沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)說(shuō)明書(shū)_第1頁(yè)
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1、引言沖壓工藝是使用壓力機(jī)通過(guò)沖壓模具使材料分離或者是產(chǎn)生塑性變形的、以獲得一定形狀和尺寸的制品的一種少、無(wú)切削加工工藝。因?yàn)橐话闶窃诔鼗蛘咻^低的溫度下對(duì)材料進(jìn)行加工的,因而也稱為冷沖壓工藝。也是加工厚度較薄的板狀金屬材料最常用的加工方法,因此也稱為板料成型。主要是應(yīng)用在金屬方面,在非金屬領(lǐng)域的使用相對(duì)較少。在生產(chǎn)剛開(kāi)始的時(shí)候,雖然設(shè)備、模具、廠房等投入成本的很大,但是與其它加工方法(比如鍛造、鑄造、焊接、怫接、機(jī)械切削加工等)相比,有很多優(yōu)點(diǎn):制件性能穩(wěn)定,強(qiáng)度好,材料利用率高,加工效率高等,特別是在大批量生產(chǎn)中更能體現(xiàn)出沖壓加工的優(yōu)越性。沖壓工藝主要包括沖裁、拉伸、彎曲、漲形、翻邊、擴(kuò)口、

2、縮口等,本次我研究的課題中的級(jí)進(jìn)模就屬于沖壓模的一種。我國(guó)的模具行業(yè)在最近的幾年才迅速發(fā)展起來(lái)的,相對(duì)其它國(guó)家而言,起步很晚,雖然發(fā)展很快,目前我國(guó)在模具制造中已經(jīng)取得了很大的成就,甚至在一些方面也達(dá)到了世界頂級(jí)水平,比如我國(guó)精沖模方面的多工位與多功能沖壓模具已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平,不但已經(jīng)取代進(jìn)口,還有部分出口到發(fā)達(dá)國(guó)家。沖壓模具之所以得到廣泛的應(yīng)用,主要有以下幾個(gè)原因:1、經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展,沖壓技術(shù)已經(jīng)很成熟,而且操作相對(duì)簡(jiǎn)單,對(duì)操作工要求低,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化,從而很適合大規(guī)模生產(chǎn)。2、其加工的全過(guò)程都是在常溫或者是低溫下進(jìn)行的,很大節(jié)約了將材料加熱所耗費(fèi)能源,從而降低了生產(chǎn)成本。3、

3、對(duì)材料利用率高,不需要切屑金屬,大部分可以實(shí)現(xiàn)少?gòu)U料生產(chǎn);經(jīng)過(guò)合理排樣,部分材料可以達(dá)到無(wú)廢料生產(chǎn)。4、雖然在初期投入壓力機(jī)、模具等的成本很高,但是在大批量生產(chǎn)中,沖壓工藝的生產(chǎn)效率高,周期短,一般壓力機(jī)每分鐘可以達(dá)到幾十件的加工效率,高速?zèng)_床可以達(dá)到每分鐘幾千件的生產(chǎn)速度。因此平均到每個(gè)零件成本低。5、制件的精度由模具保證,互換性好、制件質(zhì)量好、品質(zhì)穩(wěn)定;而且融合了制件的質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、剛度好等優(yōu)點(diǎn),是其它加工方法所不能實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。6、沖壓后的制件可以直接裝配使用,或者稍作表面修整即可使用。7、能生產(chǎn)其它加工方法難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜零件。以上的5、6、7是沖壓模具明顯優(yōu)于其它加工方法的特點(diǎn),隨著人

4、們對(duì)零件的要求和模具的功能等要求越來(lái)越高,新的沖壓工藝的不斷出現(xiàn)以滿足不同的需要。人們可以根據(jù)零件的形狀、大小、精度、生產(chǎn)批量以及材料的不同,選用不同的模具。雖然沖壓模具有各種優(yōu)點(diǎn),但是其所具有的缺點(diǎn)是不可忽略的,仍然是有待改善的:作為生產(chǎn)工具,為了保證制件的精度,整套模具必須具有很高的強(qiáng)度、剛度、精度,因此模具工作部分都是使用價(jià)格較貴的模具鋼制作的,配件的精度要求也很高,因而制作成本較高;初期投入成本較大(需要壓力機(jī)、模具、廠房等),在小批量或者是單件生產(chǎn)中顯得很不經(jīng)濟(jì);壓力機(jī)工作的時(shí)候發(fā)出很大的噪音,工人的工作環(huán)境相對(duì)差。1 總體方案設(shè)計(jì)1.1零件工藝性分析工件為圖1-1所示的落料沖孔件,

5、材料為Q235鋼,材料厚度1mm,生產(chǎn)批量為大批量。工藝性分析內(nèi)容如下:圖 1-11.1.1材料分析Q235為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有較好的沖裁成形性能。1.1.2結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱,無(wú)尖角,對(duì)沖裁加工較為有利。零件內(nèi)部有四個(gè)小孔,孔的最小尺寸為6mm,滿足沖裁最小孔徑 dmin1.0t=1mm 的要求。另外,經(jīng)計(jì)算形孔距零件外形之間的最小孔邊距為7.5mm,滿足沖裁件最小孔邊距l(xiāng)min1.5t=1.5mm 的要求。所以,該零件的結(jié)構(gòu)滿足沖裁的要求。1.1.3精度分析:(1)尺寸精度。零件上有4個(gè)尺寸標(biāo)注了公差要求,由公差表查得其公差要求都屬IT13,所以普通沖裁可以達(dá)到零件的精度要求。對(duì)于

6、未注公差尺寸IT14精度等級(jí)查補(bǔ)。(2)沖裁件斷面質(zhì)量。普通沖裁方式?jīng)_1mm厚度金屬材料時(shí)候,其斷面質(zhì)量可達(dá)12.53.2,毛刺允許高度為0.010.05mmo本產(chǎn)品對(duì)斷面粗糙度和毛刺高度沒(méi)有特殊要求,只要滿足尺寸精度要求即可。由以上分析可知,該零件可以用普通沖裁的加工方法制得。1.2沖裁工藝方案的確定零件為一落料沖孔件,可提出的加工方案如下:方案一:先落料,后沖孔。采用兩套單工序模生產(chǎn)。方案二:落料一沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案三:沖孔一落料連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需兩道工序、兩副模具,生產(chǎn)效率低,零件精度較差,在生產(chǎn)批量較大的情況下不適用。方案二只需一副模具,

7、沖壓件的形位精度和尺寸精度易保證,且生產(chǎn)效率較高。盡管模具結(jié)構(gòu)較方案一復(fù)雜,但由于零件的幾何形狀較簡(jiǎn)單,模具制造并不困難。方案三只需一副模具,生產(chǎn)效率最高,模具壽命高,可實(shí)現(xiàn)高壓生產(chǎn),易于自動(dòng)化。欲保證沖壓件的形位精度,需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正,模具制造、裝配較復(fù)合模略復(fù)雜。此工件屬于大批量型生產(chǎn), 面度較薄的中小型沖壓件, 所以, 比較三個(gè)方案欲采用方案三生產(chǎn)?,F(xiàn)對(duì)級(jí)進(jìn)模中凸凹模壁厚進(jìn)行校核,當(dāng)材料厚度為1mm時(shí),可查得凸凹模最小壁厚為4.9mm,現(xiàn)零件上的最小孔邊距為7.5mm,所以可以采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn),即采用方案三。1.3定位片級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)的確定模具形式?jīng)_孔落料級(jí)進(jìn)模。定位裝置沖模定位零件(

8、定位裝置)的作用是保證坯料的正確送進(jìn)及對(duì)工件零件處于正確的位置,這稱作坯料的定位或?qū)颉<?jí)進(jìn)沖裁模按照定位方式分:用導(dǎo)正銷定位的級(jí)進(jìn)模和用側(cè)刃定距的沖孔落料級(jí)進(jìn)模。側(cè)刃定距與導(dǎo)正銷定位相比定位更精確,并且導(dǎo)正銷一般都是用在板料后厚度較厚或者是精度要求不高的場(chǎng)合,若采用導(dǎo)正銷定位可能會(huì)因?yàn)榘辶系暮穸容^薄,在送料的過(guò)程中因板料變形而嚴(yán)重影響送料精度,進(jìn)而影響了零件的正常加工。在前面的工藝分析中,由于材料較薄,確定采用側(cè)刃定距的方式。卸料裝置卸料裝置的結(jié)構(gòu)形式主要有固定(剛性)式、彈壓式、廢料切刀等。彈壓卸料裝置的基本組件是卸料板、彈性元件(彈簧或者是橡膠)、卸料螺釘?shù)?。彈壓卸料板上的型孔與凸模的雙

9、面間隙通常取0.10.3mm。彈壓卸料板厚度與卸件尺寸和卸料力等有關(guān),對(duì)于中小件卸料通常取510mm。彈性卸料裝置既起到卸料的作用有起到壓料的作用,所得的沖裁件平直度高,質(zhì)量好。因此質(zhì)量要求高的沖裁件或者是薄板沖裁宜用彈壓卸料裝置。導(dǎo)向零件針對(duì)此次制件的精度要求不高,大批量生產(chǎn),采用滑動(dòng)式導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向,操作方便,降低成本。送料裝置送料方式,條料寬度和重量都較小,有自動(dòng)送料和手動(dòng)送料的方式,雖然自動(dòng)送料會(huì)增加生產(chǎn)成本,但是其加工效率明顯高于手動(dòng)送料,自動(dòng)送料很適合于大批量生產(chǎn)的需求,便于自動(dòng)化生產(chǎn),同時(shí)保證安全生產(chǎn)。手工送料由于對(duì)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度高,而且工作效率低,送料精度低,只適合于精度要求不高

10、的單價(jià)小批量生產(chǎn),手工送料不能滿足大批量生產(chǎn)的需求,針對(duì)制件大批量生產(chǎn),采用自動(dòng)送料裝置,送料裝置主要由鉤式、銀式、夾持式三種。其中鉤式送料裝置是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、制造成本較低的自動(dòng)送料裝置,此次采用鉤式送料。1.4零件尺寸與沖裁力計(jì)算1.4.1.刃口尺寸計(jì)算根據(jù)零件形狀特點(diǎn),刃口尺寸計(jì)算采用分開(kāi)制造法。(1)落料件尺寸的基本計(jì)算公式為DAX。塌DT=(DA.Zmin)丁=(Dmax-XA-Zmin)lT尺寸7_Q.64mm,可查得凸、 凹模最小間隙Zmin=0.42mm,最大間隙Zmax=0.560mm,凸模制造公差加=0.05mm,凹模制造公差15A=0.06mm。將以上各值代入 6

11、T+6A0Zmax-Zmin校驗(yàn)是否成立,經(jīng)校驗(yàn),不等式成立,所以可按上式計(jì)算工作零件刃口尺寸。即DA1=(700.750.42)00.06mm=69.6050Q6mmA100DTI=(69.952-0.56)mm=68.996,05mm(2)沖孔基本公式為dT=(dmin+X4dA=9min+XA+Zmin)尺寸R3,.18mm,查得其凸模制造公差&T=0.02mm,凹模制造公差 6A=O.02mm。經(jīng)驗(yàn)算,滿足不等式 6T+Zmax-Zmin,因該尺寸為單邊磨損尺寸,所以計(jì)算時(shí)沖裁間隙減半,得dT1=(6+0.75父0.18)00.02mm=6.14,02mmdA1二(6.140.246/

12、2)00.02mm=6.260.02mm(3)中心距:零件尺寸240.2mm處的中心距L=(24_0.2/4)mm=24-0.05mm零件尺寸 290.24mm 處的中心距L=(29_0.24/4)mm=290.06mm零件尺寸1502mm處的中心距L=(15-0.12/4)mm=15-0.03mm1.4.2排樣計(jì)算在沖壓零件的成本中,材料費(fèi)約占60%以上,因此合理排樣,提高材料的經(jīng)濟(jì)利用具有非常重要的意義。合理排樣還影響制件的質(zhì)量、模具的結(jié)構(gòu)、壽命等對(duì)級(jí)進(jìn)模排樣設(shè)計(jì),必須考慮一下基本原則:(1)分析零件形狀,應(yīng)采用單直排的排樣方式,零件可能的排樣方式有圖2所示兩種方案 a 方案 b圖 1-2

13、比較方案a和方案b,方案b所裁條料寬度過(guò)窄,剪板時(shí)容易造成條料的變形和卷曲,所以應(yīng)采用方案a。1.%2.%3.4.3裁板計(jì)算現(xiàn)選用4000mmx1000mm的鋼板,則需計(jì)算采用不同的裁剪方式時(shí),每張板料能出的零件總個(gè)數(shù)。(1)裁成寬74mm、長(zhǎng)1000mm的條料,則一張板材能出的零件總個(gè)數(shù)為40001000=55.645=22052.%2.%374.IL22(2)裁成寬74mm、長(zhǎng)4000mm的條料,則一張板材能出的零件總個(gè)數(shù)為10004000=12181=2172IL74,IL22比較以上兩種裁剪方法,應(yīng)采用第1種裁剪方式,即裁為寬74mm、長(zhǎng)1000mm的條料。1.1.1 沖壓力計(jì)算制件由

14、沖孔和落料兩道工序完成,沖裁力由沖孔力、落料力和側(cè)刃沖裁力組成。(1)落料力。沖裁力基本計(jì)算公式為F=KLT此例中零件的周長(zhǎng)為178.89mm,取180mm,材料厚度2mm,Q235鋼的抗剪強(qiáng)度取350MPa,則沖裁該零件所需沖裁力為F 落=1.3父180M2M350N=163800N定164kN(2)沖孔力。沖裁力基本計(jì)算公式為F=KLT此例中零件孔的周長(zhǎng)為75.4mm,材料厚度1mm,Q235鋼的抗剪強(qiáng)度取350MPa,則所需沖裁力為F 孔=1.3父75.4父1M350N=31900N之32kN(3)側(cè)刃沖裁力。沖裁力基本計(jì)算公式為F=KLT.此例中零件的側(cè)刃沖裁周長(zhǎng)為32mm,材料厚度1

15、mm,Q235鋼的抗剪強(qiáng)度取350MPa,則沖裁該零件所需沖裁力為F側(cè)=1.3M32M1M350N=14560N定14.6kN模具采用彈性卸料裝置和推件結(jié)構(gòu),所以所需卸料力取和推件力&為FX=KXF=0.05(1643214.6)kN=11.3kNFT=KTF=0.06(1643214.6)kN=13.2kN模具都采用彈性卸料裝置和下出料方式,因此總沖壓力計(jì)算公式為:F總=5落+5孔十5側(cè)+FX+FT=(164+14.6+32+11.3+13.2)kN=236.1kN1.1.2 .壓力中心計(jì)算零件外形為對(duì)稱件,所以該零件的壓力中心可近似認(rèn)為就是零件外形中心線的交點(diǎn)。1.5初步選用壓力機(jī)選用合適

16、的壓力機(jī)對(duì)加工有很大的影響,若壓力機(jī)的壓力沒(méi)達(dá)到?jīng)_壓的要求,不但損壞設(shè)備,也沒(méi)能將所需要的零件加工出來(lái);壓力機(jī)的壓力太大則會(huì)造成成本增加制件最大的沖壓力236.5KN,最大沖壓力0(0.50.6)壓力機(jī)的公稱壓力。壓力機(jī)的公稱壓力必須達(dá)到236.5+0.6=394KN。壓力機(jī)必須滿足這兩個(gè)要求。生產(chǎn)零件屬于中小型零件,選用開(kāi)式壓力機(jī),零件的生產(chǎn)批量大,采用高速壓力機(jī)。選用國(guó)產(chǎn)的J75系列開(kāi)式高速壓力機(jī),型號(hào):J75G-30。主要參數(shù)如下表所示:J75G-30 壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)公稱壓力/kN450滑塊行程長(zhǎng)度/mm65滑塊行程次數(shù)/spm300模柄孔直徑/mm40深度/mm60上滑塊的臺(tái)面尺

17、寸前后/mm180左右/mm200最大裝模圖度/mm260裝模圖度調(diào)初量/mm50滑塊中心到機(jī)身距離/mm160工作臺(tái)前后/mm300左右/mm450主電機(jī)功率/kW1.5送料長(zhǎng)度/mm6-80驗(yàn)證壓力機(jī)是否符合使用要求:核算壓力機(jī)的電機(jī)功率:Pd=nkA/(61200Tl142)式中:Pd電機(jī)功率(kW);k不均衡系數(shù),取1.21.4;n壓力機(jī)每分鐘的行程次數(shù);A拉伸功(J);41壓力機(jī)白效率,取0.60.8;42電機(jī)效率,取0.90.95;由上面的計(jì)算,其拉伸功A=42J,由此可算得電機(jī)功率:Pd=120X1.3X42/(61200X0.7X0.93)=0.20kW。小于上表給出的壓力機(jī)主

18、電機(jī)的功率1.5kW02 確定模具的主要部件模具是拉伸模與沖裁模組成的級(jí)進(jìn)模,模具的總體結(jié)構(gòu),主要部件自上到下有模柄、上模座、墊板、凸模固定板、橡膠、卸料板、導(dǎo)料組件、凹模、下模座等。凹模設(shè)計(jì)落料凹模采用矩形板結(jié)構(gòu)和直接通過(guò)螺釘、銷釘與下模座固定的固定方式。因生產(chǎn)的批量大,考慮凹模的磨損和保證零件的質(zhì)量, 凹模刃口采用直刃壁結(jié)構(gòu), 漏料部分沿刃口輪廓適當(dāng)擴(kuò)大(為便于加工,落料凹模漏料孔可設(shè)計(jì)成近似于刃口輪廓的形狀,如凹模圖)凹模的厚度Ha的確定Ha=K10.1P落=1.25M.0.1-164000=18.56mm凹模的高度H的確定H=Kb=0.2870mm:20mm凹模寬度B的確定W1=1.7

19、Ha=1.718.56mm:31mmB=bWj 近解例 W132mm凹模長(zhǎng)度L的確定取:步距=32mm;工件=30mm;W2=W=31mmL=3230231=124mm考慮到模具的強(qiáng)度和其經(jīng)濟(jì)性,以及固定孔、螺孔等因素都會(huì)影響到凹模的強(qiáng)度,使凹模的強(qiáng)度降低,因此凹模的腔壁厚度取25mm。依據(jù)設(shè)計(jì)尺寸,按沖模標(biāo)準(zhǔn)確定凹模外形尺寸為:132mmx124mmx25mm。如圖2-1所示:圖 2-1凸模設(shè)計(jì)2凸模結(jié)構(gòu)選用此次的級(jí)進(jìn)模當(dāng)中沖孔凸模、 落料凸模兩部分。 圓形凸模的標(biāo)準(zhǔn)形式有如下圖7-1的兩種形式:A型一般用于直徑、長(zhǎng)度、受力都較大的凸模,B型凸模的直徑較小,一般應(yīng)用在長(zhǎng)度和受力都較小的場(chǎng)合。

20、 板料的厚度孔落料沖裁級(jí)進(jìn)模,凸模的材料均采用較便宜的度HRC5660。沖孔用B型,落料凸模用A型圖 22】,表面硬成HRC5075:1mm零件精度要求不高,屬于一般沖T10A碳素結(jié)構(gòu)工具鋼,熱處理后的硬,,.彳/廠L-L-,l lml-ml- -JrJrI I一一.-E樊FOJX-西Cn0J其余0凸模固定2校核凸模強(qiáng)度計(jì)算凸模的強(qiáng)度:建二2L-I1-0.5t/d式中:;廿一一凸模刃口接觸應(yīng)力(MPa;七一一凸模材料許用壓應(yīng)力,對(duì)于常用合金模具鋼,可取18002200MPat沖件材料厚度(mm);d凸?;蛘呖椎闹睆?mm;計(jì)算凸模的長(zhǎng)度::霆:3lmax=-vEd/);8-式中:lmax凸模最

21、大允許長(zhǎng)度(mm;E凸模材料彈性模量,對(duì)于剛才可取E=210000MPa.沖件材料抗剪強(qiáng)度(MPa;10鋼的抗剪強(qiáng)度r=(255333)MPa取中間值r=295MPa材料都是采用10鋼,由以上的公式可知,凹模的直徑越小,其允許的最大強(qiáng)度也越小,在整副級(jí)進(jìn)模當(dāng)中,最小的凸模直徑d=6mm校核其強(qiáng)度:22295-(Tk=-2=2295=621MPaW1800MPa;1-0.5t/d1-0.50.6/6計(jì)算直徑最小凸模的最大長(zhǎng)度:lmaF一Ed3/(1)=d.Ed/(t.)886二=一,2100006/(1588)=350mm8在上面的橡膠厚度計(jì)算中可知,橡膠的厚度40mm卸料板的厚度20mm凸模固

22、定板的厚度20mm卸料板到凸模工作面的厚度10mm則凸模的長(zhǎng)度為:L=4020201010=100mm:二350mm沖孔凸模外形如圖 2-2 所示:2.3墊板的設(shè)計(jì)墊板也叫做承壓板,是承受沖裁和拉伸凸模的主要受力板,因此需要對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,墊板的材料選用45鋼,熱處理后達(dá)到HRC4045,對(duì)于中小型模具,其墊板的厚度一般在15mm25mm之間,取厚度20mm,強(qiáng)度校核的計(jì)算公式如下:二:F=4F1cebb7-Numbered_dd551250-a0c4-410a-ac5b-44fd2d535dcd-Numbered_ec24917f-f1b0-458b-9a16-98eb547dad6e-N

23、um二D2式中:(T墊板所承受的壓應(yīng)力,(MPa);b承壓板的許用壓應(yīng)力(MPa);F沖裁力(N);S受力面積(mm);D凸模接觸端的直徑(mm);凸模分為沖孔和落料凸模,為了滿足互換性的要求,以及良好的加工性,各個(gè)沖孔凸模的上端技術(shù)臭槍0.02X圖 2-2真知,卷生理晚更好后匚*都是直徑d=34mm的端帽, 沖孔凸模的沖裁力=32kN;落料凸模的頂端尺寸為80mmM51mm落料凸模的沖裁力最大F=164KN;側(cè)刃頂端是70mmX50mm的矩形,沖裁力F側(cè)=14.6KN;落料的沖裁力是側(cè)刃的沖裁力的8倍,但是其頂端面積相近,因此只計(jì)算落料凸模的強(qiáng)度。落料凸模的應(yīng)力6落、沖孔的應(yīng)力孔320002

24、17T10A的6是295MPa,最大的6孑L=40.20MPa295MPa,外形如圖2-4所示:卸料裝置中彈性元件的計(jì)算模具采用彈性卸料裝置,彈性元件選用橡膠,其尺寸計(jì)算如下:(1)確定橡膠的自由高度H0H0=(3.54)H工H工=h工作+h修磨=t+1+(510)=(1+1+8)mm=10mm由以上兩個(gè)公式,取Ho=40mm。(2)確定橡膠的橫截面積AA=FX/p查得矩形橡膠在預(yù)壓量為10%15%時(shí)的單位壓力為0.6MPa,所以(3)確定橡膠的平面尺寸根據(jù)零件的形狀特點(diǎn),橡膠墊的外形應(yīng)為矩形,中間開(kāi)有矩形孔以避讓凸模。結(jié)合零件的具體尺寸,橡膠墊中間的避讓孔尺寸為82mmx25mm,外形暫定一

25、邊長(zhǎng)為。落1640008051:40.20MPa35.25MPaA12700NA;0.6MPa2:21166mm圖 2-4160mm,則另一邊長(zhǎng)b為b160-8225=A,211668225b二mm:135mm160(4)校核橡膠的自由高度H0為滿足橡膠墊的高徑比要求,將橡膠墊分割成四塊裝入模具中,其最大外形尺寸為80mm,所以橡膠墊的高徑比在0.51.5之間,所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.85X40mm=34mm。側(cè)刃設(shè)計(jì)側(cè)刃裝置主要用于控制條料、帶料送進(jìn)的步距和定位。利用側(cè)刃定位,定距準(zhǔn)確,效率高,主要用于級(jí)進(jìn)模。結(jié)構(gòu)有長(zhǎng)方形側(cè)刃、側(cè)凹形側(cè)刃、尖角形側(cè)刃。其中長(zhǎng)方形側(cè)刃結(jié)

26、構(gòu)簡(jiǎn)單,常用于精度要求不高、料厚度小于1.5mm的連續(xù)模中,針對(duì)此次制件的厚度為1mm、精度要求不高,采用長(zhǎng)方形側(cè)刃。側(cè)刃的外形尺寸側(cè)刃斷面長(zhǎng)度L。L的尺寸一般等于步距,其偏差值一般為0.01mm。L=S=32mm側(cè)刃的斷面寬度BoB的尺寸一般為6-10mm,取中間值8mm。側(cè)刃切斷料邊寬度B10B1一般等于制件的厚度t=1mm。側(cè)刃的固定側(cè)刃的固定一般有壓配合固定、怫接、螺釘、銷釘固定。側(cè)刃的數(shù)量側(cè)刃的數(shù)量一般有一個(gè)或兩個(gè)。 兩個(gè)側(cè)刃可以是并列或是對(duì)角排列。 對(duì)角排列課保證了尾的充分利用,因此采用對(duì)角排列方式。綜合如下:圖 2-3擋料銷的設(shè)計(jì)H0二”:0.580ijT10A技術(shù)要求:擋料銷主

27、要定位,保證有條料有準(zhǔn)確的送料步距。此次設(shè)計(jì)的擋料銷用來(lái)防止條料的回送。當(dāng)送料鉤將條料拉進(jìn)一個(gè)步距后返回過(guò)程中會(huì)將條料送回,因此設(shè)計(jì)一個(gè)活動(dòng)擋料銷,在送料時(shí)被壓下保證送料,送料鉤返程時(shí)候,上升阻擋條料回退。如圖所示:選定并校核螺釘?shù)膹?qiáng)度圓形銷釘廣泛應(yīng)用于沖裁模具中,其作用是將凹模、凸模固定在模板上的固定元件以及支承元件,承受縱向的拉力很小,主要是受到橫向的剪切力,一般情況下,模具工作時(shí),承受的剪切力是很小的。只有在銷釘受力較大時(shí),才需要對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。下面對(duì)上下模板的螺釘以及卸料螺釘進(jìn)行選擇及強(qiáng)度校核。選擇緊固螺釘在沖裁模中,廣泛應(yīng)用內(nèi)六角螺釘作為緊固螺釘,或者采用卸料螺釘來(lái)控制卸料板的行程

28、。對(duì)于中小型拉伸、落料混合的級(jí)進(jìn)模,由于模具的尺寸較大,用于連接上下模座的螺釘,選用M16內(nèi)六角螺釘,用于連接模具內(nèi)部部件的用M1Q卸料螺釘用M6螺釘在工作勺,主要是承受拉應(yīng)力,其許用載荷可按照下式計(jì)算:F4d2b式中:d螺釘?shù)淖钚≈睆剑╩rh;F一個(gè)螺釘白許用載荷(N);螺釘材料白許用載荷(MPA,許用切應(yīng)力(r=120MPa根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB702000,在模具中常用的緊固螺釘?shù)脑S用載荷有如下表2-1列出的幾種:表 2-1 緊固螺釘需用載荷螺釘規(guī)格M6M8M10M12M14M16M20M24螺紋內(nèi)徑 d/mm4.96.68.410.111.813.817.320.7許用載荷F/N226041

29、006650960013000180002800040000緊固螺釘主要是承受靜載荷,模具的工作速度較小,上下模座個(gè)采用四個(gè)緊固螺釘,因此四個(gè)緊固螺釘?shù)目傇S用載荷F總=18000X4=72000N=72KN與沖壓力相當(dāng)。根據(jù)GB/T3809.32000,選用M16X100JB/T7650.6。對(duì)于模具內(nèi)部各板間的連接根據(jù)需要選用M10X60JB/T7650.6、M10X80JB/T7650.6。2.6.2選擇卸料螺釘模具的總卸料力是P卸=12.7KN,卸料板上采用了6顆沉頭螺釘,平均每個(gè)螺釘所承受的力是F=2.1KN,由下表72,可知最小的螺釘是M6由于卸料螺釘主要是承受動(dòng)載荷, 一般許用載荷

30、是2400N,大于所需要的2100N,因此不對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。表 22 卸料板螺釘?shù)脑S用載荷螺釘規(guī)格M6M8M10M12M16M20最小直徑 d/mm4.56.27.59.51316.5許用載荷F/N24002800350057001100017000根據(jù)GB/T3809.32000,選用M6X60JB/7650.6。2.6根據(jù)模具尺寸選用模架2.6.1選用模架形式模架由上、下模座及蹲向裝置黜成。模架是模具工作時(shí)的主要受力部件,所有的沖壓力最后都是通過(guò)模架來(lái)傳遞的。因此在模具工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng),模架的材料一般是防震較好的鑄鐵、灰鑄鐵、45鋼、Q235-A鋼等,一些要求不高的模座也有用鑄鋼制造的。

31、不過(guò)現(xiàn)在為了滿足生產(chǎn)的需要,模架及其部件都已經(jīng)標(biāo)注化。根據(jù)GB/T2851和JB/T8049的要求,模架主要有兩大類:一類是上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套等組成的導(dǎo)柱模模架;一類是導(dǎo)板、下模板、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的彈壓模架。導(dǎo)柱模模架。導(dǎo)柱模模架的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)有滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向?;瑒?dòng)導(dǎo)向模架的結(jié)構(gòu)形式有6種:對(duì)角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱窄形模架、中間導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱圓形模架和四角導(dǎo)柱模架。四角導(dǎo)柱模架常用于精度要求較高或尺寸較大沖件的生產(chǎn)及大批量生產(chǎn)用的自動(dòng)模。后側(cè)柱模架送料方便,由于產(chǎn)生較大的偏心載荷,一般應(yīng)用在要求不高的小型模具。滾動(dòng)導(dǎo)向模架導(dǎo)向精確度高,使用壽命長(zhǎng),主要用于高精度、高壽命

32、的硬質(zhì)合金模、薄材料的沖裁模以及高速精密級(jí)進(jìn)模。彈壓模架。彈壓模架有兩種結(jié)構(gòu)形式:對(duì)角導(dǎo)柱彈壓模架和中間導(dǎo)柱彈壓模架。其特點(diǎn)是凸模導(dǎo)向用的彈壓導(dǎo)板與下模座以導(dǎo)柱導(dǎo)套為導(dǎo)向構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)。導(dǎo)柱導(dǎo)套結(jié)構(gòu)形式可以起到保護(hù)凸模的作用,一般用于帶有細(xì)凸模的級(jí)進(jìn)模。零件的精度要求并不高,綜合分析以上的模架形式,選用滑動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)柱模模架。級(jí)進(jìn)模工作部件的橫向尺寸與縱向尺寸相當(dāng),因此選用后側(cè)柱模架,上下模的材料為灰鑄鐵。2.6.2選用并確定模架由上面的計(jì)算可知凹模的尺寸是140m忤132m由20mm選用凹模周界400X250的模架,模架的具體參數(shù)如下表7-3所示。表 73 模架的具體參數(shù)(單位 mm凹模周界閉模

33、圖度 H上模 GB/T2855.1下模座 GB/T2855.2導(dǎo)柱 GB/T2861.1導(dǎo)套 GB/T2861.6數(shù)量LB最小取大1122規(guī)格210300200X200X45400X250X50160105X43200220024040X19040X0220265200X200X50400X250X60210115X480275320230除模架外,模具部件的高度H1=20+10+20+40+20+10=120mmt下模板的厚度有45+55=100mr55+65=120mrffi種。若采用厚度100mm勺模架,模具的閉模高度H=220mm若采用厚度120mm勺模架,模具的閉模高度H=240mm

34、均符合標(biāo)準(zhǔn)模架的條件。根據(jù)GB/T2851.11990選用模架的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào):200X125X107205IGB/T2851.1。 經(jīng)過(guò)查表可知該模具的外形尺寸是200X200(mm。2.7選用模柄壓力機(jī)所施加到模具上的壓力就是通過(guò)模柄來(lái)傳遞的,常用的模柄有以下幾種形式:(1)壓入式模柄,(2)旋入式模柄,(3)凸緣模柄,(4)槽型模柄,(5)通用模柄,(6)浮動(dòng)模柄,(7)推入式模柄。壓入式模柄需要加銷釘以防止轉(zhuǎn)動(dòng),一般用在上模座較厚,但是又沒(méi)有開(kāi)設(shè)推板孔或者是上模比較重的場(chǎng)合;旋入式模柄與上模有螺紋連接,一般應(yīng)用在有導(dǎo)柱的中小型模具中;凸緣模柄需要用螺釘固定于上模座,一般應(yīng)用在大型模具;浮動(dòng)模

35、柄主要通過(guò)凹球面的模柄與凸球面墊塊來(lái)傳遞壓力,導(dǎo)向精度高,一般應(yīng)用于精密導(dǎo)柱模;推入式模柄也是一種浮動(dòng)模柄,一般用在小型精密沖模中,并有一定的通用性;槽型模柄和通用模柄都是應(yīng)用在簡(jiǎn)單的模具中,凸模的更換很方便。沖裁件的尺寸較小,并精度要求不高,所選用的模具是后側(cè)導(dǎo)柱式的中小型模具,有以上的特點(diǎn),選用壓入式模柄。根據(jù)國(guó)家JB/T7646.51994標(biāo)準(zhǔn),選用50X75X110JB/T7646.5的浮動(dòng)模柄。外形如圖2-5所示:3 自動(dòng)送料裝置的設(shè)計(jì)鉤式送料裝置的特點(diǎn)及原理鉤式送料裝置是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、制造成本低得自動(dòng)送料裝置。鉤式送料裝置是靠送料鉤拉動(dòng)工藝搭邊,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料,在送料鉤沒(méi)有

36、鉤住搭邊時(shí),需手工送料,在搭邊到達(dá)送料鉤之后開(kāi)始自動(dòng)送料。一般鉤式送料裝置由上模直接帶動(dòng),上模下行時(shí),楔塊推動(dòng)滑塊左行,送料鉤拉動(dòng)條料移動(dòng)一個(gè)步距。上模上行時(shí),滑塊在回程彈簧的作用下向右運(yùn)動(dòng)回程,依次間歇性送料?;瑝K、楔塊的確定(1)有效行程S1應(yīng)大于滑塊行程S2,S2之步距32mm 滑塊做水平運(yùn)動(dòng),其楔塊角度a可以取為40。(2)滑塊的長(zhǎng)度L20L2應(yīng)保證當(dāng)楔塊開(kāi)始推動(dòng)滑塊時(shí),推力的作用線處于滑塊的長(zhǎng)度之內(nèi)。(3)合理的滑塊高度H2應(yīng)小于L2,一般取為0.5L2O(4)為了保證滑塊的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),滑塊的寬度B2一般小于或等于滑塊長(zhǎng)度的2倍,這里取兩者相等。(5)楔塊的長(zhǎng)度Hi,Li根據(jù)上模進(jìn)行設(shè)

37、計(jì)。(6)楔塊的寬度Bi一般等于滑塊寬度的一半。楔塊、滑塊的設(shè)計(jì)如圖所示:圖 3-14 確定壓力機(jī)由1.5中的初選壓力機(jī),型號(hào)J75G-30的國(guó)產(chǎn)高速壓力機(jī),壓力機(jī)的最大裝模高度260mm由上面的計(jì)算可知,模具的閉合高度245mm小壓力機(jī)的裝模高度,因此壓力機(jī)符合使用要求。5 模具的安裝與調(diào)試5.1模具的安裝本模具全部零件制造好后,模具鉗工通過(guò)總裝圖進(jìn)行裝配,裝配完后將它安裝在壓力機(jī)上試沖和調(diào)整,通過(guò)試沖才能發(fā)現(xiàn)模具的各種缺陷,從而再分析原因進(jìn)行調(diào)整或修理,直至沖出合格的零件為止。安裝過(guò)程如下:(1)安裝前,必須進(jìn)一步熟悉沖壓工藝和圖紙,檢查要本模具和壓力機(jī)是否完好正常。(2)準(zhǔn)備好安裝緊固螺

38、栓、螺母、壓板、墊塊、墊板及模具上的附件(推桿等)(3)測(cè)量沖模的閉合高度,并根據(jù)測(cè)量的尺寸調(diào)整壓力機(jī)滑塊的高度,使滑塊在下死點(diǎn)時(shí),滑塊底面與工作面之間的距離略大于本模具的閉合高。(4)模具放入壓力機(jī)之前,應(yīng)消除粘附在模具上下表面,壓力機(jī)滑塊底面工作臺(tái)面上的雜物,并應(yīng)擦洗干凈。(5)取下模柄鎖緊塊,將本模目推入,使模柄緊靠模柄孔,墊板間距要使廢料能夠漏下,合上鎖緊塊,再將壓力機(jī)滑塊停在下死點(diǎn),并調(diào)整壓力機(jī)滑塊高度,使滑塊與沖模頂面接觸。(6)緊固鎖模塊,安裝下模壓板,但不要將螺錠拉得太緊。(7)將壓力機(jī)滑塊上調(diào)3-5mm開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)使滑塊停在上死點(diǎn), 擦凈導(dǎo)柱導(dǎo)套部位并加潤(rùn)滑油再點(diǎn)動(dòng)壓力機(jī),使滑

39、塊上下運(yùn)動(dòng)1-2次后使滑塊停在下死點(diǎn),靠導(dǎo)柱導(dǎo)套將上下模具的位置導(dǎo)正后將壓板螺栓固牢。(8)開(kāi)動(dòng)壓力機(jī)并逐步調(diào)整滑塊高度,先將上下模之間放入低片,使紙片剛好切斷后再放入試沖材料,剛好沖下零件后,將連桿螺釘鎖緊。5.2模具的調(diào)試試模的目的就是要使模具能夠正常工作,沖出符合要求的零件,若試模中模具工作不正?;驔_出的零件不合格時(shí),找出原因,調(diào)整或修理模具,使模具正常,沖出的零件合格為止。級(jí)進(jìn)模個(gè)工位較多, 有些用來(lái)加工復(fù)雜零件的級(jí)進(jìn)模多達(dá)十道工序以上。 級(jí)進(jìn)模的加工效率一般都很高,特別是多工位級(jí)進(jìn)模;多工位級(jí)進(jìn)模是在簡(jiǎn)單級(jí)進(jìn)模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種加工效率相當(dāng)高的級(jí)進(jìn)模。特別是在加工一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的中

40、、小型沖壓件時(shí),使用專門定制的條料、板料更能顯示出其優(yōu)越性。本次的級(jí)進(jìn)模主要有拉伸、沖孔、落料等工序。模具的總體結(jié)構(gòu)對(duì)壓力機(jī)、加工效率都有不同程度的影響。6 模具零件的材料及其加工工藝6.1選用模具材料需要選用不同的零件材料,具體情況需要視實(shí)際情況而定,其中需要考慮到模具的使用壽命、精度、加工條件、使用的經(jīng)濟(jì)性等條件。具體的材料如下表所示:表 6-1 模具零件所采用的材料名稱所用材料熱處理硬度 HRC擋塊45/4450螺釘、卸料螺釘45頭部淬硬4450上、下模座板HT400調(diào)質(zhì)2832凹模T10A淬硬5760定位銷T10A淬硬5760卸料板45/4348橡膠塊聚氨酯橡膠/落料凸模T10A淬硬5

41、760沖孔凸模T10A淬硬5760凸模固定板45/4348墊板45/4348模柄套20Cr滲碳淬火5460模柄45/4348滑塊45/4348楔塊45/4346側(cè)刃T10A淬硬5762導(dǎo)柱固定板45/4348導(dǎo)柱20Cr滲碳淬火5460導(dǎo)套20Cr滲碳淬火54606.2模具主要部件的加工工藝模具凹、凸模的加工工藝模具所有凸模的橫截面都是圓形, 所采用的材料也是普通材料T10A其加工工藝相對(duì)簡(jiǎn)單, 可以先將棒料經(jīng)過(guò)車削加工,并留有適當(dāng)?shù)募庸び嗔浚詈笥镁ミ_(dá)到凸模的精度要求。對(duì)于凹模的加工, 有多種加工方法。 主要分有兩類加工方法: 一類是將凹凸模分開(kāi)加工, 在加工的時(shí)候,按照各自的尺寸精度、允

42、許公差及其配合間隙等均按照?qǐng)D紙的設(shè)計(jì)要求的允許范圍內(nèi);另一類是將凹凸模配合加工,對(duì)于單件生產(chǎn)的棋具或沖制復(fù)雜零件的模具,凸、凹模常常采用配合加工,這鐘方法是先按工件的尺寸及公差加工凸模(或凹模),以此為基準(zhǔn)件再加工凹模(或凸模)。這種加工方法凸、凹模的間隙易于保證,因而模具制造的公差可以適當(dāng)放大。本次設(shè)計(jì)采用配合加工方法。先加工凸模,然后凹模的尺寸按照凸模的尺寸配作。熱處理前可采用鉆、較(鏈)等方法進(jìn)行粗加工和半精加工。熱處理后型孔可通過(guò)研磨或內(nèi)圓孔磨削精加工。加工工藝過(guò)程卡如下表6-2表 6-2 凹模的加工工藝卡工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成型2熱處理退火3粗銃銃上、卜表面和圓周

43、面,厚度留單邊磨量 0.20.3mm銃床4平磨磨厚度到上限尺寸平向磨床5劃線劃各型孔、螺孔、銷孔位置線,劃漏料孔輪廓線6凹模型孔粗加工先沿型孔輪廓鉆孔,去除中間多余料,再在立銃床上按劃線加工型孔,留精修余量單面 0.150.25mmi(也可線切割加工等。)銃床7型孔精加工鉗工鋰修型8孔加工加工銷孔及螺釘安裝孔、鉆孔、餃孔9熱處理淬火、回火、保證 HRC60-6410平磨磨厚度及側(cè)基面見(jiàn)光達(dá)圖紙要求平向磨床11型孔精修鉗工研磨型孔達(dá)圖紙要求磨床12檢驗(yàn)凸模固定板的加工工藝凸模固定板的只是固定凸模,保證凸模的位置精度。要求較低,具體加工過(guò)程如下表9-3所?。罕?6-3 凸模固定板加工工藝卡工序號(hào)工

44、序名稱工序內(nèi)容設(shè)備1備料將毛坯鍛成 124mm132mm2熱處理退火3銃銃上、卜表囹和圓周向,厚度留單邊磨 0.20.3mm銃床4平磨磨厚度到尺寸平向磨床5鉗工劃各型孔、螺孔、銷孔位置線6孔加工加工銷孔及螺釘安裝孔、鉆孔、餃孔鉆床7線切割按圖切割各安裝孔要求線切割機(jī)床8鉗工在各安裝孔處倒圓角 R29檢驗(yàn)?zāi)<艿募庸つ<苁钦麄€(gè)模具的基礎(chǔ),由模座、導(dǎo)套、導(dǎo)柱及模柄等主要零件組成。上模座通過(guò)模柄安裝在沖床滑塊上作上下往復(fù)的沖壓運(yùn)動(dòng),下模座通過(guò)壓板和螺栓固定在工作臺(tái)上。導(dǎo)柱、導(dǎo)套主要是保證凸模和凹模或凸凹模之間有較好的配合精度。模架大多已標(biāo)準(zhǔn)化了,主要是合理選購(gòu)。非標(biāo)準(zhǔn)的模架才要求自己設(shè)計(jì)和制造。(1)

45、模座的加工模具的所有零件都是直接或間接地固定在上、下模座上的。對(duì)模座的加工要求有:1)模座上、下平面應(yīng)保持平行,其上表面對(duì)下表面的平行度誤差I(lǐng)級(jí)精度為0.02mm2)模座上安排導(dǎo)柱、導(dǎo)套的型孔,安裝孔距應(yīng)一致,導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸線與基準(zhǔn)面的垂直度:0.01/100。模座一般是用鑄鐵、或者是鑄鋼制造毛坯,通過(guò)切屑加工的方法先加工平面后加工孔、先粗加工后精加工、先加工基準(zhǔn)面后加工其它表面。先用銃床或刨床加工模座的上、下平面等,再在平面磨床磨削其上、下平面達(dá)圖紙要求。而后在坐標(biāo)鎮(zhèn)床、坐標(biāo)銃床或雙軸錢孔機(jī)上加工導(dǎo)柱孔(下模座)和導(dǎo)套孔(上模座),最后加工定位銷孔及螺釘孔等。(2)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的加工導(dǎo)柱

46、、導(dǎo)套屬于模具的導(dǎo)向零件,在模具制造行業(yè)中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化系列,提供選擇。模具的裝配模具的裝配就是把各類合格的模具零件按規(guī)定的技術(shù)要求裝成滿足使用要求的模具。 模具所加工出零件的質(zhì)量不僅與模具零件的質(zhì)量有關(guān),也與模具的裝配工藝有關(guān)。一般有以下幾點(diǎn)要求:(1)選擇裝配基準(zhǔn)件選擇基準(zhǔn)件的原則是依靠模具主要零件加工的精度來(lái)確定的。(2)組件裝配組件裝配是將兩個(gè)或者是多個(gè)合格零件按照要求連接在一起的裝配工作,主要作用是保證模具的裝配精度。(3)總體裝配總體裝配是將零件和組件結(jié)合成一副完整的模具過(guò)程。 按照預(yù)先選定的基準(zhǔn)將零件有順序的安裝在上面。(4)調(diào)整凸、凹模間隙模具凹凸模的均勻性對(duì)制件的質(zhì)量以及設(shè)備

47、的壽命都有很大的影響。在裝配時(shí),必須保證凸、凹模間隙的均勻性。間隙調(diào)整合格后,才能緊固螺釘并打入銷釘。(5)檢驗(yàn)、調(diào)試模具裝配完畢后,必須保證裝配精度,滿足各項(xiàng)技術(shù)要求,并要按照模具的驗(yàn)收技術(shù)條件,檢驗(yàn)?zāi)>邆€(gè)部分的功能。圖 6-1模具的總裝配模具的總裝配圖如上圖6-1所示。 總裝是在模具各部件組裝完后進(jìn)行的, 總裝時(shí)要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)持點(diǎn)、裝配要求等合理地確定上、下模的裝配順序,一般是將受位置限制大的上?;蛳履O妊b,再用下?;蛏夏Hフ{(diào)整位置。沖壓位置精度、尺寸精度要求較高,采用導(dǎo)柱、且凹模裝在下模座上時(shí),一般先裝下模于工作臺(tái)上,將帶導(dǎo)套的上模套入導(dǎo)柱中,開(kāi)啟寸動(dòng)行程使滑塊停于下死點(diǎn),裝好上模并調(diào)整、檢測(cè)凸模凹模的問(wèn)隙到合理要求。在本次的設(shè)計(jì)模具中,按照?qǐng)D中的要求將零件裝配后。開(kāi)始沖裁時(shí),依靠側(cè)刃來(lái)定位步距精度,在沖裁末端依靠定位釘和落料模工作端的釘來(lái)定位。模具的經(jīng)濟(jì)性分

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