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文檔簡(jiǎn)介
1、摘要我的設(shè)計(jì)題目是帶滾式自動(dòng)送料的連續(xù)模設(shè)計(jì),經(jīng)過工藝分析,采用連續(xù)模完成帶料上的沖孔、切邊、切斷和壓彎工序。沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,尤其是級(jí)進(jìn)模在實(shí)際生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率,減輕工人負(fù)擔(dān),具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在這次設(shè)計(jì)中,我使用catia三維制圖軟件, 對(duì)零件進(jìn)行三維造型。對(duì)零件進(jìn)行工藝性分析,繪制零件的三維圖然后通過catia軟 件生成二維圖,再轉(zhuǎn)換到AutoCAD或CAX/電子圖版中進(jìn)行標(biāo)注。設(shè)定零件的工藝方案, 比較工藝方案并確定工藝方案。計(jì)算帶料的寬度,沖裁壓力,彎曲力,選擇合適的壓力 機(jī)和送料機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)并繪出模具簡(jiǎn)圖,選取各個(gè)合適的零
2、件。了解切邊模和沖孔模、彎 曲模的特點(diǎn)以及需要注意的問題,在模具簡(jiǎn)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)工藝性分析。關(guān)鍵詞:模具設(shè)計(jì)、工藝方案、工藝性分析ABSTRACTMytopic isdesig nedwith a roll-typecontinu ousautomaticfeed in gmolddesig n,throughprocessan alysis,us inga con ti nu ousstripmaterial onthemoldtocompletep unching, trim ming, cutti ng an dbe ndin gprocesses.Stamp ing die i
3、n the actuali ndustrial producti onis widely used,especiallyprogressive diein the actual product ion playsan importa ntrolein greatlyimprovelabor productivity,reduce the burde n on workers, with importa nt tech no logicalprogressa ndeconomic importanee. In thisdesign,I use three-dimensionalgraphicss
4、oftwarecatia, three-dime nsio nalmodeli ngof parts. Processa nalysis on parts,draw in gpartsa ndthe n throughthethree-dime nsio nalmapcatiasoftware togen eratetwo-dime nsionalmap, and the nconv ertedtoAutoCADorCAXAelectr oni cplatesca nbe labeled.Sett in gpartof theprocesssoluti on,comparecraftprogr
5、ams and ide ntifytech no logyprogram.Calculatethewidthofstrip, punchin gpressure, bending, select the appropriate presses an dfeed mecha ni sm,molddesig nanddrawdiagrams, select allthe right parts.Lear ntrim ming diea ndpunching die, bending diecharacteristics an dproblems that need attentioninthedi
6、agramon the basis ofthe moldmold structureanalysisof the process.Keywords: Mold design、process plan、process analysis1 / 341前言11.1沖壓模具的簡(jiǎn)介11.2沖壓模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)22工藝分析及沖壓方案確定22.1 沖壓件的工藝分析22.2工藝方案的分析和確定42.2.1沖壓工藝方案的選擇42.2.2沖壓工藝方案的確定52.2.3排樣原則53模具主要工藝參數(shù)計(jì)算83.1 模具沖裁間隙選擇83.2模具刃口尺寸計(jì)算93.2.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則93.2.2 刃口尺寸的計(jì)
7、算 103.3沖裁力的計(jì)算123.4彎曲工藝計(jì)算 123.4.1中性層位置的確定123.4.2彎曲力的計(jì)算134模具總體設(shè)計(jì)134.1送料方式的選擇134.2卸料方式的選擇144.3模具定位于緊固件的選擇144.4模具導(dǎo)向零件選擇155模具主要零部件設(shè)計(jì)155.1主要模板設(shè)計(jì)155.2凸模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)165.3凹模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)185.4模具材料的選用196模具裝配206.1模具的安裝206.2模具總裝配圖207沖壓設(shè)備選擇217.1沖裁力的計(jì)算217.2壓力機(jī)選用227.3公稱壓力227.4滑塊行程和行程次數(shù)227.5裝模高度237.6模具沖壓設(shè)備的選擇及參數(shù)237.7壓力機(jī)校核24總結(jié)24參考文獻(xiàn)2
8、5致26附錄273 / 341前言1.1沖壓模具的簡(jiǎn)介材料成形是加工技術(shù)的一個(gè)重要組成部分 ,加工方法簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高,特別是成型的金屬零 件具有優(yōu)良的機(jī)械性能,可以滿足項(xiàng)目的需要。因此,在未來模具制造技術(shù)的發(fā)展 ,將占據(jù)了舉足 輕重的地位。現(xiàn)代模具行業(yè)已變得越來越重要,形成了制造工業(yè)的核心產(chǎn)業(yè)。越來越多的工業(yè)生產(chǎn)和模具 相關(guān)協(xié)會(huì)透露,國(guó)際生產(chǎn)專家預(yù)測(cè),在21世紀(jì),50%到75%勺機(jī)械零件模具產(chǎn)品將利用模具制造。模 具是工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)和設(shè)備,模具部分演示了高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗:是其他加工方法無法相比的,發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)總產(chǎn)值已超過機(jī)器模具價(jià)值的GDP因此,模具工業(yè)已成為一
9、個(gè)重要的現(xiàn)代制造業(yè)的支柱。特別是近年來,模具設(shè)計(jì)與制造以及高速、高效的需求需要改善汽車行業(yè)已成為一個(gè)重要的技術(shù)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平不僅是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要指標(biāo),在很大程度上決定了國(guó)家產(chǎn)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,工業(yè)產(chǎn)品的類型,數(shù)量,質(zhì)量和設(shè)計(jì)都提出了更高的要求,因此,也促進(jìn)了模具行業(yè)的快速發(fā)展。許多新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn),很大程度上依賴模具制造技術(shù),特別是在汽車 輕工電子和航空航天等行業(yè)更是重要。模具制造能力和模具制造水平,已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)水平,成為直接影響國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展在許多地方的重要標(biāo)志之一。沖模主要采用金屬薄板加工成所需要的部分,所以也被稱為
10、冷沖壓和鈑金沖壓。冷沖壓是材料加工或塑料加工的主要方法之一 ,隸屬于材料成型項(xiàng)目。 沖壓生產(chǎn)方式由初期的手工操作逐步 進(jìn)化為集成制造。 沖壓模具是至關(guān)重要的,沒有符合要求的沖壓模具,沖壓生產(chǎn)很困難,沒有先進(jìn) 的沖壓模具,先進(jìn)的沖壓工藝將無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝和模具沖壓,沖壓設(shè)備和材料構(gòu)成沖壓加工的三要素,只能得出沖壓在一起。 相比與其他方法的機(jī)械加工和塑料加工,沖壓加工無論在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。主要表現(xiàn)如下:1沖壓工藝,生產(chǎn)效率高,操作方便,易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。2沖壓時(shí)由于模具保證了工件的大小和形狀,所以確保沖壓的精度,表面質(zhì)量,一般不破壞沖壓件,模具的使用壽命長(zhǎng),所以沖壓件質(zhì)量穩(wěn)定
11、,互換性好。3沖壓加工尺寸更大,形狀更復(fù)雜的零件,如小到秒表,大到汽車縱梁,覆蓋件等,加上沖壓 時(shí)材料的冷變形硬化效應(yīng),沖壓的強(qiáng)度和剛度更高。4沖壓一般沒有切削產(chǎn)生的碎料,材料消耗少,不需要其他加熱設(shè)備,所以它是一種省料:節(jié)能的加工方法,沖壓件的成本是很低的。因?yàn)橛性S多不同種類的沖壓件需加工各部分的形狀,尺寸和精度要求又各不相同,并且在生產(chǎn)的沖壓工藝方法是多種多樣的??傊煞譃閮纱箢惖姆蛛x工序和成形工序。分離工序是指使坯料沿一定的輪廓線分離而獲得一定形狀、尺寸和斷面質(zhì)量的沖壓俗稱沖裁件的工序;成形 工序是指使坯料在不破裂的條件下產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀和尺寸的沖壓件的工序。以上兩種工序,根
12、據(jù)基本變形方式的不同,沖裁、彎曲、拉深和成形四種基本工序,每個(gè)的基本過程也包含了各種單一工序。在實(shí)際生產(chǎn)中,當(dāng)沖壓生產(chǎn)批量較大,尺寸要求和公差要求小時(shí),如果使用分散沖壓是不經(jīng)濟(jì) 的,或者甚至一個(gè)單一的工序是難以滿足要求的。這時(shí)工藝上多采用集中的方案,即兩個(gè)或兩個(gè)以上的工序集中在一個(gè)單一的模具上完成的過程,稱為組合的方法不同,又可將其分為復(fù)合-級(jí)進(jìn)和復(fù)合-級(jí)進(jìn)三種組合方式。復(fù)合沖壓按工作行程中,在模具相同的站同時(shí)完成兩個(gè)或超過兩個(gè)不同的單過程中的一 種組合方法。級(jí)進(jìn)沖壓一一在一個(gè)工作行程上的壓力,按照一定的順序在不同的位置,相同的模具來完成 兩個(gè)或兩個(gè)以上的不同的單過程中的一種組合。復(fù)合-級(jí)進(jìn)一
13、一在一副沖模上包含復(fù)合和級(jí)進(jìn)兩種方式的組合工序。有許多不同的模具結(jié)構(gòu),根據(jù)過程的性質(zhì),一般可分為沖裁模,彎曲模,拉深模,成形模等,根據(jù)組合的過程中,可分為單工 序級(jí)進(jìn)模模具,復(fù)合模等,但不管是什么類型的沖壓模具 ,可以由兩部分組成,上模和下模,模具固 定在模座上,是模具的固定部分。 工作時(shí),坯料在下模面上通過定位零件定位,壓力機(jī)滑塊帶動(dòng)上模下壓,在模具工作零件即凸模、凹模的作用下坯料便產(chǎn)生分離或塑性變形,從而獲得所需形狀與尺寸的沖件。上模回升時(shí) ,模具的卸料與出件裝置將沖件或廢料從凸、凹模上卸下或推、頂 出來,以便進(jìn)行下一次沖壓循環(huán)。1.2沖壓模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)自改革開放以來,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的
14、快速發(fā)展,市場(chǎng)對(duì)模具的需求不斷增長(zhǎng)。近年來,模具行業(yè)已發(fā)展迅速,在15%左右的增長(zhǎng)率,模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也改變顯著,除了國(guó)有專業(yè)模具廠集體,合資企業(yè),全資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。和黃巖區(qū)-模具之鄉(xiāng),一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),科龍,美的,康佳集團(tuán)已經(jīng)建立了自己的模具制造中心,模具的中外合資企業(yè)和外商獨(dú)資企業(yè)現(xiàn)在有幾千家。加快步驟,符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中,已經(jīng)有越來越多的人意識(shí)到,產(chǎn)品質(zhì)量,成本和新產(chǎn)品開發(fā)能力的重要性。和模具的制造鏈中的最基本的元素之一。 近年來,許多模具企業(yè)增加投資,技術(shù)進(jìn)步,技術(shù)進(jìn)步作為企業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力。一些國(guó)模具企 業(yè)已不再使用2 D CAD
15、,并逐漸開始使用 Pro / E 中,符號(hào),UG NX,NX級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì),I-DEAS,歐幾里 德-IS,Logopress3 3 dquickpress,MoldWorks 和TopSolid 的進(jìn)展國(guó)際通用軟件 ,如個(gè)別廠家還 推出Moldflow 的,C -流量,DYNAFORM,OPTRIMAGMASOFCAE軟件,并成功應(yīng)用于沖壓模具設(shè)計(jì)。代表的汽車覆蓋件模具的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得了很大的進(jìn)步,模具廠如東風(fēng)汽車公司模具廠,一汽模具中心已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外,許多研究機(jī)構(gòu)及大專院校開展模具技術(shù)的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力,在模具CAD / CAE / CAM技術(shù)已經(jīng)取得
16、了重大進(jìn)步,在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)與制造等期間。汽車覆蓋件成型技術(shù),例如,大學(xué),自主開發(fā)的汽車覆蓋面板沖壓成型分析KMAS軟件,華中科技大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的注塑模具,汽車覆蓋件級(jí)進(jìn)模和模具國(guó)家工程研究中心,交通大學(xué)模具 CAD開發(fā)的冷沖模和精沖發(fā)展研究中心冷沖壓模具和精密沖壓模具CAD軟件,如在全國(guó)模具行業(yè)的 CAD / CAE / CAM軟件,有大量的用戶。雖然中國(guó)模具工業(yè)在過去的十余年中取得了長(zhǎng)足發(fā)展,但在許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如,精密加工,模具加工設(shè)備,為的比例低;CAD / CAE / CAM 技術(shù)的普及率不高,許 多先進(jìn)的模具技術(shù)沒有被廣泛使用
17、,等等,導(dǎo)致了相當(dāng)一批大型,精密,復(fù)雜,長(zhǎng)壽命模具進(jìn)口。2工藝分析及沖壓方案確定2.1沖壓件的工藝分析本設(shè)計(jì)中沖壓零件如圖 2-1所示。展開零件外形尺寸長(zhǎng)X寬X高=13.8mmX 25mm 0.25t,沖裁件的凸出與凹入不宜太小,應(yīng)避免長(zhǎng)懸臂和過窄的凹槽,要求懸臂和槽長(zhǎng)L與其寬度b應(yīng)有一定的比例。當(dāng)材料為高碳鋼、 合金鋼板材時(shí)b2t,當(dāng)材料為軟鋼、黃 銅等軟材料時(shí)b 1.5t,板料厚度小于1mm寸按1mm考慮。懸臂與凹槽的長(zhǎng)度最大為L(zhǎng) 5b。沖裁孔與孔之間、孔與沖件邊緣之間的厚壁不應(yīng)太小,否則會(huì)影響凹模強(qiáng)度、壽命和沖件質(zhì)量。通過對(duì)工件零件圖分析可知,均滿足以上要求。由于工件材料是低碳鋼,具有良
18、好的彎曲工藝性,在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到其纖維方向,以利于模具的設(shè)計(jì)與制造,彎曲時(shí)折彎線的方向不能夠與帶料的纖維方向一致,應(yīng)該垂直帶料的方向或者與其纖維方向成一定的角度;彎曲件的彎曲半徑不應(yīng)過小或者過大,如果彎曲半徑過小,則容易被玩裂;若彎曲半徑過大,因受到回彈影響,彎曲成型角度和圓角半徑的精度均不容易得到保證;同時(shí),在設(shè)計(jì)中還應(yīng)該考慮到彎曲件直邊高度不宜太短,即使彎曲半徑r=0時(shí),也要使最小直邊長(zhǎng)度大于1.3t, 般彎曲件直邊高度 h大于2t。由工件零件圖可以知道:工件彎曲工藝滿足以上要求。本零件采用1.2mm的30號(hào)鋼料帶沖壓而成。工件由圖2-1可以看出,該零件外形尺寸不大,也不復(fù)雜,屬于中小型大
19、批量沖壓彎曲件。零件沖裁成形的難點(diǎn)在于沖壓出精度要求較高的工件 并將其彎曲,一次沖裁很難完成,因此工序的合理分布和沖模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),將成為零件能否順利成形 的關(guān)鍵。由于該零件需要沖孔而且需要切邊,因而模具包含有沖孔、切邊、彎曲及切斷等工序。對(duì)于小孔,由于孔徑大于或者等于料厚,不屬于深孔沖裁,因此在模具設(shè)計(jì)時(shí)沒有必要對(duì)沖孔小凸 模采取適當(dāng)保護(hù)措施加以保護(hù) ,也沒有必要對(duì)凸模進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)。從材質(zhì)上看,沖裁材料較薄,有利于成型,總體來說,該零件沖壓工藝性較好。2.2工藝方案的分析和確定2.2.1沖壓工藝方案的選擇沖裁工序可分為單工序沖裁、復(fù)合工序沖裁和連續(xù)沖裁。A經(jīng)過分析,此工件要經(jīng)過沖孔,切邊,切斷,
20、壓彎等工序,前后需要多個(gè)模具,工件需要多次定 位,定位誤差大、精度差、產(chǎn)品質(zhì)量低,占用設(shè)備多,勞動(dòng)生產(chǎn)率低,一般適用于小批量生產(chǎn)。B復(fù)合模是在單工序模的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種較先進(jìn)的模,在一副沖模中一次定位可以同時(shí)完成幾個(gè)工序。復(fù)合模結(jié)構(gòu)緊湊,一套模具能完成若干工序,大大減少了模具和占用的沖壓設(shè)備 的數(shù)量,減少了操作人員和周轉(zhuǎn)時(shí)間,勞動(dòng)生產(chǎn)效率高,但任然要用大量的單工序模來完成后續(xù)工 序,發(fā)揮不出復(fù)合模的作用。C進(jìn)模完成一塊一些工作程序 ,按照一定的順序排列,形成連續(xù)模具,消隱過程中,物料在模具 中的順序位置的不同的過程中,通過分別需要的完整的沖壓工藝,除了初始行程幾次,每次中風(fēng)后可以完成沖裁件
21、或幾個(gè)。在一對(duì)模具,可以完成包括沖裁,彎曲,拉深,修整和形成多聲道沖壓過程;使用多副模具減少循環(huán)重新定位過程,大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和設(shè)備利用率。由于級(jí)進(jìn)模的過程中,可以分散在不同的點(diǎn),所以沒有復(fù)合模量”最小壁厚”的問題,在設(shè)計(jì)時(shí)也可以根據(jù)模具的 強(qiáng)度,模具裝配需要留下一個(gè)空白的位置,從而保證實(shí)力的模具和裝配空間。常采用多工位級(jí)進(jìn)模沖壓件生產(chǎn)的高速?zèng)_床,模具采用自動(dòng)送料,自動(dòng)和安全的操作,生產(chǎn)效率高。目前,世界上最先進(jìn) 的多工位級(jí)進(jìn)模站數(shù)多達(dá)50個(gè),燙印速度1000次/ min以上。多工位級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜,面板,模具制造精度要求高,到模具制造,調(diào)試和維護(hù)的難度。還需要模具零件是可以互換的,在模具部
22、件更換磨損或損壞后的快速,方便,可靠。因此,模具材料工作部件必須是好經(jīng)常使用的高強(qiáng)度,高合金工具鋼,高速鋼或硬質(zhì)合金及其他材料,必須采用線切割加工,成型磨床,坐標(biāo)鏜床,坐標(biāo),先進(jìn) 的模具如研磨的制造工藝。多工位級(jí)進(jìn)模主要用于打孔的厚度較薄一般不超過2毫米,產(chǎn)量大,形狀復(fù)雜,精度要求高的中小零件從零件圖可看出,該零件包括沖孔、切邊、切斷和彎曲等基本工序,可以采用以下三種工藝方案:先沖孔,再切邊,在切斷,再?gòu)澢捎盟母眴喂ば蚰Ia(chǎn)。沖孔-切邊復(fù)合沖壓,再切斷,再?gòu)澢捎靡粡?fù)合模兩單工序生產(chǎn)。沖孔、切邊、彎曲和切斷連續(xù)沖壓,采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。對(duì)以上三種工藝方案進(jìn)行分析比較:方案一:模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但需要
23、四道工序、四套模具才能完成零件的加工,生產(chǎn)效率較低,難以滿足零件大批量生產(chǎn)的需求。由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,為提高生產(chǎn)效率,主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁?;蚣?jí)進(jìn)沖裁模方式。方案二:復(fù)合模定位精度高并且滿足大批量生產(chǎn)的要求,仍然需要一副復(fù)合模兩副單工序模,成本較高。同時(shí)需要考慮提高勞動(dòng)效率和節(jié)約人力成本,該工件并不適合用復(fù)合模加工。方案三:級(jí)進(jìn)模本身能滿足大批量生產(chǎn),而且生產(chǎn)效率最高,也能夠自動(dòng)進(jìn)料,節(jié)約人力。由于工件精度不高,符合級(jí)進(jìn)模加工工件的精度要求。綜上所述,最后確定用級(jí)進(jìn)沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。2.2.2沖壓工藝方案的確定根據(jù)上述原則,對(duì)上面的各道基本工序做不同的組合,排出順序,得出具體的工藝方案:工件由四道
24、工序沖壓成形,由于要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)料,要先在第一工序安排沖定位孔。工序一:沖異形孔工序二:切邊工序三:切邊工序四:切斷、彎曲2.2.3排樣原則在一個(gè)級(jí)進(jìn)模中,因?yàn)椴煌课坏挠绊懀總€(gè)階段都有不同的沖壓工序的沖壓性能 ,每個(gè)工位 都必須遵循一定的規(guī)則,如果違背將沖不出合格的零件 ,因此需要設(shè)計(jì)良好的。布局的主要依據(jù) , 模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),好壞,直接關(guān)系到模具設(shè)計(jì)布局圖。級(jí)進(jìn)彎曲是指彎曲部分采用級(jí)進(jìn)模沖壓成形方法的多站一步一步。因?yàn)樵跊_壓過程中,空白總是長(zhǎng)條形材料上進(jìn)行,所以除了符合多通道的單個(gè)進(jìn)程逐步彎曲模彎曲變形法,彎曲過程中往往超過單一的過程模型,進(jìn)模結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜。級(jí)進(jìn)彎曲模一般由沖裁工序 ,
25、彎曲工序組成。沖裁工序在開始的幾個(gè)工位二合最后 ,彎曲工序 后面工位。在這個(gè)過程中,連續(xù)沖壓,沖裁工藝除去彎曲部推出的零部件材料的外形 ,處理必要的 距離和使用的載體后彎曲的導(dǎo)銷 ,沖孔分離部件等在繪制排樣圖的過程中,應(yīng)注意提高沖壓原材料的利用率。但提高原材料的利用率,不能以大幅提高沖裁模結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度為代價(jià)。排樣工作雖然比較簡(jiǎn)單,但很有講究,而且非常重要。排樣原則如下: 提高材料的利用率:對(duì)沖裁件來說,由于產(chǎn)量大、沖壓的生產(chǎn)率高,所以材料費(fèi)用常會(huì)占沖件成本的60%以上。材料利用率是一項(xiàng)很重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。要提高材料利用率,就必須減少?gòu)U料面積。沖裁過程中所產(chǎn)生的廢料可分為結(jié)構(gòu)廢料與工藝廢料兩種。
26、結(jié)構(gòu)廢料是由工件的形狀決定的,而工藝廢料則是由5 / 34沖孔方式和排樣方式所決定的。因此要提高材料的利用率主要應(yīng)從減少工藝廢料著手,設(shè)計(jì)出合理的排樣方案。有時(shí),在不影響沖件使用性能的前提下 ,也可適當(dāng)改變沖裁件的形狀。A使工人操作方便,安全,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。條料在沖裁過程中翻動(dòng)要少,在相同或相似的 材料的利用率,應(yīng)盡可能地選擇材料的寬度,到布局方法中的小。它還可以減少一些金屬板材切割 保存裁剪的準(zhǔn)備時(shí)間。B到使模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,模具壽命高。?布局應(yīng)保證沖裁件的質(zhì)量。板沖裁彎曲部分,也應(yīng)被視為在纖維方向上的布局。布局設(shè)計(jì)容包括選擇布局方法確定的值,計(jì)算寬度帶材和喂養(yǎng)間隔繪制布局圖。時(shí),它是必要
27、的,它應(yīng)該是占材料的利用率。 排樣方法:根據(jù)材料經(jīng)濟(jì)利用的程度,排樣方法可以分為:A有廢料排樣法B少?gòu)U料排樣法C無廢料排樣法無論時(shí)采用有廢料或少、 無廢料的排樣,根據(jù)沖裁件在條料上的不同布置方法 ,排樣方法又可 分為直排,斜排,對(duì)排??梢愿鶕?jù)不同的沖裁件形狀加以選用。我們用直排就可以,因?yàn)楦鶕?jù)分析這樣最節(jié)省材料。 搭邊:排樣時(shí)沖裁件與沖裁件之間以及沖裁件與條料之間留下的工藝余料稱為搭邊。A搭邊的作用1. 起補(bǔ)償條料的剪裁誤差、 送料步距誤差,以及補(bǔ)償由于條料與導(dǎo)料板之間有間隙所造成的 松遼歪斜誤差的作用2. 使凸、凹模刃口雙邊受力。由于搭邊的存在,使凸、凹模刃口沿整個(gè)封閉輪廓線沖裁。受力平衡,
28、合理間隙不易破壞,模具壽命與工作斷面質(zhì)量都能提高3. 對(duì)于利用搭邊拉條料的自動(dòng)送料模具,搭邊使條料有一定的剛度 ,以保證條料的連續(xù)送進(jìn)。B搭邊的數(shù)值搭邊過大,浪費(fèi)材料。搭邊過小,起不到上述應(yīng)有的作用,過小的搭邊還可能被拉入凸模和凹 模的間隙,使模具容易磨損,甚至損壞模具刃口。搭邊的合理數(shù)值就是保證沖裁件質(zhì)量,保證模具較長(zhǎng)壽命、保證自動(dòng)送料時(shí)被拉彎拉斷條件下允許的最小值。搭邊值通常由經(jīng)驗(yàn)確定,表所列搭邊值為普通沖裁時(shí)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)之一。表2-1 搭邊a和al數(shù)值材料厚度圓件及r 2t的工件矩形工件邊長(zhǎng)L 50mm 或r 2t的工件工件間a1沿邊a工件間a1沿邊a工件間a1沿邊aV
29、3.00.81.01.82.01.01.01.82.01.62.02.02.02.22.02.02.53.03.04.05.03.04.04.55.0120.6t0.7t0.7t0.8t0.8t0.9t搭邊值是廢料,所以應(yīng)盡量取小,但過小
30、的搭邊值容易擠進(jìn)凹模,增加刃口磨損表 2-1給出了鋼WC0.05%r 0.25%的搭邊值。對(duì)于其他材料的應(yīng)將表中的數(shù)值乘以下列數(shù):鋼WC0.3% 0.45%0.9鋼WC0.5%r 0.65%0.8硬黃銅11.1硬鋁11.2軟黃銅,純銅1.2搭邊值由查表得:工件間搭邊a=2.0 x 0.9=1.8mm,側(cè)面搭邊 印=1.8 x 0.9=1.6mm 計(jì)算步距、條料寬度和材料利用率:選定排樣方法和確定搭邊值之后,就要計(jì)算送料步距和條料寬度,這樣才能畫出排樣圖。送料步距A條料在模具上每次送進(jìn)的距離成為送料步距簡(jiǎn)稱步距或進(jìn)距。每個(gè)步距可以沖出一個(gè)零件,也可以沖出幾個(gè)零件。送料步距的大小應(yīng)為條料上兩個(gè)對(duì)應(yīng)
31、沖裁件的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的距離。由 工件圖分析,我們可以直接將步距定為 25mm因?yàn)橄噜弮晒ぜz圓弧正好相接 ,我們只要從中間切 斷即可如圖2-3所示。條料寬度B條料是由板料剪裁下料而得,為保證送料順利,剪裁時(shí)需要公差帶分布規(guī)定上偏差為零,圖2-3工件在帶料上的布置下偏差為負(fù)值。條料在模具上送進(jìn)時(shí)一般都有導(dǎo)向,當(dāng)使用導(dǎo)料板導(dǎo)向而無側(cè)壓裝置時(shí),在寬度方向也會(huì)產(chǎn)生送料誤差。 條料寬度B得計(jì)算應(yīng)保證在這二種誤差得影響下,仍能保證在沖裁件與條料側(cè)邊之間有一定得搭邊值。零件展開排樣寬度 Bnax=33mm導(dǎo)正孔之間的距離 s=35mm料帶寬度 B=s+6.5 X 2=48 mn導(dǎo) 正孔直徑本設(shè)計(jì)取 d=5mm
32、導(dǎo)正孔與導(dǎo)正銷之間的間隙取2a=0.04mm得到導(dǎo)正孔直徑為 D=5.04mm,得到?jīng)_孔邊緣與帶料邊緣距離I =3.998mm3排樣圖如圖2-4所示韋囚上他一-擁亂均上U社一嵋,為4檔一菱工鴉.審_丄性_ME圖2-4工件排樣圖3模具主要工藝參數(shù)計(jì)算3.1模具沖裁間隙選擇沖裁間隙值的選取對(duì)工件質(zhì)量、沖裁力的大小、模具壽命都有顯著的影響:1. 沖裁間隙對(duì)總裁件的質(zhì)量的影響:當(dāng)間隙大時(shí),材料所受拉伸作用增大,沖裁完畢后,因材料的彈性恢復(fù),沖裁件尺寸向?qū)嶓w 方向收縮,使落料件尺寸小于凹模尺寸,而沖孔件的孔徑則大于凸模尺寸;當(dāng)間隙小時(shí),凸模壓入板料接近于擠壓狀態(tài),材料受凸、凹模擠壓力大 ,壓縮變形大,沖
33、裁完畢后,材料的彈性恢復(fù)使落料件尺寸增大,而沖孔件的孔徑則變小。常用的沖裁間隙確定方法有理論確定法和經(jīng)驗(yàn)確定法,在現(xiàn)場(chǎng)磨具的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)常用經(jīng)驗(yàn)確定磨具的沖裁間隙。經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式為:Z=mt式中Z合理沖裁間隙mm;t 板料厚度mn;m系數(shù),與料厚及材料性質(zhì)有關(guān),m通常為料厚的百分之幾。沖裁間隙系數(shù)如下表所示:表3-1沖裁間隙系數(shù)m/ mm材H _ IflEOl 0SF/UF 10 ,加巧“2 JO -4006 14叩罐別北於溯ICrlBNWTi7 6烏鑼鋼 PM TtOA16-24M r卻16 壬 3324 -1019材料30號(hào)鋼的抗拉強(qiáng)度c b MPa490,其沖裁間隙值可以在表3-1中參照抗拉
34、強(qiáng)度與之相近的材料的沖裁間隙系數(shù)進(jìn)行選取,同時(shí)為了達(dá)到工件精度的要求和較好的斷面質(zhì)量,選取I類間隙,則凹模和凸模之間的間隙圍為:最小間隙 Nin=mt=6% 1.2=0.072 mr最大間隙 Znax=mt=7%X 1.2=0.084 mr在實(shí)際生產(chǎn)中,當(dāng)板料厚度小于3mni時(shí),通常按經(jīng)驗(yàn)取間隙系數(shù)為6%,則凹模和凸模之間的間隙為Z=6% 1.2=0.072 mm ,取整數(shù)為 0.07mm2. 沖裁間隙對(duì)模具壽命的影響:因?yàn)榭偛眠^程中,模具端面受到很大的垂直壓力與側(cè)壓力,而模具表面與材料的接觸面限在刃口附近的狹小區(qū)域,這就意味即使整個(gè)模具和板材的接觸面之間產(chǎn)生局部附著現(xiàn)象,當(dāng)接觸面發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)
35、時(shí),附著部分便發(fā)生剪切而引起磨損-附著磨損,這是模具磨損的主要形式。當(dāng)模具間隙減小時(shí),接觸壓力會(huì)隨之增大,摩擦距離也隨之增長(zhǎng),摩擦發(fā)熱嚴(yán)重,因此模具磨損加劇,甚 至使模具與材料之間產(chǎn)生粘著現(xiàn)象。而接觸壓力的增大,還會(huì)引起刃口的壓縮疲勞破壞,使之崩刀。小間隙還會(huì)產(chǎn)生凹模脹裂,小凸模折斷,凸、凹模相互啃刃等民常損壞 ,這些都是導(dǎo)致模具壽命大大降低。因此,適當(dāng)增大模具間隙,可使凸、凹模側(cè)面與材料間摩擦減小,并減緩間隙不均勻的不利因素,從而提高模具壽命。但間隙過大時(shí),板料的彎曲拉伸相應(yīng)境大,使模具刃品商面上的下面上在正壓力增大,容易產(chǎn)生崩刃或產(chǎn)生塑性變形加劇,降低模具壽命。同時(shí),間隙過大,卸料力會(huì)隨之
36、增大,也會(huì)加劇模具的磨損。所以選用合理的總裁間隙對(duì)于提高總裁制品的精度、模具壽 命、減小沖裁力是至關(guān)重要的。3.2模具刃口尺寸計(jì)算3.2.1 刃口尺寸計(jì)算的基本原則沖裁件的尺寸精度主要取決與模具刃口的尺寸的精度,模具的合理間隙也要靠模具刃口尺寸及制造精度來保證。由此在決定模具刃口尺寸及其制造公差時(shí)需要考慮以下原則:1、 落料件尺寸由凹模尺寸決定 ,沖孔時(shí)的尺寸由凸模尺寸決定。故設(shè)計(jì)落料模時(shí),以凹模為 基準(zhǔn),間隙取在凹模上:設(shè)計(jì)沖孔模時(shí) ,以凸模尺寸為基準(zhǔn),間隙取在凹模上。2、考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損 ,設(shè)計(jì)落料凹模時(shí),凹?;境叽鐟?yīng)取尺寸公差圍的較小尺 寸;設(shè)計(jì)沖孔模時(shí),凹模基本尺寸應(yīng)取工件
37、孔尺寸公差圍的較大尺寸。這樣在凸凹麼磨損到一定 程度的情況下,也能沖出合格的制件。凸凹模間隙則取最小合理間隙值。3、確定沖模刃口制造公差時(shí) ,應(yīng)考慮制件的公差要求。如果對(duì)刃口精度要求過高即制造 公差過小,會(huì)使模具制造困難,增加成本,延長(zhǎng)生產(chǎn)周期;如果對(duì)刃口要求過低即制造公差過大則生產(chǎn)出來的制件有可能不合格,會(huì)使模具的壽命降低。若工件沒有標(biāo)注公差,則對(duì)于非圓形工件按國(guó)家”配合尺寸的公差數(shù)值 IT14級(jí)處理,沖模則可按IT11級(jí)制造;對(duì)于圓形工件可按 IT17IT9級(jí)制造模具。沖壓件的尺寸公差應(yīng)按”如體”原則標(biāo)注單項(xiàng)公差,落料件上偏差為零,下偏差為負(fù);沖孔件上偏差為正,下偏差為零。322刃口尺寸的
38、計(jì)算凸、凹模加工方法一般分為兩種:凸、凹模分開加工法和凸、凹模配合加工法。當(dāng)凸、凹模 分開加工時(shí),模具具有互換性,便于模具成批制造。但是制模精度要求高、制造困難、相應(yīng)地會(huì)增 加加工成本。凸、凹模配合加工適合于較復(fù)雜的、非圓形的模具,制造簡(jiǎn)便,成本低廉。采用配做法制模時(shí),配做件的最后精加工要等基準(zhǔn)件完全加工完才進(jìn)行。按配做法制模的加 工順序,落料時(shí)先加工凹模,配做凸模;沖孔時(shí)先加工凸模,配做凹模。在工件尺寸精度較低,特別是板料較薄時(shí),基準(zhǔn)件的公差值較大,而配做件允許的公差值要小得多。這說明基準(zhǔn)件加工較容易而配做件加工較難。由于現(xiàn)在凹?;旧隙疾捎镁€切割方法加工,精度可達(dá)土 0.010.02mm,
39、而凸模因結(jié)構(gòu)形式不同有多種加工方法。在留出不小于0.02mm研磨量的情況下,凹模型孔一般都能采用線切割方法一次加工出來。因此,對(duì)于常用的沖裁模,選擇凹模為配做件,加工比較方便。選擇凹模為配做件,對(duì)于沖孔,按前述方法計(jì)算的刃口尺寸仍可以直接在凸模和凹模工作圖上進(jìn)行標(biāo)注。而對(duì)于落料,則需要將計(jì)算的凹模刃口尺寸換算為凸模刃口尺寸后,再進(jìn)行標(biāo)注,由先制凹模改為先制凸模。查沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)中表 2-6,知Zmin =0.028mm,Zmax=0.036mm,凹模按照沖孔凸模、落料凸模的實(shí)際尺寸進(jìn)行配做,雙邊最小間隙為 0.028mm,最大間隙不得超過 0.036mm取中間值Z=0.032mm表3-2
40、系數(shù)x料厚t非圓形圓形10.750.50.750.5工件公差厶/mm1V 50.36V 0.160.1612V 10.42V 0.200.2024V 90.50V 0.240.24 4V 0.300.310.590.60V 0.300.30為保證沖出合格沖件。沖裁件精度IT10以上,X取1.沖裁件精度IT11IT13,X 取0.75.沖裁件精度IT14,X取0.5。由于本產(chǎn)品采用IT8級(jí)精度,所以非圓形時(shí)X取1,圓形時(shí)取0.75。表3-3 公差等級(jí)表?xiàng)幈境哓T!帀E楓miIT12msm4JT15mTme- ,-丨大于ha.33
41、46101425400.10e. 140.250.400,601.01.43e&5612IB30480.12G,0.300.40Qp TB花jkfie10465垢2256W150.32g舖moeoa1.5忑210ua&B111845TO1100.13O. 27O. 43Cl 7f)1. to1.82.71330s9132丄3352e4130Oh 21C,330. f.20.341.302.13.330BQ711囲35旳ISOOr 260,護(hù)。陰IhOOI.03.5WSO8pr30北74120愉5 300.4S741. w3.04疋0013010lb122351402200.360. 54氏耳r
42、.402. 303-5氐4ISO12IB 2b1;舸10016Q2B0-,牝 ,631.041.6Q&04,06.31Kzw1420nH515530譏】2*4.67.21632E2BlISO210330OCB!0.811,302.103. 308.131S4W陵SO說紳390OhS?0,軸1.40.30乩T40*500W2740S3971需250400 .91九55t-50.|?O6.39,7沖孔:基本尺寸3孔,20查公差等級(jí)表,可知300.014 ,20 00.033+0.0140dp= d+XA0S ”= 3+0.75 x 0.01400.020 =3.01 1-0.020dp =dd+Z
43、min+0Sd = 3.011+0.126+0.0200=3.137+0.020013 / 34# / 34其他尺寸要求為:2000.03320(+0.0330:dp= d+XA08 = 20+0.75 x 0.033爲(wèi)。=20.025 爲(wèi)。dp = dd+Zmin=20.025+0.12600.020 =20.1 51 00.020+0.0250切邊:基本尺寸1孔,6,5.5,2,11,15查公差等級(jí)表,可知1 00.014 ,6 00.022+0.022+0.014,5.5 0,2 0,11+0.027,15 0“ +0.0141。:dp= d+XA08 = 1+0.75 x 0.0140
44、0.020 =1.01 10-0.020# / 34# / 34dp =+0.02260:dp= d+XA08 = 6+0.75 x 0.0220.020 =3.0170-0.020dp =dd+Zmin+08d= 3.017+0.12600.020 =3.143 00.0205.5 00.022:dp=d+XA08 = 5.5+0.75 X 0.022=3.017dp =dd+Zmin+08d= 3.017+0.12600.020 =3.143 00.020+0.01420:dp= d+XA08 = 2+0.75 x 0.01400.020 =2.01 1 20dp =+ 8d +0.020
45、 +0.020dd+Zmin = 2.011+0.1260=2.137 0+0.02211。:dp= d+XA08 = 11+0.75 x 0.0230.020 =1 1.020 20dp = dd+Zmin+08d= 11.020+0.12600.020 =1 1.146 00.02015(.+0.0270:dp= d+XA08 = 15+0.75 x 0.027=15.035dd+Zmin+08d= 1.011+0.126 00.020 =1.1 3 7 00.020# / 34+ 8d+0.020 +0.020dp = dd+Zmin0 = 15.035+0.1260=15.161 0#
46、 / 34切口:基本尺寸 8,7,15,19查公差等級(jí)表,可知1 5+0.027 ,8 00.024 ,7普2 ,19晉1 500.027 : dp=d+XA0s”= 15+0.75 X 0.0270o.o20 =15.0220-0.020dp =dd+Zmin+0Sd = 15.022+0.126+0.0200=1.158+0.0200+0.0240dp= d+XA0S ”= 8+0.75 X 0.024-0.020 =8.0210-0.020dp =dd+Zmin+0Sd = 8.021+0.126+0.0200=8.157+0.0200+0.0220dp=d+XA0S”=7+0.75 X
47、 0.02200.020 =7.01 90-0.020dp =dd+Zmin+0Sd = 7.019+0.126+0.0200=7.145+0.0200+0.0290dp= d+XA0S ”= 19+0.75 X 0.029爲(wèi)。=19.023 爲(wèi)。dp =dd+Zmin: = 19.023+0.126+0.0200=19.149+0.0200# / 34# / 343.3沖裁力的計(jì)算沖裁力是選擇設(shè)備噸位和設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)?zāi)>邚?qiáng)度的一個(gè)重要依據(jù)。由于沖裁加工的復(fù)雜性和變形過程的瞬時(shí)性,使得建立理論計(jì)算公式相當(dāng)困難,現(xiàn)僅就常的計(jì)算公式予以介紹。視沖裁為沖剪切進(jìn)行計(jì)算,其沖裁力F為F=Lt t式中:L沖裁
48、件受剪周邊長(zhǎng)度,mm;t沖裁件料厚,mm;t 材料抗剪切強(qiáng)度,MPa。T的數(shù)值可查閱有關(guān)手冊(cè)。若手冊(cè)資料中T的數(shù)值不全,可采用剪切應(yīng)力T =0.8 S b計(jì)算, b為材料的抗拉強(qiáng)度,故F=0.8Lt S b。實(shí)際選擇設(shè)備時(shí),為了設(shè)備安全起見,常取1.3左右的安全系數(shù),故F設(shè)=1.3P Lt S bL沖扎=17+17+3X3.14 44L 切邊 1 =15+23+2 4+2X 8=64L 切邊 2=15=+8+2K 4+2X 8=47S b=450所以:F 沖扎=44X1.2 X 450=23760N=23.8KNF 切邊 1=64X 1.2 X 450=34560N=34.6KNF 切邊 2=
49、47X 1.2 X 450=25380N=25.4KN3.4彎曲工藝計(jì)算3.4.1中性層位置的確定中性層位置以曲率半徑P表示,通常用下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定,即p =r+xt 式中,xt表示中性層距表面的距離,x是與變形程度有關(guān)的中性層位置系數(shù)。彎曲形狀、變形程度 不同,x系數(shù)也不同。通常根據(jù)形狀特點(diǎn)、變形程度查詢經(jīng)驗(yàn)值。342彎曲力的計(jì)算未選擇壓力機(jī)的噸位和設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu),需要進(jìn)行彎曲力的計(jì)算。由于影響彎曲力的因素較多如材料性能、零件形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等,所以很難用理論分析進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算,實(shí)際生產(chǎn)中常采用計(jì)算公式來計(jì)算。據(jù)彎曲形式的不同可將彎曲力分為兩種,即自由彎曲力和矯正彎曲力。由實(shí)驗(yàn)研究可知
50、,自由彎曲力與材料的寬度成正比,與厚度的平方成正比,而增大凹模圓角半徑及增大凹模開距則能減少?gòu)澢?。此外,模具間隙和模具工作表面質(zhì)量也影響自由彎曲力的大小。1自由彎曲的彎曲力V形彎曲件:Pi=3280NU形彎曲件:R=3685.5N式中P材料在沖壓行程結(jié)束時(shí),不受矯正的彎曲力,N;B彎曲件的寬度,mmt彎曲件材料厚度,mmR彎曲半徑,mm;Sb 彎曲件抗拉強(qiáng)度,MPa;K安全系數(shù),可取1.3。2校正彎曲的彎曲力P2=gF式中P 2矯正力,N;g單位矯正力,MPa;F工件被校正部分的投影面積,mnL所以:P=gF=50X 800=40000N=40KN由于校模深淺和沖件厚度的微小變化可能大幅度改
51、變矯正力的數(shù)值。4模具總體設(shè)計(jì)4.1送料方式的選擇目前沖壓生產(chǎn)線的配置中應(yīng)用較為廣泛的是開式單點(diǎn)壓力機(jī)加裝輥輪送料機(jī)帶滾式自動(dòng)送料機(jī),這種生產(chǎn)線可以做單工序或多工序的連續(xù)沖壓,操作性良好;另一種開式雙點(diǎn)壓力機(jī)加裝多工位送料裝置,搭配開卷裝置、校平裝置等組成的用于多工位連續(xù)沖壓的生產(chǎn)線,由于占地面積和工序間的搬運(yùn)都明顯減少,在生產(chǎn)中應(yīng)用呈現(xiàn)逐漸增多的趨勢(shì);而電機(jī)廠應(yīng)用最多的專門沖制 電機(jī)硅鋼片的生產(chǎn)線則是由高速壓力機(jī)加裝凸輪分割型送料機(jī),配裝開卷機(jī)、校平裝置等組成。由此可見,送料機(jī)構(gòu)的性能高低直接影響著生產(chǎn)線的推廣應(yīng)用,因此,針對(duì)沖壓制件的工藝要求、 生產(chǎn)的實(shí)際情況等的不同來選擇不同的送料機(jī)構(gòu)是十分必要的。因該級(jí)進(jìn)模選用的沖壓設(shè)備為開式壓力機(jī)且垂直于送料方向的凹模寬度B小于送料方向的凹模長(zhǎng)度L故采用橫向送料方式,即由右向左或由左向右送料。帶料的送進(jìn)選擇依靠壓力機(jī)上 的自動(dòng)進(jìn)料裝置送進(jìn)。4.2卸料方式的選擇岡U性卸料與彈性卸料的比較:岡冊(cè)卸料是采用固定卸料板結(jié)構(gòu)。常用于較硬、較厚且精度要求不高的工件沖裁后卸料。當(dāng)卸料板只起卸料作用時(shí)與凸模的間隙隨材料厚度的增加而增大,單邊間隙取0.20.5t。當(dāng)固定卸料板還要起到對(duì)凸模的導(dǎo)
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