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文檔簡介

摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)要求我們結(jié)合所學(xué)的課程來設(shè)計(jì)塑料注射模具,注射模具由動模和定模兩部分組成,定模部分安裝在注射機(jī)的固定模板上,動模部分安裝在注射機(jī)的移動模板上。在注射成型過程中,動模隨注射機(jī)上的合模系統(tǒng)運(yùn)動,同時動模部分與定模部分由導(dǎo)柱導(dǎo)向而閉合構(gòu)成澆注系統(tǒng)和型腔,塑料熔融體從注射機(jī)噴嘴流經(jīng)模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔。冷卻后開模時動模與定模分離,取出塑件。我選擇了手機(jī)后蓋的注射模來設(shè)計(jì),首先要先了解制件的材料選擇,確定好一系列參數(shù),最終CAD出圖。關(guān)鍵字 :注射模 選擇參數(shù) 裝配圖AbstractThe course design course we learned to combine plastic injection mold design,Injection mold set by the dynamic model and the model of two parts, will be installed in the injection mold machine part of the fixed template, fixed mold part injection machine installed in the mobile template. In the injection molding process, the dynamic model with the mold on the injection machine system motion, while moving die part and be part of the pillar-oriented model which constitutes a gating system and the cavity closed, Plastic melt from the injection machine nozzle into the cavity through the mold gating system. After cooling, the mold when the dynamic model and the fixed mold separation, remove the plastic parts. I chose to cover the injection mold design, First, the choice of materials must first understand the parts, a good number of parameters to determine the final CAD drawing.Keyword: Injection mold Select parameters Assembly drawing目 錄前言51塑件分析71.1 塑件結(jié)構(gòu)與用途設(shè)計(jì)分析71.2 塑件壁厚81.3 脫模斜度81.4塑件尺寸精度和表面質(zhì)量92 模具結(jié)構(gòu)102.1 型腔數(shù)量的確定和排列方式102.2 分型面位置的確定113 模架選用與合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)113.1 模架的選用、型芯型腔尺寸的計(jì)算113.2 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)143.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)143.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)154 注塑機(jī)型號的確定154.1 注塑機(jī)簡介154.2 注塑機(jī)的選擇與相關(guān)參數(shù)164.2.1 注射機(jī)的校核174.2.2 鎖模力的校核184.2.3 塑化能力的校核184.2.4 噴嘴尺寸、定位圈尺寸校核194.2.5 模具外形尺寸、厚度校核194.2.6 模具安裝尺寸校核194.2.7 開模行程校核205 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇205.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)205.2 主流道設(shè)計(jì)215.2.1 主流道襯套的形式215.2.3 主流道襯套的固定215.3 分流道設(shè)計(jì)215.4 澆口的設(shè)計(jì)225.5 冷料穴的設(shè)計(jì)226 成型零件的設(shè)計(jì)與加工工藝236.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)236.1.1 模仁設(shè)計(jì)要求236.1.2 模仁材料的選擇及其熱處理246.1.3 A、B模仁的設(shè)計(jì)與固定246.2 成型零件的加工工藝246.2.1 成型零件的材料處理246.2.2 A模仁的加工工藝256.2.3 B模仁的加工256.3 模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用267 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)277.1 推桿脫模機(jī)構(gòu)278 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)288.1 溫度調(diào)節(jié)對塑件質(zhì)量的影響288.2 對溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求288.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)299 排氣設(shè)計(jì)299.1 排氣設(shè)計(jì)原則29附表及工藝卡30總結(jié)33致謝34參考文獻(xiàn)35前言模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè),是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志,它在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量,效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。振興和發(fā)展我國的模具工業(yè),正日益受到人們的關(guān)注。早在1989年3月中國政府頒布的關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定中,將模具列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。 模具是壓力加工或者其他成形工藝中,使材料(金屬或非金屬)變形成產(chǎn)品(成品或半成品)的成形工藝裝備。它在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的作用,主要可從以下幾個方面看出:(1) 模具是制品成形的一種重要工藝裝備,應(yīng)用廣泛,它對鍛造、塑料、壓鑄等行業(yè)的生產(chǎn)有較大的影響。模鍛件、沖壓件、擠壓和拉拔件都是使金屬材料在模具內(nèi)發(fā)生塑件變形而獲得;壓鑄零件、粉末冶金零件也是模具中沖填加壓成形的;而塑料、陶瓷等非金屬材料的制品多數(shù)需模具加工成形。(2) 少無切削是機(jī)械制造發(fā)展的一個方向,而模具是利用壓力加工實(shí)現(xiàn)少無切削工藝的關(guān)鍵。由于模具制造水平的提高,使模具加工制品的精度大大提高,粗糙度降低,從而有可能直接加工成為成品。模具成形具有優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗和低成本等特點(diǎn),因此應(yīng)用面很廣。利用模具制造各種零部件;在飛機(jī)、汽車、電器儀表領(lǐng)域占60%70%;家電產(chǎn)品中占80%以上;手表、自行車等輕工產(chǎn)品占85%以上。(3) 模具質(zhì)量影響到壓力加工技術(shù)水平的高低,是產(chǎn)品(壓制件)的精度、余量、生產(chǎn)率的決定性因素。壓力加工技術(shù)的關(guān)鍵,則是模具質(zhì)量的好壞,它對壓制產(chǎn)品的質(zhì)量造成直接影響。(4) 模具的制造水平還是影響成形工藝所采用的自動化等先進(jìn)設(shè)備能否發(fā)揮優(yōu)越性的重要因素。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,對模具性能要求更高、精度要求更嚴(yán),模具需求量更大、種類更多等,市場競爭劇烈,加速了產(chǎn)品的更新?lián)Q代,加快了模具制造的發(fā)展。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家,模具制造已經(jīng)成為一個專門的生產(chǎn)行業(yè),逐漸實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化。在我國的模具生產(chǎn)發(fā)展也比較快,在一定程度上滿足對模具的需要,長期的科技發(fā)展戰(zhàn)略是以國內(nèi)市場為導(dǎo)向,以開發(fā)精密、大型、長壽命成套模具為重點(diǎn),減少進(jìn)口,促進(jìn)出口。發(fā)達(dá)國家的模具工業(yè)相比,在模具技術(shù)上仍有不小的差距。今后,我國模具行業(yè)應(yīng)在以下幾方面進(jìn)行不斷的技術(shù)創(chuàng)新,以縮小與國際先進(jìn)水平的距離。(1) 注重開發(fā)大型,精密,復(fù)雜模具;隨著我國轎車,家電等工業(yè)的快速發(fā)展,成型零件的大型化和精密化要求越來越高,模具也將日趨大型化和精密化。(2) 加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用;使用模具標(biāo)準(zhǔn)件不但能縮短模具制造周期,降低模具制造成本而且能提高模具的制造質(zhì)量。因此,模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用必將日漸廣泛。(3) 推廣CAD/CAM/CAE技術(shù);模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑。實(shí)踐證明,模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向,可顯著地提高模具設(shè)計(jì)制造水平。(4) 重視快速模具制造技術(shù),縮短模具制造周期。在科技發(fā)展中,人是第一因素,因此我們要特別注重人才的培養(yǎng),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合,培養(yǎng)更多的模具人才,搞好技術(shù)創(chuàng)新,提高模具設(shè)計(jì)制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),逐步走向網(wǎng)絡(luò)化、智能化環(huán)境,實(shí)現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實(shí)實(shí)在在的新時代即將到來。1 塑件分析1.1 塑件結(jié)構(gòu)與用途設(shè)計(jì)分析塑料制品的名稱:手機(jī)后蓋由設(shè)計(jì)要求知其為大批量生產(chǎn),采用的材料是ABS。它表面硬而滑,有較高的機(jī)械強(qiáng)度及抗拉、抗壓性能和突出的疲勞強(qiáng)度,具有優(yōu)良的減摩、耐磨性能。1. 流動性中等,溢邊值為0.04左右,流動性對溫度變化不敏感,但對注射壓力變化敏感。2. 吸濕性低,水分對成型影響極小,一般可不干燥處理,但為了防止樹脂表面吸水分不利成型,加工前須進(jìn)行干燥并起預(yù)熱作用。3. 宜用螺桿式注射機(jī)成型,預(yù)料不宜過多和滯留太長,一般塑件克量(包括主流道、分流道)不應(yīng)超過注射機(jī)注射克量的75%,或取注射容量也料筒之值為1:61:10,料筒、噴嘴的過應(yīng)房子有死角、間隙而滯料,預(yù)塑時螺桿轉(zhuǎn)數(shù)宜取低,并宜用單線、全螺紋、等距、壓縮突變型螺桿。4. 噴嘴孔直徑應(yīng)取大,并采用直通式噴嘴,為防止流涎現(xiàn)象噴嘴孔可呈現(xiàn)喇叭形,并設(shè)置單獨(dú)控制的加熱溫度裝置,以適當(dāng)?shù)乜刂茋娮鞙囟取?. 模具澆注系統(tǒng)度料流阻力要小,進(jìn)料口宜小,要盡量避免死角積料。模具應(yīng)加熱,模具溫高應(yīng)防止流動配合部件卡位,模具應(yīng)選用耐磨,耐腐蝕材料,并淬硬、鍍絡(luò),要注意排氣。6. 必須嚴(yán)格控制成型條件,鑲件應(yīng)預(yù)熱(一般100-150),料溫取稍高于熔點(diǎn)(一般170-190)即可,不宜輕易超過提高溫度,模具溫鍍對塑料見影響較大,提高模具溫度可改善表面凹痕,有助于融料流動,塑件內(nèi)部均勻冷卻、防止缺料、縮孔、皺折,模具溫度對結(jié)晶度及收縮也有很大影響,必須正確控制,一般取75-120,壁厚大于4mm的取90-120,小于4mm的取75-90,宜用高壓、高速注射,塑件可在較高溫度是脫模,冷卻時間可短,但為防止收縮變形,應(yīng)力不均勻,脫模后宜將塑件放在90左右的熱水中緩冷或用整形夾具冷卻。7. 在料溫偏高、噴嘴溫度偏低、高壓對空注射是易發(fā)生爆炸形傷人事故,分解時有刺激性氣體,易燃,應(yīng)遠(yuǎn)離明火。查附表,則在此設(shè)計(jì)中選擇選定POM的密度為1.42 g/cm3,收縮率為2%,一個周期為80s。1.2 塑件壁厚塑件應(yīng)有一定的壁厚,這不僅是為了塑件在使用中有足夠的強(qiáng)度和剛度,而且也為了塑料在成型時保持良好的流動狀態(tài)。同一塑件的壁厚應(yīng)盡可能一致,否則會因冷卻或固化速度不同產(chǎn)生應(yīng)力,使塑件產(chǎn)生變形、縮孔及凹陷等缺陷。如果在結(jié)構(gòu)上要求具有不同的壁厚時,不同壁厚的比例不應(yīng)超過1:3,且不同壁厚應(yīng)采用適當(dāng)?shù)男揎棸霃绞购癖〔糠志徛蛇^。該塑件的壁厚均勻,沒有厚度不一的現(xiàn)象,為了使塑件成型容易,表面質(zhì)量好,壁厚均設(shè)計(jì)為2mm。1.3 脫模斜度由于制品在冷卻后產(chǎn)生收縮,會緊緊包住型芯或型腔凸出的部分,為了使制件能夠順利從模具中取出或者脫模,必須對塑件的設(shè)計(jì)提出脫模斜度的要求,要求在塑件設(shè)計(jì)時或者在模具設(shè)計(jì)時給予充分的考慮,設(shè)計(jì)脫模斜度。塑件上的脫模斜度的大小,與塑件的性質(zhì)、收縮率大小、摩擦系數(shù)大小、塑件壁厚和幾何形狀有關(guān)。硬質(zhì)塑料比軟質(zhì)塑料脫模斜度大;形狀復(fù)雜或成型孔較多的塑件取較大的脫模斜度;塑件高度越高、氣孔越深,則取較小的脫模斜度;壁厚增加,內(nèi)孔包住型心,脫模斜度也應(yīng)大些。常用塑件的脫模斜度見表2.3表1.2塑料脫模斜度參照表:塑料名稱脫模斜度型腔型芯聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、軟聚氯乙烯(LPVC)、聚酰胺(PA)、氯化聚醚(CPT)25452045硬聚氯乙烯(HPVC)、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSU)35403050聚苯乙烯(PS)、有機(jī)玻璃(PMMA)、ABS、聚甲醛(POM)351303040熱固性塑料25402050根據(jù)已選材料,由此表可查得,選型芯脫模斜度為35,型腔脫模斜度為60。1.4塑件尺寸精度和表面質(zhì)量塑件的尺寸精度是指成型后所獲得的塑件產(chǎn)品尺寸和圖紙中尺寸的符合程度。一般而言,塑件尺寸精度是取決于塑料因材質(zhì)和工藝條件引起的塑料收縮率范圍大小、模具制造精度、型腔型芯的磨損程度以及工藝控制因素。而模具的某些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又在相當(dāng)大程度上影響塑件的尺寸精度,所以塑件的精度應(yīng)盡量選擇中等精度,可從表查取。表1.3精度等級選用推薦值:類別塑料品種高精度 一般精度 低精度1PSMT3MT4MT5ABS聚甲苯丙烯酸甲脂PCPSU 聚砜PF2聚酰胺6.66 610 9.10 10MT4MT5MT6氯化聚乙醚PVC硬3POMMT5MT6MT7PPPE低密度4PVCMT6MT7MT8PE高密度根據(jù)該塑件的工藝與性能要求,查表取精度等級為MT5級。塑件的表面粗糙度與塑料的品種、成型工藝條件、模具成型零件的表面粗糙度及其磨損情況有關(guān),其中成型零件的粗糙度是決定塑件表面粗糙度的主要因素。一般模具的表面粗糙度要比塑件的表面粗糙度低一級。而該塑件要求表面光滑、平整,無氣孔、縮水等缺陷,故其表面粗糙度值取Ra0.8m。2 模具結(jié)構(gòu)2.1 型腔數(shù)量的確定和排列方式由塑料件的外形及相關(guān)的尺寸確定該塑料件的分型面為最大的底面處。測量塑料件的尺寸可以得,塑料件的壁厚為2mm。計(jì)算各個參數(shù)有:V=10506.58mm3=10.50658cm3,m =14.92g,單個塑料件在分型面上的投影面積為1133.54mm2=11.3345cm2。由塑料件的形狀結(jié)構(gòu)等確定型腔的數(shù)量,為一模兩腔,型腔間中心距離為68mm,為了便于加工及凝料脫模,分流道設(shè)置在分型面上,分流道截面形狀為半圓形,半圓形流道比表面積小熱量損失和流動阻力小,流道設(shè)在動模。查附表,表1-3,則在此預(yù)選擇的分流道的直徑為5mm。模具的型腔和流道的排列方式如下圖所示:則計(jì)算主流道和分流道填充滿時需要的總體積1550mm3=1.55cm3。在分型面上的投影面積為160mm2=1.60cm2注塑模的型腔數(shù)目,可以是一模一腔,也可以是一模多腔,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關(guān)因素:(1)塑件的尺寸精度;(2)模具制造成本;(3)注塑成型的生產(chǎn)效益;(4)模具制造難度。根據(jù)批量生產(chǎn)要求及塑件固有的特點(diǎn),本模具設(shè)計(jì)采用一模兩腔。2.2 分型面位置的確定選擇分型面時一般應(yīng)遵循以下幾項(xiàng)原則:(1)分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處(2)應(yīng)有利于塑件的順利脫模。(3)應(yīng)保證塑件的精度要求。(4)便于模具成型零件的加工制造。(5)應(yīng)有利于排氣。為了便于模具加工制造,選擇平直分型面和易于加工的分型面。模具加工制造應(yīng)盡量選擇平直分型面和易于加工的分型面。由于塑件冷卻時,因收縮而緊包住型芯,所以從塑件脫??紤],塑件結(jié)構(gòu)容易留在動模上。為了簡化前模的加工,將膠位全做在型芯上。依靠注射機(jī)的頂出裝置和模具的頂針推出機(jī)構(gòu)推出塑件。所以分型面設(shè)計(jì)在塑料件的底下最大的橫截面積處。3 模架選用與合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 模架的選用、型芯型腔尺寸的計(jì)算在一般情況下,成型零件的磨損誤差、模具成型零件的制造誤差和塑料收縮率的波動誤差是影響塑料制品制造公差的因素。因此,計(jì)算成型零件工作尺寸時,主要根據(jù)以上三項(xiàng)因素進(jìn)行計(jì)算。成型零件的工作尺寸計(jì)算方法有平均值法和公差帶法兩種。平均值法是按平均收縮率、平均制造公差和平均磨損量進(jìn)行計(jì)算。此方法較簡便,但可能有誤差,不適合于精密計(jì)算。公差帶法按極限收縮率、極限制造公差和極限磨損量進(jìn)行計(jì)算,能保證成型制品在規(guī)定的公差范圍內(nèi),但計(jì)算比較復(fù)雜。對于該塑件來說,采用平均值計(jì)算法比較合適。根據(jù)規(guī)定,對塑件尺寸和成型零件的尺寸偏差統(tǒng)一按“入體”原則標(biāo)注,即A包容面(型腔和塑件內(nèi)表面)尺寸采用單向正偏差標(biāo)注;B被包容面(型芯和塑件外表面)尺寸采用單向負(fù)偏差標(biāo)注;C中心距尺寸采用雙向?qū)ΨQ偏差標(biāo)注;根據(jù)尺寸公差可知:塑件的公差等級為MT5級(GB/T14486-93),對于此塑料精度為中等,屬于小尺寸塑件,故取,c=/6,X取0.75.。塑料收縮率范圍為0.3%-0.8%,則平均收縮率S為:=型腔和型芯徑向尺寸的計(jì)算(1)型芯計(jì)算:型芯徑向尺寸的計(jì)算公式:lm-z0=1+Sls+(0.75)-z0根據(jù)公式計(jì)算得型芯得總尺寸為1467830mm型芯高度公式:=90mm(2)型腔徑向尺寸的計(jì)算:尺寸計(jì)算公式:Lm0+z=1+SLs-(0.75)0+z根據(jù)公式計(jì)算得型腔得總尺寸為1467865mm型腔深度公式:=60mm(3)再查塑料模具設(shè)計(jì)實(shí)用教程上冊表4-5制品投影面積與高度尺寸制品平面投影面積(cm2)h1 (mm)d(mm)1935076(60)20表4-6 B板開框背后厚度h7B(cm)15、202530、354045、50h7(mm)3035455060最后取得 型芯總尺寸為25015040mm 型腔總尺寸為25015035mmA板厚度為90mmB板厚度為60 mm注塑模模架國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個,即GB/T125561990塑料注射模中小型模架和GB/T125551990塑料注射模大型模架。前者適用于模板尺寸為BL560mm900mm;后者的模板尺寸BL為(630mm630mm)(1250mm2000mm)。塑料注射模中小型模架國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定型號的基本型A1型A4型4個品種,派生型P1型P9型9個品種,共13個品種。由于定摸和動模座板分有肩和無肩兩種形式,故增加13個品種,共計(jì)26個模架品種。中小型模架全部采用GB/T4169.14169.11塑料注射模零件組合而成。本設(shè)計(jì)采用龍記(LKM)標(biāo)準(zhǔn)模架。選擇模架:(mm)模腔廠家模腔類型模胚型號模胚規(guī)格A板B板C板AB板間距垃圾釘高度龍記大水口CI232390601001.005則模架的閉合高度為301mm。(1)A、B模尺寸的確定:A、B模受力的作用,其尺寸需要進(jìn)行強(qiáng)度或剛度校核來確定。根據(jù)計(jì)算結(jié)果,只要B模長邊的寬度滿足12 mm就可以達(dá)到剛度要求,理論上只要取大于12 mm的值就滿足設(shè)計(jì)要求,但考慮到導(dǎo)柱和導(dǎo)套、螺釘、冷卻水孔等對模架強(qiáng)度、剛度的削弱作用,實(shí)際生產(chǎn)中都取比理論值大得多的值,在本設(shè)計(jì)中,在長度方向,取模仁到模具邊的單邊寬度為76mm,在寬度方向,取模仁到模具邊的單邊寬度為42mm(實(shí)際生產(chǎn)中寬度方向的邊值一般比長度方向的邊值大)。所以A、B模板的平面尺寸為230230 mm。(2)模具高度尺寸的確定:各塊板的厚度取標(biāo)準(zhǔn)化,所需要的是如何選擇合理的厚度,這里有兩個尺寸需要注意:B模底板厚度和A模底板厚度;在注射成型時型腔中有很大的成型壓力,當(dāng)塑件和凝料在分型面上的投影面積很大時,若B模底板厚度不夠,則極有可能使模架發(fā)生變形或者破壞,所以B模底板厚度尺寸需要校核才能確定,查閱相關(guān)的資料知道,厚度滿足46可滿足要求,為了安全,取底板厚度為60mm,。A模的底板因?yàn)槭桥c注塑機(jī)的工作臺接觸的,所受的力傳遞到工作臺上,所以A模底板的厚度同樣只要留有走冷卻系統(tǒng)的空間就可以,該設(shè)計(jì)取A模底板厚度25.5mm。推出距離;在分模時塑件一般是黏結(jié)在型芯上的,需要推桿或推板推出一定的距離才能脫離型芯,該塑料件的高度為34.68mm,黏結(jié)在型芯上的尺寸為34.68mm左右,所以當(dāng)推出距離為34.68 mm時就能使塑件和型芯分離。如果C板(即模腳)的高度太小,則推出的距離不夠而使塑件不能脫離型芯,如圖所示:需要滿足關(guān)系: Hh1h2h3h0 經(jīng)計(jì)算和測量得知:HC板高度為100 mm, h1擋銷高度為5 mm h2推板厚度25 mm, h3推桿固定板厚度20 mm h推出距離34.68 mm ,把以上數(shù)據(jù)代入 Hh1h2h3h0 ,符合條件。確定模具尺寸為230230 mm,A板厚度90mm,B板厚度60 mm,C板厚度100,為了保證B、凹模不碰傷,A板和B板之間取1 mm間隙。3.2 導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)斜導(dǎo)柱為GB/T4169.41984的T10鋼,滲碳0.50.8,熱處理淬硬5458HRC。1)斜導(dǎo)柱固定部分配合精度采用H7/k6;斜導(dǎo)柱工作部分的配合精度采用H7/f7,降低加工難度,工作部分通常取大于配合直徑的12cm,以減小摩擦。2)斜導(dǎo)柱可以設(shè)置在動模或定模,設(shè)在動模一邊可以保護(hù)型芯不受損壞,設(shè)在定模一邊有利于塑件脫模,在次模具設(shè)計(jì)中斜導(dǎo)柱設(shè)計(jì)在定模上。3.3 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)塑料件的形狀特征且塑料件底面最大的厚度為3mm,則采用GB/T699-1999的65Mn的的頂針推出,其結(jié)構(gòu)簡單,推出平穩(wěn),可靠,雖然推出時會在塑件邊緣上留下痕跡,但不影響塑料件外觀的質(zhì)量和精度,故采用頂針推出機(jī)構(gòu)推出產(chǎn)品。3.4 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)模具的溫度直接影響到塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率,為了提高型腔的冷卻效果,則采用下圖的冷卻通道,根據(jù)塑件列情況和模具結(jié)構(gòu)形式,動模和定模冷卻水路圖圖所示:4 注塑機(jī)型號的確定4.1 注塑機(jī)簡介1956年制造出世界上第一臺往復(fù)螺桿式注塑機(jī),這是注塑成型工藝技術(shù)的一大突破,目前注塑機(jī)加工的塑料量是塑料產(chǎn)量的30%;注塑機(jī)的產(chǎn)量占整個塑料機(jī)械產(chǎn)量的50%.成為塑料成型設(shè)備制造業(yè)中增長最快,產(chǎn)量最多的機(jī)種之一.注塑機(jī)的分類方式很多,目前尚未形成完全統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的分類方法.常用的說法有:(1)按設(shè)備外形特征分類:臥式,立式,直角式,多工位注塑機(jī);(2)按加工能力分類:超小型,小型,中型,大型和超大型注塑機(jī)。此外還有按用途分類和按合模裝置的特征分類,但日常生活中用的較少。1 按預(yù)選型腔來選擇注射機(jī):1).填滿模具所需塑料熔體的注射量m=nm1+m2式子中 m 副模具所需塑料的質(zhì)量或體積(g或cm3) N 初步選定的型腔數(shù)量;m1 單個塑件的質(zhì)量或體積(g或cm3);m2 澆注系統(tǒng)的質(zhì)量或體積(g或cm3),查塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)書得,要學(xué)校設(shè)計(jì)時m=0.6nm來估算;計(jì)算單個塑件的體積m1=10506.58mm3=10.5065cm3計(jì)算澆注系統(tǒng)的體積m2=0.6210.5065=12.61cm3 則 m=nm1+m2 =210.50658+12.61=33.62cm32).塑料件和流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積及所需鎖模力A=nA1+A2 F=(n A1+A2)式子中A塑件及流道凝料在分型面上的投影面積(mm2);A1單個塑料件在分型面上的投影面積(mm2);A2流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積(mm2);F 模具所需的鎖模力(N);塑料件熔體對型腔的平均壓力(MP a);計(jì)算塑料件在分型面上的投影面積為:A1=R2=3.14192=1133.54mm2計(jì)算流道凝料(包括澆口)在分型面上的投影面積為A2=160mm2查塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-2常用塑料注射成型時型腔平均壓力(MPa)塑件特點(diǎn)舉例容易成型塑件25PE、PP、PS等壁厚均勻的日用品容器類一般塑件30模溫較高的情況下,成型薄壁容類中等粘度塑件及有精度要求的塑件35ABS、POM等有精度要求零件,如殼類高粘度塑料及高精度、難度模塑料40高精度的機(jī)械零件,如齒輪、B輪等選=35MPaA=nA1+A2 F=(n A1+A2) =21133.54+160 =(21133.54+160) 35106=2427.08mm2 =84.9478KN考慮了本產(chǎn)品的生產(chǎn)批量(大批量生產(chǎn))預(yù)選注射機(jī)型號。查國產(chǎn)注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表取SZ-160/1000,主要技術(shù)參數(shù)如下:部分國產(chǎn)(SG318-83輕工部標(biāo)準(zhǔn))SZ系列注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表注射機(jī)SZ-160/1000技術(shù)參數(shù)表特性內(nèi)容特性內(nèi)容結(jié)構(gòu)類型臥拉桿內(nèi)間距(mm)360260理論注射容積(cm)179移模行程(mm)280螺桿(柱塞)直徑(mm)44最大模具厚度(mm)360注射壓力(MP)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110鎖模形式(mm)液壓塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直徑(mm)120螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)10150噴嘴球半徑(mm)10鎖模力(KN)1000噴嘴口直徑-4.2 注塑機(jī)的選擇與相關(guān)參數(shù)部分國產(chǎn)(SG318-83輕工部標(biāo)準(zhǔn))SZ系列注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表注射機(jī)SZ-160/1000技術(shù)參數(shù)表特性內(nèi)容特性內(nèi)容結(jié)構(gòu)類型臥拉桿內(nèi)間距(mm)360260理論注射容積(cm)179移模行程(mm)280螺桿(柱塞)直徑(mm)44最大模具厚度(mm)360注射壓力(MP)132最小模具厚度(mm)170注射速率(g/s)110鎖模形式(mm)液壓塑化能力(g/s)10.5模具定位孔直徑(mm)120螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)10150噴嘴球半徑(mm)10鎖模力(KN)1000噴嘴口直徑-根據(jù)材料是聚甲醛POM選擇了柱塞式塑料注射機(jī),材料預(yù)干燥2h以上。(1)溫度料筒前端:170180 料筒中部:料筒后端:170190 噴 嘴:170180模具:80100(2)壓力注塑壓力:80130Mpa 保壓壓力:4060 Mpa (3)時間注塑時間:25s 保壓時間:2040s冷卻時間:2040s 成型周期:4080s(4)后處理方法:紅外線烘箱溫度:140150 時間:1h該制件的注射成型工藝卡見附表。4.2.1 注射機(jī)的校核由預(yù)選注塑機(jī)時計(jì)算,已知 m=nm1+m2=33.62cm3,為確保塑件質(zhì)量,注塑模一次成型的塑件質(zhì)量(包括流道凝料質(zhì)量)應(yīng)在公稱注塑量的35%75%范圍內(nèi),最大可達(dá)80%,最小不小于10%。則有A%=33.62/179=18.78%。滿足要求。校核所選注射機(jī)的額定壓力Pe能否滿足塑料件成型時所需的注射力Po,塑件成型時所需要的壓力一般有塑料流動性、塑件結(jié)構(gòu)和壁厚以及澆注類型等因素所決定,在生產(chǎn)實(shí)踐中其值一般為70150MPa,設(shè)計(jì)中要求PeK/ Po式中 K/注塑壓力安全系數(shù),一般取K/=1.251.4,在此取K/=1.3Po在此取Po=100 MPa則Pe =132 MPa K/ P=1.3100= 130 MPa 則PeK/ Po 符合條件4.2.2 鎖模力的校核 鎖模力是注射機(jī)的鎖模機(jī)構(gòu)對模具所施加的最大夾緊力。當(dāng)高壓的塑料熔體充滿型腔時,會沿鎖模方向產(chǎn)生一個很大的脹型力。因此,注塑機(jī)的鎖模力必須大于該模的脹型力,按以下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力: FK AP 式中 K鎖模力安全系數(shù),一般取K=1.11.2。在此取K=1.1 ,=35MPa代入計(jì)算得的數(shù)據(jù)得:A=nA1+A2=23.14192 +160=2427.08mm2 F=K(n A1+A2) =1.1(23.14192 +160) 35106 = 93.44KN代入 FK AP 得 1000 KN93.44KN,符合條件。4.2.3 塑化能力的校核由初定的成型周期為80秒計(jì)算,實(shí)際要求的塑化能力為=體積密度=33.621.42=47.74 g 則 =0.5968(g/s),計(jì)算得的值0.5968(g/s)小于注塑機(jī)的塑化能力10.5(g/s),說明注射機(jī)能完全滿足塑化要求。4.2.4 噴嘴尺寸、定位圈尺寸校核注射機(jī)噴嘴頭為球面,其球面半徑R與相接觸的模具主流道始端凹球面半徑R2 =R+(12)mm=11mm,在實(shí)際生產(chǎn)過程中,主流道小端直徑D取比注射機(jī)噴嘴直徑d大0.51 mm,如下圖所示,以防止主流道口部積存凝料而影響脫模,所以,注射機(jī)噴嘴尺寸是標(biāo)準(zhǔn),模具的制造以它為準(zhǔn)則。 在次設(shè)計(jì)中D的尺寸為3.5mm 。 模具安裝在注塑機(jī)上必須使模具中心線與料筒、噴嘴的中心線相重合,定位圈與注塑機(jī)固定模板上的定位孔呈間隙配合(H8/e8)。對小型模具為810mm,對大型模具為1015mm,模具端面B臺高度應(yīng)小于定位孔深度。在此定位圈的高度選擇為10mm. 4.2.5 模具外形尺寸、厚度校核由已選的注塑機(jī)可以知道拉桿內(nèi)間距(mm)為360260 mm,大于本設(shè)計(jì)模具最大尺寸280230 mm。注塑模外形尺寸應(yīng)小于注塑機(jī)工作臺面的有效尺寸。模具長、寬方向的尺寸要與注塑機(jī)拉桿間距相適應(yīng),模具的安裝有兩種方式,即從注塑機(jī)上方直接吊入機(jī)內(nèi)進(jìn)行安裝,或者先吊到側(cè)面推入機(jī)內(nèi)安裝,為安裝方便,應(yīng)使模具尺寸與注塑機(jī)拉桿間距離(拉桿中心距拉桿直徑)小于10 mm。模具厚度必須滿足 Hmax Hm Hmin式中:Hm 模具厚度(mm)為301 mm。Hmax注塑機(jī)所允許的最大模具厚度(mm)為360 mm。Hmin注塑機(jī)所允許的最小模具厚度(mm)為170 mm。得:360301170,符合條件,則所選注塑機(jī)型號合適。4.2.6 模具安裝尺寸校核注塑機(jī)的動模板,定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“T”形槽,用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種:螺釘固定,壓板固定。采用螺釘直接固定時(大型模具常用這種方法),模具動,定模板上的螺孔及其間距,必須與注塑機(jī)模板臺面上對應(yīng)的螺孔一致,安裝比較麻煩,但對于大型模具的安裝,這種安裝安全可靠;采用壓板固定時(中,小模具多用這種方法),只要在模具的固定板附近有螺孔就行,有較大的靈活性,被廣泛采用。 該模具外形尺寸為280230,屬于小型模具,所以采用壓板固定法(一般認(rèn)為當(dāng)尺寸在500500內(nèi),屬于小模具)。4.2.7 開模行程校核開模行程是指從模具中取出塑料件所需的最小開合距離,用H表示,它必須小于注塑機(jī)移動模板的最大行程S。由于所選的注塑機(jī)注塑機(jī)為全液壓式鎖模機(jī)構(gòu),最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程S開等于注塑機(jī)移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。即:H1+H2+(510)mm注塑機(jī)移模行程280 mm;H1推出距離34.68mm;H2流道凝料與塑件高度,由于設(shè)計(jì)中采用的是大水口模架,則流道凝與塑件高度為112.5 mm。280 mm 112.5+10280 mm122.5 mm 滿足要求。5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與選擇5.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)是將塑料熔體順利地充滿到型腔各處,以便獲得外形輪廓清晰、內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件。要求充模速度快而有序,壓力損失小,熱量散失少,排氣條件好,澆注系統(tǒng)凝料易于與塑件分離或切除,且在塑件上留下澆口痕跡小。流道及澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則:(1)了解塑料的成型性能,設(shè)計(jì)的澆注系統(tǒng)一定要適應(yīng)于所用塑料的成型性能,以保證質(zhì)量(2)盡量避免或減少產(chǎn)生熔接痕(3)有利于型腔中氣體的排出(4)防止型芯的變形和嵌件的位移(5)盡量采用較短的流程充滿型腔(6)流動距離比和流動面積比的校核,可避免型腔填充不足的現(xiàn)象。5.2 主流道設(shè)計(jì)主流道是一端與注塑機(jī)噴嘴相接觸,另一端與分流道相連的一段帶有錐度的圓形流動通道。主流道小端尺寸d應(yīng)與所選注塑機(jī)噴嘴尺寸相適應(yīng),所選注塑機(jī)知道噴嘴尺寸為10mm。主流道小端尺寸d=注塑機(jī)噴嘴尺寸+(0.51)mm。主流道錐度一般在24范圍內(nèi)選取,對粘度大的塑料,可取36。5.2.1 主流道襯套的形式主流道小端入口處與注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸,屬易損件,對材料要求較嚴(yán)格,因而模具主流道部分常設(shè)計(jì)成可拆卸更換的主流道襯套形式(俗稱澆口套或稱唧咀),以便有效的選用優(yōu)質(zhì)鋼材單獨(dú)進(jìn)行加工和熱處理。在此選材料為T10A。澆口套都是標(biāo)準(zhǔn)件,常用澆口套分為有托澆口套和無托澆口套,本設(shè)計(jì)采用有托澆口套。5.2.3 主流道襯套的固定因?yàn)椴捎玫挠惺怯型羞缶?,所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是?biāo)準(zhǔn)件,外徑為99.8mm,內(nèi)徑40mm(如下圖所示)。主流道德剪切速率為 ,式中 qv模具的體積流量(cm3/s)R主流道平均半徑(cm)代入公式中有:=500 g/ s 110 g/ s, 可知所選唧咀符合要求。5.3 分流道設(shè)計(jì)分流道是指主流道末端與澆口之間這一段塑料熔體的流動通道。它是澆注系統(tǒng)中熔融狀態(tài)的塑料由主流道流入型腔前,通過截面積的變化及流向變換以獲得平穩(wěn)流態(tài)的過渡段。因此分流道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足良好的壓力傳遞和保持理想的充填狀態(tài),并在流動過程中壓力損失盡可能小,能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。5.4 澆口的設(shè)計(jì) 澆口設(shè)計(jì)包括澆口截面形狀及澆口截面尺寸的確定,澆口位置的選擇。一般來說,澆口的截面尺寸宜小些,先確定小些,然后再試模時,根據(jù)沖模情況進(jìn)行修正。特別是一模多腔時,通過修正可以使各個型腔同時均勻充填。澆口形式還要和塑料品種相適應(yīng),澆口截面的大小進(jìn)行計(jì)算,剪切速率基本要滿足要求。在此設(shè)計(jì)采用的是搭接式澆注口。合理選擇澆口的開設(shè)位置是提高質(zhì)量的重要環(huán)節(jié),同時澆口位置的不同還影響模具結(jié)構(gòu)。總之要使塑件具有良好的性能與外表,一定要認(rèn)真考慮澆口位置的選擇,通常要考慮以下幾項(xiàng)原則:1)澆口應(yīng)開設(shè)在塑件壁厚最大處,使熔體從壁厚流向薄壁,并保持澆口至型腔各處的流程基本一致。2)盡量縮短活動距離。3)必須盡量減少熔接痕,應(yīng)有利于型腔中氣體排出。5)考慮變形和收縮的方向。6)避免產(chǎn)生噴射和蠕動,而在填充過程中產(chǎn)生波(沖)紋。7)澆口處避免彎曲和愛沖擊栽荷。8)注意對外觀質(zhì)量的影響。由已計(jì)算知道澆口速率為=500g / s,設(shè)計(jì)澆口相應(yīng)的尺寸形式采,如圖:5.5 冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴一般開設(shè)在主流道對面的動模板上(也即塑料流動的轉(zhuǎn)向處),其標(biāo)稱直徑與主流道大端直徑相同或略大一些,深度約為直徑的11.5倍,最終要保證冷料的體積小于冷料穴的體積,冷料穴有六各形式,常用的是端部人Z字形和拉料桿的形式,具體要根據(jù)塑料性能合理選用。在此設(shè)計(jì)采用的為右圖的形式:6 成型零件的設(shè)計(jì)與加工工藝模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件稱為成型零件,包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時,直接與塑料接觸,塑料熔體的高壓、料流的沖刷,脫模時與逆件間還發(fā)生摩擦。因此,成型零件要求有正確的幾何形狀,較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度,此外成型零件還要求結(jié)構(gòu)合理和良好的加工工藝性,有較高的強(qiáng)度、剛度及較好的耐磨性能。6.1 成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6.1.1 模仁設(shè)計(jì)要求模仁概述:為了節(jié)省材料,使加工方便簡易,并保證模具有足夠的壽命,一套模具應(yīng)該具有模仁。模仁即是除框架和其它功能部件外的部分,模仁一般鑲嵌在框架板上。其要求原則有:1.具有足夠的強(qiáng)度、剛度,以承受塑料熔體的高壓2.具有足夠的硬度和耐磨性,以承受料流的磨擦3.材料拋光性能好,表面應(yīng)光滑美觀,表面粗糙度要求在Ra4.0以下4.切削加工性能好,工藝性能好5.便于維修。6.有足夠的精度,一般孔類零件配合精度達(dá)H7-H6在塑件周圍均勻分布著防滑直紋,且塑件為大批量生產(chǎn),多模腔設(shè)計(jì),要求各個型腔的尺寸精度要求高,制造電極來加工防滑直紋。其材料選為Cr12MoV,Cr12MoV有較高的淬透性、耐磨性,熱處理變形小,強(qiáng)度和韌性都較好。型芯與型腔的平面圖如下:6.1.2 模仁材料的選擇及其熱處理內(nèi)模的材料受下列各因素支配:1).使用何種模塑材料; 2).模塑方法;3).塑膠零件的設(shè)計(jì); 4).制造數(shù)量;5).塑膠零件的設(shè)計(jì); 6).模具價格;7).其它有關(guān)塑膠材料的物理與化學(xué)性能因素(諸如機(jī)械強(qiáng)度耐磨性、導(dǎo)熱性等); 8).加工性能(機(jī)加工、熱處理、焊接性);9).表面處理性能(蝕紋、拋光性等)。6.1.3 A、B模仁的設(shè)計(jì)與固定A、B模仁總體上是一長方體,要考慮到固定前模仁的螺絲孔的位置、運(yùn)水(冷卻水道)的布置、分流道孔、前模仁固定到前模框中的固定形式等。同時還要考慮到前模仁的布置問題,通過在前模仁中鉆運(yùn)水孔,再其它四個出口處用銅料將其堵住,使其形成一個環(huán)路。A模仁的基本尺寸為1467865mm。B模仁的基本尺寸為146 7830mm模仁固定的螺釘M4盡量布置在A模仁中心與中心距離30的位置上。螺釘距離應(yīng)與3R夾具吻哈。離內(nèi)模邊最小距離0.5d,螺釘孔與運(yùn)水的最小距離2.5mm。6.2 成型零件的加工工藝6.2.1 成型零件的材料處理成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完后,就要開始零件的材料和加工制作等。由于此塑件端蓋的材料是聚甲醛POM,本套模具的成型零件都采用一種牌號叫Cr12MoV的模具鋼。(1).Cr12MoV鋼采用低溫淬火(9501000oC)和低溫回火(200 oC)時,可以獲得高的硬度、強(qiáng)度和斷裂韌度。(2). Cr12MoV鋼采用高溫淬火(10801100oC)與高溫回火(500520oC),可以獲得良好的熱硬性,其耐磨性、硬度也較高,但抗壓強(qiáng)度和斷裂韌度較低,(3). Cr12MoV鋼采用中溫淬火(1030 oC)與中溫回火(400 oC)可以獲得最好的強(qiáng)韌性配合。在此設(shè)計(jì)中,將才用(3)的熱處理方式。6.2.2 A模仁的加工工藝由前面A模仁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知,A模仁就是一個長方體有凹形的框模。其設(shè)計(jì)尺寸為25015045,而訂材料時的尺寸每邊必須大約留3的余量,訂料的尺寸為25015045,則選擇與之相對應(yīng)的或接近的標(biāo)準(zhǔn)的材料。材料選擇了之后,就要進(jìn)行開料既開粗,開粗的最終尺寸仍然單邊要留0.2的余量,再用數(shù)控銑床銑好凹坑,并留有余量,因?yàn)椴牧蠠崽幚砗髸猩倭孔冃?,余量是留給最后精磨的,即25015043,4。開粗既用開粗的銑床銑掉材料的表層,再到平面磨床上將材料粗磨成長方體。2)熱處理前的加工提高材料的硬度,由于熱處理后材料的硬度達(dá)到了4060HRC,普通的刀具不能再進(jìn)行銑削加工。因此熱處理前加工一些精度要求不高的地方,如螺絲孔、運(yùn)水、流道等。3)熱處理后的加工A模仁熱處理后,磨削加工,與??蚺浜?。由于A模板上開的框在此之前已開好,所以要將熱處理后的A模仁的四周適量磨削加工,然后由鉗工將其拋光,配合到前??蛑腥?。6.2.3 B模仁的加工由前面B模仁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知,后模仁就是一個長方體B形的框模。其設(shè)計(jì)尺寸為25015035mm,而訂材料時的尺寸每邊必須大約留3的余量,訂料的尺寸為25015033mm,則選擇與之相對應(yīng)的或接近的標(biāo)準(zhǔn)的材料。材料選擇了之后,就要進(jìn)行開料既開粗,開粗的最終尺寸仍然單邊要留0.2的余量,再用數(shù)控銑床銑好凹坑,并留有余量,因?yàn)椴牧蠠崽幚砗髸猩倭孔冃?,余量是留給最后精磨的,即25015030.4。開粗既用開粗的銑床銑掉材料的表層,再到平面磨床上將材料粗磨成長方體。2)熱處理前的加工提高材料的硬度,由于熱處理后材料的硬度達(dá)到了4060HRC,普通的刀具不能再進(jìn)行銑削加工。因此熱處理前加工一些精度要求不高的地方,如螺絲孔、運(yùn)水、流道等。3)熱處理后的加工后模仁熱處理后,磨削加工,與??蚺浜?。由于后模板上開的框在此之前已開好,所以要將熱處理后的后模仁的四周適量磨削加工。然后由鉗工將其拋光,配合到后??颉?.3 模具標(biāo)準(zhǔn)件的選用1. 頂板(定模座板35030025mm)定模座板是模具與注射機(jī)連接固定的板,材料為45鋼。通過6個M12的內(nèi)六角螺釘與固定板連接,定位圈通過4個M6的內(nèi)六角圓柱螺釘與其連接;定模座板與澆口套H8/f8配合。2.A模板(A模仁固定板35025070mm)用于固定型芯、斜導(dǎo)柱。固定板有足夠的強(qiáng)度,用45鋼,調(diào)質(zhì)230270HB。其上的斜導(dǎo)柱孔與斜導(dǎo)柱一端采用H7/k6配合,另一端采用H7/e7配合。3. B模板(B模仁固定板35023070mm)4.頂針面板(35025015mm)和頂針底板(23502

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