第一篇:沖壓材料及其沖壓成型性能 沖壓模具變形理論基礎(chǔ)
沖壓材料及其沖壓成型性能 沖壓模具變形理
論基礎(chǔ)
來(lái)源:未知 模具站責(zé)任編輯:模具站 發(fā)表時(shí)間:2010-06-26 00:06 沖壓模具變形沖壓材料沖壓成型性能塑膠模具五金模具鍛壓模具模具綜合
核心提示:沖壓成形加工方法與其它加工方法一樣,都是以自身性能作為加工依據(jù),材料實(shí)施沖壓成形加工必須有好的沖壓成形性能。1.材料的沖壓成形性能 材料對(duì)各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力稱(chēng)為材料的沖壓成形性能。材料的沖壓性能好,就是指其便于沖壓加工,一次沖壓工序的極限變形…
沖壓成形加工方法與其它加工方法一樣,都是以自身性能作為加工依據(jù),材料實(shí)施沖壓成形加工必須有好的沖壓成形性能。
1.材料的沖壓成形性能
材料對(duì)各種沖壓加工方法的適應(yīng)能力稱(chēng)為材料的沖壓成形性能。材料的沖壓性能好,就是指其便于沖壓加工,一次沖壓工序的極限變形程度和總的極限變形程度大,生產(chǎn)率高,容易得到高質(zhì)量的沖壓件,模具壽命長(zhǎng)等。由此可見(jiàn),沖壓成形性能是一個(gè)綜合性的概念,它涉及的因素很多,但就其主要內(nèi)容來(lái)看,有兩方面:一是成形極限,二是成形質(zhì)量。(1)成形極限 在沖壓成形過(guò)程中,材料能達(dá)到的最大變形程度稱(chēng)為成形極限。對(duì)于不同的成形工藝,?成形極限是采用不同的極限變形系數(shù)來(lái)表示的。?由于大多數(shù)沖壓成形都是在板厚方向上的應(yīng)力數(shù)值近似為零的平面應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)行的,因此,不難分析:在變形坯料的內(nèi)部,凡是受到過(guò)大拉應(yīng)力作用的區(qū)域,就會(huì)使坯料局部嚴(yán)重變薄,甚至拉裂而使沖件報(bào)廢;凡是受到過(guò)大壓應(yīng)力作用的區(qū)域,若超過(guò)了臨界應(yīng)力就會(huì)使坯料喪失穩(wěn)定而起皺。因此,從材料方面來(lái)看,為了提高成形極限,就必須提高材料的塑性指標(biāo)和增強(qiáng)抗拉、抗壓能力。?
沖壓時(shí),當(dāng)作用于坯料變形區(qū)內(nèi)的拉應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí),在這個(gè)方向上的變形一定是伸長(zhǎng)變形,故稱(chēng)這種沖壓變形為伸長(zhǎng)類(lèi)變形(如脹形、擴(kuò)口、內(nèi)孔翻邊等)。?當(dāng)作用于坯料變形區(qū)內(nèi)的壓應(yīng)力的絕對(duì)值最大時(shí),在這個(gè)方向上的變形一定是壓縮變形,故稱(chēng)這種沖壓變形為壓縮類(lèi)變形(如拉深、縮口等)。伸長(zhǎng)類(lèi)變形的極限變形系數(shù)主要決定于材料的塑性;壓縮類(lèi)變形的極限變形系數(shù)通常是受坯料傳力區(qū)的承載能力的限制,有時(shí)則受變形區(qū)或傳力區(qū)的失穩(wěn)起皺的限制。
(2)成形質(zhì)量 沖壓件的質(zhì)量指標(biāo)主要是尺寸精度、厚度變化、表面質(zhì)量以及成形后材料的物理機(jī)械性能等。影響工件質(zhì)量的因素很多,不同的沖壓工序情況又各不相同。材料在塑性變形的同時(shí)總伴隨著彈性變形,當(dāng)載荷卸除后,由于材料的彈性回復(fù),?造成制件的尺寸和形狀偏離模具,影響制件的尺寸和形狀精度。因此,掌握回彈規(guī)律,?控制回彈量是非常重要的。
沖壓成形后,一般板厚都要發(fā)生變化,有的是變厚,有的是變薄。?厚度變薄直接影響沖壓件的強(qiáng)度和使用,對(duì)強(qiáng)度有要求時(shí),往往要限制其最大變薄量。
材料經(jīng)過(guò)塑性變形后,除產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象外,還由于變形不均,造成殘余應(yīng)力,從而引起工件尺寸及形狀的變化,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起工件的自行開(kāi)裂。所有這些情況,?在制定沖壓工藝時(shí)都應(yīng)予以考慮。
影響工件表面質(zhì)量的主要因素是原材料的表面狀態(tài)、晶粒大小、沖壓時(shí)材料粘模的情況以及模具對(duì)沖壓件表面的擦傷等。原材料的表面狀態(tài)直接影響工件的表面質(zhì)量;?晶粒粗大的鋼板拉伸時(shí)產(chǎn)生所謂“桔子皮”樣的缺陷(表面粗糙);?沖壓易于粘模的材料則會(huì)擦傷沖壓件并降低模具壽命。此外,模具間隙不均,模具表面粗糙也會(huì)擦傷沖壓件。2.板材沖壓成形性能的試驗(yàn)方法
板料的沖壓成形性能是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)測(cè)定的。板料的沖壓性能試驗(yàn)方法很多,大致可分為間接試驗(yàn)和直接試驗(yàn)兩類(lèi)。間接試驗(yàn)方法有拉伸試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、金相試驗(yàn)等,由于試驗(yàn)時(shí)試件的受力情況與變形特點(diǎn)都與實(shí)際沖壓時(shí)有一定的差別,因此這些試驗(yàn)所得結(jié)果只能間接反映出板料的沖壓成形性能。但由于這些試驗(yàn)在通用試驗(yàn)設(shè)備上即可進(jìn)行,故常常采用。直接試驗(yàn)方法有反復(fù)彎曲試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)、拉深性能試驗(yàn)等,這類(lèi)試驗(yàn)方法試樣所處的應(yīng)力狀態(tài)和變形特點(diǎn)基本上與實(shí)際的沖壓過(guò)程相同,所以能直接可靠地鑒定板料某類(lèi)沖壓成形的性能,但需要專(zhuān)用試驗(yàn)設(shè)備或工裝。下面僅就最常用的間接試驗(yàn)——拉伸試驗(yàn)作介紹。
材料的拉伸試驗(yàn):在待試驗(yàn)板料的不同部位和方向上截取試樣,按標(biāo)準(zhǔn)制成如圖1.3.12所示的拉伸試樣,然后在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果或利用自動(dòng)記錄裝置,可得到如圖1.3.13所示應(yīng)力與應(yīng)變之間的關(guān)系曲線,即拉伸曲線。
通過(guò)拉伸試驗(yàn)可測(cè)得板料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)。板料的機(jī)械性能與沖壓成形性能有很緊密的關(guān)系,可從不同角度反映板材的沖壓成形性能。一般而言,板料的強(qiáng)度指標(biāo)越高,產(chǎn)生相同變形量的力就越大;?塑性指標(biāo)越高,成形時(shí)所能承受的極限變形量就越大;剛度指標(biāo)越高,?成形時(shí)抵抗失穩(wěn)起皺的能力就越大?,F(xiàn)就其中較為重要的幾項(xiàng)說(shuō)明如下:(1)總延伸率δ與均勻延伸率δb
δ是在拉伸試驗(yàn)中試樣破壞時(shí)的延伸率,稱(chēng)為總延伸率,簡(jiǎn)稱(chēng)延伸率。δb是在拉伸試驗(yàn)中開(kāi)始產(chǎn)生局部集中變形時(shí)(剛出現(xiàn)細(xì)頸時(shí))的延伸率,叫做均勻延伸率。δb表示板料產(chǎn)生均勻變形或穩(wěn)定變形的能力。一般情況下,沖壓成形都在板材的均勻變形范圍內(nèi)進(jìn)行,故δb對(duì)沖壓性能有較為直接的意義。在伸長(zhǎng)類(lèi)變形工序中,例如圓孔翻邊、脹形等工序中,δb愈大,則極限變形程度愈大。
圖1.3.12 拉伸試驗(yàn)用的標(biāo)準(zhǔn)試樣 圖1.3.13 拉伸曲線(2)屈強(qiáng)比(ζs/ζb)
ζs/ζb是材料的屈服極限與強(qiáng)度極限的比值,稱(chēng)為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比小,即ζb與ζs之間的差值大,材料易塑性變形而不易斷裂,允許的塑性變形區(qū)間大,這對(duì)所有沖壓成形都是有利的。
在壓縮類(lèi)變形工藝中,例如拉深時(shí),當(dāng)屈強(qiáng)比小,即材料的屈服點(diǎn)ζs低時(shí),?則變形區(qū)的切向壓應(yīng)力較小,板料失穩(wěn)起皺的趨勢(shì)小,?防止起皺所需的壓料力和需要克服的摩擦力也相應(yīng)減小,從而降低了總的變形力,也就減輕了傳力區(qū)的載荷。而強(qiáng)度極限ζb高,?則傳力區(qū)的承載能力大,所以說(shuō)屈強(qiáng)比小有利于成形極限的提高。
在伸長(zhǎng)類(lèi)變形工藝中,例如脹形,當(dāng)屈強(qiáng)比小時(shí),由于塑性成形所需拉力與坯料破壞時(shí)的拉斷力之差較大,因而塑性變形過(guò)程的穩(wěn)定性高,坯料拉破的可能性小,即不容易出廢品。(3)彈性模量E 彈性模量是材料的剛度指標(biāo)。彈性模量愈大,在成形過(guò)程中抗壓失穩(wěn)能力愈強(qiáng),?卸載后彈性恢復(fù)愈小,有利于提高零件的尺寸精度。(4)硬化指數(shù)n 硬化指數(shù)n表示材料在冷塑性變形中材料硬化的強(qiáng)度。n值越大的材料,硬化效應(yīng)就大,這對(duì)于伸長(zhǎng)類(lèi)變形來(lái)說(shuō)是有利的。因此n值增大,則變形過(guò)程中材料局部變形程度的增加會(huì)使該處變形抗力增大,?這樣就可以補(bǔ)償該處因截面積減小而引起的承載能力的減弱,從而制止了局部集中變形的進(jìn)一步發(fā)展,具有擴(kuò)展變形區(qū)、?使變形均勻化和增大極限變形程度的作用??梢宰C明,材料的硬化指數(shù)n,其值為細(xì)頸點(diǎn)應(yīng)變?chǔ)舑,?所以硬化指數(shù)n愈高,材料均勻變形的能力愈強(qiáng)。(5)板厚方向性系數(shù)r
板厚方向系數(shù)r是指板料試樣單向拉伸時(shí),?寬向應(yīng)變與厚向應(yīng)變之比(又稱(chēng)塑性應(yīng)變比),即
式中b0,b,t0與t分別為變形前后試樣的寬度與厚度。一般規(guī)定r值按延伸率為20%時(shí)試樣測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算。
r值的大小反映平面方向和厚度方向變形難易程度的比較,r值愈大,則板平面方向上愈容易變形,而厚度方向上較難變形,這對(duì)拉深成形是很有利的。例如,?在曲面零件拉深成形時(shí),板料的中間部分在拉應(yīng)力作用下,厚度方向上變形比較困難,即變薄量小,?而在板平面內(nèi)與拉應(yīng)力相垂直的方向上的壓縮變形比較容易,?則板料中間部分起皺的趨向低,有利于拉深的順利進(jìn)行和工件質(zhì)量的提高;同樣,?在用r值大的板料進(jìn)行筒形件拉深時(shí),筒壁在拉應(yīng)力作用下不易變薄,不易拉破,而凸緣區(qū)的切向壓縮變形容易,?起皺趨勢(shì)降低,壓料力減小,反過(guò)來(lái)又使筒壁拉應(yīng)力減小,使筒形件的拉深極限變形程度增大。沖壓加工所用板料,都是經(jīng)過(guò)軋制的材料。因纖維組織的影響,其縱向與橫向上性能有明顯差異,在不同方向上r值也不相同,因此通常取其平均值。
式中r0,r90,r45分別為板料在縱向、橫向和45°方向上的板厚方向性系數(shù)。(6)板平面方向性
板料經(jīng)軋制后其機(jī)械、物理性能在板平面內(nèi)出現(xiàn)各向異性,稱(chēng)為板平面方向性。?方向性越明顯,對(duì)沖壓成形性能的影響就越大。例如彎曲,?當(dāng)彎曲件的折彎線與板料的纖維方向垂直時(shí),允許的極限變形程度就越大,而折彎線平行于纖維方向時(shí),?允許的極限變形程度就小,方向性越明顯,降低量越大。又如筒形拉深件中,?由于板平面方向性使拉深件口部不齊,出現(xiàn)“凸耳”,方向性越明顯,則“凸耳”的高度越大。
板平面方向性主要表現(xiàn)為機(jī)械性能在板面內(nèi)不同方向上的差別,?但在表示板材機(jī)械性能的各項(xiàng)指標(biāo)中,板厚方向性系數(shù)對(duì)沖壓性能的影響比較明顯,故板平面方向性的大小一般用板厚方向性系數(shù)r在幾個(gè)方向上的平均差值△r來(lái)衡量,規(guī)定為
由于板平面方向性對(duì)沖壓變形和制件的質(zhì)量都是不利的,所以生產(chǎn)中應(yīng)盡量設(shè)法降低板材的△r值。
表1.3.4所示為一些材料的r值和Δr值。
3.沖壓材料
(1)對(duì)沖壓材料的要求
沖壓所用的材料,不僅要滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)要求,?還應(yīng)當(dāng)滿足沖壓工藝的要求和沖壓后繼的加工要求(如切削加工、焊接、電鍍等)。沖壓工藝對(duì)材料的基本要求主要是: a.對(duì)沖壓成形性能的要求
為了有利于沖壓變形和制件質(zhì)量的提高,材料應(yīng)具有良好的沖壓成形性能。?而沖壓成形性能與材料的機(jī)械性能密切相關(guān),通常要求材料應(yīng)具有:良好的塑性,屈強(qiáng)比小,?彈性模量高,板厚方向性系數(shù)大,板平面方向性系數(shù)小。?不同沖壓工序?qū)Π宀男阅艿木唧w要求如表1.3.5所示。
b.對(duì)材料厚度公差的要求
材料的厚度公差應(yīng)符合國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)橐欢ǖ哪>唛g隙適用于一定厚度的材料,?材料厚度公差太大,不僅直接影響制件的質(zhì)量,還可能導(dǎo)致模具和沖床的損壞。c.對(duì)表面質(zhì)量的要求
材料的表面應(yīng)光潔平整,無(wú)分層和機(jī)械性質(zhì)的損傷,無(wú)銹斑、氧化皮及其它附著物。?表面質(zhì)量好的材料,沖壓時(shí)不易破裂,不易擦傷模具,工件表面質(zhì)量好。(2)常用沖壓材料
沖壓用材料的形狀有各種規(guī)格的板料、帶料和塊料。板料的尺寸較大,?一般用于大型零件的沖壓,對(duì)于中小型零件,多數(shù)是將板料剪裁成條料后使用。?帶料(又稱(chēng)卷料)有各種規(guī)格的寬度,展開(kāi)長(zhǎng)度可達(dá)幾千米,適用于大批量生產(chǎn)的自動(dòng)送料,?材料厚度很小時(shí)也是做成帶料供應(yīng)。塊料只用于少數(shù)鋼號(hào)和價(jià)錢(qián)昂貴的有色金屬的沖壓。冷沖壓常用材料有:
a.黑色金屬:普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、不銹鋼、電工硅鋼等。
對(duì)厚度在4mm以下的軋制薄鋼板,按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T708-1991規(guī)定,?鋼板的厚度精度可分為A(高級(jí)精度),B(較高精度),C(普通精度)級(jí)
對(duì)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼薄鋼板,根據(jù)GB/T710-1991規(guī)定,鋼板的表面質(zhì)量可分為Ⅰ(特別高級(jí)的精整表面),Ⅱ(高級(jí)的精整表面),Ⅲ(較高的精整表面),Ⅳ(普通的精整表面)組;每組按拉深級(jí)別又可分為z(最深拉深),s(深拉深),p(普通拉深)級(jí): b.有色金屬:銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎂合金、鈦合金等。c.非金屬材料:紙板、膠木板、塑料板、纖維板和云母等。
關(guān)于各類(lèi)材料的牌號(hào)、規(guī)格和性能,可查閱有關(guān)手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)。表1.3.6給出了常用冷沖壓材料的機(jī)械性能,從表中數(shù)據(jù),?可以近似判斷材料的沖壓性能。
第二篇:沖壓模具論文
引言
在目前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,產(chǎn)品投入市場(chǎng)的遲早往往是成敗的關(guān)鍵。模具是高質(zhì)量、高效率的產(chǎn)品生產(chǎn)工具,模具開(kāi)發(fā)周期占整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的主要部分。因此客戶對(duì)模具開(kāi)發(fā)周期要求越來(lái)越短,不少客戶把模具的交貨期放在第一位置,然后才是質(zhì)量和價(jià)格。因此,如何在保證質(zhì)量、控制成本的前提下縮短模具開(kāi)發(fā)周期是值得認(rèn)真考慮的問(wèn)題。
模具開(kāi)發(fā)周期包括模具設(shè)計(jì)、制造、裝配與試模等階段。所階段出現(xiàn)的問(wèn)題都會(huì)對(duì)整個(gè)開(kāi)發(fā)周期都有直接的影響,但有些因素的作用是根本的、全局性的。筆者認(rèn)為,人的因素及設(shè)計(jì)質(zhì)量就是這樣的因素。因此科龍模具廠采取了項(xiàng)目管理、并行工程及模塊化設(shè)計(jì)等管理上及技術(shù)上的措施,以提高員工積極性并改善設(shè)計(jì)質(zhì)量,最終目的是在保證質(zhì)量、成本目標(biāo)的前提下縮短模具開(kāi)發(fā)周期。
1模具開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目管理實(shí)施方法
項(xiàng)目管理是一種為了在確定的時(shí)間范圍內(nèi),完成一個(gè)既定的項(xiàng)目,通過(guò)一定的方式合理地組織有關(guān)人員,并有效地管理項(xiàng)目中的所有資源(人員、設(shè)備等)與數(shù)據(jù),控制項(xiàng)目進(jìn)度的系統(tǒng)管理方法。
模具之間存在著復(fù)雜的約束關(guān)系,并且每套模具的開(kāi)發(fā)涉及到較多種崗位、多種設(shè)備。因此需要有負(fù)責(zé)人保證所需生產(chǎn)資源在模具開(kāi)發(fā)過(guò)程中能及時(shí)到位,因此需要實(shí)施項(xiàng)目負(fù)責(zé)制。另外,項(xiàng)目負(fù)責(zé)制的實(shí)施還便于個(gè)人工作考核,有利于調(diào)動(dòng)員工積極性。
模具廠有沖模工程部與塑模工程部。沖模工程部管轄四個(gè)項(xiàng)目組,塑模工程部為三個(gè)。模具任務(wù)分配方式以競(jìng)標(biāo)為主,必要時(shí)協(xié)商分配。每個(gè)項(xiàng)目組設(shè)有一個(gè)項(xiàng)目經(jīng)理、約兩個(gè)設(shè)計(jì)員、四個(gè)工藝師和四個(gè)左右的鉗工,工藝師包括模具制造工藝與數(shù)據(jù)編程人員。而其它的各種生產(chǎn)設(shè)備及操作員的調(diào)度由生產(chǎn)部的調(diào)度員統(tǒng)籌安排。如果項(xiàng)目組之間有資源需求的沖突而調(diào)度員不能解決時(shí)由廠領(lǐng)導(dǎo)仲裁。
廠內(nèi)員工可通過(guò)競(jìng)職方式擔(dān)任項(xiàng)目經(jīng)理,選拔項(xiàng)目經(jīng)理有三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn):(1)了解模具開(kāi)發(fā)的所有工序內(nèi)容;(2)熟悉模具開(kāi)發(fā)過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決方法;(3)有較強(qiáng)的判斷和決策能力,善于管理和用人。
項(xiàng)目管理的內(nèi)容之一就是要確定項(xiàng)目經(jīng)理應(yīng)擔(dān)負(fù)的職責(zé)。本廠項(xiàng)目經(jīng)理的職責(zé)有:(1)負(fù)責(zé)組織項(xiàng)目組在廠內(nèi)競(jìng)標(biāo)、承接新項(xiàng)目;(2)負(fù)責(zé)與客戶交涉,包括確定產(chǎn)品細(xì)節(jié)、接受客戶修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)的要求、反映需要與客戶協(xié)商才能解決的問(wèn)題;(3)檢查產(chǎn)品的工藝性,如果產(chǎn)品工藝性存在問(wèn)題,則向客戶反饋;(4)制定具體的項(xiàng)目進(jìn)度計(jì)劃;(5)負(fù)責(zé)對(duì)承接項(xiàng)目的全過(guò)程、全方位的質(zhì)量控制、進(jìn)度跟蹤及內(nèi)外協(xié)調(diào)工作;(6)負(fù)責(zé)完成組內(nèi)評(píng)審及對(duì)重大方案、特殊結(jié)構(gòu)、特殊用途的模具的會(huì)審;(7)負(fù)責(zé)組內(nèi)成員的工作分配、培訓(xùn)及考核;(8)對(duì)組內(nèi)成員的過(guò)失行為負(fù)責(zé);(9)負(fù)責(zé)在組內(nèi)開(kāi)展 “四新”技術(shù)的應(yīng)用與技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目的立項(xiàng)、組織、實(shí)施等各項(xiàng)工作;(10)及時(shí)解決新模具在維修期內(nèi)的各項(xiàng)整改及維修。
廠領(lǐng)導(dǎo)根據(jù)項(xiàng)目完成的時(shí)間、質(zhì)量與成本考核項(xiàng)目經(jīng)理。然后由項(xiàng)目經(jīng)理考核項(xiàng)目組內(nèi)員工,使責(zé)、權(quán)、利落實(shí)到每一位員工,有效調(diào)動(dòng)了員工積極性并顯著減少以前反復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題。模具開(kāi)發(fā)的并行工程實(shí)施方案
并行工程是縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、提高質(zhì)量與降低成本的有效方法。實(shí)施并行工程有助于提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、裝配等多個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量。并行工程的核心是面向制造與裝配的設(shè)計(jì)(DFMA)[1]。在模具開(kāi)發(fā)中實(shí)施并行工程就是要進(jìn)行產(chǎn)品及模具的可制造性與可裝配性檢查。
筆者為模具廠提出并實(shí)施了如圖1所示并行工程實(shí)施方案。IMAN是基于統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)的PDM系統(tǒng),基于IMAN集成各種CAX及DFX工具,并利用IMAN的工作流模型實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)過(guò)程的集成?;诮y(tǒng)一的產(chǎn)品三維特征模型,設(shè)計(jì)員利用CAD工具進(jìn)行模具設(shè)計(jì);工藝師利用CAM功能進(jìn)行數(shù)控編程及CAPP進(jìn)行工藝設(shè)計(jì);審核者利用CAE功能進(jìn)行沖壓或注射成型過(guò)程模擬,利用DFX工具進(jìn)行可制造性與可裝配性分析。以上工作可以幾乎同時(shí)進(jìn)行,而且保證了產(chǎn)品及模具的相關(guān)尺寸的統(tǒng)一與安全。這就使審查時(shí)重點(diǎn)檢查模具的方案和結(jié)構(gòu)?;诮y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù),各種職能的人可以看到感興趣的某側(cè)面的信息。
DFMA工具的開(kāi)發(fā)是并行工程的工作重點(diǎn)之一。在以往的DFMA方法研究與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中[2],DFMA工具被動(dòng)地對(duì)CAD輸出的產(chǎn)品特征進(jìn)行評(píng)價(jià),而不能在CAD系統(tǒng)產(chǎn)生具體產(chǎn)品特征前即在概念設(shè)計(jì)階段加以指導(dǎo),使CAD系統(tǒng)要經(jīng)過(guò)多次設(shè)計(jì)―檢查―再設(shè)計(jì)循環(huán)才能求得滿意解。為此科龍模具廠開(kāi)發(fā)了集成CAD系統(tǒng)的DFMA工具。DFMA的工作過(guò)程可分兩個(gè)階段。第一階段是,DFMA輸出概念設(shè)計(jì)方案到CAD,這個(gè)方案具有最少的零件數(shù)量;第二階段是,而CAD系統(tǒng)輸出設(shè)計(jì)特征模型,經(jīng)過(guò)特征映射后將制造特征模型輸入到DFMA工具進(jìn)行可制造性與可裝配性分析。通過(guò)這種途徑使DFMA知識(shí)庫(kù)得到盡早利用,為缺乏知識(shí)的CAD系統(tǒng)把握方向。
通過(guò)對(duì)產(chǎn)品與模具的可制造性與可裝配性的檢查,就從源頭消除了后續(xù)工序可能遇到的困難,大大減少出現(xiàn)缺陷和返工的可能性。模具的模塊化設(shè)計(jì)方法與系統(tǒng)研究
縮短設(shè)計(jì)周期并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量是縮短整個(gè)模具開(kāi)發(fā)周期的關(guān)鍵之一。模塊化設(shè)計(jì)就是利用產(chǎn)品零部件在結(jié)構(gòu)及功能上的相似性,而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化與組合化。大量實(shí)踐表明,模塊化設(shè)計(jì)能有效減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間并提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。因此本文探索在模具設(shè)計(jì)中運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)方法。
3.1模具模塊化設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
模具的零部件在結(jié)構(gòu)或功能上具有一定的相似性,因而有采用模塊化設(shè)計(jì)方法的條件,但目前模具設(shè)計(jì)中應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)方法的研究報(bào)道還很少見(jiàn)。與其它種類(lèi)的機(jī)械產(chǎn)品相比,模具的模塊化有幾項(xiàng)明顯特點(diǎn)。
3.1.1模具零件的空間交錯(cuò)問(wèn)題
模具零件在三維空間上相互交錯(cuò),因此難于保證模塊組合后沒(méi)有發(fā)生空間干涉;難于清晰地進(jìn)行模塊劃分。
筆者采取以下辦法來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題:(1)利用Pro/E(或UGII等三維軟件)的虛擬裝配功能檢測(cè)干涉;(2)按結(jié)構(gòu)與功能劃分相結(jié)合。模塊劃分就是部件劃分并抽取共性過(guò)程。結(jié)構(gòu)相對(duì)獨(dú)立的部件按結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分,設(shè)計(jì)出所謂的結(jié)構(gòu)模塊;而在空間上離散或結(jié)構(gòu)變化大的部件則按功能劃分,設(shè)計(jì)出所謂的功能模塊。這樣劃分并進(jìn)行相應(yīng)的程序開(kāi)發(fā)后,結(jié)構(gòu)模塊的結(jié)構(gòu)可由結(jié)構(gòu)參數(shù)為主,功能參數(shù)為輔簡(jiǎn)單求得;而對(duì)于功能模塊,可由功能參數(shù)為主,結(jié)構(gòu)參數(shù)為輔出發(fā)進(jìn)行推理,在多種多樣的結(jié)構(gòu)形式中做出抉擇。
3.1.2 凸凹模及某些零部件外形無(wú)法預(yù)見(jiàn)
某些模具零件(如凸凹模)的形狀和尺寸由產(chǎn)品決定因而無(wú)法在模塊設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)見(jiàn)到,所以只能按常見(jiàn)形狀設(shè)計(jì)模塊(如圓形或矩形的沖頭),適用面窄;某些模具零件(如沖壓模的工件定位零件)雖然互相配合執(zhí)行某一功能,但它們的空間布置難尋規(guī)律與共性,因此即使按功能劃分也不能產(chǎn)生模塊。
筆者認(rèn)為,模塊化是部件級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)化,而零件標(biāo)準(zhǔn)化可視為零件級(jí)的模塊化。兩個(gè)級(jí)別上的標(biāo)準(zhǔn)化是互相配合的。因此,要開(kāi)發(fā)零件庫(kù)并納入模塊庫(kù),以彌補(bǔ)模塊覆蓋不全的缺憾。當(dāng)零件必須逐個(gè)構(gòu)造時(shí),一個(gè)齊全的便于使用的零件庫(kù)對(duì)提高效率很有幫助。
3.1.3 模具類(lèi)型與結(jié)構(gòu)變化多
模具可有不同的工序性質(zhì),如落料、沖孔等;有不同的組合方式,如簡(jiǎn)單模、連續(xù)模等;還有不同的結(jié)構(gòu)形式,種類(lèi)極其繁多。因此,必須找到適當(dāng)途徑,使較少的模塊能組合出多種多樣模具。
為此,筆者提出了以下方法:(1)在Pro/E(或UGII等三維軟件)的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能及用戶自定義特征功能的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),使模塊具有較大“可塑性”,能根據(jù)不同的輸入?yún)?shù)可產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)變化;(2)分層次設(shè)計(jì)模塊。用戶可調(diào)用任一層次上的模塊,達(dá)到了靈活與效率兩個(gè)目標(biāo)。使用小模塊有靈活多變的優(yōu)點(diǎn),但效率低,使用大模塊則相反。
3.2 模具模塊化設(shè)計(jì)的實(shí)施
為了實(shí)施模塊化設(shè)計(jì),并證明以上方法的可行性,筆者基于Pro/E二次開(kāi)發(fā),開(kāi)發(fā)出一套模具模塊化CAD系統(tǒng)。系統(tǒng)分兩大部分:模塊庫(kù)與模塊庫(kù)管理系統(tǒng)。
3.2.1 模塊庫(kù)的建立
模塊庫(kù)的建立有三個(gè)步驟:模塊劃分、構(gòu)造特征模型和用戶自定義特征的生成。標(biāo)準(zhǔn)零件是模塊的特例,存在于模塊庫(kù)中。標(biāo)準(zhǔn)零件的定義只需進(jìn)行后兩步驟。
模塊劃分是模塊化設(shè)計(jì)的第一步。模塊劃分是否合理,直接影響模塊化系統(tǒng)的功能、性能和成本[3]。每一類(lèi)產(chǎn)品的模塊劃分都必須經(jīng)過(guò)技術(shù)調(diào)研并反復(fù)論證才能得出劃分結(jié)果。對(duì)于模具而言,功能模塊與結(jié)構(gòu)模塊是互相包容的。結(jié)構(gòu)模塊的在局部范圍內(nèi)可有較大的結(jié)構(gòu)變化,因而它可以包含功能模塊;而功能模塊的局部結(jié)構(gòu)可能較固定,因而它可以包含結(jié)構(gòu)模塊。
模塊設(shè)計(jì)完成后,在Pro/E的零件/裝配(Part/Assembly)空間中手工建構(gòu)所需模塊的特征模型,運(yùn)用Pro/E的用戶自定義特征功能,定義模塊的兩項(xiàng)可變參數(shù):可變尺寸與裝配關(guān)系,形成用戶自定義特征(User-Defined Features,UDFs)。生成用戶自定義特征文件(以gph為后綴的文件)后按分組技術(shù)取名存儲(chǔ),即完成模塊庫(kù)的建立。
3.2.2 模塊庫(kù)管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)
系統(tǒng)通過(guò)兩次推理,結(jié)構(gòu)選擇推理與模塊的自動(dòng)建模,實(shí)現(xiàn)模塊的確定。第一次推理得到模塊的大致結(jié)構(gòu),第二次推理最終確定模塊的所有參數(shù)。通過(guò)這種途徑實(shí)現(xiàn)模塊“可塑性”目標(biāo)。
在結(jié)構(gòu)選擇推理中,系統(tǒng)接受用戶輸入的模塊名稱(chēng)、模塊的功能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù),進(jìn)行推理,在模塊庫(kù)中求得適用模塊的名稱(chēng)。如果不滿意該結(jié)果,用戶可指定模塊名稱(chēng)。在這一步所得到的模塊仍是不確定的,它缺少尺寸參數(shù)、精度、材料特征及裝配關(guān)系的定義。
在自動(dòng)建模推理中,系統(tǒng)利用輸入的尺寸參數(shù)、精度特征、材料特征與裝配關(guān)系定義,驅(qū)動(dòng)用戶自定義特征模型,動(dòng)態(tài)地、自動(dòng)地將模塊特征模型構(gòu)造出來(lái)并自動(dòng)裝配。自動(dòng)建模函數(shù)運(yùn)用C語(yǔ)言與Pro/E的二次開(kāi)發(fā)工具Pro/TOOLKIT開(kāi)發(fā)而成。UDFs的生成方法及參數(shù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建模的程序見(jiàn)參考文獻(xiàn)[4]。
通過(guò)模塊的調(diào)用可迅速完成模具設(shè)計(jì)。這個(gè)系統(tǒng)在本廠應(yīng)用后了模具設(shè)計(jì)周期明顯縮短。由于在模塊設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)真考慮了模塊的質(zhì)量,因而對(duì)模具的質(zhì)量起基礎(chǔ)保證作用。模塊庫(kù)中存放的是相互獨(dú)立的UDFs文件,因此本系統(tǒng)具有可擴(kuò)充性。總結(jié)
由于采取了上述措施,科龍集團(tuán)某一新品種空調(diào)的模具從設(shè)計(jì)到驗(yàn)收只需三個(gè)月就完成了,按可比工作量計(jì)算,開(kāi)發(fā)周期比以前縮短了約1/4,而且模具質(zhì)量和成本都有所改善,明顯增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
第三篇:沖壓模具課程設(shè)計(jì)
前言
沖壓是在室溫下,利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力,使其產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具在冷沖壓加工中,將材料(金屬或非金屬)加工成零件(或半成品)的一種特殊工藝裝備,稱(chēng)為冷沖壓模具(俗稱(chēng)冷沖模)。沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備,是技術(shù)密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等,與模具設(shè)計(jì)和制造有直接關(guān)系。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低,是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。
我國(guó)的沖壓模具設(shè)計(jì)制造能力與市場(chǎng)需要和國(guó)際先進(jìn)水平相比仍有較大差距。這些主要表現(xiàn)在飛行器鈑金件、高檔轎車(chē)和大中型汽車(chē)覆蓋件模具及高精度沖模方面,無(wú)論在設(shè)計(jì)還是加工工藝和能力方面,都有較大差距。覆蓋件模具,具有設(shè)計(jì)和制造難度大,質(zhì)量和精度要求高的特點(diǎn),可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設(shè)計(jì)制造方法和手段方面已基本達(dá)到了國(guó)際水平,模具結(jié)構(gòu)功能方面也接近國(guó)際水平,在模具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程中前進(jìn)了一大步,但在制造質(zhì)量、精度、制造周期等方面,與國(guó)外相比還存在一定的差距。標(biāo)志沖模技術(shù)先進(jìn)水平的多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具,是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機(jī)電一體化的鐵芯精密自動(dòng)閥片多功能模具,已基本達(dá)到國(guó)際水平。
因此我們?cè)趯W(xué)習(xí)完《飛機(jī)鈑金成形原理和工藝》等模具相關(guān)基礎(chǔ)課程后,安排了模具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì),以幫助我們掌握模具設(shè)計(jì)的過(guò)程,為以后參加工作打下基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)內(nèi)容
一、零件的工藝性分析
圖1 零件圖
1)零件的尺寸精度分析 如圖1所示零件圖,該零件外形尺寸為R11,19;內(nèi)孔尺寸為R3,6,均未標(biāo)注公差,公差等級(jí)選用IT14級(jí),則用一般精度的模具即可滿足制件的精度要求。
2)零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件形狀簡(jiǎn)單,適合沖裁成形。
3)制件材料分析 制件材料為45鋼,抗剪強(qiáng)度為432~549Mpa,抗拉強(qiáng)度為540~685Mpa,伸長(zhǎng)率為16%。適合沖壓成形。
綜合以上分析,得到最終結(jié)論:該制件可以用沖壓生產(chǎn)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。但有幾點(diǎn)應(yīng)注意:
1)孔與零件左邊緣最近處僅為2mm,在設(shè)計(jì)模具是應(yīng)加以注意。2)制件較小,從安全方面考慮,要采取適當(dāng)?shù)娜〖绞健?/p>
3)有一定批量,應(yīng)重視模具材料和結(jié)構(gòu)的選擇,保證一定的模具壽命。
二、工藝方案的確定
由零件圖可知,該制件需落料和沖孔兩種沖壓工藝,設(shè)計(jì)模具時(shí)可有以下三種方案:
方案一:先落料,再?zèng)_孔,采用單工序模生產(chǎn)。方案二:沖孔、落料連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。方案三:落料和沖孔復(fù)合沖壓,采用復(fù)合模生產(chǎn)。方案一采用單工序模生產(chǎn),模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要兩道工序、兩套模具才能完成零件的加工,生產(chǎn)效率較低,難以滿足零件年產(chǎn)20萬(wàn)件的需求,而且要考慮第二套模具中工序件的定位問(wèn)題,操作不便。
方案二采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn),可有效地提高生產(chǎn)效率,但連續(xù)模制造和設(shè)計(jì)難度大,費(fèi)用高,用于生產(chǎn)該制件達(dá)不到經(jīng)濟(jì)性要求。
方案三采用復(fù)合模生產(chǎn),亦有很高的生產(chǎn)效率,復(fù)合模能在壓力機(jī)一次行程內(nèi),完成落料、沖孔兩道工序,所沖壓的工件精度較高,不受送料誤差影響,能較好的滿足該制件內(nèi)孔與外形同心的要求。
通過(guò)對(duì)比,故采用方案三,比較適合該零件。
三、模具結(jié)構(gòu)形式的確定
(一)模具類(lèi)型及卸料方式分析
因制件材料較薄,為了保證制件的平整度,所以采用正裝式復(fù)合模,即凸凹模安裝在上模,這樣,從模柄中穿入導(dǎo)桿可以直接把嵌在凸凹模里的廢料從刃口中打下,卡在凸凹模凸模刃口上的材料可以用彈性卸料板卸料;沖孔凸模與落料凹模安裝于下模,用頂件器帶動(dòng)卸料板頂出制件。
(二)模具定位方式分析
在模具設(shè)計(jì)中,拋棄了傳統(tǒng)的銷(xiāo)釘定位,而是把凸凹模和凹模分別在上、下模座定位,上、下模座的定位沉臺(tái)在制造時(shí)是和導(dǎo)柱、導(dǎo)套固定在一起加工完成的,這樣保證了上、下模工作零件的同軸度,從而達(dá)到保證零件尺寸精度的目的。同時(shí)沒(méi)有使用銷(xiāo)釘,也使模具的維修方便了很多,即使多次拆卸也能保證零件的精度不變。
四、工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算
(一)制件排樣與材料利用率計(jì)算
采用單排直排有廢料排樣,如圖2所示。
由文獻(xiàn)【1】表3-17查得制件間搭邊值a=0.8mm,側(cè)搭邊值a1=1mm,則送料步距L=19+0.8=19.8;條料寬度B=22+1+1=24;經(jīng)計(jì)算制件面積S=284.73mm2,一個(gè)步距的材料利用率為:
η=S/(BL)×100%=284.73/(24 ×19.8)×100%=59.92%
圖2 排樣圖
由文獻(xiàn)【2】表4-1冷軋鋼板的尺寸,選板料規(guī)格為1200mm×600mm×1mm,剪裁條料時(shí)采用橫裁法,于是條料尺寸為24mm×600mm。
每板條料數(shù)n1=1200/24=50(條);
每條制件數(shù)n2=(600-0.8×2)/19.8=30(件); 每塊板制件數(shù)n3= n1×n2=50×30=1500(件)材料總利用率η=1500×284.73/(1200×600)=59.3﹪
(二)沖壓力的計(jì)算
沖裁力可按以下公式[1]計(jì)算:
F=KLtτ
kp,式中:t—材料厚度(mm); L—沖裁件周長(zhǎng)(mm);τ已知K=1.3, t=1 mm;查文獻(xiàn)【2】表4-12得τ
kp
kp
--材料抗剪強(qiáng)度(Mpa)。
kp
=432~549,取τ=500;經(jīng)計(jì)算得外形周長(zhǎng)L1=67.57mm,內(nèi)孔周長(zhǎng)L2=30.85mm。所以
落料沖裁力 F1= KL1tτ沖孔沖裁力 F2= KL2tτ
kp
=1.3×67.57×500×1=43.92kN =1.3×30.85×500×1=20.05 kN
kp推件力和卸料力可用以下經(jīng)驗(yàn)公式[ 1]進(jìn)行估算:
F推件=nK推F F卸料=K卸F 式中:F—沖裁力;n為同時(shí)卡塞在凹模內(nèi)的零件數(shù),一般為3~5;K推—推件力系數(shù);K卸—卸料力系數(shù)。查文獻(xiàn)【1】表3-15得,K推=0.055,K卸=0.04~0.05,所以
F卸料=K卸F1=0.04×43.92=1.7568 kN F推件=nK推F2=5×0.055×20.05=5.51 kN 由于該制件模具采用彈性卸料裝置,所以總沖壓力的計(jì)算公式為: F總= F1+F2+F卸料+F推件=43.92+20.05+1.7568+5.51=71.24 kN(三)初選壓力機(jī)
根據(jù)總壓力71.24 kN,查文獻(xiàn)【2】表4-33開(kāi)式壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù),初選壓力機(jī)型號(hào)規(guī)格為J23-10,其主要參數(shù)如下:
公稱(chēng)壓力:100 kN 滑塊行程:45mm 最大閉合高度:180mm 最大裝模高度:145mm 工作臺(tái)尺寸:370mm×240mm 模柄孔尺寸:?30mm×55mm(四)計(jì)算壓力中心
該制件圖形較規(guī)則,上下對(duì)稱(chēng),故采用解析法求壓力中心較為方便。建立如下圖所示坐標(biāo)系。
1x
設(shè)壓力中心為(x0,y0),因?yàn)樯舷聦?duì)稱(chēng),所以y0=0,只需求x0,又因?yàn)閮?nèi)孔為軸對(duì)稱(chēng)圖形,所以只需考慮外形。經(jīng)計(jì)算得L1=15.1mm,L2=52.47mm,x2=3.165, x1=-8。根據(jù)合力矩定理得
所以,壓力中心為(0.72,0)。
(五)計(jì)算凸凹模刃口尺寸
本制件形狀簡(jiǎn)單,可按分別加工方法制造凸、凹模,凸、凹模的制造公差 δp和δp必須滿足不等式[ 1]:
δp+δd≤Zmax-Zmin。
根據(jù)制件的材料和厚度,由文獻(xiàn)【3】表2-14 汽車(chē)、拖拉機(jī)等行業(yè)沖裁模初始雙邊間隙值,查得 :
Zmax=0.140mm,Zmin=0.100mm;
根據(jù)制件的基本尺寸和厚度,由文獻(xiàn)【3】表2-19 汽車(chē)、拖拉機(jī)等行業(yè)簡(jiǎn)單形狀制件凸、凹模的制造偏差,查得:
落料部分:凸模-0.020mm,凹模+0.020 沖孔部分:凸模-0.020mm,凹模+0.020 驗(yàn)證制造偏差是否合格:
δp+δd =0.02+0.02=0.04 Zmax-Zmin=0.140-0.100=0.04 所以,δp+δd=Zmax-Zmin=0.04,合格,可以采用該公差值。
由于零件圖未注公差,為了降低工作難度,所以在實(shí)際生產(chǎn)中按照IT14等級(jí)確定制件各尺寸公差,查文獻(xiàn)【3】附錄一 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值和表2-17 磨損系數(shù)x得:
落料部分:尺寸R11,公差為0.43mm,取x=0.5;
尺寸19,公差為0.52mm,取x=0.5;
沖孔部分:尺寸R3 ,公差為0.25mm,取x=0.5;
尺寸6,公差為0.3mm,取x=0.75。
1)落料 尺寸R
Dd=(Dmax-xΔ
=(11.215-0.5×0.43=
Dp=(Dd-Zmin=(11-0.100= 尺寸 Dd=(Dmax-xΔ=(19.26-0.5×0.52=
Dp=(Dd-Zmin=(19-0.100=
2)沖孔 尺寸R dp=(dmin+xΔ=(2.875+0.5×0.25=
dd=(dp+ Zmin=(3+0.100=
尺寸 dp=(dmin+xΔ=(5.85+0.75×0.3=
dd=(dp+ Zmin
五、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(一)凹模設(shè)計(jì)
=(6.075+0.100=
因制件形狀簡(jiǎn)單,輪廓近似圓形,且總體尺寸不大,選用整體式圓形凹模較為合理。因制件精度較低,厚度較小,由文獻(xiàn)【2】表3-5 冷沖模工作零件的材料及熱處理要求,選用9Mn2V為凹模材料。
1)確定凹模厚度H值:由凹模厚度經(jīng)驗(yàn)公式[4]估算:
H=K1K
2式中,F(xiàn)—沖裁力,N;K1—凹模材料修正系數(shù),合金鋼取1,碳素鋼取1.3;K2—凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù)。
本例中沖裁力F=43.92kN;凹模材料為合金鋼,故K1取1;凹模刃口周邊長(zhǎng)度為67.57mm,查文獻(xiàn)【4】表3-34凹模刃口周邊長(zhǎng)度修正系數(shù),得K2=1.12,所以
H=K1K2
=1×1.12×
=19.06mm 2)確定凹模周界尺寸D:根據(jù)條料寬度B=24mm,材料厚度t=1mm,由文獻(xiàn)【4】表3-33,查得凹??妆诤馽=22mm。所以 D=2R+2c=22+266mm 由文獻(xiàn)【2】表5-45 圓形凹模板尺寸,可查到較為靠近凹模周界尺寸為63mm×20mm,故凹模周界尺寸取為63mm×20mm。其結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。
圖3 凹模
(二)其他沖模零件設(shè)計(jì)
據(jù)以上確定的凹模周界尺寸,查文獻(xiàn)【2】表5-5 復(fù)合模圓形厚凹模典型組合尺寸,可得其他沖模零件的數(shù)量、尺寸及主要參數(shù)。
1)卸料板 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×8mm,結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
圖4卸料板
2)凸凹模固定板 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)JB/T7643.5-1994,周界尺寸63mm×12mm,結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。
圖5凸凹模固定板
3)頂件塊 非標(biāo)準(zhǔn)件,尺寸根據(jù)凸、凹模尺寸確定,結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。
圖6頂件塊
4)凸凹模
凸凹模采用直通式結(jié)構(gòu),固定部分簡(jiǎn)化為圓形,因采用彈壓卸料,所以凸凹 模長(zhǎng)度按下式[6]計(jì)算
L=h1+h2+t+h 式中,h1—凸凹模固定板厚度,mm;h2—卸料板厚度,mm;t—材料厚度,mm;h—增加長(zhǎng)度。它包括凸凹模修磨量、凸凹模進(jìn)入凹模的深度(0.5~1mm)、凸凹模固定板與卸料板之間的安全距離等,一般取10~20mm。
本例中,h1=12mm,h2=8mm,t=1mm,h取14mm,所以凸凹模長(zhǎng)度 L=h1+h2+t+h=12+8+1+14=35mm
凸凹模結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。
圖7 凸凹模 5)凸模
凸模亦采用直通式,固定部分簡(jiǎn)化成圓形,長(zhǎng)度L=19.5mm,其結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。
圖8 凸模
(三)選擇模架
由凹模周界尺寸63mm×20mm及模架閉合高度110mm,查文獻(xiàn)【2】表5-8滑動(dòng)導(dǎo)向后側(cè)導(dǎo)柱模架規(guī)格,選用后側(cè)導(dǎo)柱模座,其主要參數(shù)如下:
上模座 63mm×63mm×25mm(GB/T2855.5-1990); 下模座 63 mm×63mm×30mm(GB/T2855.6-1990); 導(dǎo)柱 16mm×110mm×30mm(GB/T2861.2-1990); 導(dǎo)套 16mm×50mm×23mm(GB/T2861.6-1990)。模架具體結(jié)構(gòu)尺寸,參照文獻(xiàn)【5】表4-6后側(cè)導(dǎo)向模柱、表3-38導(dǎo)柱和表3-39導(dǎo)套設(shè)計(jì)。
(四)模柄設(shè)計(jì)
本例采用凸緣模柄,尺寸與模柄孔配做。
六、校核壓力機(jī)安裝尺寸
模座外形尺寸為63mm×63mm,閉合高度為110mm,J23-10型壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸為370mm×240mm,最大閉合高度為180mm,故此壓力機(jī)能滿足要求。
七、繪制裝配圖
圖9 裝配圖
結(jié)束語(yǔ)
鈑金沖壓成形課程設(shè)計(jì)是我們?cè)诖髮W(xué)期間的一門(mén)重要課程,是對(duì)我們將理論應(yīng)用于實(shí)踐能力的考核。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我加深了對(duì)沖壓成形的理解,掌握了模具設(shè)計(jì)的基本方法,很好地鞏固了以前所學(xué)的知識(shí),相信對(duì)我將來(lái)從事工作將有很大幫助。在本設(shè)計(jì)過(guò)程中,各位老師和同學(xué)們給予我大量的指導(dǎo)和幫助,在此表示衷心的感謝。
由于個(gè)人水平有限,在設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤和不足,還請(qǐng)老師批評(píng)指正。
致謝
經(jīng)過(guò)兩周的忙碌和工作,本次課程設(shè)計(jì)終于完成了,作為一個(gè)本科生的課程設(shè)計(jì),由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒(méi)有老師的督促指導(dǎo),以及一起工作的同學(xué)們的幫助,想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是很難的。
在這里首先要感謝郭拉鳳和張春元老師。他們平日里工作繁多,但在我做課程設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的裝配圖較為復(fù)雜,但是郭老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩老師的專(zhuān)業(yè)水平外,他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的研究精神也是我學(xué)習(xí)的榜樣,并將對(duì)我今后的學(xué)習(xí)和工作產(chǎn)生積極影響。
其次要感謝和我一起作課程設(shè)計(jì)的謝現(xiàn)龍同學(xué),在本次設(shè)計(jì)中他給了我極大的幫助。
然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師,為我們打下機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ);同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們,正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次課程設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。
參考文獻(xiàn)
【1】翟平.飛機(jī)鈑金成形原理與工藝.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,1995 【2】史鐵梁.模具設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2006 【3】孫京杰.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)教程.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009 【4】康俊遠(yuǎn).沖壓成型技術(shù).北京:北京理工大學(xué)出版社.2008 【5】王立人.沖壓模設(shè)計(jì)指導(dǎo).北京:北京理工大學(xué)出版社.2009 【6】李奇涵.沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì).北京:科學(xué)出版社,2007
第四篇:沖壓模具課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(參考)
江蘇省自學(xué)考試
《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)》
課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)
設(shè)計(jì)題目 學(xué)生姓名 準(zhǔn)考證號(hào) 指導(dǎo)老師 成績(jī)?cè)u(píng)定
周 忠 旺
南京工程學(xué)院 二〇一三年 月
南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)
目 錄
前言
1.設(shè)計(jì)題目 …………………………………………………………………………………1 2.沖壓件工藝分析與計(jì)算 2.1 2.2 3.模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 3.2 4.模具主要零件設(shè)計(jì) 4.1 4.2 5.裝配總圖的設(shè)計(jì)與繪制
5.1 5.2 6.課程設(shè)計(jì)總結(jié) 7.主要參考資料 8.附件(圖紙)
(以上目錄供參考,可以自動(dòng)生成目錄,最多到三級(jí)目錄)
南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)
前 言
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拖拉機(jī)連接板落料模的設(shè)計(jì)
(小三號(hào)黑體,居中,空一行)
1.設(shè)計(jì)題目(黑體,四號(hào))
1.1 xxx(二級(jí)標(biāo)題,黑體,小四號(hào))
(正文內(nèi)容,宋體小四號(hào),行間距1.5倍,以下同)
1.2
(另起一頁(yè))
南京工程學(xué)院《沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)
2.沖壓件工藝性分析與計(jì)算
2.1分析沖壓件工藝性
2.2工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)
2.2.1 排樣的選擇與條料寬度的計(jì)算 2.2.2 拉深工序尺寸計(jì)算(如果有此工序)2.2.3 其他工藝尺寸計(jì)算
2.3確定沖壓工藝方案 2.3.1 沖壓工序分析 2.3.2 工藝方案的擬定 2.3.3 工藝方案的比較 2.3.4 工藝方案的確定 2.4 工藝文件
(包含沖壓工藝卡和沖壓工序卡,需作為工藝文件提交檢查)
(另起一頁(yè))
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3.模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.1模具結(jié)構(gòu)方案確定與分析
3.2沖壓力計(jì)算
(包含沖裁力、彎曲力、拉深力、壓邊力、卸料力、頂件力等)
3.3沖壓設(shè)備的選擇
3.4卸料機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.5推件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(如有)
3.6壓邊裝置設(shè)計(jì)(如有)
3.7頂件機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)(如有)
3.8 模架的選用(或設(shè)計(jì))
(以上條目?jī)H供參考,可以根據(jù)所設(shè)計(jì)模具進(jìn)行調(diào)整)
(另起一頁(yè))
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5.設(shè)計(jì)并繪制裝配總圖
5.1模具裝配總圖的設(shè)計(jì)
5.2 模具結(jié)構(gòu)介紹
5.3模具主要零件名稱(chēng)及材料
5.4模具工作原理
(另起一頁(yè))
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6.課程設(shè)計(jì)總結(jié)
(另起一頁(yè))
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7.主要參考資料
[1]賈俐俐.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:人民郵電出版社,2009年版 [2] [3]
(6-10個(gè)參考資料)
(另起一頁(yè))
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8.附件
1)xxxx沖壓工藝卡; 2)xxxx沖壓工序卡; 3)xxxx模具的裝配圖; 4)xxxx零件圖 5)6)
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排版說(shuō)明:
1.頁(yè)面設(shè)置:統(tǒng)一用A4紙打印,頁(yè)面設(shè)置頁(yè)邊距上2.8cm,下2.5cm,左右各2.5cm,裝訂線位置選擇左側(cè)。正文頁(yè)腳注上頁(yè)碼,頁(yè)碼格式為阿拉伯?dāng)?shù)字,居右。
2.正文部分:標(biāo)題四號(hào)宋體加粗;正文內(nèi)容,小四號(hào)宋體,所有內(nèi)容字間距為標(biāo)準(zhǔn)字間距,1.5倍行距;
課程設(shè)計(jì)工作量要求;1.論文總頁(yè)碼不少于25頁(yè)(不含附件); 2.裝配總圖1張(A0或A1圖紙一張); 3.主要零件圖紙不少于4張(越多越好);
4.工藝文件(沖壓工藝卡片和沖壓工序卡片)1套; 5.提供打印稿和電子稿;
第五篇:沖壓模具驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)
1.目的
對(duì)來(lái)自于外部的物料、內(nèi)部加工的部品以及總成后的模具按要求進(jìn)行檢驗(yàn),以確保投入使用的物料、部品和模具滿足預(yù)期的要求。2.范圍
適用于所有組成模具的部品及模具,包括采購(gòu)的物料、委外和內(nèi)部加工的部品。3.定義
來(lái)料檢驗(yàn):外部購(gòu)買(mǎi)的物料和委外加工部品的檢驗(yàn)。
過(guò)程檢驗(yàn):內(nèi)部加工的模具零部件、半成品和成品檢驗(yàn)。
最終檢驗(yàn):模具總成后的檢驗(yàn),包括模具外觀、可成形性、成形產(chǎn)品等的檢驗(yàn)。4.職責(zé)
4.1工程部負(fù)責(zé)相關(guān)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的提供。
4.2質(zhì)檢部負(fù)責(zé)對(duì)物料、部品以及模具實(shí)施來(lái)料檢驗(yàn)、過(guò)程檢驗(yàn)和最終檢驗(yàn)。4.3倉(cāng)庫(kù)對(duì)采購(gòu)物資質(zhì)量負(fù)責(zé),并配合質(zhì)檢部做好來(lái)料檢驗(yàn)工作。
4.4生產(chǎn)部協(xié)助做好過(guò)程檢驗(yàn),并確保未經(jīng)檢驗(yàn)或檢驗(yàn)不合格的物資不投入使用。5.檢驗(yàn)作業(yè)流程 5.1來(lái)料檢驗(yàn)
5.1.1作業(yè)流程圖
5.1.2作業(yè)流程
5.1.2.1倉(cāng)管員在接收到外來(lái)的物料時(shí),對(duì)物料種類(lèi)、供應(yīng)商、數(shù)量等信息進(jìn)行確認(rèn),確認(rèn)無(wú)誤后將物料存放在暫放區(qū)域,并以“待檢品”予以標(biāo)識(shí)同時(shí)通知品管。
5.1.2.2質(zhì)檢部接到報(bào)檢信息后對(duì)物料名稱(chēng)、規(guī)格、供應(yīng)商、包裝、標(biāo)識(shí)等與相應(yīng)的采購(gòu)文件進(jìn)行核對(duì),無(wú)誤后進(jìn)行抽樣或全數(shù)檢查,并將檢驗(yàn)結(jié)果填入《出/入庫(kù)檢驗(yàn)記錄》。5.1.2.3檢驗(yàn)合格的物料貼上“合格”標(biāo)簽,倉(cāng)管人員辦理入庫(kù)手續(xù)。
5.1.2.4檢驗(yàn)不合格的物料,質(zhì)檢部會(huì)同設(shè)計(jì)、鉗工、數(shù)控等相關(guān)人員進(jìn)行檢討,可接受的以“特別采用”進(jìn)行標(biāo)識(shí),無(wú)法采用的貼上“不合格”標(biāo)簽并予以隔離。
5.1.2.5采購(gòu)擔(dān)當(dāng)將不合格物料的信息反饋給供應(yīng)商,無(wú)法采用的物品予以退回同時(shí)填寫(xiě)《質(zhì)量異常糾正措施單》。
5.1.2.6如特別采用的物料要修整的,修整后須檢驗(yàn)合格方能投入使用。5.2過(guò)程檢驗(yàn)
5.2.1作業(yè)流程圖
5.2.2作業(yè)流程
5.2.2.1各工序作業(yè)者完工后進(jìn)行自檢;若自檢不合格則重新返工,本工序無(wú)法返工的按不合格處理。5.2.2.2 質(zhì)檢部接到報(bào)檢信息后進(jìn)行抽樣或全數(shù)檢查,并將檢驗(yàn)結(jié)果填入《出/入庫(kù)檢驗(yàn)記錄》。5.2.2.3檢驗(yàn)合格的部件以“合格”進(jìn)行標(biāo)識(shí),移交下一道工序。
5.2.2.4檢驗(yàn)不合格的部件,質(zhì)檢部會(huì)同設(shè)計(jì)、鉗工、數(shù)控等相關(guān)人員進(jìn)行檢討,可接受的以“特別采用”進(jìn)行標(biāo)識(shí),無(wú)法采用的貼上“不合格”標(biāo)簽并予以隔離。
5.2.2.5對(duì)于不合格項(xiàng)質(zhì)檢部開(kāi)《不合格項(xiàng)整改報(bào)告》,相關(guān)部門(mén)對(duì)問(wèn)題點(diǎn)分析、糾正和預(yù)防,同時(shí)對(duì)預(yù)防措施進(jìn)行確認(rèn)。
5.2.2.6特別采用的部品對(duì)其它工序有影響的,責(zé)任者需及時(shí)通知相關(guān)方;要修整的部品,修整后須檢驗(yàn)合格方能投入使用。
5.3最終檢驗(yàn)
5.3.1作業(yè)流程圖
5.3.2作業(yè)流程
5.3.2.1模具零部件制造完成后,鉗工擔(dān)當(dāng)對(duì)各部件進(jìn)行組裝、復(fù)合,實(shí)配合格后再進(jìn)行總裝實(shí)配復(fù)模,并確認(rèn)各部件功能運(yùn)作正常,不符合要求的及時(shí)修正。
5.3.2.2總裝實(shí)配后質(zhì)檢部按《模具自檢表》相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行檢驗(yàn),成形依據(jù)設(shè)計(jì)提供的《試模聯(lián)絡(luò)單》,對(duì)模具進(jìn)行試作并提供試作報(bào)告。
5.3.2.3試模品出樣后,檢測(cè)科對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè);營(yíng)業(yè)技術(shù)擔(dān)當(dāng)對(duì)檢測(cè)科提供的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行判定,對(duì)不符合圖紙要求或試作中的問(wèn)題點(diǎn)以及顧客提出要求設(shè)計(jì)更改的內(nèi)容向生產(chǎn)部提出修正。5.3.2.4試作合格的模具移交客戶驗(yàn)收。6.檢驗(yàn)和試驗(yàn) 6.1取樣
同一規(guī)格的物品按每批3~5PCS抽取樣本或由品管擔(dān)當(dāng)確定,小于3件的批次進(jìn)行全檢,有公差標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵尺寸在現(xiàn)有資源可以測(cè)量的情況下要全部測(cè)量。6.2檢驗(yàn)要求
6.2.1品管人員抽取樣本后,先分別對(duì)外觀、尺寸進(jìn)行判定,再進(jìn)行破壞性檢驗(yàn)。
6.2.2外觀檢查環(huán)境要求:采用常態(tài)照明(40W日光燈使光線充足),待測(cè)量物品測(cè)量面與檢驗(yàn)人員肉眼距離25~35cm,觀察角度要求垂直于待測(cè)量物品被測(cè)面的±45o角,觀察時(shí)間為10±5秒。
6.2.2監(jiān)視和測(cè)量裝置要求:卡尺精度等級(jí)不低于0.02mm,千分尺精度等級(jí)不低于0.01mm,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)精度等級(jí)不低于0.01mm,其它或自制的檢具等裝置要滿足相關(guān)的工藝、檢驗(yàn)文件或工程圖紙上的測(cè)量要求。
6.3檢驗(yàn)內(nèi)容
6.3.1五金類(lèi)(螺絲、加熱元件、彈簧等)性質(zhì) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 檢驗(yàn)方法 檢 驗(yàn) 要 求 缺陷類(lèi)別
外觀 表面外觀 目
視 無(wú)色差、無(wú)混料、無(wú)氧化、無(wú)毛邊 一般
無(wú)機(jī)械損傷、無(wú)缺損、變形等不良 重要
功能 適 配 性 配合產(chǎn)品 配合應(yīng)滿足圖紙或規(guī)格說(shuō)明書(shū) 重要
使用功能 測(cè)
試 按規(guī)定測(cè)量其機(jī)械、電氣要求項(xiàng)目
尺寸 尺寸測(cè)量 卡
尺 符合規(guī)格要求 重要
包裝 包裝狀況 目
視 包裝無(wú)破損,標(biāo)簽字跡清楚 一般 6.3.2模具部件類(lèi)(含毛坯和成品)
性質(zhì) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 檢驗(yàn)方法 檢 驗(yàn) 要 求 缺陷類(lèi)別
外觀 表面外觀 目
視 無(wú)機(jī)械損傷,無(wú)缺損及扭曲變形,無(wú)開(kāi)裂 重要
無(wú)氧化現(xiàn)象,表面光潔,倒角均勻無(wú)銳邊,編號(hào)正確、清晰 一般
材質(zhì) 供方檢測(cè) 目
視 供方提供的質(zhì)保書(shū)(或物性表)滿足規(guī)格要求 重要
硬度 硬度計(jì) 硬度滿足規(guī)格要求(45C55C HRC<
25、P20PX5 HRC28~35、718HHDH2F 35~40、NAK2738 HRC40~
45、SKD61淬火HRC>45)重要
加工性 工藝驗(yàn)證 使用部門(mén)試用確認(rèn) 重要
性質(zhì) 檢驗(yàn)項(xiàng)目 檢驗(yàn)方法 檢 驗(yàn) 要 求 缺陷類(lèi)別
尺寸 尺寸 卡
尺 滿足設(shè)計(jì)圖紙要求(孔、槽可用塞規(guī)、芯棒測(cè)量)重要
尺寸 千分尺/機(jī)床
3D值 三次元/機(jī)床 滿足造型數(shù)據(jù)要求
垂直度 三次元/機(jī)床 滿足設(shè)計(jì)圖紙要求
斜度 三次元/角度尺
適配性 實(shí)配 滑動(dòng)部滑動(dòng)順暢,產(chǎn)品面間隙≤0.03mm,其它間隙≤0.05mm 沖裁模具
外觀
1、模具零件不允許有裂紋,工作表面不允許有劃痕、機(jī)械損傷、銹蝕等表面缺陷
2、沖裁模之凸凹模刃口及側(cè)刃等必須鋒利,不允許有崩刃、缺刃和機(jī)械損壞
3、熱處理后的零件硬度應(yīng)均勻,不允許有軟點(diǎn)和脫碳區(qū),并清除氧化物
4、模具正反面都應(yīng)有該模具的標(biāo)識(shí),至少包括:產(chǎn)品名稱(chēng)及圖號(hào)、模具名稱(chēng)
試模
1、推料、卸料機(jī)構(gòu)必須靈活;且在模具開(kāi)啟狀態(tài)下須突出凸凹模表面0.5-1MM
2、沖模所有活動(dòng)部件的移動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)靈活,無(wú)滯止現(xiàn)象
3、沖孔、落料的漏料孔應(yīng)保證暢通
6.4缺陷等極
6.4.1重要:性能達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo),會(huì)導(dǎo)致模具不能成形或最終成形品達(dá)不到要求,以及客戶不能接受或存在重大投拆的。
6.4.2一般:不滿足規(guī)定的要求但不影響性能或與客戶溝通能接受的。6.5特別采用
屬下述情況,不滿足規(guī)定要求但不影響性能的,可特別采用。
a.部件尺寸超差,但實(shí)配后符合要求的可特采(產(chǎn)品面間隙不得大于0.03mm)。b.經(jīng)重新加工或修補(bǔ)后,能達(dá)到要求的可特采。c.有缺陷但與客戶溝通后能接受的可特采。6.6免檢
要求不高且工藝能完全保證的、現(xiàn)有資源不能檢測(cè)的項(xiàng)目經(jīng)主管人員同意后免于檢查。6.7緊急放行
生產(chǎn)急需來(lái)不及進(jìn)行檢驗(yàn),且本工序的不合格品不影響下道工序加工,才能緊急放行。7.相關(guān)記錄
《不合格報(bào)告書(shū)》
《模具電極檢驗(yàn)記錄》
《模具自檢表》
《出入庫(kù)檢驗(yàn)記錄表》
《模架檢驗(yàn)記錄》
《質(zhì)量異常糾正措施單》
批 準(zhǔn)
審 核
編 制
日 期
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