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文檔簡(jiǎn)介
1、 1 引言1.1 模具行業(yè)的發(fā)展模具是生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備,隨著塑料工業(yè)的迅速發(fā)展,以及塑料制品在航空、航天、電子、機(jī)械、船舶和汽車等工業(yè)部門的推廣應(yīng)用,產(chǎn)品對(duì)模具的要求也越來(lái)越高,傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)方法已無(wú)法適應(yīng)當(dāng)今的要求,與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)相比,計(jì)算機(jī)輔助工程CAE)技術(shù)無(wú)論是在提高生產(chǎn)率、保證產(chǎn)品質(zhì)量方面,還是在降低成本、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度方面,都具有極大的優(yōu)越性。美國(guó)MOLDFLOW上市公司是專業(yè)從事注塑成型CAE軟件和咨詢公司,自1976年發(fā)行了世界上第一套流動(dòng)分析軟件以來(lái),一直主導(dǎo)塑料成型CAE軟件市場(chǎng)。MOLDFLOW一直致力于幫助注塑廠商提高其產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)質(zhì)量,MOLDFLOW
2、的技術(shù)和服務(wù)提高了注塑產(chǎn)品的質(zhì)量,縮短了開(kāi)發(fā)周期,也降低了生產(chǎn)成本,MOLDFLOW已成為世界注塑CAE的技術(shù)領(lǐng)袖。利用CAE技術(shù),可以在模具加工前,在計(jì)算機(jī)上對(duì)整個(gè)注塑成型過(guò)程進(jìn)行模擬分析,準(zhǔn)確預(yù)測(cè)熔體的填充、保壓和冷卻情況,以及制品中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況,以便設(shè)計(jì)者能盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)進(jìn)行修改,而不是等到試模后再返修模具。這不僅是對(duì)傳統(tǒng)模具設(shè)計(jì)方 法的一次突破,而且在減少甚至避免模具返修報(bào)廢、提高制品質(zhì)量和降低成本等方面,都有著重大的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)意義。塑料模具的設(shè)計(jì)不但要采用CAD技術(shù),而且還要采用CAE技術(shù),這是發(fā)展的必然趨勢(shì)。近十多年來(lái),國(guó)外先進(jìn)國(guó)家
3、的模具技術(shù)水平得到了飛速發(fā)展: 1 CAD/CAM/CAE技術(shù)的應(yīng)用在歐美CAD/CAM/CAE已成為塑模企業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)。在CAD的應(yīng)用方面已經(jīng)超越了甩掉圖板,二維繪圖的初級(jí)階段。目前3D設(shè)計(jì)已達(dá)到了70%、89%,Pro/E,UG,CI以TRON等軟件的應(yīng)用很普遍。應(yīng)用這些軟件不僅可完成2D設(shè)計(jì),同時(shí)也獲得3D模型,為NC編程和CAD/CAM的集成提供了保證。應(yīng)用3D設(shè)計(jì),還在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行裝配干涉的檢查,以保證設(shè)計(jì)和工藝的合理性。在歐美的塑模企業(yè)中,為了提高CAD技術(shù)的效率,塑模標(biāo)準(zhǔn)件的采用率一般在80%以上1。 2 激光技術(shù)的應(yīng)用日益受到重視激光技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用主要是在快速成形與一
4、些特殊模具的加工兩個(gè)方面??焖俪尚问歉鶕?jù)CAD 的數(shù)據(jù),不借助任何機(jī)械加工工具,通過(guò)逐層增加材料的方法 如聚合、粘結(jié)、燒結(jié)等 快速制造出零件原型或零件實(shí)物,故也稱快速原形制造 縮寫為PRM 技術(shù)??焖俪尚渭夹g(shù)主要有立體光固造型 SLA ,選擇性激光燒結(jié) SLS ,分層實(shí)體制造 LOM 等。該技術(shù)將CAD 技術(shù)、激光技術(shù)、CNC 技術(shù)、材料加工和材料科學(xué)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),給模具制造業(yè)帶來(lái)了根本性的變革2。與傳統(tǒng)的模具設(shè)計(jì)制造相比,它能比數(shù)控加工更快、更方便地設(shè)計(jì)并制造出各種復(fù)雜的原型,使模具的制造成本和生產(chǎn)周期減少1/ 2 ,明顯提高生產(chǎn)率。國(guó)內(nèi)的一些大型企業(yè)集團(tuán),如海爾、春蘭和科龍等公司已經(jīng)
5、應(yīng)用激光快速成形于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面,并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。 3 模具材料先進(jìn)隨著模具工作條件的日益苛刻,對(duì)模具的質(zhì)量,特別是鋼的純凈度、等向性的水平提出了更高的要求。 為達(dá)此目的國(guó)外普遍采用電爐外精煉工藝生產(chǎn)純凈度高的模具鋼, 對(duì)于大截面鍛壓模塊和大型的鋼材規(guī)定采用真空處理。對(duì)于純凈度要求更高的模具鋼,大部分采用電渣重熔,以進(jìn)一步提高鋼的純凈度、致密度、等向性和均勻性,減少偏析。 因此,模具鋼的質(zhì)量有了較大提高。為了加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力量,適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展趨勢(shì),國(guó)外模具鋼的生產(chǎn)從分散趨向于集中,并多家公司進(jìn)行跨國(guó)合并,為了更好地進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),這些公司都建成了完善的技術(shù)先進(jìn)的模具鋼生產(chǎn)線和模具鋼科學(xué)研究基
6、地,形成幾個(gè)世界著名的工模具生產(chǎn)和科研中心,以滿足迅速發(fā)展的模具工業(yè)。 國(guó)內(nèi)模具技術(shù)發(fā)展及目前水平我國(guó)模具行業(yè)近年來(lái)發(fā)展很快,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前模具生產(chǎn)廠點(diǎn)共有2 萬(wàn)多家,從業(yè)人員約50 萬(wàn)人,全年模具產(chǎn)值約360 億元,總量供不應(yīng)求,出口約2億美元,進(jìn)口約10 億美元。 當(dāng)前,我國(guó)模具行業(yè)的發(fā)展具有如下特征:大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于行業(yè)總體發(fā)展水平;塑料模和壓鑄模成比例增長(zhǎng);專業(yè)模具廠家數(shù)量及其生產(chǎn)能力增加較快;“三資”企業(yè)及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速;股份制改造步伐加快等。 從地區(qū)分布來(lái)看,以珠江三角洲和長(zhǎng)江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū),南方的發(fā)展快
7、于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最集中的省份是廣東和浙江,其模具產(chǎn)值約占全國(guó)總產(chǎn)值的60%以上。我國(guó)模具總量雖然已位居世界第三,但設(shè)計(jì)制造水平總體上落后于德、美、日、法、意等發(fā)達(dá)國(guó)家,模具商品化和標(biāo)準(zhǔn)化程度也低于國(guó)際水平3。全球制造業(yè)正以垂直整合的模式向中國(guó)及亞太地區(qū)轉(zhuǎn)移,中國(guó)正成為世界制造業(yè)的重要基地。 制造業(yè)模式的變化,必將產(chǎn)生對(duì)新技術(shù)的需求,也必將導(dǎo)致CAD 技術(shù)的發(fā)展。 同時(shí),由于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大面積應(yīng)用,正如10 年前由于成本的大幅度下降,使得微機(jī)進(jìn)入千家萬(wàn)戶改變我們的生活一樣,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及將在更大程度上改變制造業(yè)的模式。隨著中國(guó)加入WTO ,逐漸成為世界制造業(yè)的重要基地,將要求我國(guó)的產(chǎn)
8、品要有創(chuàng)新性,并且要有更高的質(zhì)量、更低的成本并在更快的時(shí)間內(nèi)提供給市場(chǎng)4。作為產(chǎn)品制造的重要工藝裝備、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)之一的模具工業(yè)將直接面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)的第一線,模具工業(yè)除其需要“高技藝”的從業(yè)人員外,還需要更多的“高技術(shù)”來(lái)保證。1.2 注射模具設(shè)計(jì)要求 塑件分析注射模的一般設(shè)計(jì)程序與普通熱塑性注塑?;鞠嗤?,所不同的是在設(shè)計(jì)之前要選擇成型工藝方法、設(shè)備和模具類型,而這一過(guò)程正是新型注塑模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,其次才是模具的具體設(shè)計(jì)。通常,在大多數(shù)注塑件能夠采用兩種或多種注塑工藝方法和模具類型來(lái)注塑成型,但還應(yīng)該從材料性能、各種工藝類型和相應(yīng)模具特點(diǎn)及其所能成型制品的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性、制約條件等角度綜合考慮
9、,以得出最佳或相對(duì)較好的方案。在任何情況下設(shè)計(jì)模具,是針對(duì)具體模具塑件設(shè)計(jì)相應(yīng)的模具,因此首先遇到的問(wèn)題是如何選擇確定塑料品種和注塑工藝路線,最終確定模具類型。確定類型是一個(gè)復(fù)雜的總和過(guò)程,首先要從模具設(shè)計(jì)的最終目的塑件要求成型合格制品來(lái)考慮,分析塑件的形狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、壁厚、尺寸大小和尺寸精度、外觀要求、質(zhì)量和質(zhì)量偏差要求、強(qiáng)度和剛性要求、裝配要求、使用環(huán)境條件要求等因素,在此基礎(chǔ)上依據(jù)塑料材料性能初步篩選出可以考慮采用的塑料品種、注塑工藝路線和相應(yīng)的注塑機(jī)類型及相應(yīng)的模具類型。 塑件的成型性能塑料的基本性能包括力學(xué)性能、熱性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能、耐老化性能、衛(wèi)生性能、耐磨性、抗疲勞性、抗蠕變
10、性等。但這里設(shè)計(jì)重點(diǎn)是討論與成型加工有關(guān)的性能。本設(shè)計(jì)所涉及的模具可用于成型熱塑件塑料、熱塑性和熱固性增強(qiáng)塑料、熱固性塑料、彈性體(包括熱塑性彈性體等),下面對(duì)直接影響模具設(shè)計(jì)的成型加工性能分別加以敘述。 1 收縮率各類材料收縮率大小順序?yàn)椋簭椥泽w,纖維增強(qiáng)或填料填充的彈性體,熱塑性塑料,纖維增強(qiáng)或填料填充的熱塑性塑料,熱固性塑料,纖維增強(qiáng)或填料填充的熱固性塑料。軟質(zhì)彈性體收縮率大于硬質(zhì)彈性體,軟質(zhì)熱塑性塑料收縮率通常大于硬質(zhì)熱塑性塑料。材料的收縮率在很大程度上決定了制品所能達(dá)到的精度,影響模具澆注系統(tǒng)和成型零件設(shè)計(jì),有時(shí)甚至決定了注塑工藝方法和模具類型,比如收縮率大的塑料不能用于精密注塑。塑
11、件的收縮率具有復(fù)雜性和多變性,因?yàn)橛绊懯湛s率的因素除配方和注塑工藝條件外,還有與模具澆口設(shè)計(jì)(數(shù)量、位置、形狀、尺寸)、塑件壁厚、型腔中的拐角、加強(qiáng)筋、嵌件、型芯結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。制品成型過(guò)程的收縮率通常有以下幾個(gè)部分決定:熔體充滿型腔后有熔體到固體階段的熔體冷卻收縮(對(duì)熱塑性塑料)和固化相變收縮,這一部分收縮量較大,但由于保壓過(guò)程補(bǔ)充了收縮量,所以模具設(shè)計(jì)不考慮這一部分收縮。塑件固化后在模內(nèi)及模外冷卻到室溫的收縮,即由線脹系數(shù)決定的收縮,這一相比較簡(jiǎn)單,可以測(cè)出。由結(jié)晶(對(duì)結(jié)晶性聚合物)引起的收縮。由取向引起的收縮。后兩項(xiàng)變化無(wú)常,他們隨注塑工藝條件,澆口形狀、尺寸、數(shù)量和布置、型腔形狀結(jié)構(gòu)尺寸
12、,冷卻速度(對(duì)熱塑性材料)或交聯(lián)固化速度等因素而變化,設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)確定。 2 流動(dòng)性在澆注充模時(shí),熱固性塑料和部分熱塑性塑料流動(dòng)性較好,彈性體和大多數(shù)熱塑性塑料流動(dòng)性中等或較差。物料的流動(dòng)性相對(duì)模具細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)有諸多影響,澆注系統(tǒng)形式,澆口形狀、尺寸、數(shù)量和布置,配合間隙,排氣問(wèn)題等設(shè)計(jì)都與流動(dòng)性有關(guān),冷卻或加熱系統(tǒng)、型腔形狀與壁厚等因素又能影響物料的流動(dòng)性,從而影響上述細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。流動(dòng)性的好壞涉及到流動(dòng)過(guò)程中在流動(dòng)通道各處剪切梯的大小,即影響到取向,進(jìn)而影響收縮率的變化。設(shè)計(jì)是需要把物的重點(diǎn):一是分析充模過(guò)程物料流動(dòng)方向,二是流動(dòng)性對(duì)模具設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的影響范圍和影響程度。流動(dòng)性好,則澆注系
13、統(tǒng)阻力可以大一些,成型零件之間配合精度要高一些,排氣問(wèn)題需要特別考慮。流動(dòng)性差,則要盡可能減少澆注系統(tǒng)阻力,對(duì)配合精度和排氣要求不高,但冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要注意,過(guò)度冷卻會(huì)影響充模及熔接強(qiáng)度。 3 結(jié)晶性結(jié)晶通常是對(duì)具有結(jié)晶性的熱塑性塑料彈性體(包括橡膠)而言。結(jié)晶問(wèn)題主要影響制品的收縮率,不同材料有不同的收縮率,同一種材料的收縮率受配方、注塑工藝條件、模具溫度和冷卻速度、制品出模溫度、制品脫模后的冷卻環(huán)境和條件、制品冷卻到室溫后的存放時(shí)間影響變化。與結(jié)晶相關(guān)的模具設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)主要是冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì),即冷卻要均勻有效,以確保塑件在完成大部分結(jié)晶后脫模,因?yàn)橹破吩谀?nèi)冷卻收縮是夾持冷卻收縮,有利于尺寸穩(wěn)定
14、,而在模外冷卻是自由收縮,難以確保制品形狀和尺寸的穩(wěn)定,特別是一些塑料的后結(jié)晶現(xiàn)象明顯,如聚乙烯塑件,在模外冷卻到室溫后的幾天內(nèi)仍會(huì)因緩慢結(jié)晶而收縮。 4 熱敏性熱固性塑料、部分熱塑性塑料、橡膠在注塑過(guò)程中對(duì)熱有不同程度的敏感性,這里的熱對(duì)模具設(shè)計(jì)而言有兩方面的含義:剪切生熱和長(zhǎng)時(shí)間受熱。剪切生熱主要關(guān)系到澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)特別是澆口形狀、尺寸、數(shù)量和澆口布置,比如使用點(diǎn)澆口時(shí),澆口數(shù)量越多,剪切就越弱,剪切發(fā)熱就越少。受熱時(shí)間的長(zhǎng)短主要關(guān)系到澆道設(shè)計(jì)是否合理,是否能最大限度地減少樹(shù)脂的滯帶量和滯留時(shí)間。 5 熱性能與固化特性熱塑性塑料和塑性彈性體的熔點(diǎn)(或熔體流動(dòng)溫度)、結(jié)晶溫度、熱變形溫度影響模
15、具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì),熱固性塑料和橡膠固化特性影響模具加熱系數(shù)的設(shè)計(jì)。此外,制品脫模時(shí)的軟、硬、脆特性將直接影響模具脫模頂出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和尺寸的設(shè)計(jì)。123 模具類型在確定注塑工藝路線后,相應(yīng)的模具大類型也就確定。每一類模具中又有若干類不同的結(jié)構(gòu)原理的模具,需要根據(jù)塑件原材料、形狀結(jié)構(gòu)、尺寸精度、制品批量以及設(shè)備情況進(jìn)行細(xì)致的分析平衡,確定出事宜的模具結(jié)構(gòu)類型。例如擬生產(chǎn)酚醛注塑件,設(shè)備有熱固性注塑機(jī),可以考慮采用的模具類型有普通熱固性注塑模、溫流道注塑模、熱流道注塑模、絕熱流道注塑模。如果塑件沒(méi)有特殊要求且批量很少,則選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本的普通熱固性注塑模,就能完全滿足要求,且經(jīng)濟(jì)性好;如塑件有
16、一定批量且塑性要求不高,則可采用溫流道注塑模,溫流道注塑模結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且對(duì)設(shè)備要求不高;如塑件批量大,則可考慮采用絕熱流道注塑?;驘崃鞯雷⑺苣?。此外,還應(yīng)結(jié)合各類模具特點(diǎn)及所能夠成型的塑件的質(zhì)量和精度綜合考慮。 模具設(shè)計(jì)模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分型面確定、型腔數(shù)的確定和型腔布置、型芯型腔結(jié)構(gòu)形式的確定、排氣問(wèn)題、冷卻或加熱設(shè)計(jì)、側(cè)抽芯、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等模具細(xì)部設(shè)計(jì)的程序和基本考慮與普通熱塑性或熱固性注塑模有很多相似之處,設(shè)計(jì)師可以參考。但要注意,每一類型注塑模都有其特殊之處體現(xiàn)在模具的某一或某及部分設(shè)計(jì)上,如熱固性注塑模型芯型腔結(jié)構(gòu)形式和排氣要求、彈性體、注塑模脫模方式、精密注塑模的配合精度及模具剛性
17、要求和排氣要求等,因此在設(shè)計(jì)時(shí)要深入研究各類注塑模的特點(diǎn)和特殊要求,根據(jù)塑件的具體情況將其特點(diǎn)準(zhǔn)確體現(xiàn)在設(shè)計(jì)方案上,這樣才能把握設(shè)計(jì)要點(diǎn),保證設(shè)計(jì)成功。各類模具的細(xì)部設(shè)計(jì)將在下面詳細(xì)闡述。13 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)要求本課題是按鈕開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)座注射模的設(shè)計(jì)。要求對(duì)塑件進(jìn)行測(cè)繪,并完成其CAD三維造型設(shè)計(jì)。按鈕開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)座注射模要求一模兩腔。完成該注射模具裝配圖設(shè)計(jì),全部零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì),模具成型零件CAD三維造型設(shè)計(jì),以及完成該注射模具的制造工藝設(shè)計(jì)。2 方案分析與設(shè)計(jì)如圖2.1,合模的時(shí)候滑塊在斜導(dǎo)柱的作用下,運(yùn)動(dòng)到低,這樣型腔型芯滑塊一起夠成了塑件的形狀,等注塑冷卻后,滑塊里有彈簧,在彈簧的作用下退開(kāi),后面
18、有螺絲定位。 圖2.1 裝配圖1-滑塊;2-水道;3-頂料桿;4-頂針;5-墊腳3 按鈕開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)座注射模的詳細(xì)設(shè)計(jì)31 塑料注射成型機(jī)的選擇 注射機(jī)分類 1 注射機(jī)按外形特征可分為立式、臥式、直角式三種5 a 立式注射機(jī)注射. 此處刪除XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX約5000字,需完整說(shuō)明書聯(lián)系Q2215891151。來(lái),UG中使用的實(shí)體修補(bǔ),而PROE中卻要用面去修補(bǔ),使用面修補(bǔ)比較繁瑣。下面展示實(shí)體修補(bǔ)的結(jié)果,如下圖所示,藍(lán)色部分是滑塊的補(bǔ)塊,其他部分如圓孔處的補(bǔ)塊就留在動(dòng)模上了,此圖可以看出此模具會(huì)有三個(gè)滑塊
19、。圖3.23.3 注射模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)從主流道開(kāi)始到產(chǎn)品的型腔之前的最后一段距離稱為澆注系統(tǒng),主要分為大水直澆口和側(cè)澆口。直澆口的澆注系統(tǒng)只有主流道這一段與產(chǎn)品相連,而側(cè)澆口澆注系統(tǒng)使主流道、分流道、支流道和產(chǎn)品相連。 澆注系統(tǒng)的形式大水口類分為直澆口和側(cè)澆口兩種。直澆口就是澆口直接與產(chǎn)品連接,它只有主流道,沒(méi)有分流道、支流道和進(jìn)料口。側(cè)澆口是從產(chǎn)品側(cè)面進(jìn)料的澆口,它又分為:搭邊進(jìn)澆口、扇形澆口、平縫式澆口(搭邊進(jìn)料的特殊形式)、后模潛澆口(潛伏式澆口)、牛角式潛水澆口、前模潛澆口11。細(xì)水口(點(diǎn)澆口類)。有單件單個(gè)進(jìn)料點(diǎn)(也稱為簡(jiǎn)化細(xì)水口),有單間多個(gè)進(jìn)料點(diǎn)。大件的塑膠件需要多個(gè)
20、進(jìn)料點(diǎn)才能保證縮短充澆時(shí)間。澆口套端面應(yīng)與定模相配合部分的平面高度一致。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則總的原則是粘著液的塑料能夠平穩(wěn)順利地充滿型腔,成型完好的塑料制品。 1 保證塑料流體流動(dòng)穩(wěn)定,應(yīng)與排氣槽相結(jié)合,使塑件在填充時(shí)不產(chǎn)生渦流和紊流。使粘流態(tài)的塑料流動(dòng)平穩(wěn)順暢,從而獲得好的塑件制品。流到內(nèi)應(yīng)該平滑但不要太光滑,大約用600號(hào)砂紙拋光就可以了。 2 流程應(yīng)該盡量短。一是減少流道內(nèi)的塑料。二是要縮短填充時(shí)間,減少熱量損失,加快生產(chǎn)過(guò)程,提高生產(chǎn)效率。 3 盡量避免正面沖擊細(xì)小型芯和細(xì)小嵌件,以免細(xì)小型芯彎曲、細(xì)小嵌件移位。萬(wàn)以避免不了時(shí),一是改變進(jìn)料口的角度,即沖塑膠方向;二是將型芯兩端固定,固
21、定嵌件。如果塑件較小,可以單點(diǎn)進(jìn)料;如果料件較大,單進(jìn)料壓力小,產(chǎn)品容易翹曲變形或缺塑膠,應(yīng)改為兩點(diǎn)或多點(diǎn)進(jìn)料。進(jìn)料位置應(yīng)該選擇適當(dāng),應(yīng)在塑膠位面積較大、塑膠位較厚處,使塑膠易于流動(dòng)。圖3.3 澆注圖盡量避免塑膠量懸殊太大的產(chǎn)品排在一套模上,這不利于澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造。大部分產(chǎn)品上進(jìn)料口位置的選擇受產(chǎn)品在模具上的排位制約,所以必須與排位設(shè)計(jì)統(tǒng)籌兼顧,不能顧此失彼。此產(chǎn)品是小件,而且產(chǎn)品的端部有燕尾槽,產(chǎn)品如果采用點(diǎn)澆口三板模具的話,各成型零件緊湊不適合,所以改在產(chǎn)品的端部進(jìn)膠,采用側(cè)澆口的進(jìn)膠方式,而且便于修建。 注射模具澆口的設(shè)計(jì) 1 澆口的概念澆口亦稱進(jìn)料口,是連接分流道與型腔的熔體通道
22、。澆口的設(shè)計(jì)與位置的選擇恰當(dāng)與否,澆口的作用澆口可分成限制性澆口和非限制性澆口兩類。非限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位,它主要是對(duì)中大型筒類、殼類塑件限制性澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位,其作用如下:澆口通過(guò)截面積的突然變化,使分流道送來(lái)的塑料熔體提高注射壓力,使塑料熔體澆口還起著較早固化、防止型腔中熔體倒流的作澆口通常是澆注系統(tǒng)最小截面部分,這有利于在塑件的后加丁中塑件與澆口凝料的 3 注射模澆口的類型單分型面注射模的澆口可以采用直接澆口、中心澆口、側(cè)澆口、環(huán)形澆口、輪輻式澆口和 a 直接澆口直接澆口叉稱為主流道型澆口,它屬于非限制性澆口。這種形式的澆口只適于單型腔模特點(diǎn)
23、是:流動(dòng)阻力小,流動(dòng)路程短 b 中心澆口當(dāng)類或殼類塑件的底部中心或接近于中心部位有通孔時(shí),內(nèi)澆口開(kāi)設(shè)在該孔處,同時(shí)它具有直接澆口的一系列優(yōu)點(diǎn),而克服了直接澆口易產(chǎn)生的縮孔、變形等缺陷。側(cè)澆口側(cè)澆口一般開(kāi)設(shè)在分型面上,塑料熔體從內(nèi)側(cè)或外側(cè)充填模具型腔,其截面形狀多為 扁槽 ,是限制性澆口。側(cè)澆口廣泛使用在多型腔單分型面注射模上特點(diǎn)由于澆口截面小,減少了澆注系統(tǒng)塑料的消耗量,同時(shí)去除澆口容易,不留明顯痕跡側(cè)澆口的兩種變異形式為扇形澆口和平縫澆口。扇形澆口是一種沿澆口方向?qū)挾戎饾u增加、厚度逐漸減少的呈扇形的側(cè)澆口, 平縫澆口又稱薄片澆口澆口寬度很大厚度很小主要用來(lái)成形環(huán)形澆口對(duì)型腔填充采用圓環(huán)形進(jìn)料
24、形式的澆口稱環(huán)形澆口的特點(diǎn)是進(jìn)料均勻圓周上輪輻式澆口輪這種形式的澆口耗料比環(huán)形澆口少得爪形澆口爪形澆口加工較困難,通常用電火花成形。型芯可用做分流錐,從而避免了塑澆口的盡量縮短流動(dòng)距離避免熔體破裂現(xiàn)象引起塑件的缺陷澆口應(yīng)開(kāi)設(shè)在塑件厚壁處考慮分子定向的影響減少熔接痕,提高熔接強(qiáng)度澆注系統(tǒng)的平衡概念為了提高生產(chǎn)效率,降低成本,小型 包括部分中型 塑件往往采取一模多腔的結(jié)構(gòu)豫 b 澆注系統(tǒng)的平衡計(jì)算方法澆注平衡計(jì)算的思路是通過(guò)計(jì)算多型腔模具各個(gè)澆口的BGV Balanced Gate Value 值BGV值應(yīng)符合下列要求:相同塑件的多型腔模具,各澆口計(jì)算出的BGV值必須相等;不同塑件的多型腔模具,各
25、澆口計(jì)算出的BGV值必須與其塑件型腔的充填量成正比。 冷料穴和鉤料脫模裝置冷料穴設(shè)置在主流道的末端,即主流道正對(duì)面的動(dòng)模板上。它的作用是用來(lái)儲(chǔ)存注射間歇期間,噴嘴前端由散熱造成溫度降低而產(chǎn)生的冷料。在注射時(shí),如果它們進(jìn)入流道,將堵塞流道并減緩料流速度14。進(jìn)入型腔,將在塑件上出現(xiàn)冷疤或冷斑。推板式鉤料裝置由冷料穴、鉤料桿組成,鉤料桿安裝在型芯固定板上,不與頂出系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。3.4 注射模具成型零件和模體的設(shè)計(jì) 注射模具型腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型腔大體有以下幾種結(jié)構(gòu)形式:整體式、整體組合式、局部組合式和完全組合式。整體式型腔由整塊材料加工而成的型腔。它的優(yōu)點(diǎn)是:強(qiáng)度和剛度都相對(duì)較高,且不易變形,塑件上不會(huì)產(chǎn)生
26、拼??p痕跡。它的缺點(diǎn)是:切削量大,使模具成本較高,同時(shí)給熱處理和表面處理帶來(lái)困難,只適用于形狀較為簡(jiǎn)單的中、小型模具,但隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,隨著電蝕機(jī)床、仿型機(jī)床、數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用。有些形狀復(fù)雜的大型模具也有采用整體式型腔結(jié)構(gòu)的。 型腔由整塊材料制成,用臺(tái)肩或螺栓固定在模板上。它的主要優(yōu)點(diǎn)是便于加工,特別是在多型腔模具中,型腔單個(gè)加工后,在分別裝入模板,這樣容易保證各型腔的同心度以及尺寸精度要求,并且便于部分成型件進(jìn)行處理等。 型腔由整塊材料制成,但局部鑲有成型嵌件的局部組合式型腔。局部組合式型腔多于型腔較深或形狀較為復(fù)雜,整體加工比較困難或局部需要淬硬的模具。完全組合式是由多個(gè)螺栓拼塊組合
27、而成的型腔。它的特點(diǎn)是,便于機(jī)加工,便于拋光研磨和局部熱處理。節(jié)約優(yōu)質(zhì)鋼材。這種形式多用于不容易加工的型腔或成型大面積塑件的大型型腔上。在塑料注射模具的注射過(guò)程中,型腔從合模到注射保證過(guò)程中受到高壓的沖擊力,因此模具型腔應(yīng)該有足夠的硬度和剛度,總的來(lái)說(shuō),型腔所承受的力大體有合模時(shí)的壓應(yīng)力、注射過(guò)程中塑料流動(dòng)的注射壓力、澆口封閉前一瞬間的壓力保證和開(kāi)模時(shí)的壓應(yīng)力,但型腔所承受的力主要是注射壓力和保證壓力,并在注射過(guò)程中總是在變化15。在這些壓力作用下,當(dāng)型腔的剛度不足時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生彈性變形,導(dǎo)致型腔向外膨脹,它將直接影響塑件的質(zhì)量和尺寸精度,型腔將會(huì)彈性恢復(fù),當(dāng)型腔的彈性變形恢復(fù)量大于塑件壁厚的
28、收縮量時(shí),將壓緊塑件,引起塑件頂出困難,甚至將塑件留在型腔中。如果型腔強(qiáng)度不夠時(shí),會(huì)產(chǎn)生塑性變形,即引起型腔的永久變形,特別嚴(yán)重的會(huì)使型腔破裂,釀成事故。所以在模具設(shè)計(jì)時(shí)要首先考慮使型腔的壁厚和底板厚度都有足夠的強(qiáng)度和剛度,以保證型腔在注射過(guò)程中產(chǎn)生超過(guò)規(guī)定限度的彈性變形。 型腔側(cè)壁厚度的計(jì)算 1 按強(qiáng)度計(jì)算其壁厚S按下列公式計(jì)算 (3-1)式中型腔材料的許用應(yīng)力, 156.8MPa 型腔內(nèi)單位平均壓力, 38.4MPa型腔內(nèi)半徑, 12mm代入公式得: 4.7mm 2 底板厚度的計(jì)算按強(qiáng)度計(jì)算其壁厚H按下面公式計(jì)算 (3-2 型腔材料的許用應(yīng)力, 156.8MPa型腔內(nèi)單位平均壓力, 38.
29、4MPa型腔內(nèi)半徑, 12mm代入公式得: 6.5mm 注射模具型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)型芯的結(jié)構(gòu)形式大體有:整體式、整體復(fù)合式、局部組合式、完全組合式。 注射模具成型零件的尺寸確定 1 型腔尺寸計(jì)算型腔的各部分尺寸一般都是趨于增大尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取負(fù)偏差,再加上-1/4的磨損量,而型芯深度則再加上-1/6的磨損量,這樣的型芯的計(jì)算尺寸的表述如下。 a 型腔的徑向尺寸的計(jì)算式: 3-3 型芯的最小基本尺寸;塑件的最大基本尺寸;塑件的平均收縮率, 0.6%;塑件的公差,取八級(jí)精度;模具制造公差,按1/4選??;根據(jù)公式計(jì)算得型腔的各徑向尺寸 b 型腔的深度根據(jù)尺寸的計(jì)算公式 3-4 型腔深
30、度的最小尺寸;塑件的最大基本小尺寸;塑件的平均收縮率;塑件的公差,取八級(jí)精度;模具制造公差,按1/4選??;根據(jù)公式計(jì)算得型腔的各深度尺寸 2 型芯尺寸的計(jì)算型芯的各部尺寸除特殊情況外都是趨于縮小尺寸,因此應(yīng)選擇塑件公差的1/2,取正偏差,再加上1/4的磨損量,而型芯高度則加上1/6的磨損量.型芯的計(jì)算尺寸表達(dá)如下。 a 型芯的徑向尺寸的計(jì)算式: (3-5)型芯的最大基本尺寸; 塑件的最小基本尺寸;塑件的平均收縮率;塑件的公差,取八級(jí)精度;模具制造公差,按1/4選??;根據(jù)公式計(jì)算得型芯的各徑向尺寸 b 型芯的高度尺寸的計(jì)算 (3-6)型芯高度的最大尺寸;塑件內(nèi)形深度的最小尺寸;塑件的平均收縮率;
31、塑件的公差,取八級(jí)精度;模具制造公差,按1/4選??;根據(jù)公式計(jì)算得型芯的各高度尺寸3.5 注射模具的頂出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 注射模具的頂出機(jī)構(gòu)頂出機(jī)構(gòu)的分類:按驅(qū)動(dòng)方式分類可分為:手動(dòng)頂出、機(jī)動(dòng)頂出、啟動(dòng)頂出16。按模具結(jié)構(gòu)分類可分為:一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 1 推出機(jī)構(gòu)組成 在注射成形的每個(gè)周期中,將塑料制品及澆。結(jié)構(gòu)組成推、復(fù)位和導(dǎo)向零件 2 結(jié)構(gòu)分類推桿推出機(jī)構(gòu)是整個(gè)推出機(jī)構(gòu)中最簡(jiǎn)單、最常見(jiàn)的一種形式。由于設(shè)置推桿的自由度較。 但是因?yàn)橥茥U的推出面積一般比較小,易引起較大推管推出機(jī)構(gòu)推管推出機(jī)構(gòu)是用來(lái)推出圓筒形、環(huán)形塑件或帶有孔的塑件的一種特殊結(jié)構(gòu)形式,其脫模由于推管是一種空心
32、推桿,故整個(gè)周邊接觸塑件,推出塑件的力量均勻,塑件不易變形, c 推件板的推出機(jī)構(gòu)凡是薄壁容器、殼形塑件以及表面不允許 特點(diǎn):推件板推出的特點(diǎn)是頂出力均勻,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),且推出力大。但是對(duì)于截面為非圓形活動(dòng)嵌件及凹模推有一些塑件由于結(jié)構(gòu)形狀和所用材料的關(guān)系)來(lái)確定的,中小型模架GB/T12556.1-1990共規(guī)定了18中系列,每個(gè)系列又有049、064種不同的規(guī)格,而大型模架GB/T12555.1-1990共規(guī)定了6中系列,每個(gè)系列又有064種不同的規(guī)格。4.2 標(biāo)準(zhǔn)零件的設(shè)計(jì)GB/T.1-11-1984標(biāo)準(zhǔn)共有11個(gè)通用零件,這些零件之間具有相互配置關(guān)系,選用時(shí)可根據(jù)使用要求,配套組裝。 冷卻
33、效率 1 結(jié)構(gòu)支撐件設(shè)計(jì)注射模中的定模座板、定模板、動(dòng)模板、動(dòng)模支撐板、動(dòng)模座板、墊塊等零件均為支撐零件,各種支撐零件都要具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 2 導(dǎo)套設(shè)計(jì)導(dǎo)套尺寸標(biāo)準(zhǔn)如下圖4.1 導(dǎo)套工程圖帶套頭導(dǎo)套T型:GB/T4169.3-1984材料T8A、20鋼熱處理50HRC55HRC,20鋼滲碳,0.5mm0.8mm,56HRC60HRC圖中標(biāo)注的形位公差值按照GB/T11841996,t為6級(jí)其他按GB/T4170-1984。 3 帶頭導(dǎo)柱設(shè)計(jì)導(dǎo)柱尺寸標(biāo)注如下圖4.2 導(dǎo)柱工程圖材料:T8A、20鋼熱處理50HRC55HRC,20鋼滲碳,56HRC60HRC.圖中標(biāo)注的形位公差值按照GB/T
34、11841996,t為6級(jí).D的尺寸公差根據(jù)使用要求可在相同公差等級(jí)內(nèi)變動(dòng).圖中倒角不大于0.5×45°.在滑動(dòng)部分要設(shè)置油槽,其要求由承制單位決定.其他按GB/T4170-1984。按照上表格選擇以及產(chǎn)品的大小考慮,我選擇了龍記模架246-246-36的模架,上下模板選擇36的厚度可以滿足壓力的要求。而且在只做模具的時(shí)候我使用了整體式的結(jié)構(gòu),而對(duì)于此模具使用鑲嵌式的模具,對(duì)模具冷卻,注塑壓力等情況有很好的用處,但是如果使用鑲嵌式的形式的話,模具加工的難度,定位要求,精度有很高的要求,成本要求高。所以選擇了整體式的形式。4.3 塑料注射模具型腔常用加工方法及設(shè)備 型腔的普通
35、切削加工方法及設(shè)備 1 車床車床是以加工回轉(zhuǎn)體零件為主的機(jī)械加工機(jī)床。車床的種類很多,包括臥式車床 普通車 、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床,自動(dòng)車床等。車床工作時(shí)被加工工件裝在卡盤上,主軸使工件做銑床可以加工平面,曲面等各種表面,常見(jiàn)的銑床有立式銑床、臥式銑床、萬(wàn)能銑床、工刨床主要用于平而加工,常見(jiàn)的刨床有牛頭刨床、龍門刨床、插床等。牛頭刨床工作時(shí),鉗安裝于工作臺(tái)上,工作臺(tái)可以做左右移動(dòng)。刨刀固定在滑枕上的刀架中,磨床是用砂輪或其他磨料對(duì)金屬工件進(jìn)行加工的機(jī)床。常見(jiàn)磨床有平面磨床、外圓磨床、鉆床是以加工孔為主的機(jī)械加工機(jī)床,常見(jiàn)的鉆床有臺(tái)式鉆床、立式鉆床、搖臂鉆床、深模具上的各種孔,深孔鉆床還用來(lái)加工冷
36、卻水道等較深的孔數(shù)控加工機(jī)床簡(jiǎn)稱為數(shù)控機(jī)床 NC機(jī)床 ,數(shù)控就是指把控制機(jī)床或其他設(shè)備的操作指令 或程序 其機(jī)械部分與普通車床的差別不數(shù)控銑床的機(jī)械部分與普通銑床基本相同,工作臺(tái)可以做橫向、的藝內(nèi)容,數(shù)控銑床都能完成,此外維型面。數(shù)控銑床還可以在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上增加刀具庫(kù)和自動(dòng)換刀系統(tǒng)就構(gòu)成了加工中心。加工中心的刀具庫(kù)可特種加工是直接利用電能、化學(xué)能、光能等進(jìn)行加工的方法。特種加工與普通機(jī)械加工有電火花加工的原理是基于工具電極與工件電極 正極與負(fù)極 之間脈沖性火花放電時(shí)的電工具電極與工件電極在絕緣液體中靠近電火花加工機(jī)床一般由四大部分組成脈沖電源間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器電火花加工特點(diǎn)脈沖放電的能量密度高
37、工具電極與件間無(wú)作用力工件加工質(zhì)量高加工適應(yīng)性廣動(dòng)化程度高塑料模具型腔常用的電火花工藝方單電極平動(dòng)加法多電極更換加工法分解電極加法電火花線切割加工與電火花成形加丁的原理足一樣的,都是基于電脈沖放電時(shí)的電火 銅絲或鉬絲 作為工具,電火花線切割加工特點(diǎn)如下:采用線電極加工工件以線電極代替成形電極,不需要制造復(fù)雜的成形電極,省去了成形電極的設(shè)計(jì)與制造 2 適合加工復(fù)雜零件由于線電極的電極絲較細(xì),可以加工窄縫、微細(xì)異形孔和復(fù)雜形狀的零件。加工效率高由于線電極的切縫很窄,而且只對(duì)工件進(jìn)行輪廓切割加工,實(shí)際金屬蝕除量很少,材料利 4 線電極加工精度高加工時(shí)由于采用移動(dòng)的電極絲,因此電極絲在單位長(zhǎng)度上的損耗
38、較少,對(duì)加工精度的影響 5 加工零件形狀受限制電火花線切割加工只能加丁以直線為母線的曲面,而不能加工任意空間曲面,不能加工盲電解加工是利用金屬在電解液中的“電化學(xué)陽(yáng)極溶解”來(lái)加工工件的。 0.49MPa196MPa 的電解液從極之間流過(guò),并把陽(yáng)極工件溶解下來(lái)的電解產(chǎn)物以550m/s的速?zèng)_走。 注射量的校核在設(shè)計(jì)模具時(shí),為確保塑件質(zhì)量,應(yīng)保證注塑模內(nèi)所需注射量在注塑機(jī)實(shí)際的最大注射量的范圍內(nèi)。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),注塑機(jī)的最大注射量是其額定注射量的80%,換句話來(lái)說(shuō),一個(gè)注射周期內(nèi)所需注射的塑料熔體的總量必須在注塑機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)。注塑機(jī)額定注射量有兩種表示方法,一是用容量(cm3),一是用質(zhì)量
39、(g)表示。國(guó)產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)注塑機(jī)的注射量均以容量(cm3)表示。設(shè)計(jì)采用國(guó)產(chǎn)注塑機(jī),以容量校核。在一個(gè)注射成形周期內(nèi),需注射入模具內(nèi)的塑料熔體的容量,應(yīng)為制件和澆注系統(tǒng)兩部分容量之和,即 5-1 個(gè)成形周期內(nèi)所需注射的塑料容積(cm3)型腔數(shù)目單個(gè)塑件的容量(cm3)(27.8cm3) 澆注系統(tǒng)凝料和飛邊所需的塑料容量(cm3)(20cm3)。故應(yīng)使為XS-ZY-125注塑機(jī)額定注射量(125G)。65.680%×125滿足要求 鎖模力的校核注射成型時(shí),高壓塑料熔體充滿型腔時(shí),會(huì)產(chǎn)生使模具沿分型面分開(kāi)的脹模力,此脹模力等于塑件和澆道系統(tǒng)在分型面上投影面積與型腔壓力之積。為防止模具分型面被
40、脹模力頂開(kāi),必須對(duì)模具施加足夠的鎖模力,否則在分型面處將產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。因此模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使注塑機(jī)的額定鎖模力大于脹模力。 5-2 注塑機(jī)額定鎖模力(900KN)。、分別為制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的垂直投影面積(估算為全部面積的20%)分別為910.4mm2,50mm2塑料熔體在型腔內(nèi)的平均壓力 查模具設(shè)計(jì)手冊(cè) (2040MPa)。742.8KN900KN.滿足要求 最大注射壓力的校核注塑機(jī)的最大注射壓力必須大于成形塑件所需要的注射壓力。最大注射壓力是指注塑機(jī)料筒內(nèi)柱塞或螺桿對(duì)熔融塑料所施加的單位面積上的力,用于克服熔料流經(jīng)噴嘴、澆道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力。成形塑件所需的注射壓力是由塑料品種、注塑機(jī)類
41、型、噴嘴的結(jié)構(gòu)形式、塑件形狀的復(fù)雜程度、塑件的壁厚、精度、塑化方式、塑化溫度、模具溫度及澆注系統(tǒng)的壓力損失等因素決定的,其值一般在70150MPa范圍內(nèi)。一般來(lái)講,塑料熔體流動(dòng)性好,塑件形狀簡(jiǎn)單,塑件壁較厚所需注射壓力較??;螺桿式注塑機(jī)由于注射力較柱塞式注塑機(jī)要大,故注射壓力可取得小一些。設(shè)計(jì)模具時(shí),可參考各種塑料的注射成形工藝確定塑件的注射壓力,再與注塑機(jī)額定壓力相比較。其計(jì)算公式如下: 5-3 所需鎖模力(kN);型腔單位面積的注射壓力(MPa);型腔(包括澆注系統(tǒng))的投影面積。 1820+50 1870 注塑機(jī)的公稱注射壓力要大于塑件成型的壓力。即:MPa)。塑件成型所需要的實(shí)際注射壓力
42、(最大750MPa)。5.2 注塑機(jī)安裝模具部分的尺寸校核 噴嘴尺寸注塑機(jī)噴嘴頭一般為球面,其球面半徑R應(yīng)與模具的主流道始端的球面半徑吻合,以免高壓熔體從隙縫處溢出,一般模具的主流道始端的球面半徑應(yīng)比噴嘴球半徑大2mm5mm。 定位環(huán)尺寸注塑機(jī)定模固定板上有一規(guī)定尺寸的定位孔,注塑模定模板上相應(yīng)設(shè)計(jì)有定位環(huán)。為了使模具的主流道的中心線與注塑機(jī)噴嘴的中心線相重合,模具定模固定板上的定位環(huán)或主流道襯套與定位環(huán)的整體式結(jié)構(gòu)的外徑尺寸d應(yīng)與注塑機(jī)固定模板上的定位孔呈間隙配合,便于模具安裝。定位環(huán)的高度小型模具為7mm10mm,大型模具為10mm15mm,定位孔深度應(yīng)大于定位環(huán)的高度。 模具厚度在模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使模具的總厚度位于注塑機(jī)可安裝模具的最大模厚和最小模厚之間.同時(shí)應(yīng)校核模具的外形尺寸,使得模具能從注塑機(jī)拉桿之間裝入。模具閉合后的厚度(閉合厚度)應(yīng)在注塑機(jī)允許的最大模具厚度(570mm)和最小模具厚度(220mm)之間。結(jié)束語(yǔ)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)
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