KR101450821B1 - Warm press mold device for molding vehicle body panel - Google Patents
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Abstract
차체 패널 성형용 온간 프레스 금형장치는 다이(die)와, 펀치(punch)와, 제1 히터 및 제2 히터와, 제1 온도 센서 및 제2 온도센서와, 온도 제어부를 포함한다. 다이는 하면에 차체 패널의 상면 형상과 상응하는 형상의 제1 성형부가 형성되며, 승강 동작한다. 펀치는 다이의 하측에서 마그네슘 판재를 얹어서 지지하고, 상면에 차체 패널의 하면 형상과 상응하는 형상의 제2 성형부가 형성되며, 다이와 합형시 마그네슘 판재를 차체 패널로 성형시킨다. 제1 히터 및 제2 히터는 다이와 펀치에 각각 장착되어 다이와 펀치를 가열한다. 제1 온도 센서 및 제2 온도센서는 제1,2 히터에 의해 가열된 다이와 펀치의 온도를 측정한다. 온도 제어부는 제1,2 온도센서로부터 측정된 온도를 제공받아서 마그네슘 판재를 설정 온도를 유지한 상태로 차체 패널로 성형시키도록 제1,2 히터를 제어한다.A warm press mold apparatus for molding a vehicle body panel includes a die, a punch, a first heater and a second heater, a first temperature sensor and a second temperature sensor, and a temperature control unit. A first forming portion having a shape corresponding to the top surface shape of the vehicle body panel is formed on the lower surface of the die, and the elevating operation is performed. The punch is supported on the lower side of the die with a magnesium plate member, and a second molding portion having a shape corresponding to the bottom shape of the vehicle body panel is formed on the upper surface thereof, and the magnesium plate material is molded into the body panel when assembled with the die. The first heater and the second heater are respectively mounted on the die and the punch to heat the die and the punch. The first temperature sensor and the second temperature sensor measure the temperature of the die and the punch heated by the first and second heaters. The temperature controller receives the measured temperature from the first and second temperature sensors, and controls the first and second heaters to mold the magnesium plate into the body panel while maintaining the set temperature.
Description
본 발명은 경량 차체 패널을 성형하기 위해 사용되는 온간 프레스 금형장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a warm press mold apparatus used for molding a lightweight body panel.
종래의 자동차 산업에서는 강(Steel)의 사용빈도가 높았으나, 환경 및 연비에 대한 관심이 증대됨에 따라 차량의 경량화를 위한 신소재 적용이 활발히 진행되고 있다. 특히, 강에 비해 비중이 낮은 경량 비철금속의 사용이 증대되고 있다. 예를 들어, 비철금속인 마그네슘(Mg)을 적용한 차체 부품을 제작함으로써 자동차 차체 경량화를 확보하고자 하는 노력이 있어 왔다.In the conventional automobile industry, the frequency of use of steel is high, but as the interest in environment and fuel consumption is increased, new materials are being actively applied to lighten the vehicle. In particular, the use of lightweight non-ferrous metals, which have a lower specific gravity than steel, is increasing. For example, efforts have been made to secure the weight saving of an automobile body by manufacturing a body part to which magnesium (Mg), a non-ferrous metal, is applied.
하지만, 마그네슘을 적용하는 경우, 마그네슘의 결정구조가 조밀육방격자로 상온 성형성이 매우 열악하기 때문에, 기존의 냉간 성형공정으로 스템핑(Stamping), 프레스 포징(Press Forging), 드로잉(Drawing), 벤딩(Bending) 등의 공정을 이용하여 판재 성형품을 제조하기 어렵다. 게다가, 마그네슘 판재로 복잡한 형상을 갖는 부품을 성형하는 경우, 다양한 부위에서 결함이 발생하기도 한다. However, when magnesium is applied, since the crystal structure of magnesium is a dense hexagonal lattice, the moldability at room temperature is very poor. Therefore, in the conventional cold forming process, stamping, press forging, drawing, It is difficult to produce a molded plate product using a process such as bending. In addition, when molding a component having a complicated shape with a magnesium plate, defects may occur in various portions.
본 발명의 과제는 차체 패널을 경량의 마그네슘 판재로 용이하게 성형할 수 있게 하여 차체 경량화를 확보할 수 있게 하는 차체 패널 성형용 온간 프레스 금형장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a warm press mold apparatus for molding a vehicle body panel that enables a vehicle panel to be easily molded with a lightweight magnesium plate material, thereby ensuring weight saving of the vehicle body.
상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 차체 패널 성형용 온간 프레스 금형장치는, 하면에 차체 패널의 상면 형상과 상응하는 형상의 제1 성형부가 형성되며, 승강 동작하는 다이(die); 상기 다이의 하측에서 마그네슘 판재를 얹어서 지지하고, 상면에 차체 패널의 하면 형상과 상응하는 형상의 제2 성형부가 형성되며, 상기 다이와 합형시 마그네슘 판재를 차체 패널로 성형시키는 펀치(punch); 상기 다이와 펀치에 각각 장착되어 상기 다이와 펀치를 가열하는 제1 히터 및 제2 히터; 상기 제1,2 히터에 의해 가열된 상기 다이와 펀치의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서 및 제2 온도센서; 및 상기 제1,2 온도센서로부터 측정된 온도를 제공받아서 마그네슘 판재를 설정 온도를 유지한 상태로 차체 패널로 성형시키도록 상기 제1,2 히터를 제어하는 온도 제어부;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a warm press mold apparatus for molding a vehicle body panel, comprising: a die having a first molding section having a shape corresponding to a top surface shape of a body panel on a lower surface thereof; A punch for supporting a magnesium plate on the lower side of the die and forming a second forming portion having a shape corresponding to a bottom shape of the body panel on an upper surface thereof and forming a magnesium plate on the body panel when the die is assembled with the die; A first heater and a second heater respectively mounted on the die and the punch to heat the die and the punch; A first temperature sensor and a second temperature sensor for measuring a temperature of the die and the punch heated by the first and second heaters; And a temperature controller for controlling the first and second heaters to form the magnesium plate in a body panel in a state that the magnesium plate is maintained at a preset temperature by receiving the measured temperatures from the first and second temperature sensors.
본 발명에 따르면, 상온 성형성이 열악한 마그네슘 소재의 판재를 가열하여 성형성을 높인 온간 상태에서 차체 패널로 성형시키므로, 차체 패널의 성형이 용이할 수 있다. 또한, 차체 패널의 형상이 복잡한 경우라도, 결함 부위 없이 차체 패널이 성형될 수 있어 양질의 경량 차체 패널이 제조될 수 있다. 이렇게 제조된 경량 차체 패널이 차체에 채용됨에 따라 차체 경량화 확보에 유리한 효과가 있다. According to the present invention, since a magnesium material plate having poor room temperature formability is heated to form a body panel in a warm state in which the formability is enhanced, the body panel can be easily molded. Further, even when the shape of the body panel is complicated, the body panel can be formed without a defect part, so that a lightweight body panel of good quality can be manufactured. As the lightweight body panel thus manufactured is employed in the vehicle body, it is advantageous in ensuring the weight saving of the vehicle body.
도 1은 차체 패널의 일 예를 도시한 평면도.
도 2는 도 1의 차체 패널을 성형하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차체 패널 성형용 온간 프레스 금형장치에 대한 구성도.
도 3은 도 2에 있어서, 다이에 대한 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 다이에 제1 가열 봉들과 제1 온도센서가 장착된 예를 나타낸 평단면도.
도 5는 도 4에 있어서, 제1 가열 봉의 일 예를 도시한 도면.
도 6는 도 2에 있어서, 펀치에 대한 사시도.
도 7는 차체 패널의 다른 예를 도시한 평면도.
도 8은 도 7의 차체 패널을 성형하기 위한 다이에 대한 사시도.
도 9는 도 8에 도시된 다이에 제1 가열 봉들과 제1 온도센서가 장착된 예를 나타낸 평단면도.
도 10은 도 7의 차체 패널을 성형하기 위한 펀치에 대한 사시도. 1 is a plan view showing an example of a body panel.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a body panel molding apparatus for molding a body panel of a vehicle body panel.
Figure 3 is a perspective view of the die in Figure 2;
4 is a plan sectional view showing an example in which the first heating rods and the first temperature sensor are mounted on the die shown in Fig.
Fig. 5 is a view showing an example of a first heating rod in Fig. 4; Fig.
Fig. 6 is a perspective view of the punch in Fig. 2; Fig.
7 is a plan view showing another example of a body panel.
8 is a perspective view of a die for molding the body panel of Fig. 7;
9 is a plan sectional view showing an example in which the first heating rods and the first temperature sensor are mounted on the die shown in Fig.
Fig. 10 is a perspective view of a punch for molding the body panel of Fig. 7; Fig.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 차체 패널의 일 예를 도시한 평면도이다. 도 1에 도시된 차체 패널(10)은 파티션 패널(Partition Panel)에 해당한다. 파티션 패널(10)은 도 7에 도시된 강화 패널(Reinforcement Panel, 20)과 조립되어 파티션 패널 어셈블리를 구성하는 부품이다. 파티션 패널 어셈블리는 차량의 내부 승객실과 트렁크 룸(Trunk room)을 갈라놓는 파티션 부품이다. 파티션 패널 어셈블리는 승객실의 시트 뒷부분에 장착되어 차량의 바닥과 사이드 부분을 연결하는 역할을 함과 아울러, 차량의 비틀림 방지와 승객의 안전성을 보장하는 역할을 한다.1 is a plan view showing an example of a vehicle body panel. The
도 2는 도 1의 차체 패널을 성형하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차체 패널 성형용 온간 프레스 금형장치에 대한 구성도이다. 도 3은 도 2에 있어서, 다이에 대한 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 다이에 제1 가열 봉들과 제1 온도센서가 장착된 예를 나타낸 평단면도이다. 도 5는 도 4에 있어서, 제1 가열 봉의 일 예를 도시한 도면이다. 도 6은 도 2에 있어서, 펀치에 대한 사시도이다.2 is a block diagram of a warm press mold apparatus for molding a body panel according to an embodiment of the present invention for molding the body panel of FIG. Figure 3 is a perspective view of the die in Figure 2; 4 is a plan sectional view showing an example in which the first heating bars and the first temperature sensor are mounted on the die shown in FIG. Fig. 5 is a view showing an example of the first heating rod in Fig. Fig. 6 is a perspective view of the punch in Fig. 2;
도 2 내지 도 6을 참조하면, 차체 패널 성형용 온간 프레스 금형장치(100)는 다이(die, 110)와, 펀치(punch, 120)와, 제1 히터(130)와, 제2 히터(140)와, 제1 온도센서(150)와, 제2 온도센서(160), 및 온도 제어부(170)를 포함한다. 2 to 6, the warm
다이(110)는 펀치(120)에 대해 승강 동작한다. 예를 들어, 다이(110)는 유압식 또는 기계식 프레스장치의 가동 프레임(미도시)에 연결되어, 가동 프레임이 승강 동작할 때, 가동 프레임과 함께 승강 동작할 수 있다. 다이(110)는 하면에 차체 패널(10)의 상면 형상과 상응하는 형상의 제1 성형부(111)가 형성된 구조로 이루어진다. 차체 패널(10)이 파티션 패널에 해당하는 경우, 제1 성형부(111)는 파티션 패널의 상면 형상과 상응하는 형상을 갖는다. The die 110 moves up and down with respect to the
펀치(120)는 다이(110)의 하측에 배치된다. 펀치(120)는 다이(110)의 상승 또는 하강 동작에 따라 다이(110)와 이형 또는 합형된다. 펀치(120)는 고정 프레임(미도시) 상에 고정될 수 있다. 펀치(120)는 차체 패널(10)로 성형될 마그네슘 판재를 공급받아서 얹어서 지지한다. 마그네슘 판재는 마그네슘 또는 마그네슘 합금 소재로 이루어진 판재이다. 마그네슘 판재는 예열된 상태로 펀치로 공급될 수도 있다.The
펀치(120)는 상면에 차체 패널(10)의 하면 형상과 상응하는 형상의 제2 성형부(121)가 형성된다. 펀치(120)는 다이(110)와 합형시 마그네슘 판재를 차체 패널(10)로 성형시킨다. 즉, 다이(110)가 하강해서 펀치(120)와 합형될 때, 제1 성형부(111)와 제2 성형부(121) 사이에 위치한 마그네슘 판재가 제1,2 성형부(111)(121)에 의해 가압되면서 차체 패널(10)로 성형될 수 있다.The
제1 히터(130)는 다이(110)에 장착되어 다이(110)를 가열한다. 제2 히터(140)는 펀치(120)에 장착되어 펀치(120)를 가열한다. 제1,2 히터(130)(140)에 의해 가열된 다이(110)와 펀치(120)가 마그네슘 판재를 사이에 두고 합형되면, 다이(110)와 펀치(1120)의 열로 인해 마그네슘 판재가 가열될 수 있다.The
제1 온도센서(150)는 제1 히터(130)에 의해 가열된 다이(110)의 온도를 측정하기 위한 것이며, 제2 온도센서(160)는 제2 히터(140)에 의해 가열된 펀치(120)의 온도를 측정하기 위한 것이다. 제1,2 온도센서(150)(160)로부터 측정된 온도는 온도 제어부(170)로 제공된다.The
온도 제어부(170)는 제1,2 온도센서(150)(160)로부터 측정된 온도를 제공받아서 마그네슘 판재를 설정 온도를 유지한 상태로 차체 패널(10)로 성형시키도록 제1,2 히터(130)(140)를 제어한다. 예컨대, 온도 제어부(170)는 다이(110)와 펀치(120)를 200℃ ~ 250℃ 범위 내의 설정 온도로 가열하도록 제1,2 히터(130)(140)를 제어함으로써, 마그네슘 판재를 설정 온도를 유지한 상태로 차체 패널(10)로 성형시킬 수 있게 한다. The
전술한 구성의 온간 프레스 금형장치(100)에 의하면, 상온 성형성이 열악한 마그네슘 소재의 판재를 가열하여 성형성을 높인 온간 상태에서 차체 패널(10)로 성형시키므로, 차체 패널(10)의 성형이 용이할 수 있다. 또한, 차체 패널(10)의 형상이 복잡한 경우라도, 결함 부위 없이 차체 패널(10)이 성형될 수 있어 양질의 경량 차체 패널로 제조될 수 있다. 이러한 차체 패널(10)이 차체에 채용됨에 따라 차체 경량화 확보에 유리할 수 있다. According to the warm-pressing
제1 히터(130)는 다수의 제1 가열 봉(131)들을 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 가열 봉(131)은 관체(132)와, 관체(132)의 내부에 권취된 전열선(133), 및 전열선(133)에 전류를 공급하기 위한 리드선(134)들을 포함하여 구성될 수 있다. 관체(132)는 스테인리스 강 등의 소재로 이루어질 수 있다. 전열선(133)은 니켈크롬 소재 등으로 이루어지고 마그네슘 코어에 권취된 상태로 관체(132)에 수용될 수 있다. 전열선(133)은 관체(132) 내에서 전류에 의해 발열작용을 하여 관체(132)로 열을 전달한다. 리드선(134)들은 외부 전원과 연결되어 전열선(133)에 전류를 공급한다. 리드선(134)들은 내열성 전선들로 이루어질 수 있다.The
제1 가열 봉(131)들은 다이(110)에 각각 삽입되어 제1 성형부(111)의 상측에 각각 가로놓인다. 여기서, 제1 가열 봉(131)들은 각 양단이 제1 성형부(111)의 바깥에 놓일 수 있는 길이로 이루어진다. 다이(110)는 제1 성형부(111)의 상측에 제1 가열 봉(131)들을 각각 삽입시키기 위한 삽입구들이 형성될 수 있다. 다이(110)의 삽입구와 제1 가열 봉(131)의 공차가 크게 되면 다이(110)로 열전달되는 효율이 저하될 수 있으므로, 다이(110)의 삽입구와 제1 가열 봉(131)의 공차는 대략 0.15㎜ 이하일 수 있다. 차체 패널(10)이 대략 사각 형태의 파티션 패널에 해당하는 경우, 제1 가열 봉(131)들은 등 간격으로 나란히 배열될 수 있다. 이에 따라, 제1 성형부(111)에 위치되는 마그네슘 판재에 열이 고르게 전달될 수 있다. The
제1 온도센서(150)는 적어도 하나 이상의 열전대(thermocouple)를 포함할 수 있다. 열전대는 다이(110)에 삽입되어 장착될 수 있다. 열전대는 제1 가열 봉(131)들 사이에 위치되어 다이(110)의 온도를 측정할 수 있다. 제1 온도센서(150)는 열전대 이외의 다양한 온도센서로 이루어질 수 있음은 물론이다.The
제2 히터(140)는 다수의 제2 가열 봉(141)들을 포함할 수 있다. 제2 가열 봉(141)은 제1 가열 봉(131)과 동일하게 구성될 수 있다. 제2 가열 봉(141)들은 펀치(120)에 각각 삽입되어 제2 성형부(121)의 하측에 각각 가로놓인다. 여기서, 제2 가열 봉(141)들은 각 양단이 제2 성형부(121)의 바깥에 놓일 수 있는 길이로 이루어진다. 펀치(120)는 제2 성형부(121)의 하측에 제2 가열 봉(141)들을 각각 삽입시키기 위한 삽입구들이 형성될 수 있다. 제2 가열 봉(141)들은 제1 가열 봉(131)들과 마찬가지로 등 간격으로 나란히 배열되어 제2 성형부(121)에 위치되는 마그네슘 판재에 열이 고르게 전달되게 할 수 있다.The
제2 온도센서(160)는 적어도 하나 이상의 열전대를 포함할 수 있다. 열전대는 펀치(120)에 삽입되어 장착될 수 있다. 열전대는 제2 가열 봉(141)들 사이에 위치되어 펀치의 온도를 측정할 수 있다.The
도 7은 차체 패널의 다른 예를 도시한 평면도이다. 도 7에 도시된 차체 패널(20)은 파티션 패널에 조립되는 강화 패널에 해당한다. 강화 패널을 성형하기 위한 다이와 펀치는 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이 구성될 수 있다. 여기서, 도 8 도 7의 차체 패널을 성형하기 위한 다이에 대한 사시도이다. 도 9는 도 8에 도시된 다이에 제1 가열 봉들과 제1 온도센서가 장착된 예를 나타낸 평단면도이다. 도 10은 도 7의 차체 패널을 성형하기 위한 펀치에 대한 사시도이다.7 is a plan view showing another example of the vehicle body panel. The
도 8 내지 도 10을 참조하면, 다이(210)의 제1 성형부(211)는 강화 패널에 해당하는 차체 패널(20)의 상면 형상과 상응하는 형상을 갖는다. 펀치(220)의 제2 성형부(221)는 차체 패널(20)의 하면 형상과 상응하는 형상을 갖는다. 다이(210)와 펀치(220)의 형상도 차체 패널(20)의 형상과 대략 비슷하게 각각 이루어질 수 있다.8 to 10, the first forming
차체 패널(20)이 대략 V 형태로 이루어지는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 가열 봉(131)들은 제1 성형부(211)의 중앙 영역을 제외한 양측 영역에서 등 간격으로 각각 나란히 배열됨으로써 제1 성형부(211)에 최대한 고르게 열을 가할 수 있다. 제1 온도센서(150)는 제1 성형부(211)의 중앙 영역에 놓인 제1 가열 봉(131)들 사이에 위치되어 다이(210)의 온도를 측정할 수 있다. 제2 가열 봉(141)들도 제1 가열 봉(131)들과 마찬가지 형태로 제2 성형부(221)의 하측에 배열될 수 있다. 또한, 제2 온도센서(160)도 제1 온도센서(150)와 마찬가지 형태로 제2 성형부(221)에 배치될 수 있다. 8, the
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation and that those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent arrangements may be made therein. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.
110,210..다이 111,211..제1 성형부
120,220..펀치 121,221..제2 성형부
130..제1 히터 131..제1 가열 봉
140..제2 히터 141..제2 가열 봉
150..제1 온도센서 160..제2 온도센서
170..온도 제어부110, 210.
120,220 .. Punch 121,221 .. Second forming part
130 ..
140 ..
150 ..
170,
Claims (3)
상기 다이의 하측에서 마그네슘 판재를 얹어서 지지하고, 상면에 차체 패널의 하면 형상과 상응하는 형상의 제2 성형부가 형성되며, 상기 다이와 합형시 마그네슘 판재를 차체 패널로 성형시키는 펀치(punch);
상기 제1 성형부의 상측에 각각 가로놓이도록 상기 다이의 삽입구들을 통해 각각 상기 다이에 삽입되어 상기 다이를 가열하는 다수의 제1 가열 봉들을 구비하는 제1 히터;
상기 제2 성형부의 하측에 각각 가로놓이도록 상기 펀치의 삽입구들을 통해 각각 상기 펀치에 삽입되어 상기 펀치를 가열하는 다수의 제2 가열 봉들을 구비하는 제2 히터;
상기 제1,2 히터에 의해 가열된 상기 다이와 펀치의 온도를 측정하기 위한 제1 온도 센서 및 제2 온도센서; 및
상기 제1,2 온도센서로부터 측정된 온도를 제공받아서 마그네슘 판재를 설정 온도를 유지한 상태로 차체 패널로 성형시키도록 상기 제1,2 히터를 제어하는 온도 제어부;를 포함하며,
상기 제1,2 가열 봉들의 각각은 관체와, 상기 관체의 내부에 권취된 전열선, 및 상기 전열선에 전류를 공급하며 상기 관체의 한쪽 단부를 통해 인출되는 리드선들을 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 패널 성형용 온간 프레스 금형장치.A first molding part having a shape corresponding to a top surface shape of the vehicle body panel is formed on a lower surface of the body panel;
A punch for supporting a magnesium plate on the lower side of the die and forming a second forming portion having a shape corresponding to a bottom shape of the body panel on an upper surface thereof and forming a magnesium plate on the body panel when the die is assembled with the die;
A first heater having a plurality of first heating rods inserted into the die via insertion ports of the die so as to lie on the upper side of the first forming portion to heat the die;
A second heater including a plurality of second heating rods inserted into the punch through the insertion ports of the punch so as to lie on the lower side of the second forming part to heat the punch;
A first temperature sensor and a second temperature sensor for measuring a temperature of the die and the punch heated by the first and second heaters; And
And a temperature controller for controlling the first and second heaters to form the magnesium plate in a body panel in a state that the magnesium plate is maintained at a preset temperature by receiving the measured temperature from the first and second temperature sensors,
Wherein each of the first and second heating rods includes a tube body, a superheated tube wound around the tube body, and lead wires supplying current to the superheated tube and drawn out through one end of the tube body, Warm press die tool.
상기 제1,2 온도센서는 적어도 하나 이상의 열전대(thermocouple)를 각각 포함하며 상기 열전대들은 상기 다이와 펀치에 각각 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 차체 패널 성형용 온간 프레스 금형장치.The method according to claim 1,
Wherein the first and second temperature sensors each include at least one thermocouple, and the thermocouples are inserted into the die and the punch, respectively.
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