CN107405820B - 具有卷曲边缘的塑料容器的制造方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种具有卷曲边缘(320)的塑料容器的制造方法包括以下步骤:提供塑料材料板;将其部分拉入到模具(120)中以形成容器的底和壁(310'),留下材料的周围部分以形成容器的边缘(320);将边缘从材料的剩余部分割断;并且卷曲边缘。在卷曲步骤中,边缘的内部通过支撑构件支撑,同时外部通过相对于支撑构件移动的推压构件(230)推压,用于使边缘围绕支撑构件弯曲。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有卷曲边缘的塑料容器的制造方法,其包括以下步骤:提供塑料材料板;将材料的一部分拉入至模具中以形成容器的底和壁,留下材料的周围部分以形成容器的边缘;将边缘从材料的剩余部分割断,并且卷曲边缘。
背景技术
在本领域中,众所周知,塑料饮料杯通过热成型由塑料材料板制成。在该工艺中,提供的材料板的部分被拉入至模具中以形成杯的底和壁。杯的边缘被留下由围绕被拉入至模具中的材料的部分的材料的部分形成。边缘通过切割从围绕边缘的剩余材料分离。
在已知的方法中,作为热成型工艺的部分,杯的边缘的截面呈倒L形,以使其包括从杯壁的上边缘径向延伸的大致平坦部分,以及从平坦部分的外边缘下垂的圆柱形部分。利用该结构,切割边沿被设置在圆柱形部分的底端处。在热成型之后,杯被移动至卷曲工位,其中边缘在热辊之间被驱动,以主要使边缘的圆柱形部分弯曲,以使切割边沿更朝向杯的壁定向。边缘由此被成形以使切割边沿远离从杯中饮用的人,以提供更愉快的饮用体验。
以上已知方法存在单独的工位处执行杯的形成和切割以及边缘的轧制的缺点。由于在工位之间需要运输,并且加工材料必须被定位并插入某些加工机器两次,因此这很麻烦。此外,通过热轧用于使边缘卷曲的机器相对昂贵,难以安装,并且仅适于轧制具有圆形圆周的容器的边缘。
US 3,357,053公开一种塑料饮料杯的制造方法,其中杯的形成和切割以及边缘的卷曲发生在单个设备内的相同工位处。在该设备内,作为成形工艺的部分,形成杯的边缘的材料的部分通过空气压差被拉伸成面向下的凹陷部。通过具有弯曲形状的凹陷部,边缘被赋予具有倒U形的横截面。边缘通过围绕模具被驱动以沿着模具向上移动的圆形切割构件从材料的周围部分被割断。圆形切割构件设有倾斜边沿,从而在执行实际的切割之后,通过向上移动的切割构件推动倒U形的外腿部向内卷曲。
以上方法的缺点在于所需的设备相对复杂,其中用于使容器的底和壁成型的材料的部分和用于使边缘成型的部分中的每一个必须被拉入到其自身的腔体中,并且从而需要存在各种空气通道。此外,利用由切割构件的运动引起的卷曲工艺,切割构件必须针对其适当地成形,并且因此可能对切割工艺的控制较少。另一方面,利用优化的切割构件来以某种方式执行切割工艺,卷曲工艺可能不会最佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有卷曲边缘的塑料容器的改进的制造方法。特别地,本发明的目的是提供一种特别是对卷曲工艺控制相对较多、适于制造具有圆形圆周的容器以及具有非圆形圆周的容器的用于在单个工位上成形和切割具有卷曲边缘的塑料容器的方法。
上述目的通过根据权利要求1的方法来实现。
根据本发明,在卷曲步骤中,边缘的内部通过支撑构件支撑,而外部通过相对于支撑构件移动的推压构件推压(press),以使边缘围绕支撑构件弯曲。随着边缘围绕支撑边缘的构件弯曲,即使在推压构件上设置切割边沿的情况下,卷曲过程以相对受控的方式发生,其中,其切割边沿然后也可用于执行切割步骤。
在实际的实施例中,支撑构件从下方支撑内部,推压构件在外部上向下推压,以便支撑构件和推压构件能够围绕在模制设备内的芯轴和模制腔的垂直定位的组合部,其中支撑构件和推压构件沿着该组合部的主轴线相对于彼此可移动。
支撑构件可以包括模具的壁部。然后,根据所述壁部的宽度,可以实现相对小的径向尺寸的卷曲边缘。
在卷曲步骤中,边缘的内部可以通过附加推压构件被推压到支撑构件上,以在外部的推压期间控制内部的定位。
在卷曲步骤之前,边缘可以设置有初始形状,以便制备用于在卷曲步骤中实现更好效果或以使卷曲过程以更受控的方式发生的边缘。
在初始成型步骤中,边缘的外部可以被成型为包括下垂的边沿部分。然后,在卷曲步骤中,边缘的边沿可以被定向成面向借助于相对于容器轴向移动的推压构件而形成的容器的壁。
在初始成型步骤中,边缘可设有将内部与外部分离的槽。这种槽可以形成将内部连接到外部的区域,其区域被构造成以可预测的方式变形,以使在卷曲步骤中的外部以预定的方式相对于内部重新定位。
在初始成型步骤中,外部可以通过附加支撑构件从下方支撑。这种附加支撑构件可以例如通过推压边缘以使边缘设置有诸如所描述的槽的可变形区域来有助于在拉入容器的底和壁期间牢固地夹紧边缘或有助于将边缘赋予某种初始形状。
在卷曲步骤之前,附加支撑构件可以从外部下方被移除。以这种方式,可为边缘的外部提供空间以在卷曲步骤中移动通过,最终允许卷曲边缘具有相对小的径向尺寸。
在卷曲步骤中,边缘可以被弯曲以使外部至少部分地定位在内部下方。再次,这可以帮助卷曲边缘具有相对较小的径向尺寸。
在弯曲之后,边缘可以优选地在轴向方向上被挤压,以减小其高度。再一次,以这种方式,可以产生具有特别是关于轴向方向相对较小尺寸的卷曲边缘。
本发明进一步涉及一种用于由塑料材料板制造具有卷曲边缘的塑料容器的设备。
附图说明
将参照附图更详细地解释本发明,其中图1至图12示出用于执行根据本发明的方法的装置的截面和截面的细节以及在用于形成塑料容器的工艺的连续阶段被模制的塑料材料板的截面,其中:
-图1示出其中装置的上模制器件和下模制器件被间隔开以在其间容纳塑料材料板的初始阶段,
-图2示出其中插入的塑料材料板被夹在上模制器件和下模制器件之间的阶段,其中形成容器的底和壁的板的部分与由下模制器件提供的模制腔对准,并且形成容器的边缘的材料的部分已经被推压在上模制器件和下模制器件的某些构件之间以呈现初始形状,
-图3示出其中初始形状的边缘已经从周围材料被割断的阶段,
-图4示出其中已经将上模制器件的芯轴向下推压到模制腔中以使形成容器的底和壁的材料部分预成形的阶段,
-图5示出其中已经朝向模制腔的壁拉入形成容器的底和壁的材料部分以呈现其最终形状的阶段,
-图6示出其芯轴已经退回的阶段,
-图7示出其中上模制器件和下模制器件的某些构件已经相对于彼此移动以从初始成型的边缘的外部下方移除支撑部的阶段,
-图8示出其中上模制器件和下模制器件的某些构件已经相对于彼此移动以弯曲初始成型的边缘并由此将其外部定位在各个内部下方的阶段,
-图9示出其中相对移动的构件已经相对于彼此恢复到其先前位置的阶段,
-图10示出其中上模制器件和下模制器件的某些构件已经相对于彼此移动以挤压初始成型并弯曲的边缘以使边缘呈现其最终形状的阶段,
-图11示出其中下模制器件的构件已经相对于其它可移动构件移动以使支撑部从处于其最终形状的边缘的内部下方移除的阶段,
-图12示出其中上模制器件和下模制器件已经移动以再次间隔开用于移除具有卷曲边缘的容器以及剩余材料的阶段。
具体实施方式
参照图1,用于执行根据本发明的方法的装置包括下模制器件100和上模制器件200。
下模制器件100包括具有限定模制腔110的圆周边界的环形壁部120的模具,模制腔110容纳形成容器的底和壁的塑料板材料的部分。环形壁部120具有用于支撑形成容器的边缘的材料的部分的内部的顶表面121。环形壁部120被外环形部130围绕,外环形部130具有用于支撑形成容器的边缘的部分材料的外部的顶表面131。
上模制器件200包括用于将形成容器的底和壁的材料的部分推压到模制腔110中的芯轴250。芯轴250被布置在其圆周边界由环形部220限定的芯轴腔210中。环形部220被外环形部230围绕。内环形部220具有用于向下推压到形成容器的边缘的材料的部分的内部上的底表面221,并且外环形部230具有用于向下推压到形成容器的边缘的材料的部分的外部上的底表面231。
上模制器件200进一步包括环形切割构件240,其用于将形成容器的边缘的材料的部分从围绕所述边缘部分的材料的剩余部分割断。为此目的,环形切割构件240的内边沿242被布置成与下外环形部130的外边沿132配合,所述外边沿132与在该部的支撑表面131在一条线上。切割构件240的底表面241在切割工艺期间接触并向下推压材料的剩余部分。
参照图2,下模制器件100和上模制器件200相对于彼此可移动以使塑料材料板300夹在其间,其中形成容器的底和壁的材料的部分310与模制腔110对准,形成容器的边缘的周围部分320保持在上环形部220、230和下环形部120、130之间,并且围绕边缘部分320的剩余部分330与切割构件240对准。
在示出的实施例中,至少在图2所示的环形部120、130的位置中,两个支撑表面121、131沿其相邻的边沿齐平,以使材料的边缘部分320抵靠一对支撑表面121、131局部地平放。类似地,在示出的位置中,两个推压表面221、231沿其相邻的边沿齐平,以使材料的边缘部分320抵靠一对推压表面221、231局部地平放。最后,在示出的位置中,上外环形部230上的推压表面231和切割构件240的底表面241沿其相邻的边沿齐平。
在示出的实施例中,至少在切割构件240已经与下外环形部130配合以使保持部分320从周围材料部分330分离之后,推压表面221、231和支撑表面121、131被成型使得诸如材料的保持边缘部分320设有初始形状。在这种情况下,为了附图标记的易读性参照图3,支撑表面121、131和推压表面221、231被成型使得诸如板材料的保持部分320呈现如下形状:与板材料的部分310成直线延伸的部分320的直的内部321与形成容器的底和壁的模制腔110对准,并且外部322具有向下弯曲形状。具有这种形状,外部322包括直接邻近边缘部分320的内部321并且与边缘部分320的内部321呈直线延伸的材料的部分322'以及邻近(其将是)边缘320的自由边沿324从较早部分322'下垂的材料的部分322″。
在示出的实施例中,再次参照图3,下外环形部130的支撑表面131设有圆周脊部133,以使材料的边缘部分320包括将内部321从外部322分离的处于初始形状的圆周槽323。
参照图3,从图2的阶段,切割构件340相对于下环形部120、130以及上环形部220、230可移动,以使围绕边缘部分320的材料的部分330和边缘部分320自身彼此割断,以使边缘部分320形成设有自由边沿324的初始成型边缘320。
参照图4,芯轴250相对于下环形部120、130以及上环形部220、230和切割构件240可移动用于将形成容器的底和壁的板材料的部分310向下推压至模制腔110中,以使材料的所述部分310呈现某种预成型。
参照图5,用于执行根据本发明的方法的装置被布置成将被容纳在模制腔110内的材料的预成型部分310朝向模具的底和壁牵拉,其中其形成容器的壁310'的部抵靠环形壁部120被容纳,并且形成容器的底310″的部抵靠模具的底部150被容纳。这种步骤是用于由塑料板材料制造塑料容器的许多热成型工艺的主要部分,因此,技术人员将清楚什么样的器件对于实现期望的结果有必要。例如,可能需要提供某些空气通道以使容纳在模具内的板材料的部分310的相对侧之间能够产生压力差。此外,密封部可能需要被设置在一方面正在模制的材料的板300和另一方面夹紧该材料的板的装置的部分之间,诸如用于产生的压力室或真空室从环境适当地封闭。在示出的实施例中,这种类型的密封可以通过一对下内环形部120和上内环形部220、一对下外环形部130和上外环形部230以及夹紧板材料的部分的一对下外环形部130和上内环形部220中的至少一个来执行。
参照图6,芯轴250从模制腔110可退回,而各种环形部120、130、220、230和切割构件240相对于彼此保持静止。
参照图7,模具壁部120可以与上环形部220、230以及至少在示出的示例中模具底部150一起相对于下外环形部130可移动,以使支撑部从初始成型边缘320的外部322下方移除。由于所述支撑部由下外环形部130形成,通过各自运动,在初始成型边缘320和所述下外环形部130之间形成中间空间400。随着下外环形部130部分地与初始成型边缘320的内部321对准,在形成空间400时,支撑部也从所述内部部分321下方移除。虽然存在中间空间400,但是所述内部321仍由下内环形部120支撑。
参照图8,模具壁部120与上内环形部220以及至少在示出的示例中模具底部150一起相对于下外环形部130和上外环形部230可移动,以使初始成型边缘320弯曲并且从而将其外部322定位在内部321下方。在示出的实施例中,弯曲角度约为90度,作为其结果,弯曲的外部322的先前向下定向的下垂部分322″被定位成相对于模制腔110径向向内延伸,自由边沿324由此面向容器的成形壁310'。
在示出的示例中,弯曲通过形成限定的折叠线的成形槽323来实现。将清楚的是,至少在示出的实施例中,弯曲通过将下外环形部130与两个上环形部220、230对准、通过将上外环形部230相对于设置在下外环形部130上的脊部133径向向外定位,并且以及通过使初始成型边缘320的外部322能够通过产生的中间空间400从上外环形部230下方朝向上内环形部220下方移动来进一步实现。
参照图9,模具壁部120与两个上环形部220、230以及至少在示出的示例中模具底部150一起相对于下外环形部130和上外环形部230可移动,以使各个部分相对于彼此恢复到其先前的位置,并且以使两个推压表面221、231再次沿其相邻的边沿平放。
参照图10,模具壁部120与两个上环形部220、230以及至少在示出的示例中模具底部150一起相对于下外环形部130可移动,以使初始成型并弯曲的边缘320在上环形部220、230和下外环形部130之间挤压并且通过上环部220、230和下外环形部130来挤压用于减小初始成型并弯曲的边缘320的高度。在示出的实施例中,边缘320由此呈现其最终形状。
参照图11,模具壁部120优选地与模具底部部分150一起相对于下外环形部130和上环形部220、230可移动用于从模具壁部120释放卷曲边缘320。
参照图12,上模制器件200相对于下模制器件100可移动以使包括底310″、壁310'和卷曲边缘320的成形的容器能够从模制腔110取出。
上文呈现一种利用如上所述的设备执行的根据本发明的方法包括优选地以其中执行这种运动的某些部分的能力的顺序执行上文可能的相对于所描述设备的其它部分移动设备的各个部分的实际步骤。
在附图中示出的实施例中,如果下外环形部130被当作静止参考,则首先,上模制器件200被降低到下模制器件100上以将塑料材料板300夹在其间,其中形成边缘的材料的部分320被赋予初始形状。接下来,切割构件240向下移动以将边缘320从材料的周围部分330割断。接下来,芯轴250向下移动到模制腔110中,以向形成容器的底和壁的材料的部分310提供预成型。接下来,材料的所述部分310被进一步牵拉到模制腔110中以使容器的底310″和壁310'呈现其最终形状。接下来,芯轴250再次向上移动。然后,模具壁部120和模具底部150与两个上环形部220、230一起向上移动以在初始成型边缘320的下方提供空间400。接下来,上外环形部230向下方移动用于使边缘320弯曲。然后,上内环形部220向下移动以与上外环形部230再次相等。接下来,模具壁部120和模具底部150与两个上环形部220、230一起向下移动以挤压弯曲边缘230。最后,模具壁部120和模具底部150相对于下外环形部130向下移动至其初始位置以释放具有安置在所述下外环形部130的支撑表面上的其边缘320的成形容器。为了释放容器,上模制器件200向上移动以再次处于其初始位置。
在上文中,在某些特定实施例的上下文中描述根据本发明的方法以及用于执行该方法的设备。将清楚的是,在不脱离由所附权利要求限定的保护范围的情况下,有可能对这些实施例进行各种修改。特别地,不同实施例的特征或方法步骤可以组合提供提供某些优点的新实施例。
在示出的实施例中,各个部分相对于彼此的所有相对运动沿着共同的轴线,更特别地是沿着其芯轴可移动以将板材料的部分推压到模制腔中的轴线发生,围绕其轴线各个环形部被布置。为了完整起见,注意的是,在上文中对于径向方向、轴向方向和圆周方向上的任何参照将相对于所述共同轴线获取,并且术语内和外将相对于所述轴线在径向方向上获取。每当某些部分被描述为彼此对准时,每个部分的至少一端被理解为具有在径向方向上的位置和尺寸,以便与其它部分的至少一端具有一定程度的重叠。
使环形部沿公共轴线执行运动可能有利,例如相对于用于执行根据本发明的方法的设备的构造的简单性程度。然而,注意的是,本发明不限于使用沿公共轴线移动的环形部和/或部分。例如,只要形成容器的边缘的材料的部分通过这种相对移动弯曲,则也可想到该部分被配置为执行其它类型的相对移动。
注意的是,带有上模制器件或下模制器件的环形部优选地被定位于直接邻近彼此或围绕彼此。然而,可想到带有被定位在距彼此一定距离处的如上所述的环形部例如具有定位在其间的附加环形部的本发明的实施例。在有益的实施例中,当从容器壁朝向边缘边沿看时,可以存在具有容器边缘的多个部分,使得设备被配置为在多个弯曲步骤中弯曲。以这种方式,例如,将有可能使非常外的部分相对于中间部分向下弯曲,并且接下来使中间部分相对于非常内的部分向下弯曲。在这种情况下,例如,至少边缘的外部不必在初始成型步骤中成型,以使其包括下垂的边沿部分。
在某些环形部的任何布置内,外部可以是切割构件,即设有用于与另一部分上的边沿配合以切割提供的材料板的边沿的部分,其中上模制器件或下模制器件可以包括切割构件,其被配置为与分别为下模制器件或上模制器件的部分的支撑构件或推压构件配合用于切割提供的材料板。所述切割构件自身可以不被配置为推压构件或支撑构件,并且可以相对于其待配合的构件径向向外定位。
注意的是,在涉及某些上器件和下器件的上文中,那些器件不一定必须在竖直方向上被定位在彼此上方。原则上,所涉及的器件还可以被定位成间隔开,和/或沿水平轴线或具有另一方位的轴线相对于彼此可移动。
关于所述的各个方法步骤,注意的是,其中它们被呈现的将可执行的顺序不是其中该步骤必须被执行的顺序。特别地,原则上也可以在有助于使边缘成型并卷曲以使边缘呈现其最终形状的工艺的任何步骤之后执行将材料的部分拉入模制腔的步骤。仍然,组合的所有步骤的呈现顺序或从组合的所有步骤的呈现顺序推导的相对于彼此的某些各个步骤的相对顺序可以具有一定优点,其中它也可以是如下情况:可以连续地执行某些步骤,而无需执行呈现为作为实际中间步骤的中间步骤的步骤,而是相反地,执行作为先前步骤或附加步骤。
关于所述各个部分的运动,每当这种运动被描述为相对运动时,被描述为相对于另一部分可移动的部分可以在其它部分保持静止的同时移动,或在其它部分移动的同时保持静止。原则上,所述任何相对运动还可以通过被描述为相对可移动的部分和同时移动的其它部分可执行。将明显的是,对于待执行的任何相对运动,将存在驱动器件,使得各自可移动部分能够相对于彼此移位。对于作为相对于下模制器件可移动的组的上模制器件,将需要存在底座以及用于相对于所述底座驱动上模制器件和/或下模制器件的驱动装置,上模制器件和下模制器件两者均连接到该底座。
最后,注意的是,已经在塑料容器的背景中描述本发明。将清楚的是,术语容器应被解释为包括杯、托盘、碗等,或适于使用所述技术制造的任何类型的容器。
Claims (14)
1.一种具有卷曲边缘的塑料容器的制造方法,其包括以下步骤:
提供塑料材料板(300);
将其部分(310)拉入模具中以形成所述容器的底(310″)和壁(310'),留下具有自由边沿(324)的材料的周围部分(320)以形成所述容器的边缘;
将所述边缘从材料的剩余部分(330)割断;并且
卷曲所述边缘;
其中,在所述卷曲步骤之前,所述材料的周围部分(320)被成型以包括内边缘部(321)和外边缘部(322),其中,所述外边缘部(322)包括:
-内部(322'),直接邻近所述内边缘部(321),并且与所述内边缘部(321)呈直线延伸,以及
-外部(322″),邻近向下弯曲的自由边沿(324),并且从所述内部(322')下垂;
其特征在于,
在所述卷曲步骤中,所述内边缘部(321)通过支撑构件(120)支撑,同时所述外边缘部(322)的所述内部(322')通过相对于所述支撑构件(120)移动的推压构件(230)推压以使所述内部(322')围绕所述支撑构件(120)弯曲。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述支撑构件(120)从下方支撑所述内边缘部(321)并且所述推压构件(230)在所述外边缘部(322)的所述内部(322')上向下推压。
3.根据前述权利要求中的一项所述的方法,其中所述支撑构件包括所述模具的壁部(120)。
4.根据权利要求1所述的方法,其中在所述卷曲步骤中,所述内边缘部(321)通过附加推压构件(220)被推压到所述支撑构件(120)上。
5.根据权利要求1所述的方法,其中在所述卷曲步骤之前,在初始成型步骤中,所述外边缘部(322)设有将所述内边缘部(321)与所述外边缘部(322)分离的槽(323)。
6.根据权利要求1所述的方法,其中:
-在所述卷曲步骤之前,在初始成型步骤中,通过附加支撑构件(130)从下方支撑所述外边缘部(322);
-在所述初始成型步骤之后并且在在所述卷曲步骤之前,从所述外边缘部(322)下方移除所述附加支撑构件(130);
-在所述卷曲步骤中,所述外边缘部(322)的所述内部(322')相对于所述内边缘部(321)被弯曲以使所述外边缘部(322)的所述外部(322″)至少部分地定位在所述内边缘部(321)下方。
7.根据权利要求6所述的方法,其中在弯曲之后,所述边缘被挤压以用于减小其高度。
8.根据权利要求7所述的方法,其中在弯曲之后,所述边缘在轴向方向上被挤压以用于减小其高度。
9.一种用于由塑料材料板(300)制造具有卷曲边缘的塑料容器的设备,其包括:用于在其间容纳所述塑料材料板的上模制器件和下模制器件(100、200),所述下模制器件(100)包括用于形成所述容器的底(310″)和壁(310')的模具(120、150),所述模具具有用于容纳材料的部分以形成所述底和壁的模制腔(110),所述设备进一步包括围绕用于在其间容纳材料的周围部分(320)的所述模制腔以形成所述容器的边缘的部(120、130、220、230),所述部相对于彼此可移动以使所述边缘围绕所述部中的至少一个弯曲;
其中,所述下模制器件(120)包括用于支撑内边缘部(321)的支撑构件(120),所述上模制器件(200)包括用于推压外边缘部(322)的推压构件(230),所述支撑构件(120)和所述推压构件(230)相对于彼此可移动;
其中,所述推压构件(230)的内径比所述支撑构件(120)的外径大,以使所述边缘朝向所述支撑构件(120)并围绕所述支撑构件(120)弯曲,
其中,所述设备包括围绕第一支撑构件(120)的附加支撑构件(130),所述附加支撑构件被成型成为所述边缘提供下垂的边沿部分(322″);
其中所述附加支撑构件(130)包括脊部(133),以在所述材料的周围部分(320)中形成槽(323),其中所述脊部(133)的半径比所述第一支撑构件(120)的外径大并且比所述推压构件(230)的内径小。
10.根据权利要求9所述的设备,其中所述支撑构件包括所述模具的壁部(120)。
11.根据权利要求9和10中的一项所述的设备,其包括用于将所述内边缘部推压到所述支撑构件上的附加推压构件(220)。
12.根据权利要求9所述的设备,所述附加支撑构件相对于所述第一支撑构件可移动,用于将所述附加支撑构件从材料的部分的外部下方移除以形成容器的边缘。
13.根据权利要求9所述的设备,所述推压构件相对于其它构件可移动,用于将所述外边缘部至少部分地定位在所述内边缘部下方。
14.根据权利要求9所述的设备,所述附加支撑构件相对于至少一个推压构件可移动,用于在弯曲之后挤压所述边缘。
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