CN219600187U - 一种冲坑模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于模具技术领域，具体涉及一种冲坑模具。本实用新型通过外置加热组件调节第一热胀片的温度，使得第一热胀片的的厚度增加从而对上模具的底部不平整部位进行填充增压。同时，对不同位置处的第一热胀片进行单独控制或同时控制，从而改变上下模具之间的压力，使上下模具对铝塑膜的压力均匀分布，防止出现坑面或边角皱纹，影响产品外观。本实用新型通过在模芯底座上设置多个第二热胀片并对其进行加热，调整各个第二热胀片的膨胀高度，从而使模芯的四角高度统一，实现对模芯平整度的调节。该冲坑模具可以在自动冲壳机不停机的前提下完成对上下模具压力均匀性的调节以及模芯平整度调节，有效提高生产效率和产品良率，操作简单。
Description
技术领域
本实用新型属于模具技术领域，具体涉及一种锂离子电池软包材料的冲坑模具。
背景技术
铝塑膜是软包锂离子电池的包装材料，通常使用自动冲壳机将铝塑膜进行冲压成型，使铝塑膜具有一定的形状，如方形、半圆柱形，或者其他特殊形状的壳体，再将相应的电芯放入铝塑膜壳体内，进而进行封装等工序即可制成电池。现有的模具更换方式一般是先将模具的上模、下模分离，作业人员分别将下模安装到下模装配模组、将上模安装到上模装配模组，然后再微调，实现上模与下模完全正对，才可以“合模”冲压作业。但是在使用自动冲壳机进行铝塑膜成型过程中，上下模具和模芯在进行不间断的往复运动，自动冲壳机长时间运行后存在模芯松动或者上下模具压合力不均匀现象而导致成型后的铝塑膜壳体四角高低不同，影响电芯的放置，或成型外观出现皱纹，影响电池外观。为避免出现上述异常现象，往往需要停机对自动冲壳机模具进行拆卸和调试、安装检查，而此过程不仅造成原材料的浪费而且大大降低了生产效率。
在专利CN211218349U中的技术方案，包括设于冲壳机上的上模装配模组、位于上模装配模组下方的下模装配模组以及可以快速安装于上模装配模组和下模装配模组之间的模具。模具是由可合模的上模和下模组成，上模和下模通过模具定位销形成预定位的模具整体。使得模具整体可以快速安装于上模装配模组和下模装配模组之间。装配时，下模用下模螺丝锁固于下模装配模组，且上模开设供下模螺丝装配的让位孔；上模通过上模螺丝锁固于上模装配模组。虽避免了上模和下模安装时对位不准的情况发生，实现上模和下模的整体装配和拆卸，更省时便捷。但在对物料进行冲坑成型时难以根据实际需求来调节物料不同部位所需承受压力的大小，上下模具之间压合力不均匀。同时，难以避免模芯松动导致冲坑深度不足，成型产品厚度不一致等不良问题。因此，需要一种调整平整度的冲坑模具，实现无需进行模具的拆卸即可完成模具的校正，提高生产效率和产品的良率。
实用新型内容
本实用新型是为了克服现有技术中的冲坑模具在冲坑成型过程容易造成上下模具的压力不均匀和模芯不平整导致铝塑膜壳体和电芯不匹配、电池外观异常、降低生产效率以及产品良率的缺陷，提供了一种冲坑模具以克服上述缺陷。
为实现上述发明的目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种冲坑模具，包括：
下模具，其底部固定连接有下模具底座，所述下模具上设置有模芯，所述模芯的下方固定连接有模芯底座，所述模芯的底部与模芯底座之间设置有第二热胀片；
上模具，其位于下模具的上方且其上方设置有上模具底座，所述上模具的底部设置有与模芯相适配的模芯凹陷部，所述上模具底座与上模具之间设置有第一热胀片；
所述第一热胀片以及第二热胀片上均连接有外置加热组件。
本实用新型包括一个下模具，其底部固定连接有下模具底座。下模具上设置有模芯，模芯的下方固定连接有模芯底座，模芯的底部与模芯底座之间设置有第二热胀片。还包括位于下模具上方的上模具。上模具的上方设置有上模具底座，上模具的底部设置有与模芯相适配的模芯凹陷部。上模具底座与上模具之间设置有第一热胀片。第一热胀片以及第二热胀片上均连接有外置加热组件。通过外置加热组件调节第一热胀片的温度，使其在电流电压下产生热量并受热膨胀，继而使得第一热胀片的高度增加从而对上模具的底部不平整部位进行填充增压。同时，在上模具底座与上模具之间不同位置处设置有多个第一热胀片，通过外置加热组件可以实现对不同位置处的第一热胀片进行单独控制或同时控制，以达到最佳调节效果。从而改变上下模具之间的压力，使上下模具对铝塑膜的压力均匀分布，防止出现坑面或边角皱纹，影响产品外观。此外，在模芯的底部与模芯底座之间设置有多个第二热胀片，通过外置加热组件对各个第二热胀片进行加热，调整各个第二热胀片的膨胀高度，从而使设置在下模具上的模芯四角高度统一，实现对模芯平整度的调节。该冲坑模具可以在自动冲壳机不停机的前提下完成对上下模具压力均匀性的调节以及模芯平整度调节，能有效提高生产效率和产品良率，操作简单。
作为优选，所述上模具的底部还设置有气囊模芯凹陷部，所述下模具上设置有与气囊模芯凹陷部相适配的气囊模芯。
作为进一步优选，所述气囊模芯凹陷部与模芯凹陷部平行设置，所述气囊模芯与模芯平行设置。
作为优选，所述第一热胀片和/或第二热胀片的外表面包覆设置有保温隔热片。
作为优选，所述保温隔热片为硅酸盐隔热涂层、纳米二氧化硅气凝胶涂层、玻璃纤维、石棉、镀金属的聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜中的任意一种。
保温隔热片按成分可以分为无机隔热保温材料、有机隔热保温材料、金属隔热保温材料及复合隔热保温材料；按原理可以分为阻隔隔热保温材料、反射隔热保温材料、辐射隔热保温材料。常见的隔热保温材料包括但不限于将（金红石型）氧化钛、空心玻璃微珠、硅气凝胶、纳米陶瓷空心微珠或硅铝纤维等隔热填料分散到聚氨酯涂料、丙烯酸涂料、环氧涂料、聚酰亚胺涂料或有机硅等涂料中形成的保温隔热涂料，由无机和（或）有机粘结剂、隔热骨料（海泡石、蛭石、珍珠岩粉等）和引气剂制成的复合硅酸盐隔热保温涂料，石棉、岩棉、玻璃纤维、膨胀珍珠岩等传统隔热材料等等。通过保温隔热片的设置，有利于减少温度变化对第一热胀片和/或第二热胀片的高度的影响。
作为优选，所述上模具底座与上模具之间还设置有用于容纳第一热胀片的上凹槽。
通过上述设置，将第一热胀片和包覆在其外表面的保温隔热片镶嵌在上凹槽内，有助于防止第一热胀片和保温隔热片之间或第一热胀片与上模具之间发生位置偏移。同时，上凹槽深度越大，嵌入的第一热胀片可膨胀的高度就越大。对于同一热胀片，上凹槽深度越小，第一热胀片的调节能力越大，从而增加可调节范围。
作为优选，所述下模具上与模芯凹陷部相对应位置处设置有滑槽，所述模芯可沿滑槽上下移动。
通过上述设置，有助于待冲坑物料（如铝塑膜等）放置在下模具与上模具之间，待冲坑物料遮盖滑槽，然后上模具与下模具合模，随着上模具逐渐下移，上模具的底部将待冲坑物料压在下模具上的滑槽上的同时，模芯沿滑槽向上移动从而将待冲坑物料的冲坑位置压至上模具上的模芯凹陷部，以完成物料的冲坑。
作为进一步优选，所述下模具底座的顶部固定连接有相互平行设置的支撑柱，所述支撑柱的另一端与下模具固定连接，所述下模具的底部与支撑柱的顶部之间设置有第三热胀片，所述第三热胀片上连接有外置加热组件。
在下模具的底部与支撑柱的顶部之间设置第三热胀片，通过外置加热组件调节第三热胀片的温度，使其在电流电压下产生热量并受热膨胀，继而使得第三热胀片的高度增加从而对下模具的顶部不平整部位进行填充增压。同时，在下模具的底部与支撑柱的顶部之间不同位置处设置多个第三热胀片，通过外置加热组件可以实现对不同位置处的第三热胀片进行单独控制或同时控制，以达到最佳调节效果。从而改变上、下模具之间的压力，使上、下模具对铝塑膜的压力均匀分布，防止出现坑面或边角皱纹，影响产品外观。
作为优选，所述模芯的底部设置有用于容纳第二热胀片的下凹槽。
通过上述设置，将第二热胀片和包覆在其外表面的保温隔热片镶嵌在下凹槽内，有助于防止第二热胀片和保温隔热片之间或第二热胀片与模芯之间发生位置偏移。同时，下凹槽深度越大，嵌入的第二热胀片可膨胀的高度就越大。对于同一热胀片，下凹槽深度越小，第二热胀片的调节能力越大，从而增加可调节范围。
作为进一步优选，所述模芯上还设置有多个排气孔。
在模芯上设置多个排气孔，有助于防止在冲坑完成后，模芯由上往下运动时，坑体产生真空状态（负压），影响成型后的坑体形状。
作为优选，所述模芯底座的下方固定连接有顶柱，所述顶柱的另一端贯穿下模具底座并与设置在下模具底座下方的气缸相连接。
作为进一步优选，所述模芯底座的下方固定连接有顶柱，所述顶柱的另一端贯穿下模具底座并与设置在下模具底座下方的液压缸、氮气弹簧、气垫中的任意一种相连接。
作为优选，所述第一热胀片以及第二热胀片为铝、铜以及合金材质中的任意一种。
作为优选，所述外置加热组件包括热电偶、温控仪以及导线，所述热电偶分别与第一热胀片以及第二热胀片相连接，导线的一端与热电偶相连接，导线的另一端与温控仪相连接。
因此，本实用新型具有以下有益效果：
（1）本实用新型通过外置加热组件调节第一热胀片的温度，使得第一热胀片的高度增加从而对上模具的底部不平整部位进行填充增压。同时，对不同位置处的第一热胀片进行单独控制或同时控制，从而改变上下模具之间的压力，使上下模具对铝塑膜的压力均匀分布，防止出现坑面或边角皱纹，影响产品外观；
（2）本实用新型通过在模芯底座上设置多个第二热胀片并对其进行加热，调整各个第二热胀片的膨胀高度，从而使模芯的四角高度统一，实现对模芯平整度的调节；
（3）该冲坑模具可以在自动冲壳机不停机的前提下完成对上下模具压力均匀性的调节以及模芯平整度调节，有效提高生产效率和产品良率，操作简单，有利于在生产实践中推广应用。
附图说明
图1为实施例1及实施例2中调整平整度的冲坑模具的结构示意图。
图2为实施例1及实施例2中调整平整度的冲坑模具的俯视图。
图3为实施例1及实施例2中上模具及上模具底座的结构示意图。
图4为实施例1及实施例2中模芯及模芯底座的结构示意图。
图5为实施例3及实施例4中调整平整度的冲坑模具的结构示意图。
图6为实施例3及实施例4中调整平整度的冲坑模具的俯视图。
图中：上模具1；上模具底座2；第一热胀片3；下模具4；下模具底座5；第二热胀片6；外置加热组件7；模芯凹陷部8；模芯9；模芯底座10；上凹槽11；滑槽12；下凹槽13；顶柱14；气缸15；保温隔热片16；热电偶17；温控仪18；导线19；排气孔20；铝塑膜21；气囊模芯22；气囊模芯凹陷部23。
具体实施方式
下面结合说明书附图以及具体实施例对本实用新型做进一步描述。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
实施例1
如图1-4所示，本实用新型包括一个下模具4，其底部固定连接有下模具底座5。下模具4上设置有用于冲坑成型的模芯9，模芯9的下方固定连接有模芯底座10，模芯9的底部与模芯底座10之间设置有用于调整模芯9高度一致的第二热胀片6。还包括位于下模具4上方的上模具1。上模具1的上方设置有上模具底座2，上模具1的底部设置有与模芯9相适配的模芯凹陷部8。模芯凹陷部8用于容纳产品以形成产品外表面。上模具底座2与上模具1之间设置有用于调整上模具1各部位压力均匀的第一热胀片3。第一热胀片3以及第二热胀片6上均连接有外置加热组件7。
上模具的底部还设置有气囊模芯凹陷部23。下模具上设置有与气囊模芯凹陷部23相适配的气囊模芯22。
作为另一种实施方式，气囊模芯凹陷部23与模芯凹陷部8平行设置。气囊模芯22与模芯9平行设置。
第一热胀片3和/或第二热胀片6的外表面包覆设置有保温隔热片16。
保温隔热片16为硅酸盐隔热涂层、纳米二氧化硅气凝胶涂层、玻璃纤维、石棉、镀金属的聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜中的任意一种。
保温隔热片16按成分可以分为无机隔热保温材料、有机隔热保温材料、金属隔热保温材料及复合隔热保温材料；按原理可以分为阻隔隔热保温材料、反射隔热保温材料、辐射隔热保温材料。常见的隔热保温材料包括但不限于将（金红石型）氧化钛、空心玻璃微珠、硅气凝胶、纳米陶瓷空心微珠或硅铝纤维等隔热填料分散到聚氨酯涂料、丙烯酸涂料、环氧涂料、聚酰亚胺涂料或有机硅等涂料中形成的保温隔热涂料，由无机和（或）有机粘结剂、隔热骨料（海泡石、蛭石、珍珠岩粉等）和引气剂制成的复合硅酸盐隔热保温涂料，石棉、岩棉、玻璃纤维、膨胀珍珠岩等传统隔热材料等等。通过保温隔热片16的设置，有利于减少温度变化对第一热胀片3和/或第二热胀片6的高度的影响。
上模具底座2与上模具1之间还设置有用于容纳第一热胀片3的上凹槽11。
将第一热胀片3和包覆在其外表面的保温隔热片16镶嵌在上凹槽11内，有助于防止第一热胀片3和保温隔热片16之间或第一热胀片3与上模具1之间发生位置偏移。同时，上凹槽11深度越大，嵌入的第一热胀片3可膨胀的高度就越大。对于同一热胀片，上凹槽11深度越小，第一热胀片3的调节能力越大，从而增加可调节范围。
下模具4上与模芯凹陷部8相对应位置处设置有滑槽12，模芯9可沿滑槽12上下移动。通过该设计，将待冲坑物料（如铝塑膜21）放置在下模具4与上模具1之间，待冲坑物料遮盖住滑槽12，然后上模具1与下模具4进行合模。随着上模具1逐渐下移，上模具1的底部将待冲坑物料压在下模具4上的滑槽12上的同时，模芯9沿滑槽12向上移动从而将待冲坑物料的冲坑位置压至上模具1上的模芯凹陷部8，以完成物料的冲坑。
作为另一种实施方式，下模具底座5的顶部固定连接有相互平行设置的支撑柱，支撑柱的另一端与下模具4固定连接。下模具4的底部与支撑柱的顶部之间设置有第三热胀片，第三热胀片上连接有外置加热组件7。
在下模具4的底部与支撑柱的顶部之间设置第三热胀片，通过外置加热组件7调节第三热胀片的温度，使其在电流电压下产生热量并受热膨胀，继而使得第三热胀片的高度增加，从而对下模具4的顶部不平整部位进行填充增压。同时，在下模具4的底部与支撑柱的顶部之间不同位置处设置多个第三热胀片，通过外置加热组件7可以实现对不同位置处的第三热胀片进行单独控制或同时控制，以达到最佳调节效果。从而改变上、下模具之间的压力，使上、下模具对铝塑膜21的压力均匀分布，防止出现坑面或边角皱纹，影响产品外观。
模芯9的底部设置有用于容纳第二热胀片6的下凹槽13。
将第二热胀片6和包覆在其外表面的保温隔热片16镶嵌在下凹槽13内，有助于防止第二热胀片6和保温隔热片16之间或第二热胀片6与模芯9之间发生位置偏移。同时，下凹槽13深度越大，嵌入的第二热胀片6可膨胀的高度就越大。对于同一热胀片，下凹槽13深度越小，第二热胀片6的调节能力越大，从而增加可调节范围。
作为另一种实施方式，模芯9上还设置有多个排气孔20。在模芯9上设置多个排气孔20，有助于防止在冲坑完成后，模芯9由上往下运动时，坑体产生真空状态（负压），影响成型后的坑体形状。
模芯底座10的下方固定连接有顶柱14，顶柱14的另一端贯穿下模具底座5并与设置在下模具底座5下方的气缸15相连接。
作为另一种实施方式，模芯底座10的下方固定连接有顶柱14，顶柱14的另一端贯穿下模具底座5并与设置在下模具底座5下方的液压缸、氮气弹簧、气垫中的任意一种相连接。
第一热胀片3以及第二热胀片6为铝、铜以及合金材质中的任意一种。
外置加热组件7包括热电偶17、温控仪18以及导线19，热电偶17分别与第一热胀片3以及第二热胀片6相连接，导线19的一端与热电偶17相连接，导线19的另一端与温控仪18相连接。
一种调整平整度的冲坑模具的具体使用过程如下：上模具气缸驱动上模具1向下移动（合模），将铝塑膜21压紧（加压）。在下模具底座5下方的气缸15的驱动下，模芯9向上移动，模芯9接触铝塑膜21并继续向上，开始成型过程。成型完毕后下模具底座5下方的气缸15返回，伴随着模芯9向下运行，模芯9回到原位后，上模具1随着上模具气缸返回而返回到原位。
实施例2
如图1-4所示，上模具1使用多个铝材质的第一热胀片3，第一热胀片3的初始高度为5cm，分布在上模具1和上模具底座2之间，并使用复合硅酸镁铝隔热涂层对第一热胀片3进行保温。在模芯9和模芯底座10之间，模芯9四角的位置也分布有多个由铜材质制成的第二热胀片6，第二热胀片6的初始高度为1cm。通过温控仪18对每个第一热胀片3以及第二热胀片6进行控制。当出现皱纹或壳体高低不平时，通过温控仪18对冲坑模具上的第一热胀片3以及第二热胀片6进行加热温度控制。根据金属的热膨胀高度变化量公式进行计算，得出第一热胀片3以及第二热胀片6的热膨胀高度变化量（Δl）与第一热胀片3以及第二热胀片6所处环境的温度变化量（ΔT）之间的定量关系。金属的热膨胀高度变化量公式如下：
其中：α为金属的线性热膨胀系数（/℃）；
L为金属的初始高度（cm）；
为金属所处环境的温度变化量（℃）；
为一定初始高度（L）的某金属（其线性热膨胀系数为α）所处环境温度变化（ΔT）后金属的热膨胀高度变化量（cm）。
在实际冲坑成型过程中若需要将上模具1和上模具底座2之间的第一热胀片3增加高度30μm以使对铝塑膜21的压力更加均匀，则需要使第一热胀片3的温度由室温25℃增加到51.1℃。其中铝在室温下的线性热膨胀系数为23.2×10-6/℃，计算过程如下：
为使电池壳体的四角高度统一，需使模芯9其中一角的高度升高10μm，则通过温控仪18调整第二热胀片6的温度由室温25℃升至82.2℃（其中，铜在室温下的线性热膨胀系数为17.5×10-6/℃）。计算过程如下：
在隔热涂层和温控仪18的作用下，可以减少第一热胀片3以及第二热胀片6的高度波动。
实施例3
如图5-6所示，对于双坑或多坑模具会存在模芯9高度不一致的情况，此时除了拆卸模具直接对模芯9进行打磨处理外，也可通过第一热胀片3以及第二热胀片6进行直接调整，从而达到设备不停机而直接调整模具，改善成型产品外观的目的。例如需要将其中一个模芯9高度提高60μm，使两个或多个模芯9处于同一个高度。此时可对需提升高度的模芯9位于四角处的第二热胀片6进行加热，第二热胀片6采用初始高度为4cm的黄铜C2801材质（黄铜C2801材质在室温下的线性热膨胀系数为20.8×10-6/℃），以聚酰亚胺薄膜作为保温隔热片16进行隔热保温，通过温控仪18对需提升高度的模芯9位于四角处的第二热胀片6进行温度控制使温度均由室温25℃升至97.2℃即可。计算过程如下：
。
实施例4
如图5-6所示，为了使上模具1对铝塑膜21压力均匀，使得铝塑膜21成型后四角无皱纹，在双坑模具的上模具底座2和上模具1之间放置第一热胀片3，第一热胀片3的位置分布在上模具1四角的上凹槽11内以及位于双坑的坑间位置处的上凹槽11内。第一热胀片3采用截面大小为1×1cm，初始高度为5cm的C1020无氧钢（C1020无氧钢在室温下的线性热膨胀系数为17.1×10-6/℃），以玻璃纤维作为保温隔热片16进行隔热保温，通过对冲坑模具四角施加一定的压力（即通过调节第一热胀片3的高度增加40μm来实现增压，此时需要通过温控仪18将每个第一热胀片3由室温25℃升温至71.8℃）可以将铝塑膜21压紧，防止出现褶皱情况影响外观 。计算过程如下：
。
Claims (10)
1.一种冲坑模具，其特征在于，包括：
下模具（4），其底部固定连接有下模具底座（5），所述下模具（4）上设置有模芯（9），所述模芯（9）的下方固定连接有模芯底座（10），所述模芯（9）的底部与模芯底座（10）之间设置有第二热胀片（6）；
上模具（1），其位于下模具（4）的上方且其上方设置有上模具底座（2），所述上模具（1）的底部设置有与模芯（9）相适配的模芯凹陷部（8），所述上模具底座（2）与上模具（1）之间设置有第一热胀片（3）；
所述第一热胀片（3）以及第二热胀片（6）上均连接有外置加热组件（7）。
2.根据权利要求1所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述上模具（1）的底部还设置有气囊模芯凹陷部（23），所述下模具（4）上设置有与气囊模芯凹陷部（23）相适配的气囊模芯（22）。
3.根据权利要求1所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述上模具底座（2）与上模具（1）之间还设置有用于容纳第一热胀片（3）的上凹槽（11）。
4.根据权利要求1或2所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述下模具（4）上与模芯凹陷部（8）相对应位置处设置有滑槽（12），所述模芯（9）可沿滑槽（12）上下移动。
5.根据权利要求1所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述模芯（9）的底部设置有用于容纳第二热胀片（6）的下凹槽（13）。
6.根据权利要求1所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述模芯底座（10）的下方固定连接有顶柱（14），所述顶柱（14）的另一端贯穿下模具底座（5）并与设置在下模具底座（5）下方的气缸（15）相连接。
7.根据权利要求1或5所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述第一热胀片（3）和/或第二热胀片（6）的外表面包覆设置有保温隔热片（16）。
8.根据权利要求7所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述第一热胀片（3）以及第二热胀片（6）为铝、铜以及合金材质中的任意一种。
9.根据权利要求7所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述保温隔热片（16）为硅酸盐隔热涂层、纳米二氧化硅气凝胶涂层、玻璃纤维、石棉、镀金属的聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的一种冲坑模具，其特征在于，所述外置加热组件（7）包括热电偶（17）、温控仪（18）以及导线（19），所述热电偶（17）分别与第一热胀片（3）以及第二热胀片（6）相连接，导线（19）的一端与热电偶（17）相连接，导线（19）的另一端与温控仪（18）相连接。
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|---|---|---|---|
| CN202320265160.3U CN219600187U (zh) | 2023-02-21 | 2023-02-21 | 一种冲坑模具 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN219600187U true CN219600187U (zh) | 2023-08-29 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
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2023
- 2023-02-21 CN CN202320265160.3U patent/CN219600187U/zh active Active
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