)
(1)同步帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究
(2)直齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究
(3)錐齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及特性研究
(4)直線導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)及特性研究
(5)滾珠絲桿的特性研究及應(yīng)用
7.故障檢測(cè)技術(shù)技能培訓(xùn)
(1)程序故障設(shè)置的排除訓(xùn)練
(2)參數(shù)故障設(shè)置的排除訓(xùn)練
(3)電氣接線故障設(shè)置的排除訓(xùn)練
(4)機(jī)械故障設(shè)置的排除訓(xùn)練
8.網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和PROFIBUS總線技術(shù)
(1)網(wǎng)絡(luò)通訊基礎(chǔ)的原理與應(yīng)用
(2)PROFIBUS-DP模塊的研究與應(yīng)用
(3)PROFIBUS通訊協(xié)議的研究與應(yīng)用
(4)PROFIBUS主站與從站之間的通訊研究
四、系統(tǒng)組成
1.系統(tǒng)的硬件由九個(gè)基本單元站組成
（一）總控平臺(tái)
總控平臺(tái)主要由三相電網(wǎng)電壓指示、電源控制部分、控制主機(jī)、狀態(tài)指示燈、二位選擇開關(guān)、啟動(dòng)和停止開關(guān)、急停開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、10.4英寸工業(yè)彩色觸摸屏等組成，主要完成監(jiān)視各分站的工作狀態(tài)并協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，完成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。
（二）上料單元
上料單元主要由料斗、回轉(zhuǎn)臺(tái)、螺旋導(dǎo)料機(jī)構(gòu)、直流減速電機(jī)、工件滑道、計(jì)數(shù)電容開關(guān)、光電開關(guān)等組成。主要完成將工件從回傳上料臺(tái)依次送到檢測(cè)工位。
主要技術(shù)指標(biāo)：
|
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 | |
|
工作臺(tái) |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz /DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。 |
1 |
西門子 |
|
單桿氣缸 |
1 | ||
|
直流減速電機(jī) |
10W/24V 5r/m |
1 | |
|
檢測(cè)傳感器 |
光電漫反射 檢測(cè)距離50～300mm、磁感式 |
4 |
(二) 操作手單元
由機(jī)械手、橫臂、回轉(zhuǎn)臺(tái)、機(jī)械手爪、配重塊等組成，主要完成對(duì)工件的搬運(yùn)。
主要技術(shù)指標(biāo)：
|
名稱 |
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
|
工作臺(tái) |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz /DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。 |
1 |
西門子 |
|
旋轉(zhuǎn)氣缸 |
0°～180° |
1 | |
|
雙聯(lián)氣缸 |
行程：100mm |
1 | |
|
平行氣夾 |
缸徑：16mm |
1 | |
|
單桿氣缸 |
行程：45mm |
1 | |
|
檢測(cè)傳感器 |
磁感式 |
7 |
（三） 加工單元
由旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)、平面推力軸承、直流減速電機(jī)、刀具庫(kù)、升降式加工系統(tǒng)、加工組件、檢測(cè)組件、轉(zhuǎn)臺(tái)到位傳感器等組成。主要完成物料加工和深度的檢測(cè)。
主要技術(shù)指標(biāo)：
|
名稱 |
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
|
工作臺(tái)面 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。 |
1 |
西門子 |
|
直流減速電機(jī) |
10W/24V 5r/m |
1 | |
|
步進(jìn)電機(jī) |
三相6A 步距角1.2° |
1 | |
|
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 |
10000脈沖/圈 |
1 | |
|
雙導(dǎo)桿氣缸 |
行程：75mm |
1 | |
|
單桿氣缸 |
行程：45mm |
2 | |
|
檢測(cè)傳感器 |
光電、電感、磁感式 |
10 |
（四）搬運(yùn)單元
由機(jī)械手、移動(dòng)滑臺(tái)、安裝工作臺(tái)、工業(yè)導(dǎo)軌、齒輪齒條、配重塊等組成，主要完成對(duì)工件的搬運(yùn)。
主要技術(shù)指標(biāo)：
|
名稱 |
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
|
工作臺(tái) |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。 |
1 |
西門子 |
|
薄型氣缸 |
行程：50mm、90mm |
2 | |
|
單桿氣缸 |
行程：30mm |
1 | |
|
平行氣夾 |
缸徑：16mm |
1 | |
|
檢測(cè)傳感器 |
磁感式 |
7 |
（五） 安裝單元
由料筒、換料機(jī)構(gòu)、推料機(jī)構(gòu)、工業(yè)導(dǎo)軌、搖臂等組成，主要完成對(duì)兩種不同工件的上料及安裝。
主要技術(shù)指標(biāo)：
|
名稱 |
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
|
工作臺(tái) |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。 |
1 |
西門子 |
|
單桿氣缸 |
行程：60mm |
2 | |
|
旋轉(zhuǎn)氣缸 |
180° |
1 | |
|
真空吸盤及發(fā)生器 |
1 | ||
|
檢測(cè)傳感器 |
磁感式 |
6 |
（六）圖像形狀檢測(cè)單元
圖像處理單元主要由光源、鏡頭、CCD照相機(jī)、圖像處理控制器、顯示器、位移傳感器等組成。主要檢測(cè)加工完成后工件外觀形狀品質(zhì)是否合格，通過攝像頭獲取工件的圖像，由圖像處理器完成工件合格與否的判斷并檢測(cè)加工孔深，將不合格工件剔除。
（七）提取單元
由機(jī)械手、直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、無桿氣缸、工業(yè)導(dǎo)軌等組成，主要完成對(duì)工件的提取及搬運(yùn)。
主要技術(shù)指標(biāo)：
|
名稱 |
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
|
工作臺(tái) |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。 |
1 |
西門子 |
|
無桿氣缸 |
行程：600mm |
1 | |
|
薄型氣缸 |
行程：45mm |
1 | |
|
單桿氣缸 |
行程：30mm |
1 | |
|
平行氣夾 |
缸徑：16mm |
1 | |
|
檢測(cè)傳感器 |
磁感式 |
7 |
（八）分類存儲(chǔ)單元
由步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲桿、立體庫(kù)、推料氣缸、電磁閥等組成。主要完成對(duì)成品工件分類存儲(chǔ)。
主要技術(shù)指標(biāo)：
|
名稱 |
型號(hào)規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
|
工作臺(tái)面 |
860mm×470mm |
1 |
工業(yè)型材 |
|
供電電源/工作電壓 |
AC220V 50Hz/DC24V 4.5A |
1 | |
|
工作氣壓 |
0.5MPa | ||
|
PLC模塊 |
西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。 |
1 |
西門子 |
|
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 |
64細(xì)分 |
2 | |
|
步進(jìn)電機(jī) |
1.5A 角距：1.8度 |
2 | |
|
單桿氣缸 |
行程：45mm |
1 | |
|
滾珠絲桿 |
行程≥320mm |
2 |
（九）環(huán)行自動(dòng)輸送線
環(huán)行自動(dòng)輸送線主要由鋁合金型材基體、環(huán)行傳輸線、自動(dòng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、變頻調(diào)速系統(tǒng)、自動(dòng)定位機(jī)構(gòu)等組成。可完成對(duì)工件在不同速度下的輸送，不同工位的自動(dòng)定位，從而大大提高了自動(dòng)環(huán)形傳輸線的工作效率。
控制系統(tǒng)主站采用西門子S7-300(CPU315-2DP)，從站采用西門子S7-200(CPU224)，各站之間使用ProfiBus-DP總線進(jìn)行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅(qū)動(dòng)設(shè)備層，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)反饋的信號(hào)進(jìn)行采集，S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，并為上位機(jī)的監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)，同時(shí)系統(tǒng)還配有工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊和10.4英寸彩色工業(yè)觸摸屏，可以完成系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。
PLC模塊及變頻器選配表
表一：德國(guó)西門子
|
序號(hào) |
名稱 |
規(guī)格 |
數(shù)量 |
單位 |
備注 |
|
S7-300 PLC |
PS307電源 |
1 |
臺(tái) |
||
|
CPU315-2DP CPU |
1 |
臺(tái) | |||
|
SM323 16DI/16DO |
1 |
臺(tái) | |||
|
CP343-1 工業(yè)以太網(wǎng)模塊 |
1 |
臺(tái) | |||
|
S7-200 PLC |
西門子S7-200smart CPU SR40數(shù)字量24點(diǎn)輸入/16點(diǎn)輸出，1 個(gè)以太網(wǎng)通信端口, 1個(gè)485接口；EM AM06模擬量模塊4路輸入/2路輸出，配套編程電纜。 |
2 |
臺(tái) | ||
|
CPUS7200CN(AC/DC/RLY) |
5 |
臺(tái) | |||
|
EM277 DP通信模塊 |
7 |
臺(tái) | |||
|
EM223 |
1 |
臺(tái) | |||
|
DP接頭 |
14 |
個(gè) | |||
|
變頻器 |
MM420,AC380V供電，功率≥0.75kW |
1 |
臺(tái) | ||
|
軟件 |
STEP7 Micro WIN SP4 V4.0 |
1 |
套 | ||
|
STEP7 V5.5 |
1 |
套 | |||
|
WinCC V6.0 |
1 |
套 |
配置清單
|
序號(hào) |
名稱 |
規(guī)格 |
數(shù)量 |
單位 |
備注 |
|
環(huán)行自動(dòng)輸送線 |
1 |
套 | |||
|
視覺傳感器 |
1 |
套 | |||
|
工件 |
白色工件 |
24 |
只 | ||
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藍(lán)色工件 |
24 |
只 | |||
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金屬工件 |
8 |
只 | |||
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包裝盒 |
10 |
只 | |||
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電源線 |
單相三芯電源線 |
15 |
根 | ||
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PU氣管 |
Ф6、橙色 |
50 |
米 | ||
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PLC編程 電纜 |
USB/PPI USM/MPI |
1 |
套 | ||
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PLC編程 軟件 |
STEP7 MicroWIN SP4 V4.0 STEP7 V5.5 WinCC V6.0 |
1 |
套 |
DEMO版 | |
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配套工具 |
工具箱：十字長(zhǎng)柄螺絲刀，大、中、小號(hào)一字螺絲刀，中、小號(hào)十字螺絲刀，鐘表螺絲刀、剝線鉗，尖嘴鉗，剪刀，電烙鐵，鑷子，活動(dòng)扳手，內(nèi)六角扳手（9把） |
1 |
套 | ||
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配套光盤 |
使用手冊(cè)、程序等 |
1 |
套 | ||
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計(jì)算機(jī) |
主流品牌機(jī) |
1 |
臺(tái) |
學(xué)校自備 | |
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空氣壓縮機(jī) |
靜音空氣壓縮機(jī) |
1 |
臺(tái) |
靜音 | |
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氣動(dòng)接頭 |
氣動(dòng)快插式三通接頭EPE6 |
12 |
只 |
