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河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
緒 論
1.國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低不僅是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，而且在很大程度上決定著這個(gè)國(guó)家的產(chǎn)品質(zhì)量、效益及新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力。
我國(guó)目前的模具開(kāi)發(fā)制造水平比國(guó)際先進(jìn)水平至少相差10年，特別是大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的產(chǎn)需矛盾十分突出，已成為嚴(yán)重制約我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。
模具是工業(yè)的基礎(chǔ)工藝裝備，在電訊、汽車、摩托車、電機(jī)、電器、儀器、家電、建材等產(chǎn)品中，80%以上都要依靠模具成形，用模具生產(chǎn)制件所表現(xiàn)出來(lái)的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)力和低消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。
隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)模具提出越來(lái)越高的要求，因此，精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的需求發(fā)展將高于總量發(fā)展速度。
模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項(xiàng)基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是技術(shù)成果轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，同時(shí)本身又是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域，在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家被稱為“點(diǎn)鐵成金”的“磁力工業(yè)”。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”；德國(guó)則認(rèn)為是所有工業(yè)中的“關(guān)鍵工業(yè)”；日本模具協(xié)會(huì)也認(rèn)為“模具是促進(jìn)社會(huì)繁榮富裕的動(dòng)力”，同時(shí)也是“整個(gè)工業(yè)發(fā)展的秘密”，是“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達(dá)到13000億日元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)日本機(jī)床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過(guò)了新興的電子工業(yè)。
我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，預(yù)計(jì)到2009年，僅汽車行業(yè)將需要各種塑料制件36萬(wàn)噸；電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)1000萬(wàn)臺(tái)；彩電的年產(chǎn)量已超過(guò)3000萬(wàn)臺(tái)。到2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達(dá)到50%，這些都會(huì)大大增大對(duì)模具的需求量。
近年來(lái)，我國(guó)的模具工業(yè)一直以每年13%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)模具行業(yè)在“十五”期間的增長(zhǎng)速度將達(dá)到13%～15%。模具鋼的需求量也將以年12%的速度遞增，全國(guó)年需求量約70萬(wàn)噸左右，而國(guó)產(chǎn)模具鋼的品種只占現(xiàn)有國(guó)外模具鋼品種的60%，每年進(jìn)口模具鋼約6萬(wàn)噸。我國(guó)每年進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，已超過(guò)10億美元，其中塑料與橡膠模具占全部進(jìn)口模具的50%以上；沖壓模具占全部進(jìn)口模具約40%。
目前，全世界模具的年產(chǎn)值約為650億美元，我國(guó)模具工業(yè)的產(chǎn)值在國(guó)際上排名位居第三位，僅次于日本和美國(guó)。雖然近幾年來(lái)，我國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水準(zhǔn)已取得了很大的進(jìn)步，但總體上與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備還很少，許多先進(jìn)的技術(shù)如CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率還不高，特別是大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)的發(fā)展需要。
縱觀發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的認(rèn)識(shí)與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術(shù)水準(zhǔn)的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力，它已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志。因此，模具是國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)與支持發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學(xué)科知識(shí)集聚的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術(shù)、資金與勞動(dòng)相對(duì)密集。目前，我國(guó)模具工業(yè)的當(dāng)務(wù)之急是加快技術(shù)進(jìn)步，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增加高檔模具的比重，質(zhì)中求效益，提高模具的國(guó)產(chǎn)化程度，減少對(duì)進(jìn)口模具的依賴。
現(xiàn)代模具技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上依賴于模具標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)質(zhì)模具材料的研究、先進(jìn)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、專用的機(jī)床設(shè)備，更重要的是生產(chǎn)技術(shù)的管理等。21世紀(jì)模具行業(yè)的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和網(wǎng)絡(luò)化。追求的目標(biāo)是提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，縮短設(shè)計(jì)及制造周期，降低生產(chǎn)成本，最大限度地提高模具行業(yè)的應(yīng)變能力，滿足用戶需要?？梢?jiàn)，未來(lái)我國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵?
——大力普及、廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)，逐步走向集成化?，F(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成，更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。
——在塑料注射成型模具中，積極應(yīng)用熱流道，推廣氣輔或水輔注射成型，以及高壓注射成型技術(shù)，滿足產(chǎn)品的成型需要。
——提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ)，其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期，同時(shí)也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。我國(guó)模具商品化、標(biāo)準(zhǔn)化率均低于30%，而先進(jìn)國(guó)家均高于70%，每年我們要從國(guó)外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件，其費(fèi)用約占年模具進(jìn)口額的3%～8%。
——發(fā)展快速制造成型和快速制造模具，即快速成型制造技術(shù)，迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具，降低成本推向市場(chǎng)。
——推廣應(yīng)用高速銑削、超精度加工和復(fù)雜加工技術(shù)與工藝，滿足模具制造的需要。
——開(kāi)發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)，提高模具的可靠性。
——研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)、逆向工程與并行工程，最大限度地提高模具的開(kāi)發(fā)效率與成功率。
——開(kāi)發(fā)新的成型工藝與模具，以滿足未來(lái)的多學(xué)科多功能綜合產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)。
在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重人才的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術(shù)創(chuàng)新，提高模具設(shè)計(jì)制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境，實(shí)現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動(dòng)態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國(guó)模具工業(yè)一個(gè)完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實(shí)實(shí)在在的新時(shí)代即將到來(lái)。
1.2國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
在信息化帶動(dòng)工業(yè)化發(fā)展的今天，我們既要看到成績(jī)，又要重視落后，要抓住機(jī)遇，采取措施，在經(jīng)濟(jì)全球化趨向日漸加速的情況下，盡快提高塑料模具的水平，融入到國(guó)際市場(chǎng)中去，以促進(jìn)中國(guó)模具行業(yè)的快速發(fā)展，有兩方面應(yīng)予以重視：
一是政府相關(guān)政策對(duì)促進(jìn)模具工業(yè)的發(fā)展起著非常重要的作用。從國(guó)際上看，各國(guó)模具工業(yè)在發(fā)展初期都得到了政府的大力扶持。就中國(guó)實(shí)際情況看，應(yīng)降低國(guó)內(nèi)不能生產(chǎn)的進(jìn)口精密模具生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)稅、執(zhí)行好國(guó)家對(duì)部分專業(yè)模具廠的優(yōu)惠政策等，通過(guò)政策引導(dǎo)作用可加快行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。
二是隨著市場(chǎng)的發(fā)展，塑料新材料及多樣化成型方式今后必然會(huì)不斷發(fā)展，因此對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。為了滿足市場(chǎng)需要，未來(lái)的塑料模具無(wú)論是品種、結(jié)構(gòu)、性能還是加工都必將有較快發(fā)展，而且這種發(fā)展必須跟上時(shí)代步伐。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士分析，未來(lái)我國(guó)模具發(fā)展趨勢(shì)包括10個(gè)方面：
一、模具日趨大型化。
二、模具的精度將越來(lái)越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達(dá)到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。
三、多功能復(fù)合模具將進(jìn)一步發(fā)展。新型多功能復(fù)合模具除了沖壓成型零件外，還擔(dān)負(fù)疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務(wù)，對(duì)鋼材的性能要求越來(lái)越高。
四、熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。
五、隨著塑料成型工藝的不斷改進(jìn)與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。
六、標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和降低模具制造成本。
七、快速經(jīng)濟(jì)模具的前景十分廣闊。
八、隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也將提出越來(lái)越高的要求。
九、以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程進(jìn)一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來(lái)越高。
十、模具技術(shù)含量將不斷提高。
?? 經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，塑料模具的開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新和企業(yè)管理等方面已顯示出一些新的發(fā)展趨勢(shì)：
????（1）在模具的質(zhì)量、交貨周期、價(jià)格、服務(wù)四要素中，已有越來(lái)越多的用戶將交貨周期放在首位。要求模具公司盡快交貨，這已成為一種趨勢(shì)。企業(yè)千方百計(jì)提高自己的適應(yīng)能力、提高技術(shù)水準(zhǔn)、提高裝備水平、提高管理水平及提高效率等都是縮短模具生產(chǎn)周期的有效手段。
????（2）大力提高開(kāi)發(fā)能力，將開(kāi)發(fā)工作盡量往前推，直至介入到模具用戶的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中去，甚至在尚無(wú)明確用戶對(duì)象之前進(jìn)行開(kāi)發(fā)，變被動(dòng)為主動(dòng)。目前，電視機(jī)和顯示器外殼、空調(diào)器外殼、摩托車塑件等已采用這種方法，手機(jī)和電話機(jī)模具開(kāi)發(fā)也已開(kāi)始嘗試。這種做法打破了長(zhǎng)期以來(lái)模具廠只能等有了合同，才能根據(jù)用戶要求進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的被動(dòng)局面。
????（3）隨著模具企業(yè)設(shè)計(jì)和加工水平的提高，模具的制造正在從過(guò)去主要依靠鉗工的技藝轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕揽考夹g(shù)。這不僅是生產(chǎn)手段的轉(zhuǎn)變，也是生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變和觀念的上升。這一趨勢(shì)使得模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提高，模具精度越來(lái)越高，生產(chǎn)周期越來(lái)越短，鉗工比例越來(lái)越低，最終促進(jìn)了模具工業(yè)整體水平不斷提高。中國(guó)模具行業(yè)目前已有10多個(gè)國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，約200個(gè)省市級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。與此趨勢(shì)相適應(yīng)，生產(chǎn)模具的主要骨干力量從技藝型人才逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)型人才是必然要求。當(dāng)然，目前及相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，技藝型人才仍十分重要，因?yàn)槟＞弋吘闺y以完全擺脫對(duì)技藝的依靠。
????（4）模具企業(yè)及其模具生產(chǎn)正在向信息化迅速發(fā)展。在信息社會(huì)中，作為一個(gè)高水平的現(xiàn)代模具企業(yè)，單單只是CAD/CAM的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。目前許多企業(yè)已經(jīng)采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技術(shù)及其它先進(jìn)制造技術(shù)和虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，這些都是信息化的表現(xiàn)。向信息化方向發(fā)展這一趨向已成為行業(yè)共識(shí)。
????（5）隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，模具必然會(huì)向更廣泛的領(lǐng)域和更高水平發(fā)展?，F(xiàn)在，能把握機(jī)遇、開(kāi)拓市場(chǎng)，不斷發(fā)現(xiàn)新的增長(zhǎng)點(diǎn)的模具企業(yè)和能生產(chǎn)高技術(shù)含量模具企業(yè)的業(yè)務(wù)很是紅火，利潤(rùn)水平和職工收入都很好。因此，模具企業(yè)應(yīng)把握這個(gè)趨向，不斷提高綜合素質(zhì)和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。
（6）發(fā)達(dá)工業(yè)國(guó)家的模具正加速向中國(guó)轉(zhuǎn)移，其表現(xiàn)方式為：一是遷廠，二是投資，三是采購(gòu)。中國(guó)的模具企業(yè)應(yīng)抓住機(jī)遇，借用并學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加快自己的發(fā)展步伐。
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)其中最后一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，是對(duì)以前所學(xué)的知識(shí)及所掌握的技能的綜合運(yùn)用和檢驗(yàn)。在學(xué)校的近三年學(xué)習(xí)中，已完成了模具專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中所要求的理論課程。在畢業(yè)前夕，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，進(jìn)行已學(xué)知識(shí)的全面總結(jié)和應(yīng)用，提高綜合能力的培訓(xùn)及擴(kuò)大模具領(lǐng)域的新知識(shí)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)其目的在于鞏固所學(xué)知識(shí)，熟悉有關(guān)資料，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)實(shí)際工作能力。通過(guò)設(shè)計(jì)，使我在工藝性分析、工藝方案論證、工藝計(jì)算、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、編寫(xiě)技術(shù)文件和閱讀技術(shù)文獻(xiàn)等方面受到一次綜合訓(xùn)練。
畢業(yè)設(shè)計(jì)要達(dá)到的具體要求是：
1.系統(tǒng)總結(jié)，鞏固過(guò)去所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)課知識(shí)。
2. 運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決模具技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際工程問(wèn)題，以此進(jìn)行綜合知識(shí)的訓(xùn)練。
3.通過(guò)某項(xiàng)具體工程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到多種綜合能力的培養(yǎng)，掌握設(shè)計(jì)和科研的基本過(guò)程和基本方法。
4.提高和運(yùn)用與工程技術(shù)有關(guān)的人文科學(xué)，價(jià)值工程和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合知識(shí)。
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)模具的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，模具工業(yè)一直以15％左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大的變化，除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速的發(fā)展。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，采用模具的生產(chǎn)技術(shù)得到愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛和產(chǎn)品制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，模具制造業(yè)也相應(yīng)進(jìn)入了高速發(fā)展的時(shí)期。據(jù)中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，1995年我國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值約為145億，而2003年已達(dá)450億左右，年均增長(zhǎng)14%。另?yè)?jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)（不含臺(tái)灣、香港、澳門地區(qū)）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠點(diǎn)已超過(guò)20000家，從業(yè)人員有60萬(wàn)人，模具年產(chǎn)值在一億以上的企業(yè)已達(dá)十多家?？梢灶A(yù)見(jiàn)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展將對(duì)模具提出更為大量、更為迫切的需求，特別需要發(fā)展大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的模具。同時(shí)要求模具設(shè)計(jì)、制造和生產(chǎn)周期達(dá)到全新的水平。我國(guó)模具制造業(yè)面臨著發(fā)展的機(jī)遇，無(wú)疑也面臨著更大的挑戰(zhàn)。
我做的是冷沖壓模具設(shè)計(jì)，冷沖壓是利用安裝在壓力機(jī)上的沖模對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得需要零件（俗稱沖壓件或沖件）的一種壓力加工方法。因?yàn)樗ǔＪ窃谑覝叵逻M(jìn)行加工，所以稱為冷沖壓。
冷沖壓與其他加工方法相比，具有獨(dú)到的特點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部門越來(lái)越多地采用冷沖壓加工產(chǎn)品零部件，如汽車、拖拉機(jī)、電器、儀表、電子、國(guó)防以及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部門中，沖壓件所占的比重相當(dāng)大。不少過(guò)去有鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已經(jīng)被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過(guò)沖壓加工制造，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了成本?？梢哉f(shuō)如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多工業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率，提高質(zhì)量，降低成本，進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的。
在大學(xué)三年的課程學(xué)習(xí)和課程、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我熟練地掌握了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理等專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課方面的知識(shí)，對(duì)機(jī)械制造、加工的工藝有了一個(gè)系統(tǒng)、全面的理解，達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的于模具設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)踐性非常強(qiáng)的設(shè)計(jì)課題，我們進(jìn)行了大量的實(shí)習(xí)。經(jīng)過(guò)在新飛電器有限公司、洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí)，我對(duì)模具特別是沖壓模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)，豐富了各種模具的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程方面的知識(shí)，而對(duì)于模具的制造工藝更是有了零的突破。在指導(dǎo)老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)查閱了很多相關(guān)資料并親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書(shū)館借閱了許多相關(guān)手冊(cè)和書(shū)籍，設(shè)計(jì)中，充分利用和查閱各種資料，并與同學(xué)進(jìn)行充分討論，盡了最大努力做畢業(yè)設(shè)計(jì)。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，雖然有一定的困難，但在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)、同學(xué)間的討論和自己的努力下，自信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于我的水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)疏漏和不妥之處，敬請(qǐng)各位老師指正。
設(shè)計(jì)者：申迎隆
2009.03.11
二 支架彎曲件工藝性分析
此工件為典型Z形彎曲件。材料為AL，材料硬度較小，彎曲過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生回彈，彎曲性能適中。但工件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸公差等級(jí)IT14級(jí)均為自由公差，工件整體上看，尺寸精度較低，普通彎曲成型完全能滿足要求.但由于彎曲件左右不對(duì)稱，在彎曲過(guò)程中，由于摩檫阻力不均勻，坯料會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，造成偏移。因此，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何防止回彈，便移和彎裂是最主要的。
三 彎曲工藝方案的確定
該工件彎曲成形，可以采用一次彎曲成形，也可以采用二次彎曲成形，如今有以下兩種彎曲方案供選擇：
方案一：采用一次彎曲成型，單工序生產(chǎn)。
如下圖所示：
圖一
方案二：采用兩次彎曲成型，先彎曲成L型，再?gòu)澢蒢型，采用兩套單工序模生產(chǎn)
方案分析：方案一、模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)制造成本低，加工過(guò)程中，工件尺寸精度，位置精度均容易保證，成形效率高，定位塊能夠克服上，下模之間水平方向的錯(cuò)移力，同時(shí)也為頂板導(dǎo)向，防止其竄動(dòng)。采用組合結(jié)構(gòu)還能有效的防止坯料發(fā)生偏移。
方案二、模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，由于采用兩副模具進(jìn)行彎曲成形，從而可以避免了方案一中的缺陷，提高了彎曲件的質(zhì)量，但由于采用兩副模具進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)效率較低。
綜上所述，經(jīng)過(guò)對(duì)兩種方案的比較分析可以看出，該工件的彎曲成型生產(chǎn)采用方案一比較合理。
四 主要設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1彎曲件毛坯坯料尺寸的計(jì)算
L=
式中: L——彎曲件毛坯長(zhǎng)度（mm）;
——彎曲件各直線段長(zhǎng)度之和（mm）;
——彎曲件各部分（圓弧部分）應(yīng)變中性層展開(kāi)長(zhǎng)度之和（mm）;
圖二
由圖可知：
式中：，，——彎曲件直邊部分長(zhǎng)度（mm）
查《模具設(shè)計(jì)大典3》得公式：
式中：——彎曲中心角；
X——中性層位移系數(shù)，查〈〈沖壓模具設(shè)計(jì)與制造〉〉教程，表3.4.1得X=0.46；
所以：
=3.14×90×（2+0.46×1.2）/180
=4
毛坯長(zhǎng)度：
=3+12.1+17.5+4×2
=40.6mm
4.2彎曲應(yīng)力的計(jì)算
該模具工件屬于自由彎曲成型，所以Z形件彎曲力：
=
式中：——自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力(N);
B——彎曲件的寬度,B=12.7 mm;
t ——彎曲材料的厚度(mm);
r ——彎曲件的內(nèi)彎曲半徑(mm);
——材料的抗拉強(qiáng)度(MPa);
K——安全系數(shù),一般取K=1.3。
=
＝2860.3575N
4.3 壓料力的計(jì)算
根據(jù)<<沖壓模具設(shè)計(jì)與制造>>公式(3.5.4),如果彎曲模設(shè)有頂出裝置或壓料裝置時(shí),其頂出力可以近似取自由彎曲力的30% ～ 80%即:
=(0.3 ～ 0.8)
在此取: =0.6
=0.6×2860.3575
=1716.2145N
4.4 壓力機(jī)公稱壓力的確定
根據(jù)<<沖壓模具設(shè)計(jì)與制造>>公式(3.5.5)即:
(1.2 ～ 1.3) (+)
考慮到彎曲工件板料較厚,而且板寬也較大,壓力機(jī)公稱壓力應(yīng)取值偏大為宜。
在此取: 1.3(+)
=1.3 × (2860.3575+1716.2145)
= 5949.5436N
根據(jù)計(jì)算結(jié)果,查<<模具實(shí)用技術(shù)手冊(cè)>>表2-3初選壓力機(jī)為：J23-3.15。
4.5 彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計(jì)
由方案一可知,所設(shè)計(jì)的組合模整個(gè)工作原理可分為兩部分: 首先，組合上模在下行過(guò)程中，接觸工件并壓緊，防止毛坯移動(dòng)。然后進(jìn)行彎曲成形。
4.5.1 凸模圓角半徑的設(shè)計(jì)
因?yàn)?1.67, 值較小,所以取=r=2 mm
4.5.2 凹模圓角半徑
凹模圓角半徑不能過(guò)小，以免檫傷工件表面，影響沖模壽命。
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)可知: 當(dāng)t< = 2 mm 時(shí), =(3 ～ 6) t
從保證制件精度要求考慮,特別是所設(shè)計(jì)的彎曲復(fù)合模值不宜取大值。在此取：＝3 t
＝3 × 1.2
＝3.6 mm 。
4.5.3回彈值的確定
當(dāng)相對(duì)彎曲半徑較小時(shí)，卸載后彎曲件圓角半徑的變化很小，可以不予考慮，但彎曲件所用材料為AL，硬度不太大，彎曲后會(huì)有一定的回彈?？梢圆扇⊙娱L(zhǎng)彎曲時(shí)間，或進(jìn)行二次彎曲的方法來(lái)解決。
五 模具類型的選擇
5.1具體結(jié)構(gòu)選擇
由彎曲工藝分析可知,采用組合模,具體結(jié)構(gòu)如下圖所示:
圖三
彎曲模結(jié)構(gòu)
彎曲坯料由前一沖裁工序準(zhǔn)備尺寸為:40.6 mm x 12.7m ,板料由前方送進(jìn),送料方向定位由限位釘限位,右方向由定位塊定位。板料定位后,上模下行,在橡皮的作用下，組合上模同時(shí)接觸坯料，在上模繼續(xù)下行的過(guò)程中，橡皮被壓縮，組合凸模右半部分繼續(xù)壓入凹模，同時(shí)把板料拉入模腔內(nèi),進(jìn)行彎曲動(dòng)作;當(dāng)凸模壓入凹模深度5 mm時(shí),彎曲完成，上?；爻虝r(shí)，橡皮恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)，在此過(guò)程中，將制件頂出，然后制件由人工取出。繼續(xù)進(jìn)行下次彎曲。
5.2 定位方式的選擇
因?yàn)槟＞卟捎玫氖乔耙还ば驔_裁好的板料,板料由模具前方送進(jìn),送進(jìn)方向在凹模的中間設(shè)有定位塊定位。
5.3 出件方式的設(shè)計(jì)
工件彎曲成形后在彎曲回彈力的作用下,工件會(huì)卡在凹模內(nèi),但由于橡皮在工作過(guò)程中聚積了很大的彈力，在上模回程時(shí)，橡皮會(huì)釋放很大的彈力，于是，可以很方便的將制件從凹模形腔中頂出，然后人工取出。
5.4 卸料元件的設(shè)計(jì)
由以上計(jì)算可知卸料力為F=2860.3575N大，需要采用卸料力比較大的卸料裝置，采用聚氨酯橡膠較為合適。聚氨酯彈性體其材質(zhì)為聚氨酯橡膠是一種介于橡膠與塑料之間的高分子材料，可代替圓柱彈簧，橡膠等模具彈性元件。聚氨酯彈性體比橡膠能承受更大的負(fù)荷，具有較好的流動(dòng)性，耐磨性，耐油性。其耐磨性是橡膠的5—10倍，耐油性是天然橡膠的5—6倍。其也易于機(jī)械加工在沖模中的應(yīng)用越來(lái)越多。 使用時(shí)可根據(jù)模具的空間尺寸和卸料力的大小，并參照聚氨酯橡膠塊的壓縮量，與壓力的關(guān)系，適當(dāng)?shù)倪x擇聚氨酯彈性的形狀和尺寸。如果需要用非標(biāo)準(zhǔn)的形狀的聚氨酯橡膠時(shí)，應(yīng)進(jìn)行必要的計(jì)算。課本
5.4.1橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算：
5.4.1.1根據(jù)分析采用的彎曲力比較大，相應(yīng)的卸料力也比較大，要求卸料裝置的承載能力也比較大，所以采用橡膠最合適。
5.4.1.2根據(jù)卸料力求橡膠的橫截面積
由 FX≤FXY=Ap
可得，橡膠的橫截面面積為
A=FXY/p
式中：FXY——橡膠產(chǎn)生的壓力，設(shè)計(jì)時(shí)取大于或等于卸料力FX；
p——橡膠所產(chǎn)生的單位面積壓力，與壓縮量有關(guān)，其值可按確定，設(shè)計(jì)時(shí)取預(yù)壓量下的單位面積；
A——橡膠的面積
卸料板的工作行程：
h工=h1+t
式中：h1——凸模進(jìn)入凹模的深度17.5mm；
t——板料的厚度
即： h工=17.5mm+3mm=20.5mm
橡膠的工作行程：H工=h工+h修
其中h修為凸模的修磨余量；根據(jù)模具設(shè)計(jì)壽命一般取17～19mm 這里取h=18mm。
即： H工=18mm+5mm=23mm
橡膠的工作高度取自由高度的40%，根據(jù)以上的計(jì)算可以得知橡膠的自由高度為
H自由=2.5H工=22.5mm
每塊橡膠承受的載荷為F1=F卸/4=2860.3575/4=715N
q---橡皮在預(yù)壓縮狀態(tài)下的單位壓力：約為0.26～0.50Mpa
在此取q=0.4MPa
由上式 A=FXY/p=715/0.5=1430mm2
再由A可以計(jì)算出等效的外徑D=21.34mm
5.4.1.3橡膠的校核
橡膠的校核要求橡膠的高徑比在0.5-1.5之間則
0. 5＜HO/D=23/21.34=1.08＜1.5
即選8塊可以滿足加工要求。
六 工作零件的設(shè)計(jì)
6.1工作零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.1.1組合凸模的結(jié)構(gòu)草圖如下所示:
圖四
在組合凸模頂部鉆四個(gè)M10的螺釘孔和四個(gè)銷釘孔,凸模與定模座的配合按H7 / n6 配合。在底部鉆一螺孔用來(lái)與上墊板連接,由于其中一側(cè)與橡皮連接，由橡皮的高度可以確定凸模的高度，其中銷軸與銷孔采用H7 / m6 配合。
6.2凸模主要尺寸的計(jì)算
由于彎曲件的相對(duì)彎曲半徑較小，因此，可以減小凸模工作部分的尺寸，使凸模的主要作用力都集中在彎曲件的變形區(qū)，以改變彎曲件的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到減小回彈的目的，但容易產(chǎn)生壓痕。
寬度方向:
由彎曲件的寬度尺寸可知凸模的寬度尺寸: B = 12.7 mm;
從定位準(zhǔn)確和加工難易程度并結(jié)合所加工零件的尺寸要求,凸模圓角半徑在此選R = 1.2 mm。
高度方向:
從整個(gè)模具的結(jié)構(gòu)分析，凸模在下行的過(guò)程中，考慮到毛坯的準(zhǔn)確定位和避免發(fā)生偏移，凸模下端采用水平結(jié)構(gòu)，這樣在凸模接觸到毛坯時(shí)，就能夠壓緊毛坯，而不產(chǎn)生滑移，凸模繼續(xù)下行時(shí)，位于左半部分凸模上方的橡皮開(kāi)始?jí)嚎s，從而完成彎曲過(guò)程。
經(jīng)過(guò)分析設(shè)計(jì)后，凸模其余尺寸的設(shè)計(jì)和具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可參見(jiàn)上面的凸模零件圖所示。
6.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
6.3.1 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
考慮到凹模在彎曲時(shí)所受的彎曲力比較大,因此,對(duì)凹模的強(qiáng)度和剛度都要有較高的要求。為了保證凹模的強(qiáng)度和剛度,在此把凹模也做成組合式，便于加工和更換,其結(jié)構(gòu)草圖如下所示:
6.3.2凹模主要尺寸的設(shè)計(jì)
為了保證凹模有足夠的強(qiáng)度和剛度，與凸模結(jié)構(gòu)相似，凹模也設(shè)計(jì)成組合式的。
凹模的固定方式，采用螺釘與銷釘固定在下模座板上。
凹模其余尺寸的設(shè)計(jì)和凹模結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)可參見(jiàn)上面的凹模結(jié)構(gòu)零件圖所示。
6.4組合凸凹模零件材料的選用：
凸凹模零件選用要求如下：機(jī)械加工性能良好；易切削加工加工能得到高精度的零件的鋼種；鋼材的顯微組織均勻致密，耐磨性和抗疲勞性良好。彎曲模不僅受較大的彎曲力而且還受到較大的沖擊力，所以還要求模具材料有一定的耐磨性能。
選用的鋼種應(yīng)由彎曲件的材料、生產(chǎn)批量、制件的精度與制件表面質(zhì)量要求來(lái)確定。
根據(jù)零件材料選用原則，凸凹模均采用T10A,熱處理采用淬火，硬度可達(dá)53～58HRC，還便于同時(shí)進(jìn)行熱處理，這類鋼主要用來(lái)加工制件形狀簡(jiǎn)單，尺寸不大的模具。
6.5定位零件的設(shè)計(jì)
彎曲模的定位零件是用來(lái)保證毛坯在模具中的正確的位置。該模具采用的是條塊狀毛坯，模具送料平面中必須有兩個(gè)方向上的限位：一是在與條料方向垂直的方向上的限位，保證條料沿正確的方向送進(jìn)。二是在送料方向上的限位。在模具中能準(zhǔn)確的定位用定位塊或固定擋料銷。該模具的定位是用固定擋料銷，基本上可以保證在兩個(gè)方向的限位。
坯料的定位采用限位釘前方定位和定位塊左右定位，限位釘與凸模頂孔采用H7 / n6配合固定,定位塊采用銷釘定位,用螺釘固定在下模座上。
6.5.1定位銷的選擇：
因?yàn)楣潭〒趿箱N是標(biāo)準(zhǔn)件，根據(jù)制件的形狀和尺寸選擇的固定擋料銷的型號(hào)如表所示：
圖五
D
d
h
L
數(shù)量
8
4
3
10
3
注：1.材料:45鋼 。
2.熱處理:硬度42～46HRC。
3.技術(shù)條件:按GB2870-81的規(guī)定。
6.6導(dǎo)向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便坯料在工作臺(tái)中的放置，方便安裝，調(diào)整等因素該彎曲模采用后側(cè)導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。
6.7壓料零件的選用
這類零件的作用是保證沖壓完畢后，將工件從模具中排除，以便下次成形，所以采用上下凸凹模壓料。
6.8支撐零件的選用
采用上下模座。
6.9緊固零件的選用
采用緊固螺釘，45鋼，標(biāo)準(zhǔn)：GB/T70-2000和GB/T699。
七 壓力機(jī)的參數(shù)與較核
由前面壓力機(jī)公稱壓力計(jì)算初選的壓力機(jī)型號(hào)：J23-3.15，查《模具實(shí)用技術(shù)手冊(cè)》表2-3得壓力機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱壓力：31.5 KN ；
滑塊行程：25mm ；
最大裝模高度：120 mm ；
裝模高度調(diào)節(jié)量：25 mm ；
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）：160mm ×250 mm ；
墊板尺寸（厚度）：30 mm ；
模柄孔尺寸：25 mm × 40 mm ；
最大傾斜角度：
由上述技術(shù)參數(shù)可知，所選壓力機(jī)J23-3.15型號(hào)可用。
總 結(jié)
本畢業(yè)設(shè)計(jì)是我進(jìn)行完了三年的模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)課程后進(jìn)行的，它是對(duì)我們?nèi)陙?lái)所學(xué)課程的又一次深入、系統(tǒng)的綜合性的復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)踐的訓(xùn)練。它可以說(shuō)又是一次對(duì)專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)的深入和系統(tǒng)掌握。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我從新系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了所學(xué)專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也鞏固了先前學(xué)到的知識(shí)，同時(shí)感觸最深刻的是：所學(xué)知識(shí)只有在應(yīng)用中才能更深刻理解和長(zhǎng)時(shí)間記憶。對(duì)一些原來(lái)一知半解的理論也有了進(jìn)一步的的認(rèn)識(shí)。特別是原來(lái)所學(xué)的一些專業(yè)基礎(chǔ)課：如機(jī)械制圖、模具材料、公差配合與技術(shù)測(cè)量、彎曲模具設(shè)計(jì)與制造等有了更深刻的理解，使我進(jìn)一步的了解了怎樣將這些知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中。同時(shí)還使我更清楚了模具設(shè)計(jì)過(guò)程中要考慮的問(wèn)題，如怎樣使制造的模具既能滿足使用要求又不浪費(fèi)材料，保證工件的經(jīng)濟(jì)性、加工工藝的合理性。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中通過(guò)沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)、模具制造簡(jiǎn)明手冊(cè)、模具標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)等對(duì)所要設(shè)計(jì)的問(wèn)題進(jìn)行查詢，通過(guò)更多的途徑去了解我要做的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更具合理性。也使我學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)資料的查詢和運(yùn)用。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我更加深入地學(xué)習(xí)了冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容。冷沖壓技術(shù)工作設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括彎曲工藝設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及彎曲模制造三方面內(nèi)容，盡管三者的工作內(nèi)容不同，但三者之間存在著相互滲透、相互補(bǔ)充、相互依存的關(guān)系。
冷沖壓工藝設(shè)計(jì)是針對(duì)給定的產(chǎn)品圖樣，根據(jù)其生產(chǎn)批量的大小、沖壓設(shè)備的類型規(guī)格、模具制造能力及工人技術(shù)水平等具體生產(chǎn)條件，從對(duì)產(chǎn)品零件圖的彎曲工藝性分析入手經(jīng)過(guò)必要的工藝計(jì)算，制定出合理的工藝方案，最后編寫(xiě)沖壓工藝卡的一個(gè)綜合分析、計(jì)算、設(shè)計(jì)過(guò)程。彎曲工藝方案的確定包括工序性質(zhì)、數(shù)量的確定，工序順序的安排，工序組合方式及工序定位方式的確定等內(nèi)容。
彎曲模具設(shè)計(jì)則是依據(jù)制定的沖壓工藝規(guī)程，在認(rèn)真考慮毛坯的定位、出件、廢料排出諸問(wèn)題以及模具的制造維修方便、操作安全可靠等因素后，設(shè)計(jì)計(jì)算并構(gòu)思出與沖壓設(shè)備想適應(yīng)的模具總體結(jié)構(gòu)，然后繪制出模具總裝圖和所有非標(biāo)準(zhǔn)零件圖的整個(gè)設(shè)計(jì)繪圖過(guò)程。
歷經(jīng)近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中通過(guò)參考、查閱各種有關(guān)模具方面的資料，請(qǐng)教指導(dǎo)老師有關(guān)模具方面的問(wèn)題，并且和同學(xué)的探討模具設(shè)計(jì)在實(shí)際中可能遇到的具體問(wèn)題，使我在這短暫的時(shí)間里，對(duì)模具的認(rèn)識(shí)有了一個(gè)質(zhì)的飛躍。
從陌生到開(kāi)始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人認(rèn)識(shí)事物所必經(jīng)的一般過(guò)程，我對(duì)模具的認(rèn)識(shí)過(guò)程亦是如此。經(jīng)過(guò)近三個(gè)月的努力，我相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)一定能為三年的大學(xué)生涯劃上一個(gè)圓滿的句號(hào)，為將來(lái)走上工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致 謝
首先感謝本人的導(dǎo)師原紅玲老師，她仔細(xì)審閱了本文的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多建設(shè)性建議。原紅玲老師淵博的知識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我鼓勵(lì)和幫助，在這里我向他表示真誠(chéng)的感謝！
感謝母校——河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。感謝各位老師在三年之中的教導(dǎo)和在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)我的幫助。使我在大學(xué)三年里不但學(xué)到了更多知識(shí)，而且學(xué)到了怎么做人、怎么做事。
我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可敬的老師和可親的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助。畢業(yè)之后，我一定會(huì)努力工作的，不辜負(fù)各位老師對(duì)我們的深切期望，在這里向你們道一聲：老師你們辛苦了！
最后深深地祝愿祝各位老師，身體健康、萬(wàn)事如意！
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