项目10 线圈骨架侧分型哈夫模设计.docx
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项目10线圈骨架侧分型哈夫模设计
项目10线圈骨架侧分型哈夫模设计
10.1项目引入
10.1.1项目任务
如图10.1所示线圈骨架零件,材料均为ABS,大批量生产,未注公差取MT5级精度。
利用Pro/E软件进行一模两腔注塑模分模设计,并完成侧分型哈夫模的整体三维设计。
图10.1线圈骨架零件图
10.1.2项目目标
✧进一步熟悉注塑模侧分型机构的应用特点;
✧掌握哈夫模的结构特点及应用;
✧掌握哈夫块的组合形式、导滑形式等结构设计要点;
✧系统掌握各类导向机构的类型、作用及其结构设计;
✧熟悉注射机的类型、规格及技术参数;
✧掌握模具与注射机的关系并能合理选用注射机;
✧熟练掌握Pro/E各类分型面的创建方法及体积分割;
✧熟练掌握EMX模架及其它零部件的应用。
✧能根据不同类型的注塑件选择合理的模具结构设计;
10.2基础知识
10.2.1哈夫模的结构设计
1.哈夫模的结构特点及分类
哈夫是英文““HALF”的译音,就是一半的意思。
哈夫模就是将模具的型腔设计成两个(或多个)对称的模块,故也称瓣合模,是一种典型的侧向分型结构的模具。
哈夫模根据哈夫滑块的安装位置不同分为定模侧哈夫模(也称前模哈夫模)、动模侧哈模模(也称后模哈夫模);根据哈夫滑块的导向方向则分为斜滑块哈夫模、斜导柱哈夫模。
图10.2为斜滑块动模侧哈夫模,图10.3为斜导柱定模侧哈夫模。
因斜滑块侧向分型比斜导柱侧向分型机构简单得多,故更为常用,特别是斜滑块动模侧哈夫模最典型的哈夫模。
图10.2斜滑块动模侧哈夫模
图10.3斜导柱定模侧哈夫模
2.哈夫模的应用
哈夫侧分型结构常用于成型侧成型面积大,侧孔或侧凹较浅且抽拔距较小的塑件,如图10.4所示的管接头、线圈骨架、绕线轮、带柄口杯、外螺纹零件等。
分型时将抽芯较长的内孔型芯设在开模方向,而将面积较大、分型距离较短的外形型腔分型设在侧方向,如图10.5所示。
这种结构的优点是结构更紧凑,强度和刚性较好,抽拔力大。
图10.4常用哈夫模成型的制品
图10.5哈夫分型方向
3.哈夫滑块的结构设计
(1)哈夫滑块的组合形式
根据制品要求,哈夫滑块通常由2~6块组合而成,在某些特殊情况下,还可以分得更多。
设计哈夫滑块的组合形式时应考虑分型与抽芯方向的要求,并尽量保证制品具有较好的外观质量,不要使制品表面留有明显的镶拼飞边痕迹,另外还应使哈夫滑块具有足够的强度。
一般来说哈夫滑块的镶拼线应与塑料制品的棱线或切线重合。
常用的组合形式如图10.6所示。
图10.6哈夫滑块的组成形式
(2)斜滑块的导滑形式
斜滑块的导滑形式按导滑部分形状可分为矩形、半圆形和燕尾形,如图10.7所示。
当斜滑块宽度小于60mm时,应设计成矩形扣、半圆形扣和燕尾形扣;当斜滑块宽度大于60mm时,应设计成矩形槽、半圆形槽和燕尾形槽;当斜滑块宽度大于120mm时,为增加滑块的稳定性,应设置两个导向槽。
a)矩形扣b)半圆形扣c)燕尾形扣
a)矩形槽b)半圆形槽c)燕尾形槽
图10.7斜滑块的导滑形式
(3)主型芯位置的选择
主型芯位置的选择直接关系到制品能否顺利脱模。
如图10.8所示哈夫滑块成型模中,如果将主型芯设置在动模侧,开模后,主型芯立即从制品中抽出,斜滑块侧向分型时,制品易在斜滑块上粘附于某处收缩较大的部位,从而影响制品的顺利脱模,如图10.8a所示。
反之,将主型芯设置在动模侧,则在脱模过程中,主型芯与制品虽已松动,但在侧向分型时对制品仍有限制侧向移动的作用,制品不会粘附在斜滑块上,脱模更顺利,如图10.8b所示。
a)主型芯设置于定模b)主型芯设置于动模
图10.8主型芯位置的选择
(4)斜滑块的止动
斜滑块通常设置在动模侧,没有拉料装置,当塑件对定模部分包紧力大于对动模部分包紧力时,如果没有滑块止动装置,则斜滑块在开模动作刚刚开始便有可能与动模产生相对运动,导到制品损坏或滞留在定模无法取出,如图10.9a所示。
为了避免这种情况发生,可设置弹簧顶销止动装置,如图10.9b所示。
开模后,弹簧顶销紧压斜滑块防止其与动模分离,使定模型芯先从制品中抽出,继续开模时,制品留在动模侧,然后由推杆推动斜滑块侧向分型并推出制品。
a)b)
图10.9弹簧顶销止动装置
斜滑块的止动还可采用如图10.10所示的导销机构,即固定于定模侧的导销与斜滑块在开模方向有一段配合(H8/f8)。
开模后,在导销的约束下,斜滑块不能进行侧向运动,故模动作也就无法使斜滑块与动模之间产生相对滑动,继续开模时,导销与斜滑块脱离配合,动模的推出机构推动斜滑块侧向分型并推出制品。
图10.10导销止动装置
(5)斜滑块的倾斜角
由于斜滑块的强度较高,斜滑块的倾斜角可比斜导柱的倾斜角大一些,一般不超过
~
。
在同一模具中,如果塑件各处的侧凹深浅不同,所需的斜滑块推出行程也不相同,为了解决这一问题,使斜滑块运动保持一致,可将各处的斜滑块设计成不同的倾斜角。
(6)斜滑块的装配要求
为了保证斜滑块在合模时其拼合面密合,避免注射成型时产生飞边,斜滑块装配后必须使其底面离导滑模板有0.2~0.5mm的间隙,上面高出导向模板0.4~0.6mm(应比底面的间隙略大),如图10.11所示,其目的在于当斜滑块与导滑槽之间有磨损之后,可通过修磨斜滑块的下端面使其继续保持与导滑模板的密合性。
图10.11斜滑块的装配要求
(7)推杆位置选择
抽芯距较大的斜滑块注意防止在侧抽芯过程中斜滑块移出推杆顶端的位置,造成斜滑块无法完成预期侧向成型或抽芯的工作,所以在设计时,选择推杆的位置应予以重视。
(8)斜滑块的推出行程及限位
斜滑块推出行程,立式模具不大于斜滑块高度的1/2,卧式模具不大于斜滑块高度的1/3,如果必须使用更大的推出距离,可使用加长斜滑块导向的方向。
斜滑块机构应用于卧式注射机时,为了防止斜滑块在工作时没出导滑模板,可在斜滑块上开一长槽,导滑模板(动模板)上加一限位螺销进行定位,如图10.2所示。
10.2.2导向机构的设计
注塑模中在进行开合模或推出等运动时,对活动的零部件进行运动导向,使其按照既定的轨迹运动的机构称为模具的导向系统。
1.导向机构的类型
导向系统主要为导柱导套类导向机构,注塑模上的导向机构按其作用不同一般包括三种,如图10.12所示。
图10.12导向系统
(1)合模导向机构
合模导向机构在保证模具开合模时,动模和定模准确复位,并且在注射过程中不会错位变形。
其导柱导套一般分别安装于A、B板上。
(2)制品推出导向机构
导柱导套分别安装于动模座板和推杆固定板上,在推出机构进行推出和复位时对推杆固定板及推杆底板起导向作用。
(3)流道推出导向机构
导柱导套安装于流道推板及定模板上,在点浇口模架中,对定模中的流道推板及定模板等起导向作用,在简化点浇口模架中,它对动模板也起导向作用。
2.导柱导套的结构
(1)导柱的结构形式
导柱的典型结构如图10.13所示。
a)带头导柱b)有肩导柱
图10.13导柱的结构形式
带头导柱结构简单,加工方便,用于简单模具。
小批量生产一般不需要用导套,而是导柱直接与模板导向孔配合,大批量生产时,一般要导套配合使用。
有肩导柱结构较复杂,用于精度要求高,生产批量大的模具。
导柱前端应倒圆角、半球形或做成锥台形,以便导柱能顺利进入导套。
导柱表面有多个环形油槽,用于储存润滑油,减小导柱与导套表面的摩擦力。
导柱多采用20钢经表面渗碳淬火处理,或者T8、T10钢经淬火处理。
(2)导套的结构形式
导套的典型结构如图10.14所示。
a)直导套b)带头导套
图10.14导套的结构形式
直导套结构简单,加工方便,用于简单模具或导套后面没有垫板的场合;带头导套结构较复杂,用于精度较高的场合。
导套的前端应倒圆角,导向孔一般为通孔,以便于排气。
导套的材料与导柱相同,或采用铜合金等耐磨材料,其硬度应略低于导柱硬度,有利于减轻磨损,以防止导柱或导套拉毛。
3.合模导向机构设计
(1)导柱导套的装配方式
合模导向机构的导柱安装一般有如图10.15所示四种方式。
一般情况下常用a型;定模板较厚时,为减小导套的配合长度,则常用b型;动模板较厚及大型模具,为增加模具强度用c型;定模镶件落差大,制品较大,为了便于取出制品,常采用d型。
a)b)c)d)
图10.15合模导柱导套的安装方式
(2)导柱的长度设计
定模板、动模板之间导柱的长度一般应比型芯端面高出A=15~25mm,如图10.16所示。
当有侧向抽芯机构或斜滑块时,导柱的长度应满足B=10~15mm,如图10.17所示。
当模具动模部分有推板时,导柱必须安装在动模侧,导柱导向部分的长度应保证推板在推出制品时,自始至终不能离开导柱,如图10.18。
图10.16一般情况导柱长度10.17有侧抽芯时的导柱长度
图10.18推板模导柱的长度
(3)导柱导套的数量及布置
定模板、动模板之间导柱导套数量一般为4根,合理均布在模具的四角,导柱中心至模具边缘应留有足够的距离(通常为导柱直径的1~1.5倍),以保证模具强度。
为确保模具安装的方向性,可采用等直径不对称布置或不等直径对称布置的方法,以防止动、定模方向装错。
4.制品推出导向机构设计
制品推出导向机构的导柱安装在推杆板上,主要作用是随推杆板的重量和推杆在推出过程中所随的扭力,对推杆固定板和推杆底板起导向定位作用,终极作用是减少复位杆、推杆、推管或斜推杆等零件和动模内模镶件的摩擦。
(1)使用场合
很多情况下,模具上不加推杆板导柱导套,但下列情况必须加推杆板导柱导套。
1)模具浇口套偏离模具中心。
如图10.19所示,主流道偏心会导致注射机推杆板的顶棍相对于模具偏心,在顶棍推出推杆板时,推杆板会承受扭力作用,采用推杆板导柱可以分担这一扭力,以提高复位杆和推杆的使用寿命。
图10.19主流道偏心
2)直径小于2mm的推杆数量较多时。
推杆直径越小,承受推杆板重量后越易变形,甚至折断。
3)有斜推杆的模具。
斜推杆和动模的摩擦阻力较大,推出制品时推杆板会受到较大的扭力作用,需要用导柱导向。
4)有推管的模具。
推管中间的推管型芯通常较细,难以承爱推杆板的重量。
5)制品推出距离大,力臂加长,导致复位杆和推杆承受较大扭力,必须增加导柱导向。
6)模架较大。
一般情况下,模架大于350mm时,应加推杆板导柱。
7)精密模具和制品生产批量大,寿命要求高的模具。
(2)导柱导套的装配
推杆板导柱导套的最常见的装配方式如图10.20所示,导柱固定于动模座板上,穿过推杆板、插入动模支承板或动模板,导柱的长度以伸入支承板或动模板深H=10~15mm为宜。
图10.20推杆板导柱导套的安装
(3)导柱的直径与数量
推杆板导柱的直径一般与标准模架的复位杆直径相同,如果推出距离较长,导柱直径应比复位杆直径大5~10mm。
推杆板导柱的数量按以下方式确定(如图10.21):
图10.21推杆板导柱的数量和位置
1)对于宽400mm以下的模架,采用2根导柱即可,B1=复位杆间距;
2)对于宽400mm以上的模架,采用4根导柱,A1=复位杆至模具中心的距离,B2参考表10-1。
表10-1推杆导板位置
模架
4040
4045
4050
4055
4060
4545
4550
4555
4560
5050
5060
5070
B2/mm
252
302
352
402
452
286
336
386
436
336
436
536
注:
模架4050是指模具宽400mm,长450mm,其余类推。
5.流道推出导向机构设计
流道推板及定模板的导柱又称水口边或拉杆,它安装在点浇口的面板上,导套安装在流道推板及定模板上,只用于点浇口模架及简化点浇口模架,如图10.22所示。
图10.22流道推出导向机构
(1)流道推板导柱长度
导柱长度=面板(定模座板)厚度+流道推板厚度+定模板厚度+面板和流道推板的开模距离C+流道推板和定模板的开模距离A,其中:
面板和流道推板的开模距离C一般取6~10mm;流道推板和定模板的开模距离A=流道凝料总高度+30mm(安全距离)。
最后导柱长度往上取10的倍数。
(2)流道推板导柱直径
流道推板导柱的直径随模架已经标准化,一般情况下无须更改。
但是当定模板很厚,或者定模板在导柱上的滑动距离很大,这时导柱应加粗5mm或10mm,以防止导柱变形。
10.2.3注射机的结构及选用
注射是目前应用最普遍的塑料成型方法,注射机是注射成形的主要设备,注塑模的工作是在注射机上实现的,故必须了解注射机的结构及与注塑模的关系。
1.注射机的类型及基本结构
(1)按外形特征分类
注射机按外形特征可分为卧式、立式和角式三种,其中应用最广的为卧式注射机,其结构如图10.23所示。
立式和角式注射机简化结构如图10.24所示。
a)实物图
b)结构图
图10.23卧式注射机
1-锁模液压缸2-锁模机构3-移动模板4-顶棍5-固定模板6-控制台
7-料筒及加热器8-料斗9-定量供料装置10-注射液压缸
a)立式b)角式一c)角式二
图10.24立式和角式注射机简化结构图
三类注射机的优缺点如表10-2所列。
表10-2各类注射机的优缺点
注射机类型
优点
缺点
卧式注射机
塑料制品推出后可自行落下,适合自动化生产;模具拆装及调整方便;设备重心低,稳定,原料供应及操作维修方便。
占地面积大。
立式注射机
占地面积小;模具拆装方便,嵌件和活动型芯安装简便可靠。
设备重心高,不稳定;加料困难,制品需人工取出,不易自动化。
角式注射机
结构简单;可利用开模时丝杠转动对螺纹制品进行自动脱卸;适用生产形状不对称及使用侧浇口的模具。
加料困难;嵌件和活动型芯安装不便;模具受冲击振动较大。
(2)按塑化方式分类
注射机按塑料的塑化方式分为柱塞式注射机和螺杆式注射机,如图10.25所示。
柱塞式注射机是利用柱塞压缩并推动塑料熔体通过料筒前端的喷嘴以很快的速度注射到模具型腔内。
螺杆式注射机是利用旋转的螺杆通过其螺旋槽将塑料熔体输送至喷嘴,螺杆的转动使塑料进一步塑化,料温在剪切摩擦作用下进一步提高,塑料得以均匀塑化。
所以螺杆式注射机的塑料塑化能力更好。
a)注塞式
b)螺杆式
图10.25注射机的塑化方式
2.注射机的规格和技术参数
注射机的规格主要用机器吨位或锁模力表示,另一种是用注射量表示。
注射机的主要技术参数包括注射、合模和综合性能三个方面,如额定注射量、额定注射压力、额定锁模力、模具安装尺寸及开模行程等。
注射机的规格目前世界上尚无统一的标准,我国常采用额定注射量来表示注射机的规格。
如XS-ZY-125注射机即表示额定注射量为125cm3,其它字母的意义:
X指成型、S指塑料、Z指注射、Y指螺杆式注射机。
该机为具有两侧双顶杆机械推出装置的螺杆式卧式注射机,锁模力900KN,模具的最大合模行程300mm,模具的最大厚度300mm,最小厚度200mm,喷嘴直径4mm,动、定模固定板尺寸428mm×458mm。
附表5为部分国产注射机技术参数。
3.模具在注射机上的安装
注塑模具的动模座板和定模座板分别通过定位圈、双头螺钉、螺母、压模铁、螺钉装配在注射机的移动模板和固定模板上,如图10.26所示。
图10.26模具在注射机上的安装
1-注射机喷嘴2-模具定位环3-螺母4-双头螺钉(通常8个)5-注射机固定模板
6-压模铁(8块)7-螺钉8-定模座板9-动模座板10-注射机移动模板
模具在注射机上的安装方法有三种:
(1)用压块固定。
只要在模具固定板需安放压板的外侧附近有螺孔就能固定,因此,压块固定具有较大的灵活性。
(2)用螺钉固定。
模具固定板与注射机模板上的螺孔应完全吻合。
(3)用压块+螺钉固定。
对于尺寸较大的模具(模宽大于250mm),仅采用压块或螺钉直接固定还不够安全,必须在用螺钉紧固后再加压板固定,见图10.26。
4.注射机的选用
注射机大小必须与模具大小相匹配。
注射机太小,难以生产出合格的制品,注射机太大,运转费用贵,且动作缓慢,增加了模具的生产成本。
在选用注射机时,一般要校核其额定注射量、锁模力、注射压力、模具在注射机安装部分相关尺寸、开模行程和推出装置等。
(1)根据最大注射量选用
模具成型的塑料制品和流道凝料总质量应小于注射机的额定注射量的80%。
例如:
塑料制品和流道凝料总质量为300g,则注射机的额定注射量≥300
80%=375g。
每一次注射量的最大值,计算式如下:
V=
(式中:
V为注射量/cm3;D为螺杆直径/cm;S为螺杆行程/cm。
)
注射量可分为由喷嘴射出的最大质量及可以成型的最大质量来计算,塑料的密度因温度不同而不同,所以即使注射的体积不变,但质量也会因料温的不同而变化。
如以质量计算,通常以聚苯乙烯PS在常温下的密度1.055g/cm3为标准。
(2)根据最大锁模力选用
当高压的塑料熔体充满模具型腔时,会产生使模具分型面胀开的力,即胀型力。
胀型力的大小等于塑料制品和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压强,它应小于注射机的额定锁模力,通常取额定锁模力的80%左右,以保证注射时不发生溢料现象。
胀型力的计算公式如下:
胀型力=制品投影面积A×型腔压强P
锁模力F≥胀型力
80%
常用塑料注射成型时选用的型腔压强如表10-3所示。
表10-3常用塑料的型腔压强
塑料代号
型腔压强/MPa
塑料代号
型腔压强/MPa
LDPE
15~30
PA
42
HDPE
23~39
POM
45
PP
20
PMMA
30
PS
25
PC
50
ABS
40
(3)根据注射机安装部分的相关尺寸选用
为了使注塑模能顺利地安装在注射机上并生产出合格的塑料制品,在选用注射机时,须校核注射机与模具安装有关的尺寸。
首先,模具的宽度必须小于注射机的拉杆间距,即A>C,这样模具才可以进入注射机,如图10.27所示。
其次,还应校核注射机喷嘴尺寸与模具的定位环尺寸是否匹配。
图10.27模具宽度必须小于拉杆间距
(4)根据开模行程来选用
各种型号注射机的推出装置和最大推出距离不尽相同,选用注射机时,应使注射机动模板的开模行程与模具的开模行程相适应。
二板模和三板模的开模行程计算方法如下。
1)二板模开模行程(见图10.28)
二板模最小开模行程=H1+H2+(5~10)mm
图10.28二板模开模行程
2)三板模开模行程(见图10.29)
三板模最小开模行程=H1+H2+A+C+(5~10)mm
式中:
H1为制品推出需要的最小距离;H2为制品及浇注凝料的总高度;A为三板模浇注系统凝料高度B+30mm,且A>100mm,以方便取出流道凝料;C为流道推板推出距离(6~10mm)。
图10.29三板模开模行程
3)选用原则
所选注射机的移动模板最大行程必须大于模具的最小开模行程,以保证开模;所选注射机的移动模板和固定模板之间的最小间距必须小于模具的最小厚度,以保证合模。
10.3项目实施
10.3.1注塑件造型设计
第一步:
设置工作目录,新建一个文件夹,命名为“线圈骨架注射模设计”。
第二步:
新建零件文件,命名为“XQGJ”,根据图10-1零件图利用旋转工具完成该零件的造型设计。
为避免在参照零件定位时进行旋转和移动操作,零件造型参照如图10.30所示方向和位置。
图10.30 零件造型的方向和位置
10.3.2在EMX中加载参照模型
第一步:
新建模具项目
执行【EMX4.1|项目|新建】菜单命令,在弹出的【定义新项目】中输入本项目名称“XQGJZSM”,输入前缀:
XQGJ,并勾选【制造模型:
PRT】,如图10.31所示,单击【确定】后完成EMX制造项目的定义,进入“XQGJZSM”制造模式窗口。
图10.31EMX制造项目新建
第二步:
定位参照零件
单击菜单管理器中的【模具|模具模型|定位参照零件】,设置为一模两腔矩形布局(X方向为2,增量70),如图10.32所示。
图10.32布局参照模型
单击【确定】后,在系统提示组件的绝对精度值时,单击【确定】,再单击菜单管理器中的【完成/返回】,完成参照零件布局。
10.3.3在EMX中进行分模设计
第一步:
设置收缩
设置参照零件收缩率为0.005。
第二步:
修改毛坯尺寸
由于毛坯工件偏小,不中以容纳模具的型芯和两个哈夫块(型腔),需要修改尺寸。
单击【EMX4.1|模具基体|组件定义】进入【模具组件定义】对话框。
1.首先将模板供应商类型选择“Futaba/mm”,再将模板长宽尺寸修改为230×300。
2.在动态主视图区域,分别双击A/B板,将A板的厚度修改为25,B板的厚度修改为60(因哈夫块在B板),如图10.33所示。
完成后单击【确定】后,毛坯工件将再生成设定的尺寸。
图10.33工件尺寸的修改
第三步:
分型面设计
线圈骨架哈夫模的分型面(分割面)共有7个,其中1个主分型面(分割定模与动模)、1个型腔分割面(将型腔镶件整体从动模中分割出来)、1个哈夫块分割面(将整体型腔镶件分割成两个对半分的哈夫块)、2个定模侧的型芯分割面(将定模侧两个
的型芯从定模中分割出来)、2个动模侧的型芯分割面(分割动模侧两个
的型芯)。
1.创建主分型面
主分型面通过阴影曲面方法创建,创建的分型面如图10.34所示。
图10.34阴影曲面创建的主分型面
2.创建型芯分割面
因定模型芯与动模型芯同轴,故每个参照零件的定模型芯与动模型芯分割面可整体创建,在分割时应用两次,分别分割定模体积块和动模体积块。
型芯分割面通过旋转创建,选择【MOLDBASE_X_Z】为草绘面,绘制如图10.35所示旋转草绘(参照模型内孔边的点,截面在中心线处不需封闭)。
图10.35型芯分割面旋转草绘
3.创建滑块型腔分割面
滑块型腔分割面也通过拉伸创建,以【MOLDBASE_Y_Z】面为草绘面,绘制如图10.36所示封闭拉伸截面,对称拉伸高度160,并在操控栏【选项】中勾选“封闭端”。
图10.36滑块型腔分割面草绘
4.创建哈夫块分割面
哈夫块分割面与【MOLDBASE_X_Z】面重合,可通过拉伸创建。
以毛坯工件顶平面为草绘面,在中间绘制一条直线,如图10.37所示,选择拉伸至毛坯工件底平面,
图10.37哈夫块分割面草绘
再通过镜像复制创建另一侧参照模型的型芯分割面。
第四步:
体积块分割和抽取
1.先用主分型面将毛坯工件分割为定模型腔和动模型腔,分别命名为“CAVITY1”和“CAVITY2”。
2.用型芯分割面分别将两个定模型芯从定模型腔“CAVITY1”中分割出来,分别命名为“CORE1”和“CORE2”。
3.再用型芯分割面分别将两个动模型芯从动模型腔“CAVITY2”中分割出来,分别命名为“CORE3”和“CORE4”。
4.用滑块型腔分割面将滑块型腔从动模型腔块“CAVITY2”单独分割出来,命名为“SLIDER1”。
5.用哈夫块分割面将另一侧滑块从“SLIDER1”中分割出来,命名为“SLIDER2”。
6.抽取所有模具体积块。
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