0032-防护罩零件落料拉深冲孔复合模设计【全套7张CAD图纸+PDF图】
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0032
防护罩
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1 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。1.1 国内模具的现状和发展趋势1.1.1国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂点约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具18.13亿美元，出口模具4.91亿美元，分别比2003年增长18%、32.4%和45.9%。进出口之比2004年为3.69:1，进出口相抵后的进净口达13.2亿美元，为净进口量较大的国家。在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为：大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；三资及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足:第一，体制不顺，基础薄弱。 “三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。 第二，开发能力较差，经济效益欠佳.我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。 第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差 由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45%左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。 第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。1.1.2国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面: 1） 模具日趋大型化； 2）在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术； 3）模具扫描及数字化系统； 4）在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术； 5）提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；6）发展优质模具材料和先进的表面处理技术；7）模具的精度将越来越高； 8）模具研磨抛光将自动化、智能化； 9）研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；10）开发新的成形工艺和模具。1.2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年中国模协在德国访问时，从德国工、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。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451.3yzs-5-6防护罩模具设计与制造方面1.3.1 yzs-5-6防护罩模具设计的设计思路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底。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。圆筒件是最典型的拉深件，其工作过程很简单就一个拉深，根据计算确定它不能一次拉深成功.因此，需要多次拉深。在最后的一次拉深中由于制件的高度太高，根据计算的结果和选用的标准模架，判断此次拉深不能采用标准的模架。为了保证制件的顺利加工和顺利取件，模具必须有足够高度。要改变模具的高度，只有从改变导柱和导套的高度。导柱和导套的高度可根据拉深凸模与拉深凹模工作配合长度决定设计时可能高度出现误差，应当边试冲边修改高度。1.3.2yesh-5-6防护罩模具设计的进度1.了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间20天；2.确定加工方案，所用时间5天；3.模具的设计，所用时间30天；4模具的调试所用时间5天2 防护罩工艺的分析2.1防护罩工艺分析 原始资料：如图所示 材 料： B-1.5/08F 厚 度： 1.5mm此工件为凸缘圆筒形工件，要求外形尺寸，没有厚度不变的要求。此工件的形状满足拉深的工艺要求，可采用拉深工序加工。工件四角有四个圆孔，可采用冲孔工序加工。工件边缘是由圆弧围成，可采用切边工序加工。图2-1 制件图工件底部圆角半径r(35)t=9mm,外形尺寸为mm，由于没有公差等级标注，所以可以按未标公差等级处理。220mm的公差等级为IT15级，满足拉深工序对工件公差等级的要求。四角的四个9mm的圆孔由于没公差等级标注，所以可以按未标注公差等级处理。工件的四边由于没有公差等级标注，所以可以采用一般切边处理。2.2 防护罩工艺计算和工艺方案拉深件的工艺计算是防护罩工艺设计中的一个重要环节，本制件的工艺计算属于最简单的。其主要的内容包括计算毛坯直径、决定拉深次数及确定工序件的尺寸等。为了避免设计拉深模时出现尺寸错误，可以画出圆筒形拉深件的工序图。2.2.1 工艺方案的确定该工序需要三个：拉深、冲孔、切边。因此，本制件的工艺方案就是：拉深冲孔切边。2.2.2 计算毛坯尺寸 根据制件的工艺分析,知道制件是个简单的圆筒形拉深件。所以它的工件根据表面积相等原则，用解析法求该零件的毛坯直径D。首先将该零件分成圆、圆环和边缘三个简单的几何体.图2-2查表得它们的面积公式分别为：20.9307则毛坯展开尺寸：取从表中查得拉深的修边余量则毛坯的：取： 2.2.3 排样该工件排样根据落料工序设计。考虑操作方便几模具结构简单，故做单排排样设计。查表得搭边值，采用双派挡料销挡料。则：条料宽：条料进距为：冲裁单件材料的利用率：排样如图： 图2-3 2.2.4 确定是否用压边圈相对厚度，查表得，需要采用压边圈。拉深时一般采用平面压边装置。2.2.5 拉深次数的确定采用查表法。根据和工件相对高度，查表得。2.2.6 计算工序压力1落料力计算 按式：查表得：则落料力：2卸料力计算：查表得：则卸料力为：3.冲孔力计算：式中：则冲孔力为： 4.推件力计算：式中： 则推件力为：5.拉深力计算 由于该工件为浅拉深，故可按有压边圈的圆筒行件近似计算。按式：.式中查表得：由拉深因数：查表得修正因数：则：6.压边力 压边力：式中 :查表得：则：故总压力为：2.2.7冲压机的选择 对于浅拉深可按，估算公称压力选取压力机。选用公称压力为4000的开式双柱固定压力机。其主要参数为：公称压力：4000kN滑块行程：200mm封闭高度调节量：150mm工作台尺寸：900mm1400mm模柄尺寸：100mm120mm2.2.8 主要工作部分尺寸计算模具的落料凹模、凸凹模、冲孔凹模、冲孔凸模及镶拼凸、凹模的工作关系 。对于工件未注公差可按IT14计算。查表得，冲裁模刃口双面间隙，。1.落料刃口尺寸计算：由mm的凸、凹模的制造公差查表得mm，mm. 由于，故采用凸模和凹模配合加工方法。查表得mm。则： 按凹模尺寸配合，其双面间隙为0.070.1mm。 其工作部分结构尺寸如图所示：图2-32.冲孔刃口尺寸计算：对于孔的凸、凹模的制造公差查表的mm。 由于，故采用凸模和凹模配合加工方法。查表得mm。则：按凹模尺寸配合，其双面间隙为0.070.1mm。其工作部分结构尺寸如图所示：图2-43. 拉深工作部分尺寸计算：拉深凹模和凸模的 单边间隙可按式Z/2=1t计算，Z/2=1.5mm。 由于拉深工件的公差为IT12级，故凸凹模的制造公差可采用IT10级精度，查表可得：mm可求得拉深凸凹模尺寸及公差如表： 工作尺寸其工作部分结构尺寸如图所示：图2-52.2.9 弹性元件的设计和计算：为了得到较平整的工件，此模具采用弹压式卸料结构，使条料在落料，拉深过程中始终处于一个稳定的压力之下，从而改善了毛坯的稳定性，避免材料在切向应力的作用下起皱的可能。1.下顶块采用橡胶作为弹性元件，计算橡胶的自由高度：式中 =（72+1.5+5）mm=78.5mm则 取=300mm计算橡胶的装配高度为：取=260mm。橡胶的断面面积，在模具装配时按模具空间大小确定。3 模具的结构设计3.1 模具工作部分的计算3.1.1 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表得出：Z3/2=t=1.5mm3.1.2 拉深模的圆角半径凸模、凹模的选用在制件拉深过程中有着很大的作用。凸模圆角半径的选用可以大些，这样会减低板料绕凸模的弯曲拉应力，工件不易被拉裂，极限拉深因数会变小些；凹模的圆角半径也可以选大些，这样沿凹模圆角部分的流动阻力就会小些，拉深力也会减小，极限拉深因数也会相应减小。但是凸、凹模的圆角半径也不易过大，过大的圆角半径，就会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压边圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起皱。拉深凸凹模的圆角半径已有前面计算得出结果：3.1.3 凸凹模工作部分的尺寸和公差拉深以凹模为基准，模具的制造公差按IT10级选取。根据公式计算出凹模的尺寸为：3.1.4 选用模架、确定闭合高度及总体尺寸由于拉深凹模外形尺寸较大，为了工作过程稳定，选用中间导柱模架。再按其标准选择具体结构尺寸见表3-1。表3-1 模架规格选用名称尺寸材料热处理上模座50050065HT200下模座50050080HT200导柱50300、5530020渗碳5862导套5016063、551606320渗碳5862Hmin=320mm,Hmax=360mm模具的闭合高度H闭=H上+H凹+H压+H下=65+400+270+80=815mm式中：H凹凹模厚度，H凹=400mm；H压压边圈的厚度，H压270mm；由此可见模具的实际闭合高度远远大于所采用模架的最大闭合高度。查标准件的资料。结果发现模具的实际闭合高度还是远远大于其它标准的最大闭合高度。所以此制件不能采用标准模架。为了节省加工时间，只有在模具标准模架的基础上进行修改。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，一般取： Hmax-5mmHHmin+10mm由此可以看出，要想让制件顺利加工和从模具上取出，只有使模具有足够的封闭高度： HmaxH+5mm=815+5=820mmHminH-10mm=815-10=805mm要使模具具有足够的封闭高度，只有改变导柱和导套的高度：导柱：80670、90670；导套：80360100、90360100为了使模座有足够的强度，上，下模座的厚度应该再增加一些。3.2 模具零件的结构设计3.2.1 拉深凹模 内、外形尺寸和厚度已由前面的计算确定；拉深凹模需要有三个以上的螺钉与上模座固定，还需要两个与上模座同时加工的销钉孔。3.2.2 拉深凸模 拉深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。拉深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。查表，本凸模出气孔的直径为10mm3.2.3 打料块 一般与打料杆联合使用，属于刚性卸件装置，靠两者的自重把工件打出来。打料块与拉深凹模间隙配合。3.2.4 压边圈在拉深工序中，为保证拉深件的表面质量，防止拉深过程中材料的起皱，常采用压边圈用合适的压边力使毛坯的变形区部分被压在凹模平面上，并使毛坯从压边圈与凹模平面之间的缝隙中通过，从而制止毛坯的起皱现象。压边圈的内形与拉深凸模间隙配合，外形套有半成品制件。一般与顶料杆(三根以上)、橡皮等构成弹性卸料系统。3.2.5 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3mm，所以采用H7/f7。3.3 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：模具在工作时，将前一道工序拉深后所得的半成品坯件套在压边圈上。凹模装在上模，凸模装在下模。待凹模随上模下降时，首先将坯件压住，然后坯件和压边圈同时向下推，凸模逐渐露出压边圈，而将坯料上端一部分材料压入凹模内，使坯件在凸、凹模作用下，产生塑性变形而制成所要求的零件。当凹模随上模回升时，零件制品在打料块及打料杆的作用下，将其从凹模内推出。而压边圈在缓冲器系统作用下又回到原位，准备下一次拉深。图3-14 防护罩模具的安装与调试4.1 防护罩模具的安装4.1.1 防护罩模具的安装要求 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1.52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。4.1.2防护罩模具的安装 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。4.2 防护罩模具的调试 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。4.2.1 防护罩模具的调试要点 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。 拉深深度及间隙调整 1.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。4.2.2调整方法 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。 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。 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。 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。 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。 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。5 结束语防护罩模具属于简单拉深冲孔件，分析其工艺性，并确定工艺方案。根据计算确定本制件是先拉深成再冲孔切边成型的，然后选取的压力机。本设计主要是最后一次拉深模具设计，需要计算拉深、冲孔时的间隙、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。 防护罩模具的形状结构较为简单，但是高度太高不适合选用标准模架。要保证零件的顺利加工和取件，必须有足够的高度，因此需要改变导柱、导套的长度，以达到要求。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。便以以后的操作、调整和维护。防护罩模具的设计，是理论知识与实践有机的结合，更加系统地对理论知识做了更深切贴实的阐述。也使我认识到，要想做为一名合理的模具设计人员，必须要有扎实的专业基础，并不断学习新知识新技术，树立终身学习的观念，把理论知识应用到实践中去，并坚持科学、严谨、求实的精神，大胆创新，突破新技术，为国民经济的腾飞做出应有的贡献。致谢毕业设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。通过这次毕业设计使我在温习学过的知识的同时又学习了许多新知识，对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解，使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题，如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料，保证工件的经济性，加工工艺的合理性。在学校中，我们主要学的是理论性的知识，而实践性很欠缺，而毕业设计就相当于实战前的一次演练。通过毕业设计可是把我们以前学的专业知识系统的连贯起来，使我们在温习旧知识的同时也可以学习到很多新的知识；这不但提高了我们解决问题的能力，开阔了我们的视野，在一定程度上弥补我们实践经验的不足，为以后的工作打下坚实的基础。通过对防护罩冷冲模的设计，我对冲裁模、拉深模有了更为深刻的认识，特别是这种冲孔落
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