带凸缘长方体盒形件感温卡的冲压工艺模具设计【拉深模、切边模含2副模具14张CAD图带卡片】
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带凸缘长方体盒形件感温卡的冲压工艺模具设计【拉深模、切边模含2副模具14张CAD图带卡片】
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- 内容简介：
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11绪论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比差距相当大。11国内模具的现状和发展趋势111国内模具的现状冲裁模以大型冲模覆盖件模具为代表。我国已能生产部分轿车覆盖件模具。如东风汽车公司冲模厂，已设计制造了富康轿车部分内覆盖件模具。一汽模具中心生产了捷达王轿车外覆盖件模具。轿车覆盖件模具，具有设计和制造难度大，质量和精度要求高的特点。可代表覆盖件模具的水平。在设计制造方法，手段上面已基本达到了国际水，模具结构功能方面也接近国际水平，在轿车模具国产化进程中前进了一大步。但在制造质量、精度、制造周期和成本方面，与国外相比还存在一定的差距。标志冲模技术先进水平的多工位级进模和多功能模具，是我国重点发展的精密模具品种。有代表性的是集机电一体化的铁芯精密自动叠片多功能模具，已达到国际水平。如南京长江机器制造厂的电机铁芯自动叠铆硬质合金多工位级进模具有自动冲切、叠压、铆合、计数、分组，转子铁芯扭斜，安全保护等功能，凹模采用拼块式，零备件可互换。常州宝马集团公司的步进电机定转子带双回叠片硬质合金级进模。具有转子冲片落料、旋转72再叠片，定子冲片落料、回转90再叠片、以消除料厚误差等功能。这两项模具精度达2M，步距精度23M，双回转精度1，寿命达到1亿次以上，制造周期56个月，而价格仅为同类进口模具的1/21/3，已达到国际先进水平，完全可以替代进口。其他如48、54、68条腿集成电路柜架多工工位级进模、电子枪硬质合金多工进级进模、别克轿车安全带座式工位级进模、空调器散热片多工位级进模，均达到国外同类产品水平。但总体上和国外多工位级进模相比，在制造精度、使用寿命、模具结构和功能上，仍存在一定差距。在一般冲模方面，浙江慈溪鸿达电面模具制造中心的铁芯片复合冲模，实现系列化、标准化、专业化生产，质量稳定，模具费用较一般低3050，交货周期720天，并备有现货供应。在适应市场经济方面迈出了可喜的一步。2112国内模具的发展趋势国内模具发展十大趋势“十五”期间，我国模具行业重点发展的产品是汽车覆盖件模具，精密冲压模，大型、精密塑料模，大型薄壁精密复杂压铸模，大型精密锻模，塑料型材、波纹管挤出模及管接头模具，子午线橡胶轮胎活络模，长寿命玻璃陶瓷，多工位冷锻模及冷挤模，壳体连续拉伸模，新型快速经济模，主要模具标准件、拉丝模等新产品。模具市场的特点是总的趋势平稳向上，但各类不同模具的表现不可能一致。冲压模、塑料模和压铸模，它们的总和一般占模具总量的80左右。在未来的模具市场中塑料模具和压铸模的发展速度将高于冲压模，它们在模具总量中的比例将逐步提高。随着工业的不断发展，将对模具提出越来越高的要求，因此精密、大型、复杂、长寿命模具的需求发展将高于模具总量的发展速度。同时，由于近年来我国每年用近10亿美元进口模具，其中精密、大型、复杂、长寿命模具占多数，所以从减少进口角度出发，这类高档模具在市场的分额比例也将逐步增大。随着多品种、小批量产品时代的逐步来临和企业对模具能保证新产品快速上市的要求，各种快速经济模具也将随之应运而生。将随之应运而生。未来我国的模具将呈现十大发展趋势第一，模具日趋大型化。这是由于用模具成型的零件日渐大型化和高生产效率要求发展的“一模多腔”所造成的。第二，模具的精度将越来越高。10年前精密模具的精度一般为5微米，现在已达到23微米，不久1微米精度的模具将上市。这要求超精加工。第三，多功能复合模具将进一部发展。新型多功能复合模具除了冲压成型零件外，还担负叠压、攻丝、铆接和锁紧等组装任务，对钢材的性能也要求越来越高。第四，热流道模具在塑料模具中的比重也将逐渐提高。由于采用热流道技术的模具可提高制件的生产率和质量，并能大幅度节约制作的原材料，因此热流道技术的应用在国外发展很快，许多塑料模具厂所生产的塑料模具一半以上采用了热流道技术，有的厂家使用率达到80以上，效果十分明显。热流道模具在我国也已生产，有些企业使用率上升到2030。第五，随着塑料成型工艺的不断改进与发展，气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具将随之发展。这类模具要求刚性好，耐高压，特别是精密模具的型腔应淬火，浇口密封性好，模温能准确控制，所以对模具钢的性能要求很强。3第六，标准件的应用将日益广泛。模具标准化及模具标准件的应用将极大地影响模具制造周期，且还能提高模具的质量和降低模具制造成本。因此，模具标准件的应用在“十五”期间必将得到较大的发展。第七，快速经济模具的前景十分广阔。现在是多品种小批量的的生产时代，21世纪，这种生产方式占工业生产的比例将达到75以上。由此，一方面是制品使用周期缩短，另一方面花样变化平凡，要求模具的生产周期愈短愈好。因此，开发快速经济模具将越来越引起人们的重视和关注。第八，随着车辆和电机等产品向轻量化发展，压铸模的比例将不断提高，同时对压铸模的寿命和复杂程度也将提出越来越高的要求。第九，以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例将不断增大。同时由于机械零件的复杂程度和精度的不断提高，对塑料模具的要求也越来越高。第十，模具技术含量将不断提高，中、高档模具比例将不断增大，这也是产品结构调整所导致模具市场走势的变化。12国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50以上；国外模具企业的组织形式是“大而专“、“大而精“。2004年中国模具协会在德国访问时，从德国工业、模具行业组织德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90，可见其规模效益。随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到2530万美元。4国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70以上，而我国才达到4513带凸缘筒形件拉深模具设计与制造方面拉深是冲压基本工序之一，它是利用拉深模在压力机作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。它不仅可以加工旋转体零件，还可以加工盒形零件及其他形状复杂的薄壁零件，但是，加工出来的制件的精度都很低。一般情况下，拉深件的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。只有加强拉深变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定拉深工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解决拉深变形中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。带凸缘筒形件是典型的拉深件，其工作过程很简单，先落料再拉深，根据计算确定它可以一次拉深成功。2带凸缘筒形件冲压工艺的分析21拉深件工艺分析原始资料如图所示生产批量大批量材料铝材厚度1MM此工件为带凸缘盒形件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。公差等级为IT15级。工件底部圆角半径4MM,外形尺寸为558MM查得其公差为05MM，内形尺寸为316MM，其公差为039MM属于小型零件。工件高度8MM其公差为05MM可在拉深后采用修边达到要求。因为零件为铝材盒型件，拉深工艺性很好。22拉深工艺计算和工艺方案拉深件的工艺计算是拉深工艺设计中的一个环节，本制件的工艺计算属于最简单5的。其主要的内容包括计算毛坯的长L和宽、确定工序件的尺寸等。221工艺方案的确定根据制件的工艺分析,知道制件是个带凸缘盒型拉深件。所以它的基本工序有落料、拉深、切边。根据这两个基本工序可拟出三种方案方案一先落料、后拉、冲裁、切边。采用复合模生产。方案二落料拉深。再用第二副模具切边生产。比较二种方案，方案一模具结构复杂，而且铝材易变形，切边时易让制件变形，难以满足工件生产的要求。且操作不方便。方案二虽需两副模具，但模具结构简单，生产效率高，尽管学要两幅，但由于零件的几何形状简单，模具制造并不困难。较复杂，操作不方便。由上可知生产采用方案二为佳。222计算毛坯尺寸根据模具实用技术设计综合手册确定修边余量具表13516。拉深件坯料直径，对于尺寸AXB的矩形盒拉深件可以看作由两个宽度为B的半正方形中间为（AB）的直边所组成，这时毛坯形状是由两个半径为R的半圆弧和两个平行边所组成的长圆形。长圆形毛坯的圆弧半径为RBD/218/29长圆形毛坯的长度为L2RB（AB）DAB181634长圆形毛坯宽度为KDB2RB2H043RAB/A2R4029。另一半半球形拉深同上长圆形毛坯的长度为RBD/27,长圆形毛坯的长度为L2RBAB18,长圆形毛坯的宽度K38。由上可知毛坯宽度为38，长度L526223排样、裁板方案由于毛坯材料为铝材，易变形，延伸性好。拉深多次边缘易起皱。影响设计的要求，所以只要一次一个拉深就行，且操作方便。以致就不用排样等。如图224成形次数的确定该工件为有凸缘盒形件，按带凸缘拉深计算查参考文献3H/BH/B所以可以一次拉成。拉深系数/049MDD所以可以采用单工序模设计。225确定是否用压边圈根据模具实用与制造选用手册表255图269T/D10020M06表255得，不需要采用压边圈。23压力、压力中心计算及压力机的选用因为本制件是不对称图，应算其压力中心XXLXLXLXLXLXLXL1234567XLXL/LLLLLLLLL891289YYLYLYLYLYLYLYL1234567YLYL/LLLLLLLLL89123897由上算的结果131231压力计算（1）落料力查参考文献5K05,137MPBFKLT落料力BF05X57X1X13739045落料力（2）拉深力本制件拉深时不需要采用压边圈。其拉深力的计算公式应该以生产中常用的经验公式进行计算查参考文献5K取，137MPBF125AB1613175MP拉深力由于在实际生产中，拉深所需要的拉深力较大些，所以在选取压力机的公称压力时，应高出总力的6070。拉深功计算不变薄拉深A3MAX31010HCPHP平均式中A拉深功J；最大拉深力N；MAXPH拉深深度；图15拉深功行程图C系数；压力电动机功率按下式计算凸模行程H均HAP均8361750621NKANN式中N压力电动机功率KWK不平衡系数K（1214）A拉深功J压力机效率06081N1N电动机效率09095223617095760813PKW32232压力机的类型选用压力机的工作行程需要考虑工件的成形和方便取件。压力机的类型选择，主要根据冲压性质，生产批量大小，制件的几何形状尺寸，精度要求以及安全操作因素来确定。本设计的制件属于大批量，精度中等，外形轮廓一般但是需要压边装置，保证压力的可靠性以及制件的精度。因此，工作行程根据拉深力的计算结果和工件的高度，选择压力机查参考文献6开式固定台式压力机参数初选压力机型号为YA2135，见下表11表11压力机公称压力/KN350发生公称压力时滑块离下极点距离/MM5滑块行程/MM130最大闭合高度/MM280滑块行程次数不小于次/MIN50最大闭合高度固定台和可倾/MM1609闭合高度调节量/MM60滑块中心到机身距离/MM205立柱距离428垫板尺寸/MM厚度直径60225模柄孔尺寸/MM直径深度5070滑块底面尺寸/MM前后左右210170工作台尺寸左右前后/MM610380工作台孔尺寸左右前后/MM290200工作台孔尺寸直径/MM260233辅助工序（退火润滑）退火在拉深过程中，抗力和强度增加，而韧性降低。本工艺下料之后需要在退火炉中退火。退火7分钟温度520退火不能摞片。常用的退火方式有两种高温退火和中间退火。但是本制件的拉深工序需要润滑。润滑在拉深过程中金属材料与模具的表面直接接触而且相互作用的压力很大，使材料在凹模表面滑动时产生很大的摩擦压力，摩擦力增加了拉深所需要的力和工件的拉应力，因而对拉深过程不利，易使工件造成废品。另外材料与凹模表面的摩擦还降低了模具的寿命和容易划伤工件表面，使用润滑剂后可在材料和凹模表面之间形成一层薄膜将两者润滑表面相互隔离，因而可以产生减少摩擦力和磨损现象。103模具的结构设计31模具工作部分的计算311拉深模的间隙深间隙对拉深过程有较大的影响。它不仅影响拉深件的质量与尺寸精度，而且影响拉深模的寿命以及拉深是否能够顺利进行。因此，应该综合考虑各种影响因素，选取适当的拉深间隙值，既可保证工件的要求，又能使拉深顺利进行。本模具的拉深间隙查参考文献8得出Z/212T12MM。312凸、凹模工作部分尺寸和公差拉深以制件的标注为准则见图11以凸模为基准，标注内形模具的制造公差按IT112级选取。根据公式凸模尺寸D（D04）0TMINT凹模尺寸DD04ZMIN0AIA式中DDDP拉深凹模和凸模的尺寸，MMZMIN双面间隙，MM工件公差，MM凸模和凹模的制造公差，MM计算出以下尺寸为拉深凸模尺寸D（DMIN04）P0820004T拉深凹模尺寸DDMIN04ZMIN01060060A由于制件结构简单精度要求不高，所以采用凸模和凹模分开加工的方法制作凸凹模。313选用模架、确定闭合高度及总体尺寸选用后侧导柱模架，其两导柱、导套分别装在上下模座后侧，凹模面积是导套前的有效区域。可用于冲压较宽条料，送料及操作方便，可纵向横向送料。再按其标准11选择具体结构尺寸见表21。表21模架规格选用名称尺寸材料热处理上模座21012535HT200下模座21012545HT200导柱2211020渗碳5862导套37853320渗碳5862HMIN160MM,HMAX280MM。模具的闭合高度H闭H上H凹H凸H下H橡皮H垫板H卸料板35202045311014175MM式中H凹凹模厚度，H凹20MM；H凸凸模厚度，H凸20MM；H上上模座的厚度，H上35MM；H下下模座的厚度，H下45MM；因为模具的封闭高度H应该介于压力机的最大封闭高度HMAX和最小封闭高度HMIN之间，HMAX5MMHHMIN10MM。由此可以看出，符合要求。32模具零件的结构设计1）正装结构根据上述分析，本零件的冲压包括拉深和切边两个工序，采用倒装结构，。2）送料方式因是大批量生产，采用手工送料方式。3）定位装置本工件在复合模中尺寸是较小的，又是大批量生产，采用固定挡料销定12位。首冲时利用条料毛边抵住挡料销定位，送料时废料孔与固定挡料销作为定位，依此保证条料送进的精度。4）导向方式为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。由于已经采用了手工送料方式，为了提高开敞性，采用后侧导柱模架。5）卸料方式本模具采用正装结构，模具结构简单，直接用卸料板卸料。无需用顶杆等装置。321凹模内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定；凹模需要有三个以上的螺钉与凹模固定板固定一起时光整体。，还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。有一个挡料销用的销孔。322凸模图21凹模凸模的外形尺寸工作尺寸由前面的计算确定。它需要三个以上的螺纹孔，以便与下模座固定。凸模上一般开有出气孔，这样会使卸件容易些，否则凸模与工件由于真空状态而无法卸件。查参考文献10，本凸模出气孔的直径为5MM。323导柱、导套对于生产批量大、要求模具寿命高的模具，一般采用导柱、导套来保证上、下模13的导向精度。导柱、导套在模具中主要起导向作用。导柱与导套之间采用间隙配合。根据冲压工序性质、冲压的精度及材料厚度等的不同，其配合间隙也稍微不同。因为本制件的厚度为1MM，所以采用H7/F7。324模柄对于小型的冲裁模直接利用模柄与压力机固定。325其他零件模具其他零件的选用见表下表22。表22模具其他零件的选用14圆柱销245钢GB287113定位销345钢GB1198612卸料螺钉145钢11垫板145钢GB/T285510橡胶9弹性卸料板1Q275GB28718凸模1T8钢7模柄1Q275GB/T28626紧固螺钉845钢GB70855上模座1HT200GB119854凹模2T8钢GB/T1193导套145GB/T286162导柱220GB/T286111下模座1HT200序号名称件数材料备注1433模具总装图14图29模具总装图由以上设计，可得到模具的总装图，其工作过程是将条料送入弹性卸料板9上平放在凸模面上，由定位销定位，压力机滑块下行，凹模固定板8下表面首先接触条料，压力机继续下滑；这时橡皮起到弹性作用使得凸模接触料板顶入凹模，继续下滑到一定程度。压力机回程这时橡皮弹回。卸料板9把制件弹出。34切边总装图1513模具工作过程压力机下行，使得8凸模首先接触到板材。随着压力机继续下行，橡皮起到弹性作用带动卸料板下滑，使得凸模切掉板材边。压力机回程。橡皮回弹使得弹性卸料板卸料。4带凸缘圆筒模具的安装与调试41带凸缘筒形件拉深模具的安装16411拉深模的安装要求1上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应达到规定的精度要求。2模架的上模沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。3装配好的拉深模,其封闭高度应符合图样规定的要求。4拉深凸模和拉深凹模之间的配合间隙应符合图样的要求，周围的间隙应均匀一致。5模具应在生产的条件下试验，进行零件试冲，然后调试，直到符合图样要求。6安装模具的螺栓及螺母和压板，应采用专用件，最好不要代用。7用压板将下模紧固在工作台上时，其紧固用的螺栓拧入螺孔中的长度大于螺栓直径的152倍。8压板的压置应使压板的基面平行于压力机的工作台面，不准偏斜。9拉深凸模的中心线应与凹模的工作平面垂直。10拉深凸模和凹模的间隙应该均匀。412拉深模的安装本模具属于带有压边圈的拉深模，应对压边力进行适当调整。这是因为压边力过大，则制件易被拉裂；压边力过小，又易于起皱。因此，在装置模具时，应边试验，边调整，直到合适为止。下面是具体的安装过程1开动压力机，把压力机滑块上升到极点；2把压力机滑块底面、压力机的台面和模具的上下面擦试干净；3把模具放在压力机台面规定的位置上，用压力机行程尺检查压力机滑块底面至模具上平面之间距离是否大于压力机的行程。必要时，调节滑块高度，以保证该距离大于压力机行程。因本模具有打杆，所以应先按图样位置将其插入压力机台面的孔内，并把模具位置放正。4将滑块降下到极点，并调节滑块高度，使其与拉深模上平面接触。5通过压板、垫块和螺钉等，将上模紧固在压力机的滑块上，并将下模初步固定17在压力机的台面上。不要压的太紧6将滑块稍微往上调一点以免模具顶死，然后开动压力机，把滑块上升到上极点，松开下模的安装螺丝，让滑块空行程数次，再把滑块下降到下极点停止。7拧紧下模的安装螺钉。再开动压力机使滑块上升到上极点位置。8在导柱上加润滑油，并检查拉深模工作部分有无异物，然后开动压力机，再使滑块空行程数次，从中检查导柱和导套的配合情况。若发现导柱不垂直或者导套配合不合适时，应拆下模具进行修理。9进行试拉深，并逐步调节滑块到所需的高度。10调节压力机上的打料螺栓到适合的高度，使打料杆能正常工作。11如果拉深模使用气垫，则应调节压缩空气到合适压力。12重新检查模具及压力机，无误后可进行试拉深。42带凸缘筒形件拉深模具的调试模具按图纸技术要求加工与装配后，必须在符合实际生产条件的环境中进行试拉深，可以发现模具设计与制造的缺陷，找出产生原因，对模具进行适当的调整和修理后再进行试拉深，直到模具能正常工作，才能将模具正式交付生产使用。421拉深模的调试要点一进料阻力的调整拉深模进料阻力很大，易使制件被拉裂；进料阻力很小时，易使制件产生皱纹。故在调整模具时，关键是调整好拉深阻力的大小1调节压力滑块的压力，使之正常；2调节压边圈的压边面配合松紧；3凹模圆角半径要适中；4采用良好的润滑剂，调整润滑次数。二拉深深度及间隙调整181调整时，先将较浅的一段调整后，再往下调整，直到所需深度。2因本模具是对称的。所以在调整时，可先将上模紧固在压力机滑块上，下模放在工作台上，先不紧固。在凸模上放置样件，再使上、下模吻合对中后，即可保证间隙的均匀性。调整好闭合位置后，再把下模固紧在工作台上。422调整方法一拉深时的破裂拉深时，材料变形所需要的拉深力超过了材料的强度极限时，即形成破裂。拉深时的破裂部位多发生在邻近凸模圆角处的筒壁处。防止拉深破裂的工艺措施有增大凹模圆角、增大凸模和凹模之间的间隙、提高凹模工作表面和凹模圆角半径处的表面质量、调整压边力、选用塑性好的材料和进行适当的润滑等。二拉深高度不够制件拉深结束后，结果高度达不到图样要求。其产生原因有拉深间隙太大、凸模圆角半径太小。防止拉深高度不够的措施有调整拉深间隙、加大凸模圆角半径。三制件底部被拉脱制件在拉深过程中由于凹模圆角半径太小，使材料被处于切割状态以至于制件底部被拉脱。防止制件底部被拉脱的措施有加大凹模圆角半径。四制品口缘折皱制件在拉深过程中由于凹模圆角半径太大、压边圈不起压边作用，造成制件口缘折皱。防止制件口缘折皱的措施有减小凹模圆角半径、调整压边圈结构，加大压边力。19五拉深高度太大制件拉深结束后，结果发现制件的高度达不到图样的要求。其产生原因有拉深间隙太小、凸模圆角半径太大。防止拉深高度太大的措施有加大拉深间隙、减小凸模圆角半径。六零件拉深后壁厚与高度不均零件拉深后发现壁厚与高度不均，其造成原因有凸模与凹模不同心，向一面偏斜、定位不正确、凸模不垂直、压边力不均、凹模形状不对。防止零件拉深后壁厚与高度不均的措施有调整凸模与凹模位置，使之间隙均匀、调整定位零件、重新装配凹模、调整压边力、更换凹模。结束语带凸缘筒形件属于简单拉深件，分析其工艺性，并确定工艺方案。本设计主要是计算拉深时的间隙、工作零件的圆角半径、尺寸和公差，并且还需要确定模具的总体尺寸和模具零件的结构，然后根据上面的设计绘出模具的总装图。由于在零件制造前进行了预测，分析了制件在生产过程中可能出现的缺陷，采取了相应的工艺措施。因此，模具在生产零件的时候才可以减少废品的产生。带凸缘筒形件的形状结构较为简单，模具工作零件的结构也较为简单，它可以相应的简化了模具结构。以便以后的操作、调整和维护。20带凸缘筒形件模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统
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