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彎曲模具設(shè)計(jì)計(jì)算闡明書設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)闡明書1份模具裝配圖1張凸模零件圖1張凹模零件圖1張

目錄一、模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容…………………….3二、設(shè)計(jì)規(guī)定…………….3三、模具設(shè)計(jì)的意義……………………3四、彎曲工藝的有關(guān)簡介………………3(一)、彎曲工藝的概念…………………3(二)、彎曲的基本原理…………………4(三)、彎曲件的質(zhì)量分析………………4(四)、彎曲件的工藝性………………7(五)、最小相對彎曲半徑………………7五、設(shè)計(jì)方案確實(shí)定……………………7(一)、彎曲件工藝分析………………8(二)、彎曲件坯料展開尺寸的計(jì)算……8(三)、彎曲力的計(jì)算與壓力機(jī)的選用…………………9(四)、彎曲模工作部分尺寸設(shè)計(jì)……10六、模具整體構(gòu)造……………………16七、模具的工作原理及生產(chǎn)注意事項(xiàng)………………18八、總結(jié)………………19九、參照資料…………20

一、模具設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一副如下圖所示彎曲件的成形模具:(補(bǔ)充圖紙)二、設(shè)計(jì)規(guī)定詳盡的設(shè)計(jì)計(jì)算闡明書1份、重要零件圖、模具裝配圖1份。三、模具設(shè)計(jì)的意義沖壓成形/塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)是機(jī)制專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過模具的課程設(shè)計(jì)使學(xué)生加強(qiáng)對課程知識的理解,在掌握材料特性的基礎(chǔ)上掌握金屬成形工藝和塑件成型工藝,掌握一般模具的基本構(gòu)成和設(shè)計(jì)措施,為學(xué)生的深入發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的理論、實(shí)踐基礎(chǔ)。四、彎曲工藝的有關(guān)簡介(一)、彎曲工藝的概念彎曲是將金屬板料毛坯、型材、棒材或管材等按照設(shè)計(jì)規(guī)定的曲率或角度成形為所需形狀零件的沖壓工序。彎曲工序在生產(chǎn)中應(yīng)用相稱普遍。零件的種類諸多,如汽車上諸多履蓋件,小汽車的柜架構(gòu)件,摩托車上把柄,腳支架,單車上的支架構(gòu)件,把柄,門扣,鐵夾等。(二)、彎曲的基本原理以V形板料彎曲件的彎曲變形為例進(jìn)行闡明。其過程為:1、凸模運(yùn)動接觸板料(毛坯)由于凸,凹模不一樣的接觸點(diǎn)力作用而產(chǎn)生彎短矩,在彎矩作用下發(fā)生彈性變形,產(chǎn)生彎曲。2、伴隨凸模繼續(xù)下行,毛坯與凹模表面逐漸靠近接觸,使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少,毛坯與凹模接觸點(diǎn)由凹模兩肩移到凹模兩斜面上。(塑變開始階段)。3、伴隨凸模的繼續(xù)下行,毛坯兩端接觸凸模斜面開始彎曲。(回彎曲階段)。4、壓平階段,伴隨凸凹模間的間隙不停變小,板料在凸凹模間被壓平。5、校正階段,當(dāng)行程終了,對板料進(jìn)行校正,使其圓角直邊與凸模所有貼合而成所需形狀。(三)、彎曲件的質(zhì)量分析在實(shí)際生產(chǎn)中,彎曲件的質(zhì)量重要受回彈、滑移、彎裂等原因的影響,重點(diǎn)簡介回彈原因,詳細(xì)如下。1、彎曲件的回彈回彈——常溫下的塑性彎曲和其他塑性變形同樣,在外力作用下產(chǎn)生的總變形由塑性變形和彈性變形兩部分構(gòu)成。當(dāng)彎曲結(jié)束,外力清除后,塑性變形留存下來,而彈性變形則完全消失。彎曲變形區(qū)外側(cè)因彈性恢復(fù)而縮短,內(nèi)側(cè)因彈性恢復(fù)而伸長,產(chǎn)生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具對應(yīng)尺寸不一致的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為彎曲件的彈性回跳(簡稱回彈)。彎曲件的回彈現(xiàn)象一般體現(xiàn)為兩種形式:一是彎曲半徑的變化,由回彈前彎曲半徑r0變?yōu)榛貜椇蟮膔1。二是彎曲中心角變變,由回彈前彎曲中心角度α0(凸模的中心角度)變?yōu)榛貜椇蟮墓ぜ?shí)際中心角度α1。2、影響回彈的重要原因1)材料的力學(xué)性能金屬材料的變形特點(diǎn)與材料的屈服強(qiáng)度成正比,與彈性模數(shù)E成反比,即材料的屈服強(qiáng)度σs越高,彈性模量E越小,彎曲彈性回跳越大。2)相對彎曲半徑r/t相對彎曲半徑r/t越大,板料的彎曲變形程度越小,在板料中性層兩側(cè)的純彈性變形區(qū)增長越多,塑性變形區(qū)中的彈性變形所占的比例同步也增大。故相對彎曲半徑r/t越小,則回彈也越小。3)彎曲中心角α4)彎曲方式及彎曲模板料彎曲方式有自由彎曲和校正彎曲。在無底的凹模中自由彎曲時,回彈大;在有底的凹模內(nèi)作校正彎曲時,回彈值小。原因是:校正彎曲力較大,可變化彎曲件變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài),增長圓角處的塑性變形程度。5)彎曲件形狀工件的形狀越復(fù)雜,一次彎曲所成形的角度數(shù)量越多,各部分的回彈值互相牽制以及彎曲件表面與模具表面之間的摩擦影響,變化了彎曲件各部分的應(yīng)力狀態(tài)(一般可以增大彎曲變形區(qū)的拉應(yīng)力),使回彈困難,因而回彈角減小。如Π形件的回彈值比U形件小,U形件又比V形件小。6)模具間隙在壓彎U形件時,間隙大,材料處在松動狀態(tài),回彈就大;間隙小,材料被擠壓,回彈就小。3、減少回彈的措施1)選用合適的彎曲材料在滿足彎曲件使用規(guī)定的條件下,盡量選用彈性模量E大、屈服極限σs小、加工硬化指數(shù)n小、機(jī)械性能較穩(wěn)定的材料,以減少回彈。2)改善彎曲工藝(1)采用熱處理工藝對某些硬材料和已經(jīng)冷作硬化的材料,彎曲前先進(jìn)行退火處理,減少其硬度以減少彎曲時的回彈,待彎曲后再淬硬。在條件容許的狀況下,甚至可使用加熱彎曲。(2)增長校正工序運(yùn)用校正彎曲工序,對彎曲件施加較大的校正壓力,可以變化其變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),以減少回彈量。一般,當(dāng)彎曲變形區(qū)材料的校正壓縮量為板厚的2%~5%時,就可以得到很好的效果。(3)采用拉彎工藝

3)改善零件的構(gòu)造設(shè)計(jì)在變形區(qū)壓加強(qiáng)肋或壓成形邊翼,增長彎曲件的剛性,使彎曲件回彈困難。4)改善模具構(gòu)造(1)賠償法運(yùn)用彎曲件不一樣部位回彈方向相反的特點(diǎn),按預(yù)先估算或試驗(yàn)所得的回彈量,修正凸模和凹模工作部分的尺寸和幾何形狀,以相反方向的回彈來賠償工件的回彈量。(2)校正法當(dāng)材料厚度在0.8mm以上,塑性比很好,并且彎曲圓角半徑不大時,可以變化凸模構(gòu)造,使校正力集中在彎曲變形區(qū),加大變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的變化程度(迫使材料內(nèi)外側(cè)同為切向壓應(yīng)力、切向拉應(yīng)變),從而使內(nèi)外側(cè)回彈趨勢互相抵消。(3)采用聚氨酯彎曲模運(yùn)用聚氨酯凹模替代剛性金屬凹模進(jìn)行彎曲,彎曲時金屬板料伴隨凸模逐漸進(jìn)入聚氨酯凹模,激增的彎曲力將會變化圓角變形區(qū)材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),到達(dá)類似校正彎曲的效果,從而減少回彈。4、回彈值確實(shí)定1)小變形(r/t≥10)自由彎曲時的凸模彎曲角和凸模圓角半徑;式中:——凸模圓角半徑;r——彎曲件圓角半徑;——彎曲件彎曲角;——凸模彎曲角;——材料屈服點(diǎn);E——材料彈性模量;t——板料厚度;2)大變形(r/t<5)時彎曲件圓角半徑變化很小,而只修正彎曲角。表-1單角90°校正彎曲回彈角材料r/t≤11~22~3Q215、235Q1~1.5°0~2°1.5~2.5°純銅、鋁、黃銅0~1.5°0~3°2~4°對于彎曲件彎曲角不為90°時回彈角:式中:——彎曲角為時的回彈角;——彎曲件彎曲角;——彎曲角為90°的回彈角;模具設(shè)計(jì)時,當(dāng)彎曲件彎曲角時,取凸模角度;當(dāng)時,取凸模角度,通過試模來進(jìn)行修正。該彎曲件彎曲角都為90°,其回彈角查表-1得,則其他影響原因1、彎曲件的彎裂彎曲件變形區(qū)外邊是拉伸區(qū),當(dāng)此區(qū)的拉應(yīng)力超過材料的應(yīng)力極限時(強(qiáng)度極限)就產(chǎn)生裂紋。彎曲件的相對彎曲半徑r/t越小,則變形越大,越易拉裂。2、彎曲件的滑移由于毛坯與模具之間磨擦的存在,當(dāng)磨擦力不平衡時導(dǎo)致毛坯的移位,稱作滑移,使彎曲件的尺寸達(dá)不到規(guī)定:1)產(chǎn)生滑移的原因:由于兩邊磨擦力不等。工作不對稱,毛坯兩邊與凹模接觸面不相等;凹模兩邊的邊緣圓角半徑不相等,半徑小,磨擦力更大;兩邊折彎的個數(shù)不一樣樣;V形彎曲中凹模不是中心對稱,角度小的一邊正壓力大,磨擦大;凹模兩邊的間隙和潤滑狀況不一樣樣。2)防止滑移的措施盡量采用對稱凹模,邊緣圓角相等,間隙均勻;采用彈性頂件裝置的模具構(gòu)造;采用定位銷的模具構(gòu)造。(四)、彎曲件的工藝性1、最小彎曲半徑:在保證外層纖維不發(fā)生破壞的條件下,所能彎曲零件內(nèi)表面的最小圓角半徑,稱作彎曲件的最小彎曲半徑,表達(dá)彎曲時的成形極限。最小彎曲半徑的影響原因:材料的力學(xué)性能;彎曲線的方向:由于板料的扎制導(dǎo)致板料性能和各項(xiàng)異性,扎制方向塑性很好,使彎曲的切向變形方向與扎制方向一致;板料寬度:寬度加大,最小彎曲半徑增大;板料的表面質(zhì)量;彎曲角;板料的厚度。2、彎曲件直邊高度彎曲件的彎曲邊高度不適宜太小,h>R+2t,如彎曲邊高度太小,則難以形成足夠的彎矩。(五)、最小相對彎曲半徑;;而彎曲件的相對彎曲半徑為:,因此在彎曲工藝時不必采用特殊工藝措施。五、設(shè)計(jì)方案確實(shí)定(一)、彎曲件工藝分析該彎曲件名為壓塊,形狀對稱,尺寸無精度規(guī)定,材料是Q235A,一般碳素鋼。采用復(fù)合模沖壓成形,其需要通過三道工序完畢:落料、沖中間孔、復(fù)合彎曲、沖兩側(cè)孔。落料工序已經(jīng)在上道工序中沖制完畢。本模具是完畢1個U形和2個V形彎曲的沖壓工藝,彎曲角都是90°。(二)、彎曲件坯料展開尺寸的計(jì)算(補(bǔ)充圖紙)1、中性層確實(shí)定由于中性層的長度在彎曲變形前后不變,其長度就是彎曲件坯料展開尺寸的長度。而欲求中性層長度就必須找到其位置,用曲率半徑表達(dá)。中性層位置與板料厚度t、彎曲半徑r、變薄系數(shù)等原因有關(guān),在實(shí)際生產(chǎn)中為了使用以便,一般采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來確定中性層的位置:式中:——中性層半徑;r——彎曲件內(nèi)彎半徑;x為中性層位移系數(shù),其值件下表:表-2r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.534567≥8x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5從彎曲件圖可以看到:圓角半徑都為r=2mm,板料厚度t=2mm,查表-2得x=0.32,則中性層半徑為:2、毛坯展開尺寸的計(jì)算由于圓角半徑r>0.5t,因此毛坯展開長度等于彎曲件直線部分長度與彎曲部分中性層展開長度的總和,即。彎曲件有5段直線部分和4段彎曲部分,因此(三)、彎曲力的計(jì)算與壓力機(jī)的選用1、彎曲力的計(jì)算彎曲力是指彎曲件在完畢預(yù)定彎曲時所需要的壓力機(jī)施加的壓力,是設(shè)計(jì)沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要根據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機(jī)械性能、彎曲措施和模具構(gòu)造等多種原因有關(guān),理論分析措施很難精確計(jì)算,在實(shí)際生產(chǎn)中常按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。1)自由彎曲時的彎曲力公式V形彎曲件:;U形彎曲件:;式中:、——自由彎曲力;B——彎曲件的寬度;t——彎曲件厚度;r——內(nèi)圓彎曲半徑;——彎曲材料的抗拉強(qiáng)度;K——安全系數(shù),一般取1.3。2)、校正彎曲力公式式中:——校正力;——單位面積上的校正力,Mpa,見表-3;A——彎曲件被校正部分的投影面積,mm2。表-3單位校正彎曲力單位(MPa)3)計(jì)算本彎曲件彎曲部分,其中兩處V形彎曲,一處U形彎曲。Q235A的V形彎曲力:U形彎曲力:總彎曲力:校正彎曲力:查表4-9得;彎曲件被校正部分的投影面積自由彎曲力與校正彎曲力之和:2、壓力機(jī)的選用壓力機(jī)的選用總原則:壓力機(jī)的公稱壓力必須不小于彎曲時的所有工藝力之和。由于本模具采用自由彎曲和校正彎曲,因此壓力機(jī)的公稱壓力必須不小于自由彎曲力與校正彎曲力之和,即。壓力機(jī)選用還決定于壓力機(jī)的調(diào)整與板料厚度誤差的大小。由上述可知,該彎曲件彎曲所需的壓力是72230N,查取模具設(shè)計(jì)手冊,可選用品有如下規(guī)格的壓力機(jī),詳細(xì)如下:型號公稱壓力滑塊行程行程次數(shù)最大閉合高度閉合高度調(diào)整量工作臺尺寸墊板尺寸模柄孔尺寸J11-50160KN50150次/min2245前后300mm,左右450mm厚度40mm,孔徑210mm直徑40mm,深度60mm(四)、彎曲模工作部分尺寸設(shè)計(jì)1、凸模圓角半徑當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑r/t較小時,取凸模圓角半徑等于或略不不小于工件內(nèi)側(cè)的圓角半徑r,但不能不不小于材料所容許的最小彎曲半徑rmin。由前面所述,該工件的相對彎曲半徑等于最小相對彎曲半徑,那么,凸模的圓角半徑應(yīng)等于工件內(nèi)側(cè)圓角半徑,即。2、凹模圓角半徑凹模圓角半徑的大小不會直接影響到彎曲件的圓角半徑,不過過小的凹模圓角半徑會使彎矩的彎曲力臂減小,毛坯如凹模困難,會擦傷毛坯表面。此外,凹模兩側(cè)的圓角半徑必須相等,否則會引起板料偏移。在實(shí)際生產(chǎn)中一般根據(jù)材料厚度選用凹模圓角半徑:當(dāng);;。由于采用復(fù)合模彎曲,凹模還要實(shí)現(xiàn)兩處V型彎曲工藝,且,因此,取。3、凹模深度凹模深度要合適,若過小則彎曲件兩端自由部分太長,工作回彈大,不平直;若深度過大則凹模過高,揮霍模具材料并需要較大的壓力機(jī)工作行程。對于U型彎曲件,假如彎曲件直邊較長,凹模深度可以不不小于工件高度,凹模深度l0值見下表:表-4彎曲U型件的凹模深度l0(mm)但由于本模具原理如下圖形式:凹模的詳細(xì)尺寸見凹模零件圖。4、凸、凹模的間隙V形件彎曲時,凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的。但在模具設(shè)計(jì)中,必須考慮到要使模具閉合時,模具的工作部分與工件能緊密貼合,以保證彎曲質(zhì)量。U形件彎曲時必須合理確定凸、凹模之間的間隙,間隙過大則回彈大,工件的形狀和尺寸誤差增大。間隙過小會加大彎曲力,使工件厚度減薄,增長摩擦,擦傷工件并減少模具的壽命。U形件凸、凹模的單面間隙值一般可按下式計(jì)算:;式中:Z/2——凸、凹模的單面間隙;t——板料厚度的基本尺寸;△——板料厚度的正偏差;C——根據(jù)彎曲件的高度和寬度而決定的間隙系數(shù),其值按表4-16選用。表-5間隙系數(shù)C值(單位mm)當(dāng)工件精度規(guī)定較高時,間隙值應(yīng)合適減小,可以取Z/2=t。查有關(guān)資料板料厚度的正偏差為由公式可得:5、U形彎曲處的凸、凹模工作部分尺寸及公差凸、凹模工作部分尺寸重要是指彎曲件的凸、凹模的橫向尺寸。當(dāng)工件標(biāo)注外形尺寸時,應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件,間隙取在凸模上;當(dāng)工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時,應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件,間隙取在凹模上。而凸、凹模的尺寸和公差應(yīng)根據(jù)工件尺寸、公差、回彈狀況以及模具的磨損規(guī)律而定。1)彎曲件標(biāo)注外形尺寸凹模尺寸為凸模尺寸為(或凸模尺寸按凹模實(shí)際尺寸配制,保重單面間隙Z/2)2)彎曲件標(biāo)注內(nèi)形尺寸凸模尺寸為凹模尺寸為(或凹模尺寸按凸模實(shí)際尺寸配制,保重單面間隙Z/2)式中:L——U形彎曲件基本尺寸,mm;、——凸、凹模工作部分尺寸,mm;——彎曲件公差,mm;、——凸、凹模制造公差,選用IT7~IT9級精度,mm;Z/2——凸、凹模單面間隙。由彎曲件圖可以看出彎曲件標(biāo)注外形尺寸,且彎曲件未標(biāo)注尺寸公差,則按未按公差I(lǐng)T14級來處理,查表得彎曲件公差,凹模制造公差,選用IT9級精度,凸模制造公差,選用IT8級精度。凹模尺寸為凸模尺寸為由于頂件板與凹模的配合為:0.1—0.5mm(單邊),因此頂件板尺寸為6、模具零件材料的選用模具材料的選用一般原則為:要有足夠的使用性能;良好的工藝性—好的淬透性、耐回火性高、熱處理變形??;合理的經(jīng)濟(jì)性能。應(yīng)考慮到的原因:模具的工作條件—受力狀態(tài)、工作溫度、腐蝕等;模具工作性質(zhì)及其加工手段;模具熱處理規(guī)定等。1)凸、凹模的常用材料及熱處理規(guī)定表-6沖件狀況選用材料熱處理硬度HRC一般彎曲的凸模、凹模及鑲塊T8A、T10A淬火56-60規(guī)定高度耐磨的凸模、凹模及鑲塊CrWMn淬火60-64形狀復(fù)雜的凸模、凹模及鑲塊Cr12淬火生產(chǎn)量大的的凸模、凹模及鑲塊Cr12MoV淬火選用Cr12為凸、凹模的材料。7、模具零件形式的選用1)模架的選用初步選用滑動導(dǎo)向模架中的后側(cè)導(dǎo)柱模架,其特點(diǎn)是導(dǎo)向裝置在后側(cè),橫向、縱向送料比較以便,但由于偏心載荷的作用將加劇導(dǎo)向裝置和凸、凹模之間的磨損,從而影響了模具壽命,一般用于較小的沖模。見下圖詳細(xì)尺寸如下:表-8

選用凹模邊界L=200mm,B=100mm,閉合高度h=160~190mm,上模座200*100*35,下模座200*100*40,導(dǎo)柱25*150,采用B型一般導(dǎo)柱,導(dǎo)套25*85*33,采用A型一般導(dǎo)套。導(dǎo)套(導(dǎo)柱)與上、下模座采用H7/r6配合精度。2)模柄的選擇模柄的作用是將模具的上模座固定在沖床的滑塊上。常見的模柄形式有壓入式模柄、旋入式模柄、凸緣模柄、浮動式模柄、槽型模柄、通用模柄、推入式模柄。壓入式模柄能保證較高的同軸度和垂直度,合用于中小型模具,故在此選用壓入式模柄。3)凸模固定板的選用凸模固定板的厚度一般為凹模厚度的0.6~0.8倍,其平面尺寸可以與凹模、卸料板外形尺寸相似。4)螺釘、銷釘?shù)倪x用螺釘用于固定模具零件,一般選用內(nèi)六角螺釘;銷釘起定位作用,常用圓柱銷釘。它們的選用應(yīng)根據(jù)沖壓力大小、凹模厚度等確定。下面是螺釘規(guī)格:表-9凹模厚度≤13>13~19>19~25>25~32>35螺釘規(guī)格M4、M5M5、M6M6、M8M8、M10M10、M12六、模具整體構(gòu)造

七、模具的工作原理及生產(chǎn)注意事項(xiàng)(一)、工作原理模具由上模座、凸模、凸模固定板、凸模墊板、銷釘、螺釘、凹模、凹模墊板、頂件塊、推桿、下模座、緊固螺釘?shù)葮?gòu)成。模具的工作過程:啟動模具后,將板料放在凹模上,通過定位銷可靠定位,并通過頂板上定位銷與板件上的中間孔配合固定,防止在彎曲時板件移動,凸模下行完畢彎曲工藝。當(dāng)行程終了時,凸?;爻?,頂料件將彎曲件頂出,完畢一種工作流程。(二)、生產(chǎn)注意事項(xiàng)1、模具的安裝和搬運(yùn)沖模的使用壽命、工作安全和沖件質(zhì)量等與沖模的對的安裝有著極大的關(guān)系。1)沖模應(yīng)對的安裝在壓力機(jī)上,使模具上下部分不發(fā)生偏斜和位移,這樣可以保證模具有較高的精確性,防止產(chǎn)生廢品。并且可保證模具壽命。2)模具安裝時,將帶有導(dǎo)向的模具,上下應(yīng)同步搬到工作臺面上。由于大型模具在工作臺面上不便移動,應(yīng)按材料的送料方向、產(chǎn)品的取出方式、氣墊頂桿孔的位置等盡量精確定位。先固定上模,然后根據(jù)上模的位置固定下模。3)固定上模的措施有壓板壓緊、螺釘緊固、燕尾槽配合和模柄固定等。對中小型模具,最常用的措施是模柄固定。模柄裝入曲柄壓力機(jī)模柄孔后,采用模柄夾持器來固定。夾緊模柄時,旋緊夾持器上兩螺母,再用方頭螺釘頂緊模柄。4)凡大型模具用模柄固定期,為增強(qiáng)固定的可靠性,制成帶固定斜面的模柄把用固定螺釘緊固,或模具的上模座用吊掛螺絲安裝。5)當(dāng)模柄外形尺寸大小模柄孔尺寸時,嚴(yán)禁用隨意可以得到的鐵塊、鐵片等雜物作為襯墊,

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