法蘭盤沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)【含9張cad圖紙+文檔全套資料】
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機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
模具號(hào)
零件號(hào)
零 件 名 稱
01-04
翻孔凸模
02
牌 號(hào)
硬 度
T10A
58~62HRC
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
下料
鋸床
虎鉗
直尺
02
熱處理,退火
熱處理爐
03
車
數(shù)控車床
三爪卡盤
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
04
淬火,回火
熱處理爐
05
磨平面58-62HRC
磨床
磁力吸盤
砂輪
游標(biāo)卡尺
06
檢驗(yàn)
熱處理爐
編制 呂寧 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
機(jī) 械 加 工 工 藝 過(guò) 程 卡
模具號(hào)
零件號(hào)
零 件 名 稱
01-02
翻孔凹模
02
牌 號(hào)
硬 度
T10A
50~64HRC
工序號(hào)
工 序 名 稱
設(shè) 備
夾 具
刀 具
量 具
工 時(shí)
名 稱
型 號(hào)
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
名 稱
規(guī) 格
01
下料
鋸床
虎鉗
直尺
02
錘鍛
蒸汽錘
虎鉗
直尺
03
車
數(shù)控車床
三爪卡盤
外圓車刀
游標(biāo)卡尺
04
熱處理
熱處理爐
05
磨平面
磨床
磁力吸盤
砂輪
游標(biāo)卡尺
06
檢驗(yàn)
編制 呂寧 校對(duì) 審核 批準(zhǔn)
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)
學(xué)生姓名: 呂寧 班級(jí): 模具111 學(xué)號(hào): 111304108
題 目: 法蘭盤沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
綜合成績(jī): 優(yōu)秀
指導(dǎo)者評(píng)語(yǔ):
1)該同學(xué)工作態(tài)度認(rèn)真,能按質(zhì)按量較好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù);
2)該同學(xué)查閱了國(guó)內(nèi)有關(guān)沖壓模具設(shè)計(jì)與制造方面的大量資料,制定出了較合理的沖壓成形工藝與模具結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)中基本不存在創(chuàng)新;
3)設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)容完整,計(jì)算正確,格式規(guī)范;
4)該同學(xué)裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)合理,圖紙問(wèn)題較少,質(zhì)量較高;
5)建議該同學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)定:優(yōu)秀;
6)可以提交答辯。
指導(dǎo)者(簽字):
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)
評(píng)閱者評(píng)語(yǔ):
該同學(xué)設(shè)計(jì)題目來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)踐,能較好的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù);工作態(tài)度較認(rèn)真;裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)合理,視圖表達(dá)存在細(xì)節(jié)錯(cuò)誤;設(shè)計(jì)說(shuō)明書內(nèi)容完整,計(jì)算正確,格式規(guī)范。
建議該同學(xué)成績(jī)?cè)u(píng)定:優(yōu)秀
可以提交答辯
評(píng)閱者(簽字):
年 月 日
答辯委員會(huì)(小組)評(píng)語(yǔ):
答辯委員會(huì)(小組)負(fù)責(zé)人(簽字):
年 月 日
河南機(jī)電高等專科學(xué)校
學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查表
學(xué)生姓名
呂寧
學(xué) 號(hào)
11134108
指導(dǎo)教師
翟德梅
選題情況
課題名稱
法蘭盤沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
難易程度
偏難
適中
偏易
工作量
較大
合理
較小
符合規(guī)范化的要求
任務(wù)書
有
無(wú)
開題報(bào)告
有
無(wú)
外文翻譯質(zhì)量
優(yōu)
良
中
差
學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況
好
一般
差
工作進(jìn)度
快
按計(jì)劃進(jìn)行
慢
中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況
優(yōu)
良
中
差
中期成績(jī)?cè)u(píng)定:
所在專業(yè)意見(jiàn):
負(fù)責(zé)人:
年 月 日
河南機(jī)電高等??茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
系 部: 材料工程系
專 業(yè): 模具設(shè)計(jì)與制造
學(xué)生姓名: 呂寧 學(xué) 號(hào): 111304108
設(shè)計(jì)(論文)題目:法蘭盤沖壓成形工藝與模具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:2013年 11 月 2日~ 2014年4月13日
指 導(dǎo) 教 師: 翟 德 梅
2013年 11月 2日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
1.本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源及應(yīng)達(dá)到的目的:
該課題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際。本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目主要是對(duì)法蘭盤零件進(jìn)行沖壓工藝的設(shè)計(jì)。目的主要是鍛煉學(xué)生的設(shè)計(jì)模具的能力,并培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力,在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中熟悉并了解模具的設(shè)計(jì)過(guò)程與步驟,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中學(xué)會(huì)查手冊(cè)和工藝計(jì)算
2.本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容和要求(包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等):
(1)了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀;
(2)沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝分析;
(3)法蘭盤沖壓工藝及模具設(shè)計(jì),并編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份;
(4)繪制模具總裝圖一張,并畫出所
有零件的零件圖;
(5)編制主要零件加工工藝過(guò)程卡。
原始資料:工件圖及其尺寸見(jiàn)說(shuō)明書,
材 料:08鋼
生產(chǎn)批量:大批量
所在專業(yè)審查意見(jiàn):
負(fù)責(zé)人:
年 月 日
系部意見(jiàn):
系領(lǐng)導(dǎo):
年 月 日
河南機(jī)電高等??茖W(xué)校
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目:法蘭盤沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
系 部 材料工程系
專 業(yè) 模具設(shè)計(jì)與制造
班 級(jí) 模具111
學(xué)生姓名 呂寧
學(xué) 號(hào) 111304108
指導(dǎo)教師 翟德梅
2014年 4 月 16 日
河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
1 緒論
隨著工業(yè)的發(fā)展,工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加。換型不斷加快。使模具的需要補(bǔ)斷增加。而對(duì)模具的質(zhì)量要求越來(lái)越高。模具技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用越來(lái)越顯得更為重要。
模具是制造業(yè)的重要工藝基礎(chǔ),在我國(guó),模具制造屬于專用設(shè)備制造業(yè)。中國(guó)雖然很早就開始制造模具和使用模具,但長(zhǎng)期未形成產(chǎn)業(yè)。直到20世紀(jì)80年代后期,中國(guó)模具工業(yè)才駛?cè)氚l(fā)展的快車道。近年,不僅國(guó)有模具企業(yè)有了很大發(fā)展,三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)(個(gè)體)模具企業(yè)的發(fā)展也相當(dāng)迅速。
雖然中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展迅速,但與需求相比,顯然供不應(yīng)求,其主要缺口集中于精密、大型、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具領(lǐng)域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產(chǎn)能力等方面,中國(guó)與國(guó)際平均水平和發(fā)達(dá)國(guó)家仍有較大差距,因此,每年需要大量進(jìn)口模具。
中國(guó)模具產(chǎn)業(yè)除了要繼續(xù)提高生產(chǎn)能力,今后更要著重于行業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整和技術(shù)發(fā)展水平的提高。結(jié)構(gòu)調(diào)整方面,主要是企業(yè)結(jié)構(gòu)向?qū)I(yè)化調(diào)整,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向著中高檔模具發(fā)展,向進(jìn)出口結(jié)構(gòu)的改進(jìn),中高檔汽車覆蓋件模具成形分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)、多功能復(fù)合模具和復(fù)合加工及激光技術(shù)在模具設(shè)計(jì)制造上的應(yīng)用、高速切削、超精加工及拋光技術(shù)、信息化方向發(fā)展。
本次設(shè)計(jì)題目“法蘭盤沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)”。該模具在成形時(shí),工藝上較復(fù)雜需設(shè)計(jì)多套模具。本說(shuō)明書將分項(xiàng)闡述沖孔落料復(fù)合模和翻孔模具設(shè)計(jì)的全過(guò)程。
由于本人設(shè)計(jì)水平有限,錯(cuò)誤的不妥之處在所難免,肯請(qǐng)老師批評(píng)指正。
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
圖1零件圖
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為法蘭盤零件沖壓模具設(shè)計(jì),如上圖所示。
材料:鋼帶08F
厚度:1mm
生產(chǎn)數(shù)量:大批量生產(chǎn)
2工藝分析
根據(jù)零件圖對(duì)沖壓件從零件形狀,表面質(zhì)量,精度要求,材料的沖壓工藝進(jìn)行分析。外形形狀:本制件形狀呈三角形,形狀簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)對(duì)稱,無(wú)尖角,在三個(gè)角處有較大的圓弧過(guò)渡。沖裁時(shí)應(yīng)先下一個(gè)圓形的坯料,因?yàn)楫愋蔚耐鼓2灰思庸?,而且制件的質(zhì)量不容易保證,制件的最終形狀可在后續(xù)的工序中通過(guò)切邊完成最終的形狀。精度要求:法蘭盤的主要作用是連接和傳動(dòng)??紤]到用途方面,其精度要求不高,未注公差按IT12制造即可。表面質(zhì)量:制件的外形可通過(guò)落料獲得,一般落料件精度低于IT10級(jí),而料厚不大于3mm的沖裁件粗糙度一般保證在Ra12.5以下。材料沖壓工藝性:材料采用08F,其具有較好的工藝性,強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性高,利于翻邊工藝,不易出現(xiàn)邊緣破裂。此零件翻邊時(shí)無(wú)特殊要求,可減小模具復(fù)雜程度,精度要求。
?14凸緣由沖壓毛坯圓孔內(nèi)空翻邊而成,此工序前為沖孔。在此模具設(shè)計(jì)過(guò)程中,注意零件凸緣厚度和翻孔前厚度的不同,因而模具設(shè)計(jì)時(shí)考慮凸凹模的間隙,還需注意零件過(guò)渡處圓弧過(guò)渡(與毛坯材料厚度有關(guān))。另外該制件較小,設(shè)計(jì)模具時(shí),考慮退料的安全與方便,加工該零件為一次成型,故模具的結(jié)構(gòu)不復(fù)雜。
對(duì)于圓孔翻邊其工藝性應(yīng)滿足以下要求:
翻邊高度H≥1.5r
圓角半徑r≥1+1.5r
凸緣寬度B≥H
3工藝方案的確定
該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且對(duì)稱,所以對(duì)模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求并不高,通過(guò)對(duì)零件的工藝分析可知其加工的基本工序:落料沖孔—翻邊—校形—沖三個(gè)小孔—落三角形料—修邊。對(duì)于落料沖孔工序有三種模具設(shè)計(jì)方案,其特點(diǎn)比較如下:
表1模具特點(diǎn)比較
比較項(xiàng)目
單工序模
復(fù)合模
級(jí)進(jìn)模
沖件精度
較低
高
一般
生產(chǎn)效率
較低
較高
高
生產(chǎn)批量
適合大、中、小批量
大批量
大批量
模具復(fù)雜程度
較易
較復(fù)雜
復(fù)雜
模具成本
較低
較高
高
模具制造精度
較低
較高
高
模具制造周期
較快
較長(zhǎng)
長(zhǎng)
模具外形尺寸
較小
中等
較大
沖壓設(shè)備能力
較小
中等
較大
工作條件
一般
較好
好
采用單工序模時(shí),則需要的模具數(shù)目較多,誤差積累較大影響精度,生產(chǎn)效率太低,對(duì)工人的操作非常不便,所以方案一不合理。若采用級(jí)進(jìn)模則模具加工制造難度較大,模具精度高,維修不便。采用復(fù)合模制沖件時(shí),由于這個(gè)工件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜而且對(duì)稱,模具加工的難度不大,成本不高且易保證精度,操作也方便,安全性好,所以綜合考慮,采用復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
翻孔工序的制件毛坯為圓形墊片形狀,由于該制件簡(jiǎn)單,且毛坯為沖壓成型件,在該模具中只需完成翻孔工藝,所以只需采用一套簡(jiǎn)單的單工序翻孔模即可。
4主要設(shè)計(jì)尺寸的計(jì)算
4.1翻邊高度校核
在制件成型過(guò)程中需要進(jìn)行翻邊,所以要現(xiàn)對(duì)制件的翻邊高度進(jìn)行校核,檢驗(yàn)翻遍高度是否可一次成形。
翻空時(shí)需要先加工出預(yù)制孔,可根據(jù)尺寸D計(jì)算出預(yù)制孔d,再核算其高度。(D為材料中性層的直徑)
根據(jù)彎曲的中性層曲率半徑計(jì)算公式(ρ=xt+r)近似估算出D的尺寸大小。
Ρ=xt+r (2-1)
=1×0.8+0.5
=0.88
X 可查中性層位移系數(shù)表
由此,可得出D=15.24mm
根據(jù)求預(yù)制孔直徑公式:d=D-2H-0.43r-0.72t(2-2)
=15.24-2(4-0.43×0.5-0.72×1)
=9.11mm
根據(jù)d/t查表選取Kmin=0.5
在根據(jù)公式:H=D21-Kmin+0.43r+0.72t(2-3)
=15.24/2×0.5+0.43×0.5+0.72×1
=4.745mm
由此判斷可以經(jīng)過(guò)一次翻邊工藝達(dá)到翻空要求。
4.2排樣與材料利用率計(jì)算
4.2.1毛坯尺寸計(jì)算
制件的形狀為異性,若直接通過(guò)落料獲得不僅制件的精度不易保證,且凸模加工難度較大。所以先落圓形的毛坯,考慮到最終制件的質(zhì)量,在落料時(shí)增加2mm的修邊余量。由零件圖可確定毛坯直徑D=34mm。
4.2.2排樣搭邊的設(shè)計(jì)
沖裁件材料費(fèi)用占總成本60%以上,所以應(yīng)該在不影響之間使用性能前提下提高材料利用率,此外排樣的設(shè)計(jì)應(yīng)使工人便于操作,降低勞動(dòng)強(qiáng)度,使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單??紤]到毛坯的形狀,排樣方式采用直排。
4.2.3搭邊值的確定
圖2排樣圖
為了確保沖裁件質(zhì)量,排樣中各工件與料邊之間、工件與工件之間留下的余量,搭邊的作用從以下幾方面考慮:補(bǔ)償誤差作用;使凸凹模刃口雙邊受力;增加調(diào)料剛度,方便條料送進(jìn)。
查有關(guān)表得搭邊值
沿送進(jìn)方向搭邊a1=0.8mm側(cè)向搭邊a=1mm
則進(jìn)料步距A=D+a1=34+0.8=34.8mm
條料寬度B=D+2a=34+2×1=36mm
材料利用率η=S1AB×100%=67.23%
4.3工藝力的計(jì)算
落料力:
F落=kLtτb(2-4)
=1.3×3.14×34×1×300
=41636.4N
τb材料抗剪強(qiáng)度查表τb=300MPa
沖孔力:
F沖=kLtτb(2-5)
=1.3×3.14×9.11×1×300
=11156.106N
卸料力:
F卸=K卸F落(2-6)
=0.05×41636.4
=2081.82N
K卸可通過(guò)查表獲得
頂件力:
F頂=K頂F沖(2-7)
=0.06×11156.106
=669.37N
K頂可通過(guò)查表獲得
翻邊力:
F翻=1.1πD-dtσs(3-5)
=1.1×3.14×(15.24-9.11)×1×180
=3811.14N
卸料力:
F卸=K卸F落(3-6)
=0.05×3811.14
=190.56N
K卸可通過(guò)查表獲得
表2 卸料力、推件力和頂件力系數(shù)表
料厚t/mm
Kx
Kt
Kd
鋼
≤0.1
>0.1~0.5
>0.5~0.25
>2.5~6.5
>6.5
0.065~0.075
0.045~0.055
0.04~0.05
0.03~0.04
0.02~0.03
0.1
0.063
0.055
0.045
0.025
0.14
0.08
0.06
0.05
0.03
注:對(duì)于表中的數(shù)據(jù),厚的材料取小值,薄材料取大值。
總工藝力計(jì)算:
F總=F卸+F頂+F沖+F落(2-8)
=2081.82+669.37+11156.106+41636.4
=55543.696N
4.4復(fù)合模工作零件刃口尺寸計(jì)算
落料件的尺寸接近于凹模刃口尺寸,而沖孔件的尺寸接近于凸模刃口尺寸。固計(jì)算凸模與凹模刃口尺寸時(shí),應(yīng)按落料與沖孔兩種情況分別進(jìn)行。由此,在確定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí),需遵循以下原則:
(I)落料時(shí)以凹模尺寸為基準(zhǔn),即先確定凹模刃口尺寸;考慮到凹模刃口尺寸在使用過(guò)程中因磨損而增大,固落料件的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍較小尺寸,而落料凸模的基本尺寸則按凹?;境叽鐪p最小初始間隙;?
(II)沖孔時(shí)以凸模尺寸為基準(zhǔn),即先確定凸模刃口尺寸,考慮到凸模尺寸在使用過(guò)程中因磨損而減小,固沖孔件的基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸,而沖孔凹模的基本尺寸則按凸?;境叽缂幼钚〕跏奸g隙;?
(III)凸模與凹模的制造公差,根據(jù)工件的要求而定,一般取比工件精度高2~3級(jí)的精度,考慮到凹模比凸模的加工稍難,凹模比凸模低一級(jí)。
所使用材料08F鋼,料厚為1mm可查表,可得Zmin=0.05mm Zmax=0.07mm
根據(jù)公式 δA=0.6Zmax-Zmin=0.6×0.07-0.05=0.012
δT.=0.4Zmax-Zmin=0.4×0.07-0.05=0.008
使用判別式判定凸凹模制造方法: δA+δT.=Zmax-Zmin=0.02
所以采用分別制造法。
工件內(nèi)空尺寸計(jì)算按沖孔件計(jì)算,基刃為凸模,首先確定凸模尺寸,使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最大極限尺寸;然后將凸模尺寸增大到最小合理間隙值即得到凹模尺寸。
根據(jù)工件公差,通過(guò)查表可知磨損系數(shù)x=0.5
沖孔凸模尺寸計(jì)算
d凸=dmin+x?-δ凸0=(9.11+0.5×0.3)-0.008 0=9.26-0.008 0mm
d凹=d凸+Zmin 0+δ凹=(9.26+0.05) 0+0.012=9.31 0+0.012mm
落料時(shí),以凹模為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),首先確定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸接近或等于工件輪廓的最小極限尺寸;然后將凹模尺寸減小到最小合理間隙值即得到凸模尺寸。
D凹=Dmax-x? 0+δ凹=(34-0.5×0.4) 0+0.012=33.8 0+0.012mm
D凸=D凹-Zmin+δ凸0=(33.8-0.05)-0.008 0=33.75-0.008 0mm
4.5翻邊模凸凹模間隙大小及凹模的工作尺寸計(jì)算
(1)由于翻空時(shí),毛坯孔壁由厚變薄,同時(shí)還要保證翻孔凸緣挺直,故凸模與凹模之間的單邊間隙Z應(yīng)小于材料厚度,查表可取的凸凹模單邊間隙:Z=0.85t
表4 翻邊時(shí)凸凹模單邊間隙
坯料厚度
0.3
0.5
0.7
0.8
1.0
1.2
1.5
2.0
平板毛坯翻邊
0.25
0.45
0.6
0.7
0.85
1.0
1.3
1.7
拉伸后翻邊
—
—
—
0.6
0.75
0.9
1.1
1.5
(2)凸模的工作尺寸及公差由于在翻孔過(guò)程中存在回彈現(xiàn)象,即翻孔位置的孔徑比凸模的外徑尺寸小,故為保證孔尺寸,凸、凹模按照孔的尺寸的偏差加工。由于制件精度采用IT13級(jí),故凸模制造公差采用IT8級(jí)。當(dāng)翻邊時(shí)內(nèi)孔有尺寸精度要求時(shí),尺寸精度有凸模保證。此時(shí),按下列公式計(jì)算凸,凹模尺寸:
Dp=(D0+?)-δp 0(3-4)
=14+0.36-0.027 0
=14.36-0.027 0mm
式中
Dp——凸模直徑
δp——凸模公差
D0——孔最小內(nèi)徑
?——孔內(nèi)徑公差
4.6壓力中心的確定與壓力設(shè)備的預(yù)選
為了保證壓力機(jī)和模具的正常工作,應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊的中心線重合,否則,沖壓時(shí)滑塊就會(huì)承受偏心載荷,導(dǎo)致滑塊導(dǎo)軌和模具導(dǎo)向部分不正常的磨損,還會(huì)使合理間隙得不到保證,從而影響制件質(zhì)量,降低模具壽命甚至損壞模具。該零件首先沖裁時(shí)為圓形的結(jié)構(gòu)對(duì)稱件,其壓力中心位于零件輪廓圓形的幾何中心上。
根據(jù)工藝力預(yù)選沖壓設(shè)備為J23─6.3。
5設(shè)計(jì)選用模具零、部件
5.1復(fù)合模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5.1.1復(fù)合模結(jié)構(gòu)的選取
表3模具特點(diǎn)對(duì)比
比較項(xiàng)目
倒裝復(fù)合模
正裝復(fù)合模
出件方式
采用頂桿、打桿自上模推出,下落到模具工作面上
采用彈頂器自下模頂出之模具工作面上
沖裁件的平整度
較差
較好
廢料排出
廢料在凸模內(nèi)積聚到一定程度后便從下模的漏料孔排出
廢料不在凸凹模內(nèi)積聚
凸凹模的強(qiáng)度和壽命
凸凹模承受張力太大,凸凹模的最小壁厚應(yīng)嚴(yán)格控制否則會(huì)脹裂
受力情況比倒裝復(fù)合模好,但凸凹模的內(nèi)形尺寸易磨損增大,壁厚可比倒裝的薄
生產(chǎn)操作
廢料自漏料孔排出,有利于清理模具的工作面,生產(chǎn)操作安全
廢料自上而下?lián)袈洌凸ぜ黄饏R聚在模具工作面上,對(duì)操作不利
適應(yīng)性
沖裁件平整度要求不高,凸凹模強(qiáng)度足夠時(shí)才能采用,凸凹模尺寸較大時(shí),可直接固定在下模上
適用于薄料的生產(chǎn),平整度要求較高,以及壁厚較小,強(qiáng)度較差的凸凹模
首先已經(jīng)確定這是一套復(fù)合模,分析零件結(jié)構(gòu)可知,該工序所完成后的制件形狀是一個(gè)簡(jiǎn)單的圓形,最大的直徑可直接通過(guò)落料獲得,內(nèi)部的孔可通過(guò)沖孔工藝得到。最終通過(guò)比較采用正裝式復(fù)合模。
5.1.2凹模的選取
凹模的結(jié)構(gòu)形式和固定方法:凹模采用矩形板狀結(jié)構(gòu)和通過(guò)用螺釘、銷釘固定在凹模固定板內(nèi),其螺釘與銷釘與凹模孔壁間距不能太小否則會(huì)影響模具強(qiáng)度和壽命。該模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,宜采用整體式凹模。
凹模的厚度
H=ks(2-8)
K——厚度系數(shù)
S——垂直于送料方向的凹模刃口間最大距離
K系數(shù)值可通過(guò)查相關(guān)系數(shù)表獲得
根據(jù)公式H=13.6mm
凹模形狀的確定:首次制造時(shí),制件的坯料為圓形,考慮到加工制造方便凹模的形狀采用圓形標(biāo)準(zhǔn)件。
凹模壁厚:
C=1.5~2H(2-9)
=1.5~2×13.6
=(20.4~27.2)mm
由此凹模的直徑大致為(64.2~71.2)mm。
根據(jù)計(jì)算的凹模輪廓尺寸,選取與計(jì)算相近的標(biāo)準(zhǔn)凹模輪廓尺寸為
D=?80mm H=14mm
凹模材料和技術(shù)要求:凹模的材料選用T10A。工件淬硬至HRC58~62.外角輪廓要倒鈍
5.1.3固定板的選取
固定板的外形通常為矩形或圓形,平面尺寸應(yīng)與相應(yīng)的模具凸?;虬寄3叽缫恢拢鼓:鸵话沅撝瓢寄Ec固定板選用H7/n6或H7/m6配合。壓入固定板后應(yīng)將底面與固定板一起磨平。
作用:固定小型的凸模、凹模和凸凹模
安裝:與凸?;虬寄_^(guò)渡配合H7m6,壓裝后磨平并與型孔中心線垂直。
外形:與凹模外形一致
厚度:對(duì)于常用的沖壓模固定板厚度一般為20~30mm
材料:45鋼
熱處理:硬度43~48HRC
凸凹模固定板的厚度設(shè)計(jì)尺寸:該制件尺寸較小選用較小的厚度即可
取H凸凹=20mm
對(duì)于沖孔凸模固定板厚度設(shè)計(jì)尺寸可用公式:
H凸=1~1.5D凸(2-10)
式中D凸為凸模固定部分直徑
由此H凸=1~1.5×17=(17~25.5)mm
凸凹模固定板尺寸:D=?80 mmH凸凹=20mm
沖孔凸模固定板尺寸:D=?80 mmH凸=17mm
圖3凸凹模固定板
5.1.4彈性卸料板的選取
特點(diǎn):兼卸料與壓料作用,沖件質(zhì)量好,平直度較高,位置安裝在凸模一側(cè)。
尺寸設(shè)計(jì):卸料板的外輪廓尺寸與凹模一致,為了不因卸料力過(guò)大而造成卸料板彎曲變形,厚度可通過(guò)查表可知卸料板最小厚度為6mm,此處取H彈=10mm。模具在開啟狀態(tài)下,卸料板應(yīng)高出模具工作零件刃口0.5~1mm,以便順利卸料。如果彈性卸料板不對(duì)凸模起導(dǎo)向作用,其與凸模單邊間隙可根據(jù)沖裁板厚確定,一般取0.2~0.5mm,此處取單邊間隙0.2mm。
材料:45鋼
熱處理:38~42HRC
圖4彈性卸料板
5.1.5凸凹模設(shè)計(jì)
為了保證強(qiáng)度、剛度及便于加工與裝配,將凸模設(shè)計(jì)成階梯形。小端圓柱部分是具有鋒利刃口的工作部分,中間圓柱部分是安裝部分,尾部臺(tái)肩是為了保證卸料時(shí)凸模不致被拉出。
凸凹模長(zhǎng)度計(jì)算
凸模的長(zhǎng)度是依據(jù)模具結(jié)構(gòu)而定的。?
采用彈性卸料時(shí),凸模長(zhǎng)度按公式
L=h1+h2+t+h(2-11)
式中?
L——凸凹模長(zhǎng)度,mm??
h1——凸凹模固定板厚度,mm
h2——卸料板厚度,mm????
t——料厚度
h——附加長(zhǎng)度,通常取15~20mm
由此設(shè)計(jì)出凸凹模總長(zhǎng)度L=20+10+1+16=47mm
材料:T10A
熱處理:60~64HRC
圖5凸凹模
5.1.6沖孔凸模
沖孔土木的長(zhǎng)度應(yīng)為土木固定板和凹模厚度之和,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,為了使凸模保持一定的強(qiáng)度將其設(shè)計(jì)成階梯狀,使其在沖裁時(shí)不會(huì)折斷。
材料:T10A
熱處理:54~58HRC
圖6沖孔凸模
5.1.7墊板
墊板的作用是直接承受和擴(kuò)散凸模傳遞的壓力。以降低模座所受的單位壓力,避免壓出陷痕,本模具利用壓力機(jī)打桿推件,上模座局部挖空需采用墊板支撐。墊板厚度取6mm,外形尺寸與凹模相同。
材料45鋼
圖7墊板
5.1.8模柄的選取
作用:模柄的作用是使模具的中心線與壓力機(jī)的中心線重合并把沖壓模具上模部分零件固定在壓力機(jī)滑塊上。
中小型模具通過(guò)模柄固定在壓力機(jī)的滑塊上。模柄的結(jié)構(gòu)形式較多,本模具采用旋入式模柄,通過(guò)螺紋與上模座連接,并加螺釘防止松動(dòng)。特點(diǎn)是垂直精度較差。
查表可選標(biāo)準(zhǔn)件:JB/T 7646.2
緊定螺釘?shù)倪x取可查表選擇:GB/T 71—1985
5.1.9上、下模座的選取
上、下模座要承受和傳遞沖壓力,所以應(yīng)有足夠強(qiáng)度和剛度。剛度不足,將影響沖模壽命。因此模座應(yīng)有足夠厚度。鑄造模座需經(jīng)時(shí)效處理,下模座外形尺寸每邊應(yīng)至少超過(guò)壓力機(jī)臺(tái)面孔邊約50mm。
模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種。帶導(dǎo)柱一種已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。一般根據(jù)凹模、定位和卸料裝置等平面布置,來(lái)選擇模座的形狀和尺寸。模座形狀可選圓形或矩形的。模座外形尺寸應(yīng)比凹模相應(yīng)尺寸大40~70mm。模座厚度取凹模厚度1~1.5倍。
因?yàn)榘寄2捎玫臑閳A形標(biāo)準(zhǔn)凹模,選擇模座時(shí)采用國(guó)標(biāo)
5.1.10彈性元件橡膠的選取
使用數(shù)量1個(gè),材料為澆注型聚氨酯彈性體,邵氏硬度80±5
相關(guān)計(jì)算:
由公式計(jì)算橡膠的高度
H=h/(0.25~0.3)(2-12)
H——橡膠自由狀態(tài)下的高度
h——橡膠的工作行程,其值為卸料板或推件塊,壓邊圈等的工作行程與修模量或調(diào)整量(4~6)之和再加1
卸料板工作行程:
h工=h1+h2+t(2-13)
式中:h1——凸模進(jìn)入卸料板的距離
h2——凸模進(jìn)入凹模的深度
t——料厚
由此得:h工=1+1+1=3mm
橡膠工作行程:
H工=h工+h修(2-14)
h修為凸模修模余量取4mm
H工=3+4=7mm
橡膠的工作高度取自由高度的25%,由此得橡膠自由高度:
H自由=4×7=28mm
其壓縮量為36%,橡膠不會(huì)因壓縮量過(guò)大而失去彈性。
5.1.12頂件塊
頂件塊的動(dòng)力來(lái)源于模具底部的彈頂器,從而達(dá)到頂出制件的目的。
當(dāng)沖裁件內(nèi)形尺寸較小,外形形狀比較簡(jiǎn)單,頂件塊外形與凹模間隙配合,按H8/f8,頂件塊與凸模為非配合關(guān)系;
當(dāng)沖裁件的內(nèi)形尺寸較大,外形形狀相對(duì)復(fù)雜,頂件塊內(nèi)形與凸模為間隙配合,按H8/f8,外形與凹模為非配合關(guān)系
該沖裁件結(jié)構(gòu)尺寸簡(jiǎn)單,使推件塊外形與凹模采用間隙配合。
尺寸設(shè)計(jì):
圖8頂件塊
5.1.13支撐板
支撐板主要用來(lái)為推件塊提供活動(dòng)的空間,從而使推件塊達(dá)到卸料的目的。其外輪廓尺寸與凹模一致,厚度視頂件塊的要求而定。H支=6mm
圖9支撐板
5.1.14卸料螺釘
卸料螺釘?shù)男问竭x用在模座上加工出沉孔的形式。若采用模座設(shè)計(jì)為通孔的形式,雖然很容易保證卸料板與模座平行,但在卸料過(guò)程中,凸模固定板的連接螺釘將反復(fù)承受拉力作用,不宜采用。
卸料螺釘有圓柱頭卸料螺釘和圓柱頭內(nèi)六角螺釘,常用圓柱頭內(nèi)六角螺釘。
根據(jù)模具的需要選擇M8,L=50mm的圓柱頭內(nèi)六角卸料螺釘:
卸料螺釘:M8×50 GB/T7650.6-1994
5.1.15擋料銷、導(dǎo)料銷
定位零件分兩類:一類是在送料方向垂直方向定位,即送料導(dǎo)向,另一類是要送料方向上定位用來(lái)控制送料進(jìn)距。本套模具中導(dǎo)料裝置和擋料裝置均采用銷釘?shù)男问?,擋料銷放置位置與送料方向一致,根據(jù)模具的需要直徑d=6mm,其銷頭的高度為3mm的A型固定擋料銷:A6×8 JB/T 7649.10 材料:45鋼。導(dǎo)料銷則在條料送進(jìn)時(shí)起到了導(dǎo)向作用,按照送料習(xí)慣,一般將其安裝在條料的右側(cè)。導(dǎo)料銷直徑采用?6即可。
5.1.16推料機(jī)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計(jì)
由于模具采用的是正裝復(fù)合模,上模部分需要?jiǎng)傂源蛄蠙C(jī)構(gòu)將廢料打出,其包括打桿、推板、推桿。在模具裝配時(shí)在模板的相應(yīng)位置以及凸凹模上開設(shè)孔槽,使其具有活動(dòng)的空間。
打桿:根據(jù)國(guó)標(biāo)采用JB/T7653—1994,材料:45,熱處理:43~45HRC
推板:根據(jù)國(guó)標(biāo)JB/T 7650.4—1994,采用A型推板。厚度:在中小型模具中厚度一般為5~10mm,這里取5mm,材料:45,熱處理:43~45HRC。
5.1.17模架的選用
模具選用中間導(dǎo)柱標(biāo)準(zhǔn)模架,送料方向?yàn)閺那跋蚝笏土稀?
導(dǎo)套的外徑和上模座采用過(guò)盈配合(H7/r6);導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過(guò)盈配合(H7/r6)。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間采用間隙配合,其配合間隙必須小于沖裁間隙,沖裁間隙小的一般按H6/h5配合,沖裁間隙大的一般按H7/h6配合。導(dǎo)柱、導(dǎo)套一般選用20鋼制造,為了增加表面硬度和耐磨性,應(yīng)進(jìn)行表面滲碳處理,滲碳后的淬火硬度為58~6。
為了防止安裝時(shí)將模具裝反,在選擇導(dǎo)柱時(shí)采用兩個(gè)導(dǎo)柱的直徑并不一樣。
導(dǎo)柱d/mm×L/mm?20×130mm
?18×130mm
導(dǎo)套d/mm×L/mm×H/mm?20×65×23mm
?18×65×23mm
上模座D0/mm×H/mm80mm×25mm
下模座D0/mm×H/mm 80mm×30mm
5.1.18壓力機(jī)的選擇
選擇型號(hào)為J23─10的開式雙柱可傾壓力機(jī)能滿足要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下:
公稱壓力:100
滑塊行程:45
最大閉合高度:180
工作臺(tái)尺寸(前后×左右):240×370
工作臺(tái)孔尺寸(前后×左右×直徑):130×200×170
墊板尺寸(厚度×孔徑):35×170
模柄孔尺寸:30×55
床身最大可傾角:35°
滑塊行程次數(shù):145
5.1.19公稱壓力校核
公稱壓力的大小表示壓力機(jī)本身能夠承受沖擊的大小。沖壓工序中的沖壓力的大小應(yīng)小于壓力機(jī)的沖壓力,一般沖裁時(shí)壓力機(jī)的噸位應(yīng)比計(jì)算出的沖壓力大30%作用。因?yàn)榭偣に噳毫?5543.696N,壓力機(jī)的公稱壓力F公稱必須大于等于F總,所以滿足要求。
5.1.20工作臺(tái)面的校核
工作臺(tái)面長(zhǎng)、寬尺寸應(yīng)大于模具下模座尺寸,并每邊留出60~100,以便于安裝固定模具用的螺栓、墊鐵和壓板。當(dāng)制件或廢料下落時(shí),工作臺(tái)面孔尺寸必須大于下落件的尺寸??梢?jiàn)工作臺(tái)面尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模座的尺寸,因此滿足要求。
閉合高度的校核
模具閉合高度:H閉=H上模+H墊+H凸凹模+H凹+H支+H凸固+H墊+H下模-H入
=25+7+47+14+6+17+7+30-1
=150mm
通過(guò)比較,顯然滿足條件。
5.1.21行程次數(shù)校核
行程次數(shù)即滑塊每分鐘沖擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)效率來(lái)考慮。因制件厚度較薄,應(yīng)保證其平整度,壓力機(jī)的行程次數(shù)不宜太多,因此滿足要求。
5.1.22滑塊行程校核
滑塊行程長(zhǎng)度是指曲柄旋轉(zhuǎn)一周滑塊所移動(dòng)的距離,其值為曲柄半徑的兩倍。選擇的壓力機(jī)的滑塊行程長(zhǎng)度應(yīng)保證毛坯能順利地放入模具和沖壓件能順利的從模具中取出,應(yīng)使滑塊行程長(zhǎng)度大于制件的2.5~3倍,制件的厚度為2mm,可見(jiàn)滿足滑塊行程長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于制件厚度,所以滿足要求。
5.1.23.模具總裝圖
5.2翻邊模具設(shè)計(jì)
5.2.1模具結(jié)構(gòu)原理
模具類型:根據(jù)零件工藝方案分析,該零件簡(jiǎn)單,僅需一個(gè)工序即可完成,故采用單工序模。
操作與定位方案:為降低模具成本,且該模具較簡(jiǎn)單,零件尺寸較小,厚度較薄,故可采用手工送料,采用定位銷定位
卸料出件方式:考慮到零件的厚度較薄,制件簡(jiǎn)單可采用彈性卸料板頂出方式卸料。
5.2.2凸、凹模的設(shè)計(jì)
翻邊與工件平面的圓角半徑r由凹模圓角半徑確定,根據(jù)零件圖的要求r=0.5mm,而根據(jù)設(shè)計(jì)要求:t<2mm,r=4~5t,所以制件需經(jīng)過(guò)一次校形后方可達(dá)到零件圖要求,由以凹模圓角半徑r=4mm,制件的外輪廓為圓形,在選用凹模時(shí),選用標(biāo)準(zhǔn)圓形凹模即可,凹模結(jié)構(gòu):
圖10翻孔凹模
凸模設(shè)計(jì):
圖11翻孔凸模
由前計(jì)算可得凸模工作部分的直徑以及其制造精度,另外還要保證凸模工作表面粗糙度,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
5.2.3模架
模架是有上下模座以及導(dǎo)柱導(dǎo)套等構(gòu)成,他是模具的基本骨架,根據(jù)國(guó)標(biāo)選取中間導(dǎo)柱式模架作為本次設(shè)計(jì)的基本模架,由凸凹模尺寸,根據(jù)GB/T 2851.6—1990,選取上下模座。導(dǎo)向零件對(duì)零件上下模座進(jìn)行導(dǎo)向,提高模具的精度以及延長(zhǎng)模具的壽命,標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)柱和導(dǎo)套的選取根據(jù)所選用的模座采用國(guó)標(biāo)選取。
導(dǎo)柱d/mm×L/mm?18×130mm
導(dǎo)套d/mm×L/mm×H/mm?18×65×23mm
上模座D0/mm×H/mm80mm×25mm
下模座D0/mm×H/mm 80mm×30mm
5.2.4定位零件
定位零件使坯料在模具的凸凹模上有正確的位置。此模具的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制件為一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)形,因此定位裝置采用定位銷定位.
5.2.5卸料出件裝置
卸料出件裝置將沖模完成一次沖壓所得的零件從模具零件上卸下,此模具的卸料出件裝置選用彈性卸料板和橡膠。
彈性卸料板:
圖12彈性卸料板
5.2.6壓力機(jī)的選用與校核
壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于總的工藝力。在翻孔工藝中壓力計(jì)只需克服翻孔力和卸料力即可。由此查國(guó)標(biāo)選擇
公稱壓力:63
滑塊行程:35
最大閉合高度:150
工作臺(tái)尺寸(前后×左右):200×310
工作臺(tái)孔尺寸(前后×左右×直徑):110×160×140
墊板尺寸(厚度×孔徑):35×170
模柄孔尺寸:30×55
床身最大可傾角:45°
滑塊行程次數(shù):170
校核:因?yàn)榭偣に噳毫?811.14N,壓力機(jī)的公稱壓力F公稱必須大于等于F總,所以滿足要求。行程次數(shù)即滑塊每分鐘沖擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)材料的變形要求和生產(chǎn)效率來(lái)考慮。因制件厚度較薄,應(yīng)保證其平整度,壓力機(jī)的行程次數(shù)不宜太多,因此滿足要求。
5.2.7模具設(shè)計(jì)輔助程序
翻孔工藝的輔助工序:為保證翻孔過(guò)程的順利進(jìn)行和提高零件的質(zhì)量和模具壽命,需安排一些輔助工序。
潤(rùn)滑:翻孔過(guò)程中,毛坯與模具零件之間會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦,它不僅使翻孔系數(shù)和翻孔力增加,而且還會(huì)損傷模具和制件表面,翻空時(shí)使用潤(rùn)滑劑可以減少材料與模具之間的摩擦,降低毛坯變形阻力,冷卻工作表面,并可以保護(hù)零件表面不被損傷以及提高零件表面質(zhì)量。翻空時(shí),將潤(rùn)滑劑涂在制件與凹模接觸的一面。
5.2.8模具總裝圖
6設(shè)計(jì)總結(jié)
大學(xué)三年的學(xué)習(xí)即將結(jié)束,畢業(yè)設(shè)計(jì)是其中最后一個(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)。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。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),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。對(duì)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、在洛陽(yáng)中國(guó)一拖的生產(chǎn)實(shí)習(xí),我對(duì)于冷沖模具、塑料模具的設(shè)計(jì)步驟有了一個(gè)全新的認(rèn)識(shí),豐富和加深了對(duì)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全新的理解。在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下和在工廠師傅的講解下,我們對(duì)于模具的設(shè)計(jì)和制造工藝有了系統(tǒng)而深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)在實(shí)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)親手拆裝了一些典型的模具實(shí)體并查閱了很多相關(guān)資料,通過(guò)這些實(shí)踐,我們熟練掌握了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。通過(guò)在圖書館借閱相關(guān)手冊(cè)和書籍,更系統(tǒng)而全面了細(xì)節(jié)問(wèn)題,鍛煉了縝密的思維和使我們初步具備了設(shè)計(jì)工作者應(yīng)有的素質(zhì)。
設(shè)計(jì)中,將充分利用和查閱各種資料,并與同學(xué)進(jìn)行充分討論,盡最大努力搞好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中,將有一定的困難,但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力,相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限,而且缺乏經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)中不妥之處在所難免,肯請(qǐng)各位老師指正
致謝
首先感謝本人的導(dǎo)師翟德梅老師,他對(duì)我的仔細(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。翟德梅老師淵博的知識(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),他給了我鼓勵(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。
感謝和我在一起進(jìn)行課題研究的同窗同學(xué),和他在一起討論、研究使我受益非淺。
最后,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!
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