TWI530385B - Fracturing Extrusion Device, Extrusion Extrusion Machine and Extrusion Method - Google Patents
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Description
本發明是關於一種複動化擠型裝置、複動化擠型機及擠型方法,尤其是一種製造不等截面擠型件之複動化擠型裝置、複動化擠型機及擠型方法。
擠型是指將材料透過擠壓方式成型,其原理是將擠壓材/擠錠藉由適度加熱並加壓,等速擠入模具來製成所需形狀、尺寸及物理性的產品,因此適合易塑形之金屬及塑料成品之加工。鋁擠型與人類生活息息相關,從食具、電子產品到汽車工業與建築等都被大量使用,而現有的擠型製程中,只能生產相等截面的擠型件,若需要不等截面的擠型件則需要進行多次的加工。例如,先藉由擠型製程擠出的均勻截面型材,然後需要複雜的二次成形與焊接才能獲得不規則的變化截面,以導致工時的增加與成本的提高,喪失擠型製程該有的良好性能。
目前現有不等截面擠型製程中,主要以與材料流動方向垂直的徑向移動擠壓模,而達成不等截面的擠型件。然而,在此種方式下常會造成(1)擠壓模徑向移動時,因與擠出方向垂直而造成模具壽命短少,(2)擠壓模徑向作動時,會使擠型件彎曲或偏移而需後續二次整型,(3)擠壓模徑向移動時,擠壓阻力增加造成材料流動不穩定。
美國專利號US5320580揭示了一種擠出成形的裝置及其方法,藉由該裝置及其方法能製造出一種兩端較厚中間較薄的中空軸體,但是該裝置在製造中空軸體時,難以控制該中空軸體之較厚處的厚度,進而造成品質的不穩定。
因此,便有需要提供一種能製造不等截面擠型件
的複動化擠型裝置、複動化擠型機及擠型方法,以解決前述的問題。
本發明的目的在於提供一種能製造不等截面擠型件的複動化擠型裝置、複動化擠型機及擠型方法。
為達成上述目的,本發明提供一種複動化擠型裝置,包括:一擠型模具,包括一容置空間及一開口,該容置空間用以容置一擠錠,該開口連通該容置空間;一心軸,設置在該擠型模具的該容置空間內,且該心軸包括一第一部及一第二部,該第一部之剖面面積小於該第二部之剖面面積,且該第一部較該第二部靠近該擠型模具之該開口;以及一擠壓缸,用以對該擠錠進行擠壓,使該擠錠從該心軸的該第一部與該開口之一表面間的空隙流出,並使該擠錠從該心軸的該第二部與該開口之該表面間的空隙流出,而形成不等截面擠型件。
為達成上述目的,本發明再提供一種複動化擠型機,包括:一複動化擠型裝置,包括:一擠型模具,包括一容置空間及一開口,該容置空間用以容置一擠錠,該開口連通該容置空間;一心軸,設置在該擠型模具的該容置空間內,且該心軸包括一第一部及一第二部,該第一部之剖面面積小於該第二部之剖面面積,且該第一部較該第二部靠近該擠型模具之該開口;以及一擠壓缸,用以對該擠錠進行擠壓,使該擠錠從該心軸的該第一部與該開口之一表面間的空隙流出,並使該擠錠從該心軸的該第二部與該開口之該表面間的空隙流出,而形成不等截面擠型件;以及一動力源,用以對該擠壓缸提供一動力,使該擠壓缸對該擠錠進行擠壓,以及該動力源用以使該心軸及/或該擠型模具前後移動。
為達成上述目的,本發明又提供一種擠型方法,包括下列步驟:提供一複動化擠型裝置,包括:一擠型模具,
包括一容置空間及一開口,該開口連通該容置空間;一心軸,設置在該擠型模具的容置空間內,且該心軸包括一第一部及一第二部,該第一部之剖面面積小於該第二部之剖面面積,且該第一部較第二部靠近該擠型模具之該開口;以及一擠壓缸;放置一擠錠至該擠型模具之該容置空間內;使該心軸位在該擠型模具的第一位置,並利用該擠壓缸對該擠錠進行擠壓,使該擠錠依據心軸與該開口之表面間的垂直距離,而形成一第一擠型件;以及使該心軸位在該擠型模具的第二位置,並利用該擠壓缸對該擠錠進行擠壓,使該擠錠依據該心軸與該開口之表面間的垂直距離,而形成一第二擠型件,其中該第一擠型件連接該第二擠型件,且該第一擠型件之截面厚度不等於該第二擠型件之截面厚度,且該第一擠型件與該第二擠型件之組合成一不等截面擠型件。
本發明的複動化擠型裝置、複動化擠型機及擠型方法可用以生產具有不等截面的擠型件,改變傳統的擠型製程只能生產相同截面的擠型件,可取代擠型材後續之曲面加工需求,因此可減少加工和時間的成本,進而提升產業效益與獲利。本發明的複動化擠型裝置及複動化擠型機的機構較為簡單,而且可改善現有的擠型設備,不需要大量變動現有的擠型設備即可使用本發明的複動化擠型裝置、複動化擠型機及擠型方法,因此可節省複動化擠型裝置及複動化擠型機的製造成本。
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯,下文將配合所附圖示,作詳細說明如下。
100、200、300‧‧‧複動化擠型裝置
110、210、310‧‧‧擠型模具
111‧‧‧容置空間
112、212、312‧‧‧開口
112a‧‧‧表面
120、240、340‧‧‧擠壓缸
130、230、330‧‧‧心軸
131、231、331‧‧‧第一部
132、232、332‧‧‧第二部
333‧‧‧長軸
400‧‧‧複動化擠型機
410‧‧‧動力源
411‧‧‧第一動力源
412‧‧‧第二動力源
413‧‧‧第三動力源
510‧‧‧第一擠型件
520‧‧‧第二擠型件
900‧‧‧擠錠
L‧‧‧距離
S100~S106‧‧‧步驟
S200~S206‧‧‧步驟
S300~S306‧‧‧步驟
圖1a為本發明之一第一實施例之複動化擠型裝置剖面圖。
圖1b為本發明之一第一實施例之複動化擠型裝置側視圖。
圖1c為管狀的不等截面的擠型件立體圖。
圖2a為本發明之一第二實施例之複動化擠型裝置剖面圖。
圖2b為本發明之一第二實施例之複動化擠型裝置側視圖。
圖2c為U型形狀的不等截面擠型件立體圖。
圖3a為本發明之一第三實施例之複動化擠型裝置剖面圖。
圖3b為本發明之一第三實施例之複動化擠型裝置側視圖。
圖3c為具有偏心孔的不等截面擠型件立體圖。
圖4為本發明之一實施例之複動化擠型機剖面圖。
圖5為本發明之一第一實施例之不等截面之擠型件之擠型方法流程圖。
圖6為本發明之使用複動化擠型裝置而形成第一擠型件之示意圖。
圖7為本發明之使用複動化擠型裝置而形成第二擠型件之示意圖。
圖8為本發明之一第二實施例之不等截面之擠型件之擠型方法流程圖。
圖9為本發明之一第三實施例之不等截面之擠型件之擠型方法流程圖。
圖1a為本發明之一第一實施例之複動化(multi-action)擠型裝置剖面圖。該複動化擠型裝置100包括:一擠型模具110、一心軸130及一擠壓缸120。該擠型模具110包括一容置空間111及一開口112。該容置空間111用以容置一擠錠900,該擠壓缸120係可相對滑動地設置於該擠型模具110與該心軸130之間,該擠壓缸120用以對該擠錠900進行擠壓。該開口112連通該容置空間111。較佳地,該開口112
之剖面面積由接近該容置空間111到遠離該容置空間111之方向而漸增,可減少擠型件在出料時與開口112之表面112a的接觸面積,進而減少摩擦力。
該心軸130設置在該擠型模具110的容置空間111內,該心軸130包括一第一部131及一第二部132,該第一部131之剖面面積小於該第二部132之剖面面積,且該第一部131較第二部132靠近該擠型模具110之開口112。該心軸130之材質可為模具鋼、碳鋼、不銹鋼或其他金屬材料與非金屬材料,上述中的模具鋼是指可用來製造冷沖模、熱鍛模或壓鑄模等模具的鋼種。該心軸130的外型則依所預設之不等截面擠型件而有不同的設計。在本實施例中,如圖1b所示,該心軸130之第一部131及第二部132皆為圓形,該開口112之剖面亦為圓形,該擠壓缸120用以對該擠錠900進行擠壓,再配合該心軸130或該擠型模具110的移動,使該擠錠900從該心軸130的第一部131及第二部132與開口112之表面間的空隙流出,該擠錠900就會依該擠型模具110之開口112及該心軸130的第一部131及第二部132的形狀而形成一具有管狀的不等截面擠型件(如圖1c所示)。
圖2a為本發明之一第二實施例之複動化擠型裝置剖面圖。第二實施例的複動化擠型裝置200大體上類似於第一實施例的複動化擠型裝置100,類似的元件標示類似的標號。第二實施例的複動化擠型裝置200與第一實施例的複動化擠型裝置100不同的地方在於心軸的設計。
第二實施例的心軸230的第一部231之部份表面或第二部232之部份表面用以緊貼於該開口212之部份表面。在本實施例中,如圖2b所示,該心軸230之第一部231及第二部232之中間處較兩側厚,該開口212之剖面為矩形。該擠壓缸240用以對該擠錠900進行擠壓時,再配合該心軸230或該擠型模具210的移動,使該擠錠900從該心軸230的第一部231及第二部232與開口212之表面間的空隙流出,
該擠錠900就會依該開口212及該心軸230的第一部231及第二部232的形狀而形成具有一U型形狀的不等截面擠型件(如圖2c所示)。
圖3為本發明之一第三實施例之複動化擠型裝置剖面圖。第三實施例的複動化擠型裝置300大體上類似於第二實施例的複動化擠型裝置200,類似的元件標示類似的標號。第三實施例的複動化擠型裝置300與第二實施例的複動化擠型裝置200不同的地方在於心軸的設計。
第三實施例的心軸330更包括一長軸333,該長軸333平行該心軸330之第一部331及第二部332,且該長軸333與該心軸330之該第二部332之間具有一距離L。在本實施例中,如圖3b所示,該心軸330之第一部331及第二部332之剖面皆為弓形,該長軸333及該開口312之剖面皆為圓形,該擠壓缸340用以對該擠錠900進行擠壓,再配合該心軸330或該擠型模具310的移動,使該擠錠900從該心軸330的第一部331及第二部332與開口312之表面間的空隙流出,該擠錠900就會依該開口312及該心軸330的第一部331、第二部332及長軸333的形狀而形成具有偏心孔的不等截面擠型件(如圖3c所示)。
圖4為本發明之一實施例之複動化擠型機剖面圖。該複動化擠型機400可用以製造不等截面之擠型件。該複動化擠型機400包括:一動力源410及複動化擠型裝置。該複動化擠型裝置可為上述第一、第二及第三實施例之複動化擠型裝置,但為了方便說明,以第一實施例之複動化擠型裝置100為例。
該動力源410用以對該擠壓缸提供一動力,使該擠壓缸對該擠錠進行擠壓,以及該動力源用以使該心軸及/或該擠型模具前後移動。在本實施例中,該動力源410包括一第一動力源411、一第二動力源412及一第三動力源413。該第一動力源411連接該心軸130,用以使該心軸130前後移
動。該第二動力源412連接該擠型模具110,用以使該擠型模具110前後移動,進而使該開口112前後移動。該第三動力源413連接該擠壓缸120用以對該擠壓缸120提供一動力,使該擠壓缸120對該擠錠900進行擠壓。該第一動力源411、該第二動力源412及該第三動力源413可利用油壓的方式,分別提供動力給該心軸130、該擠型模具110及該擠壓缸120。或者該第一動力源411及該第二動力源412可利用氣壓或電力的方式,提供動力給該心軸130及該擠型模具110,使該心軸130及該擠型模具110前後移動。
圖5為本發明之一第一實施例之不等截面之擠型件之擠型方法流程圖,該擠型方法顯示直接擠型。請同時參閱圖1a、圖6及圖7以說明不等截面之擠型件之擠型方法,其包括下列步驟:
步驟S100:提供複動化擠型裝置。在本實施例中可利用複動化擠型裝置完成不等截面之擠型件,但為了清楚說明不等截面之擠型件之擠型方法,以圖1a所示的複動化擠型裝置為例。
步驟S102:放置擠錠至擠型模具之容置空間內。如圖1a所示,在本實施例中,擠錠900放置在該擠型模具110的容置空間111內,該擠錠900之材質可為鐵、鋁、鎂、鈦等之金屬材質或其合金材質。
步驟S104:藉由移動心軸,使心軸位在擠型模具的第一位置,並利用擠壓缸對擠錠進行擠壓,使擠錠依據心軸與開口之表面間的垂直距離,而形成第一擠型件。如圖6所示,在本實施例中,該心軸130前進至該擠型模具110的第一位置,該第一位置係該心軸130的第一部131位於該擠型模具110的開口112內,並與該開口112之表面112a維持相對距離。然後,該擠壓缸120對擠錠900進行擠壓,使擠錠900從心軸130的第一部131與開口112之表面112a之間的空隙流出,而形成第一擠型件510,且該心軸130的第一部
131到開口112之表面112a之間的垂直距離決定該第一擠型件510的截面厚度。在另一實施例中,若使用複動化擠型機時,可利用第一動力源推動該心軸130,使心軸130前進至該擠型模具110的第一位置。
步驟S106:藉由移動心軸,使心軸位在擠型模具的第二位置,而改變心軸到開口之表面之間的垂直距離,並利用擠壓缸對擠錠進行擠壓,使擠錠依據心軸與開口之表面之間的垂直距離,而形成第二擠型件。在本實施例中,以等速或依設定之程式以變速方式移動該心軸130,使心軸130向前移動至擠型模具的第二位置,該第二位置係心軸130的第二部132移動到該開口112位置。然後,該擠壓缸120再對擠錠900進行擠壓,使擠錠900從心軸130的第二部132及開口112之表面112a之間的空隙流出,而形成第二擠型件520,且該心軸130的第二部132到開口112之表面112a之間的垂直距離決定該第二擠型件520的截面厚度。該第一擠型件510連接該第二擠型件520,且該第一擠型件510之截面厚度不等於該第二擠型件520之截面厚度,如圖1c所示,為具有管狀的不等截面擠型件。在另一實施例中,若使用複動化擠型機時,可利用第一動力源推動該心軸130,使該心軸130以等速或依設定之程式以變速方式移動該心軸130,使心軸130向前移動至擠型模具的第二位置。
步驟S104及步驟S106為本實施例中的步驟順序,但在實際操作時,步驟順序也有可能改成:依序為步驟S106及步驟S104,或者依使用者的需求反覆進行步驟S104及步驟S106。
若將複動化擠型裝置100換成第二實施例的複動化擠型裝置200,再經由上述步驟S100~步驟S106之後,可完成如圖2c所示的U型形狀的不等截面擠型件。
若將複動化擠型裝置100換成第三實施例的複動化擠型裝置300,再經由上述步驟S100~步驟S106之後,
可完成如圖3c所示的具有偏心孔的不等截面擠型件。
圖8為本發明之一第二實施例之不等截面之擠型件之擠型方法流程圖,該擠型方法顯示間接擠型。請同時參閱圖4,該擠型方法包括下列步驟:
步驟S200:提供複動化擠型裝置。在本實施例中該複動化擠型裝置與步驟S100的複動化擠型裝置相同,而不再贅述。
步驟S202:放置擠錠至擠型模具之容置空間內。在本實施例中與步驟S102相同,而不再贅述。
步驟S204:藉由移動擠型模具,使心軸位在擠型模具的第一位置,並利用擠壓缸對擠錠進行擠壓,使擠錠依據心軸與開口之表面之間的垂直距離,而形成第一擠型件。在本實施例中,該擠型模具110以等速或依設定之程式以變速方式向後移動,使心軸130位在擠型模具110的第一位置,該第一位置係該心軸130的一部131位在開口112內,並與該開口112之表面112a維持相對距離。之後擠壓缸120之動作與步驟S104相同,而不再贅述。在另一實施例中,若使用複動化擠型機時,可利用第二動力源拉動該擠型模具110,使心軸130位在擠型模具110的第一位置。
步驟S206:藉由移動擠型模具,使心軸位在擠型模具的第二位置,而改變心軸到該開口之表面之間的垂直距離,並利用擠壓缸對擠錠進行擠壓,使擠錠依據心軸與開口之表面之間的垂直距離,而形成一第二擠型件。在本實施例中,以等速或依設定之程式以變速方式移動該擠型模具110,進而使該開口112向後移動,使心軸130向前移動至擠型模具110的第二位置,該第二位置係心軸130的第二部132位在該開口112內。而擠壓缸120之動作與步驟S106相同,而不再贅述。在另一實施例中,若使用複動化擠型機時,可利用第二動力源拉動該擠型模具110,使心軸130位在擠型模具110的第二位置。
間接擠型的方式是因為移動擠型模具,所以可減少擠錠與擠型模具之間的摩擦力,因此可用較少的能源完成擠型件。
圖9為本發明之一第三實施例之不等截面之擠型件之擠型方法流程圖,該擠型方法顯示複合擠型。請同時參閱圖4,該擠型方法包括下列步驟:
步驟S300:提供複動化擠型裝置。在本實施例中與步驟S100的複動化擠型裝置相同,而不再贅述。
步驟S302:放置擠錠至擠型模具之容置空間內。在本實施例中與步驟S102相同,而不再贅述。
步驟S304:藉由同時移動心軸及擠型模具,使心軸位在擠型模具的第一位置,並利用擠壓缸對擠錠進行擠壓,使擠錠依據心軸與開口之表面之間的垂直距離,而形成第一擠型件。在本實施例中,該心軸130向前移動,以及該擠壓模具110向後移動,使心軸130及擠型模具110以等速或依設定之程式以變速方式而產生相對運動,直到心軸130位在擠型模具110的第一位置,該第一位置係該心軸130的第一部131位在該擠型模具110的開口121位置。之後擠壓缸120之動作與步驟S104相同,而不再贅述。在另一實施例中,若使用複動化擠型機時,可同時利用第一動力源推動該心軸130,以及利用第二動力源拉動該擠壓模具110,使心軸130及擠型模具110產生相對運動,直到心軸130位在擠型模具110的第一位置。
步驟S306:藉由同時移動心軸及擠型模具,使心軸位在擠型模具的第二位置,而改變心軸到開口之表面之間的垂直距離,並利用擠壓缸對擠錠進行擠壓,使擠錠依據心軸之第二部與與開口之表面之間的垂直距離,而形成一第二擠型件。在本實施例中該心軸130向前移動,以及該擠壓模具110向後移動,使心軸130及擠型模具110以等速或依設定之程式以變速方式而產生相對運動,直到心軸130位在
擠型模具110的第二位置,該第二位置係心軸130的第二部132位在該開口121位置。在另一實施例中,若使用複動化擠型機時,可同時利用第一動力源推動該心軸130,以及利用第二動力源拉動該擠壓模具110,使心軸130及擠型模具110產生相對運動,直到心軸130位在擠型模具110的第二位置。而擠壓缸120之動作與步驟S106相同,而不再贅述。
複合擠型的方式是藉由心軸及擠型模具的同時動作,因此可在較短的作動時間內得到更複雜的不等截面之擠型件。
本發明的複動化擠型裝置、複動化擠型機及擠型方法可用以生產具有不等截面的擠型件,改變傳統的擠型製程只能生產相同截面的擠型件,可取代擠型材後續之曲面加工需求,因此可減少加工和時間的成本,進而提升產業效益與獲利。本發明的複動化擠型裝置及複動化擠型機的機構較為簡單,而且可改善現有的擠型設備,不需要大量變動現有的擠型設備即可使用本發明的複動化擠型裝置、複動化擠型機及擠型方法,因此可節省複動化擠型裝置及複動化擠型機的製造成本。
綜上所述,乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之實施方式或實施例而已,並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符,或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾,皆為本發明專利範圍所涵蓋。
100‧‧‧複動化擠型裝置
110‧‧‧擠型模具
111‧‧‧容置空間
112‧‧‧開口
112a‧‧‧表面
120‧‧‧擠壓缸
130‧‧‧心軸
131‧‧‧第一部
132‧‧‧第二部
900‧‧‧擠錠
Claims (9)
- 一種複動化擠型裝置,包括:一擠型模具,包括一容置空間及一開口,該容置空間用以容置一擠錠,該開口連通該容置空間;一心軸,設置在該擠型模具的該容置空間內,且該心軸包括一第一部、一第二部及一長軸,該第一部之剖面面積小於該第二部之剖面面積,且該第一部較該第二部靠近該擠型模具之該開口,該長軸平行該心軸之該第一部及該第二部,並與該心軸之該第二部之間具有一距離,其中該心軸之第一部及第二部之剖面皆為弓形,該長軸及該開口之剖面皆為圓形;以及一擠壓缸,用以對該擠錠進行擠壓,使該擠錠從該心軸的該第一部與該開口之一表面間的空隙流出,並使該擠錠從該心軸的該第二部與該開口之該表面間的空隙流出,而形成不等截面擠型件。
- 如申請專利範圍第1項所述之複動化擠型裝置,其中該開口之剖面面積由接近該容置空間到遠離該容置空間之方向而漸增。
- 如申請專利範圍第1項所述之複動化擠型裝置,其中該心軸的該第一部之部份表面或該第二部之部份表面用以緊貼於該開口之部份表面。
- 一種複動化擠型機,包括:一複動化擠型裝置,包括:一擠型模具,包括一容置空間及一開口,該容置空間用以容置一擠錠,該開口連通該容置空間;一心軸,設置在該擠型模具的該容置空間內,且該心軸包括一第一部、一第二部及一長軸,該第一部之剖面面積小於該第二部之剖面面積,且該第一部較該第二部靠近該擠型模具之該開口,該長軸平行該心軸之該第一部及該第二部,並與該心軸之該第二部之 間具有一距離,其中該心軸之第一部及第二部之剖面皆為弓形,該長軸及該開口之剖面皆為圓形;以及一擠壓缸,用以對該擠錠進行擠壓,使該擠錠從該心軸的該第一部與該開口之一表面間的空隙流出,並使該擠錠從該心軸的該第二部與該開口之該表面間的空隙流出,而形成不等截面擠型件;以及一動力源,用以對該擠壓缸提供一動力,使該擠壓缸對該擠錠進行擠壓,以及該動力源用以使該心軸及/或該擠型模具前後移動。
- 一種擠型方法,包括下列步驟:提供一複動化擠型裝置,其包括:一擠型模具,包括一容置空間及一開口,該開口連通該容置空間;一心軸,設置在該擠型模具的容置空間內,且該心軸包括一第一部、一第二部及一長軸,該第一部之剖面面積小於該第二部之剖面面積,且該第一部較第二部靠近該擠型模具之該開口,該長軸平行該心軸之該第一部及該第二部,並與該心軸之該第二部之間具有一距離,其中該心軸之第一部及第二部之剖面皆為弓形,該長軸及該開口之剖面皆為圓形;以及一擠壓缸;放置一擠錠至該擠型模具之該容置空間內;使該心軸位在該擠型模具的第一位置,並利用該擠壓缸對該擠錠進行擠壓,使該擠錠依據心軸與該開口之表面間的垂直距離,而形成一第一擠型件;以及使該心軸位在該擠型模具的第二位置,並利用該擠壓缸對該擠錠進行擠壓,使該擠錠依據該心軸與該開口之表面間的垂直距離,而形成一第二擠型件,其中該第一擠型件連接該第二擠型件,且該第一擠型件之截面厚度不等於 該第二擠型件之截面厚度,且該第一擠型件與該第二擠型件之組合成一不等截面擠型件。
- 如申請專利範圍第5項所述之擠型方法,其中該第一位置係該心軸的第一部位於該擠型模具的開口內,該第二位置係該心軸的第二部位於該擠型模具的開口內。
- 如申請專利範圍第6項所述之擠型方法,其中藉由移動該心軸,使該心軸的該第一部位在該擠型模具的該開口內;以及藉由移動該心軸,使該心軸的該第二部位在該擠型模具的該開口內。
- 如申請專利範圍第6項所述之擠型方法,其中藉由移動該擠型模具,使該心軸的該第一部位在該擠型模具的該開口內;以及藉由移動該擠型模具,使該心軸的該第二部位在該擠型模具的該開口內。
- 如申請專利範圍第6項所述之擠型方法,其中藉由移動該心軸及該擠型模具,使該心軸的該第一部位在該擠型模具的該開口內;以及藉由移動該心軸及該擠型模具,使該心軸的該第二部位在該擠型模具的該開口內。
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