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1、南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目勺子玩具塑料模具設(shè)計(jì)姓 名霍正華所在系部機(jī)械技術(shù)系專業(yè)班級(jí)模具1021班指導(dǎo)教師楊素萍、蔡華2013 年04 月畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書設(shè)計(jì)(論文)題目:勺子玩具塑料模的設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師:楊素萍職稱:副教授類別:畢業(yè)設(shè)計(jì)1設(shè)計(jì)(論文)的主要任務(wù)。1)設(shè)計(jì)一張勺子玩具塑料模的組立圖,和若干張零件圖。2)利用CAD技術(shù)對(duì)模具總裝配圖進(jìn)行造型設(shè)計(jì)。3)根據(jù)學(xué)院的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。4)學(xué)會(huì)查閱模具設(shè)計(jì)、制造、模具材料等手冊(cè)。5)在設(shè)計(jì)過(guò)程中,復(fù)習(xí)在校所學(xué)知識(shí)。2、設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容。1)設(shè)計(jì)一張注射模的組立圖,和若干張零件圖,并對(duì)裝配圖進(jìn)行造型設(shè)計(jì)。2)
2、根據(jù)學(xué)院的畢業(yè)設(shè)計(jì)要求編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。3、設(shè)計(jì)(論文)的基本要求1)了解我國(guó)塑料模具的研究現(xiàn)狀及展望。2)組立圖應(yīng)清楚表明模具結(jié)構(gòu)和各系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。3)零件圖應(yīng)清楚表明尺寸精度等級(jí)、表面粗糙度、材料熱處理。4)模架要求按標(biāo)準(zhǔn)選用。5)設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)條理清晰、計(jì)算準(zhǔn)確、詳細(xì)。4、主要參考文獻(xiàn)1)屈華昌主編塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)北京.高等教育出版社 2005.2)曹巖等編.模具設(shè)計(jì)實(shí)例精解.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2007.3)劉建超主編.模具CAD/CAM.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2005.4)張興友主編.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì).北京.冶金工業(yè)出版社.2009.備注附:勺子玩具的零件圖勺子零件圖圖1
3、材料:ABS大批量生產(chǎn)摘要模具是由機(jī)械零件構(gòu)成的,它在適當(dāng)?shù)膲毫ψ饔孟聦⒔饘?、塑料、陶瓷等材料加?成具有一定形狀和用途的工件。在塑料件廣泛應(yīng)用的今天,塑料模具就成了模具行業(yè)的重要組成部分。在加熱、加 壓條件下塑料會(huì)具有可塑性,在常溫下為柔韌固體。使用模具成型可以得到我們需要的 塑件制品。塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)。從 1910年生產(chǎn)酚醛塑料開(kāi)始,塑料品種漸多,在生 產(chǎn)技術(shù)和方法上都有顯著的改進(jìn)。雖然塑料工業(yè)發(fā)展只有很短的歷史,但發(fā)展卻十分迅 速,1910年世界塑料產(chǎn)量只有2萬(wàn)t,到2012年產(chǎn)量已達(dá)到2.7億t。目前塑料品種已 有300多種,并且每年仍然在以10%左右的速度增長(zhǎng)。我國(guó)的塑料工業(yè)
4、起步于20世紀(jì)50年代初期。中國(guó)塑料機(jī)械技術(shù)通過(guò)消化吸收國(guó)外 先進(jìn)制造技術(shù),開(kāi)發(fā)具有國(guó)際具有先進(jìn)水平的產(chǎn)品,新產(chǎn)品新技術(shù)開(kāi)發(fā)速度加快,進(jìn)行 重大創(chuàng)新,也取得了顯著成績(jī)??傊?,塑料在開(kāi)發(fā)研究與應(yīng)用上都取得了顯著成就。本設(shè)計(jì)依據(jù)注射成型的基本原理,特別是注射模具的結(jié)構(gòu)與工作原理,對(duì)注塑產(chǎn)品 做出了詳細(xì)的分析,讓我們更直觀更清楚的看到這副模具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在結(jié)合了傳統(tǒng)的 機(jī)械設(shè)計(jì)后把CAD/CA技術(shù)應(yīng)用在注塑模具的設(shè)計(jì)上, 在CAD系統(tǒng)實(shí)行了模型和注塑模 具的設(shè)計(jì)。對(duì)澆注系統(tǒng)、成型零件、脫模機(jī)構(gòu)、合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、排氣系 統(tǒng)和部分零件的加工工藝做了完整的設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞玩具勺子;ABS塑料;
5、澆注系統(tǒng);成型零部件;注塑模具目錄摘要III1. 我國(guó)塑料模具的研究現(xiàn)狀及展望 12. 塑件工藝分析32.1. 模具工藝規(guī)程的編制 32.1.1. 制品的工藝性分析 32.12模塑方法選擇及工藝流程的確定 42.1.3. 確定成型工藝 43. 模具的具體結(jié)構(gòu)形式 53.1 分型面及型腔 53.2 具體結(jié)構(gòu)形式 73.2.1. 中小型模架標(biāo)準(zhǔn) 74. 注射設(shè)備選擇94.1 模具所需塑料熔體注射量 94.2 塑件和流道凝料,在分型面上的投影面積及所需鎖模力94.3 選擇注射機(jī)型號(hào): 104.4 注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核 114.4.1. 注射壓力的校核 114.4.2. 模具閉合高度的校核 114.4
6、.3. 開(kāi)模行程校核 114.4.4. 推岀機(jī)構(gòu)的校核 114.4.5. 模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核 125. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 135.1 主流道的作用 135.2 主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn) 135.3 澆口設(shè)計(jì)156. 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算模架的確定 166.1. 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 166.1.1. 整體式凹模結(jié)構(gòu) 166.2. 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 166.3. 塑件的公差 166.4 型腔的徑向尺寸與深度 216.5 型芯的徑向尺寸與深度 226.6 模具型腔側(cè)壁的確定 227. 模架的確定237.1. 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用要點(diǎn) 237.2 支承零部件的設(shè)計(jì) 237.3 合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 247.3.1.
7、 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用有以下 247.3.2. 導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求 247.3.3. 導(dǎo)套技術(shù)要求 257.4 推岀機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成與分類 257.4.1. 推岀機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)組成 257.4.2. 推岀機(jī)構(gòu)的分類 257.4.3. 推岀機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 257.4.4. 推岀力的計(jì)算267.5. 排氣槽的設(shè)計(jì) 267.6. 其它零件的設(shè)計(jì) 26參考文獻(xiàn) 27致謝281.我國(guó)塑料模具的研究現(xiàn)狀及展望我國(guó)的塑料模具起步較晚,但發(fā)展很快,特別是近幾年,無(wú)論在質(zhì)量、技術(shù)和制造 能力上都有很大的發(fā)展,取得了很大的成績(jī)。按產(chǎn)值計(jì)算,目前我國(guó)塑料模具產(chǎn)值約占 全部模具的1 3左右。2006年,在第十屆中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和
8、設(shè)備展覽會(huì)上,溫州市豐 日模具廠的各類電器、開(kāi)關(guān)、手機(jī)、汽配等注塑模具;精展精機(jī)有限公司的塑膠模具零 配件;東莞精寶模具配件廠的各種精密模具零配件都顯示了其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。 CAD/CAE/CAM技術(shù)在塑料模的設(shè)計(jì)制造上應(yīng)用已越來(lái)越普遍; 氣體輔助注射成型技術(shù) 的使用更去趨成熟,不少企業(yè)已能在電視機(jī)外殼、洗衣機(jī)外殼、汽車飾件以及一些厚壁 塑料件的模具上成功的運(yùn)用氣輔技術(shù), 一些廠家還使用CMOLD氣輔軟件,取得了良好 效果;熱流道技術(shù)更加廣泛,近年來(lái),熱流道技術(shù)發(fā)展很快,熱流道模具比例不斷提高; 精密、復(fù)雜、大型模具的制造水平有了很大提高;模具壽命不斷提高。塑料成型模具是應(yīng)用得最為廣泛的一類模具。
9、近年來(lái),我國(guó)塑料模行業(yè)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。在大型塑料模方面,已能自行生產(chǎn) 34大屏幕彩電塑殼模具,6kg大容量洗衣機(jī) 全套塑料模具及汽車保險(xiǎn)杠和整 體儀表板等的塑料模具。模具重量可達(dá)10-20噸。在精密塑料模具方面,能生產(chǎn)多型腔小模數(shù)齒輪模具和600腔塑封模具,還能生產(chǎn)厚度僅為0.08mm的一模兩腔的航空杯模具和難度較高的塑料門窗擠出模等。在制造技術(shù)方面, 首先是采用CAD/CAM技術(shù),用計(jì)算機(jī)造型、編程并由數(shù)控機(jī)床加工已是主要手段,CAE軟件也得到應(yīng)用。一般均采用內(nèi)熱式或外熱式熱流道裝置。少數(shù)單位采用具有世界先進(jìn) 水平的高難度針閥式熱流道模具,完全消除了制件的澆口痕跡。氣體輔助注射技術(shù)已成 功得
10、到應(yīng)用。在高效多色注射的應(yīng)用和抽芯脫模機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面,也取得較大進(jìn)展。在精度方面,塑件的尺寸精度可達(dá)IT6-7級(jí),分型面接觸間隙為0.02mm模板的 彈性變形為0.05mm型面的表面粗糙度為 Ra0.02-0.025卩m塑料模壽命已達(dá)100萬(wàn) 次,但模具制造周期仍比國(guó)外長(zhǎng) 2-4倍,總體水平與國(guó)外比尚有較大差距。近年來(lái),塑料成型加工機(jī)械和成型模具增長(zhǎng)十分迅速,高效率、自動(dòng)化、大型、 微型、精密、高壽命估整個(gè)模具產(chǎn)量中所占的比例越來(lái)越大。從模具設(shè)計(jì)和制造用度看, 模具的發(fā)展趨勢(shì)可歸納為以下幾方面:加深理論研究在模具設(shè)計(jì)中,對(duì)工藝原理的研究越來(lái)越深入,模具設(shè)計(jì)已由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段逐漸向 理論計(jì)算設(shè)
11、計(jì)方面發(fā)展。尤其是擠出機(jī)頭的設(shè)計(jì),這使擠出制品產(chǎn)量和質(zhì)量都得到很大 的提高。高效率、自動(dòng)化大量采用各種高效率、自動(dòng)化的模具機(jī)構(gòu)。如高效冷卻以縮短成型周期;各種能可 靠地自動(dòng)脫出產(chǎn)品和流道凝料的脫模機(jī)構(gòu);熱流道澆注系統(tǒng)注射模具等。高速自動(dòng)化的 塑料成型機(jī)械配合以先進(jìn)的模具,對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低成本起了很大的作用。大型、超小及高精度由于塑料應(yīng)用的擴(kuò)大,塑料制件已應(yīng)用到建筑、機(jī)械、電子、儀器等各工業(yè)領(lǐng)域。 于是出現(xiàn)了各種大型、精密和高壽命的成型碼具,為了滿足這些要求,研制了各種高強(qiáng) 度、高硬度、高耐磨性且易加工、熱變形小、導(dǎo)熱性優(yōu)異的制模材料。革新模具制造工藝為了更新產(chǎn)品花色和適應(yīng)小批量產(chǎn)品的生產(chǎn)要
12、求,除大力發(fā)展高強(qiáng)度、高耐磨性的 材料外,同時(shí)又重新簡(jiǎn)易制模工藝的研究。如采用低熔點(diǎn)有色金屬合金澆鑄或噴涂制模; 經(jīng)鋁粉或鐵粉填充的環(huán)氧樹脂以及聚氨酯彈性體制模,這大大縮短了模具的制造周期, 降低了成本。在模具制造工藝上,這縮短模具生產(chǎn)周期減少鉗工手工操作的工作量,在 模具制造工藝上做了許多改進(jìn)工作,特別異形型腔的加工,采用了各種仿形機(jī)床、光控 機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、座標(biāo)機(jī)床等。這不僅大大提供了機(jī)械加工的比重,而且提高了加工精 度。采用精密鑄造、冷擠壓、電加工等新工藝技術(shù)使模具型加工發(fā)生了根本性的變革。標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)展模具標(biāo)準(zhǔn)化工作,使模板導(dǎo)柱等通用零件標(biāo)準(zhǔn)化、商品化,以適應(yīng)大規(guī)模地成批 地生產(chǎn)塑料模具。
13、專業(yè)化此外,以一些特殊的研制品,研究了各種特殊結(jié)構(gòu)的模具,低發(fā)泡制品擠出機(jī)頭,多 層薄膜復(fù)合機(jī)頭,雙色注射模具等。模具標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化是縮短模具制造周期,降低模 具成本和重要手段。2.塑件工藝分析2.1. 模具工藝規(guī)程的編制要求:該產(chǎn)品為ABS (丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物)所生產(chǎn)的玩具勺子產(chǎn)品,按 要求屬于大批量生產(chǎn)。2.1.1. 制品的工藝性分析對(duì)制品的原材料分析:ABS無(wú)毒、無(wú)味,外觀呈象牙色半透明,或透明顆?;蚍蹱?。 密度為1.051.18g/cm3,收縮率為0.4%0.9%,彈性模量值為0.2Gpa泊松比值為0.394, 吸濕性1%,熔融溫度217237C,熱分解溫度250E。原料的
14、價(jià)格便宜,原料易得, 常用于機(jī)械工業(yè)上制造零件。ABS還可用于制造各種玩具,電子產(chǎn)品的外殼。制品的結(jié)構(gòu),尺寸精度與表面質(zhì)量分析:從結(jié)構(gòu)上來(lái)看該零件是一個(gè)玩具勺子零件, 一端為勺子頭部由直徑為50的半球體組成另一端為圓環(huán)形結(jié)構(gòu);該零件為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在勺子的下部有一個(gè)加強(qiáng)筋,用于增加手柄的強(qiáng)度!從圖可以看出玩具勺子的最小 壁厚為1.5mm。勺子零件圖圖2.12.12模塑方法選擇及工藝流程的確定由于ABS屬于熱塑性塑料,ABS適合熱塑性成型加工的各種成型工藝,成型加工 性好,如注塑、擠塑、吹塑、旋轉(zhuǎn)成型、涂覆、發(fā)泡工藝、熱成型等。由于現(xiàn)階段只有 注塑機(jī)在這里因,此我們選用注塑成型加工工藝!成型特性(
15、ABS) 、ABS易吸水,使成型制品表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此,成型加工前應(yīng)進(jìn) 行干燥處理。 、在正常條件下,壁厚熔料溫度對(duì)收縮率影響極小。 、要求制品精度高時(shí),模具溫度可控制在5060C ;要求制品光澤和耐熱時(shí),應(yīng)控制在6080C . 、ABS比熱容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短。 、ABS的表面黏度對(duì)剪切速率的依賴性很強(qiáng),因此模具設(shè)計(jì)中大都采用點(diǎn)澆口形 式。2.1.3. 確定成型工藝原料檢驗(yàn)f預(yù)熱干燥f添加著色劑f后處理噴涂3模具的具體結(jié)構(gòu)形式3.1分型面及型腔分開(kāi)模具取出塑件的面稱為分型面;注射模有一個(gè)分型面或多個(gè)分型面,分型面的 位置,一般垂直于開(kāi)模方向。分型面的形狀有平面
16、和曲面等,但也有將分型面作傾斜的 平面或彎折面,或曲面,這樣的分型面雖加工難,但型腔制造和制品脫模較易。有合模 對(duì)中錐面的分型面,分型面自然也是曲面。選擇分型面時(shí),應(yīng)考慮的基本原則:分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處當(dāng)已經(jīng)初步確定塑件的分型方向后分型面應(yīng)選在塑件外形最大輪廓處,即通過(guò)該方向塑件的截面積最大,否則塑件無(wú)法從形腔中脫出。 確定有利的留模方式,便于塑件順利脫模從制件的頂出考慮分型面要盡可能地使制件留在動(dòng)模邊,當(dāng)制件的壁相當(dāng)厚但內(nèi)孔較小時(shí),則對(duì)型芯的包緊力很小常不能確切判斷制件中留在型芯上還是在凹模內(nèi)。這時(shí) 可將型芯和凹模的主要部分都設(shè)在動(dòng)模邊,利用頂管脫模,當(dāng)制件的孔內(nèi)有管件(無(wú)螺紋連接
17、)的金屬嵌 中時(shí),則不會(huì)對(duì)型芯產(chǎn)生包緊力。 保證制件的精度和外觀要求與分型面垂直方向的高度尺寸,若精度要求較高,或同軸度要求較高的外形或內(nèi)孔, 為保證其精度,應(yīng)盡可能設(shè)置在同一半模具腔內(nèi)。因分型面不可避免地要在制件中留下 溢料痕跡或接合縫的痕跡,故分型面最好不選在制品光亮平滑的外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角 處。 分型面應(yīng)使模具分割成便于加工的部件,以減少機(jī)械加工的困難。不妨礙制品脫模和抽芯。在安排制件在型腔中的方位時(shí),要盡量避免與開(kāi)模運(yùn)動(dòng)相垂直方向的避側(cè)凹或側(cè) 孔。有利于澆注系統(tǒng)的合理處置。盡可能與料流的末端重合,以利于排氣。由產(chǎn)品的零件圖綜合以上幾條原則可確定分型面在塑件的下部面積最大處。即有利于模
18、具的分型,有利于脫模且不會(huì)影響勺子的表面質(zhì)量。確定型腔數(shù)量及排列方式該零件為較復(fù)雜的圖形,不適合用一模一腔,應(yīng)選用一模多腔!經(jīng)多次驗(yàn)證,一模 四腔最為合理。孑Yi ii-加加Mf模具型腔排布圖3.1模具型腔排布圖3.2如圖3.2的排布則模具的型腔大小應(yīng)該為長(zhǎng)寬高 279.4mm 279.4mm 71mm=5529675.25 mm3。當(dāng)如圖 3.3 排布型腔時(shí),模具的型腔大小應(yīng)該為 長(zhǎng)寬高 334mm 180mm 71mm=4268520 mm3。為節(jié)省材料,故選用第2種方案。3.2具體結(jié)構(gòu)形式560mr 900mm還規(guī)定了其模架結(jié)構(gòu)型標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,中小型模架的周界尺寸范圍w 式為品種型號(hào)。3.
19、2.1. 中小型模架標(biāo)準(zhǔn)(1) 基本型共分為 A1、A2、A3、A4Aj酸標(biāo)準(zhǔn)模架A型標(biāo)準(zhǔn)模架A型0型標(biāo)準(zhǔn)模架A型標(biāo)準(zhǔn)模架A型該勺子工件是一個(gè)表面要求比較高的零件,為了不影響工件的表面質(zhì)量,因而采用 側(cè)澆口形式。采用單分型面。為了節(jié)省材料,最大的利用材料,我選擇了一模四腔,直 線型排列,采用推件板推出形式。流道采用平衡式排列,澆口采用側(cè)澆口形式,基本確 定某采用中小型標(biāo)準(zhǔn)型 A1.4. 注射設(shè)備選擇4.1模具所需塑料熔體注射量通過(guò)Pro/E對(duì)勺子零件進(jìn)行進(jìn)一步分析nVmax=Vi +V 澆+V 飛i 1 式中V max-模具中型腔和流道的最大容積(cm3);Vi-一個(gè)塑件的體積(cm3);V
20、澆-澆注系統(tǒng)的體積(cm3)(取0.2nv,查資料得);V 飛-飛邊的體積(cm3),般可以忽略n- 模具型腔數(shù)目由proe建模質(zhì)量分析的塑件的體積:V i 9.8360591e+0mm3 =9836.0591mm3 =9.8360591cm3塑件的質(zhì)量:m1 = pVi =1.1 g.836=10.8196gVmax =47.21308368 cm3 47.2Cm3澆注系統(tǒng)凝料及塑件的質(zhì)量:M= 4m 1+ pV 澆=19.475332008g%1.94 g由上述計(jì)算可知勺子的體積為 9.8cm3。澆注系統(tǒng)凝料及塑件的質(zhì)量為 51.94g4.2塑件和流道凝料,在分型面上的投影面積及所需鎖模力
21、A=nA1+A222092.39 mrihFs Fz=KAP 型=1.2 x 22092.39 x25=662.77 KNA-塑件和流道凝料在分型面上的投影面積;A1-單個(gè)塑料在分型面上的投影面積;A2-流道凝料在分型面上的投影面積,根據(jù)查資料取0.35n A;K-壓力損耗系數(shù),一般取1.11.3,此處K取1.2Fs-模具所需的鎖模力P型-塑料熔體對(duì)型腔的平均壓力。對(duì)于一般黏度的制件,模具型腔壓力為2030MPa。此處 P型取 25MPa。4.3選擇注射機(jī)型號(hào):根據(jù)上面計(jì)算得到的M和Fm值來(lái)選擇一種注射機(jī),注射機(jī)的最大注射量(額定注 射量G)和額定鎖模力F應(yīng)滿足G> m/a= M/a=5
22、0.94 g/0.85=59.929411764705 g 59.93g式中a注射系數(shù),無(wú)定型塑料取0.85,結(jié)晶型塑料取0.75。此處應(yīng)取0.85.F> Fs =662.77 KN分析以上數(shù)據(jù)在塑料成型工藝與模具結(jié)構(gòu)書選擇FL-120G型號(hào)注射機(jī),其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表:表4.1注射機(jī)主要技術(shù)參數(shù)最大理論注射容量/ cm3383鎖模力/KN1200螺桿直徑/ mm40拉桿內(nèi)間距/mm410X3注射壓力/Mpa210移模行程/mm70340注射速率/( cm3/s)100最大模厚/mm360塑化能力/( kg/h)29最小模厚/mm150動(dòng)定模板尺寸/mm469 482注射重量/ g180
23、噴嘴球半徑/ mmR10噴嘴孔直徑/mm3頂出力/KN27.5頂出行程/ mm804.4注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核441.注射壓力的校核Pmax KPo=1.3140= 182N注射壓力Pmax =210 N滿足要求100 140 Mpa;Pmax注射機(jī)的額定注射壓力(MPa);Po-注射成型時(shí)的所需的注射壓力(Mpa),該零件所需的注射壓力為K 安全系數(shù),取1.251.4.模具閉合高度的校核HminH max式中式中 Hmin=150mm, H max =360mm (見(jiàn)上表)而該套模具厚度H=25+41+50+80+25=226mm,符合要求式中H模具閉合高度(mm)H max 注射劑允許安裝的
24、模具最大厚度(mm) , H max= H min +L ;H min注射劑允許安裝的模具最小厚度(mm);L 注射機(jī)調(diào)節(jié)螺母的可調(diào)長(zhǎng)度(mm)開(kāi)模行程和推出機(jī)構(gòu)的校核開(kāi)模行程校核4.4.3. 開(kāi)模行程校核H 三 H1+H2+(5 10)式中H 注射機(jī)動(dòng)模板的開(kāi)模行程(mm),取270mmH1 塑件推出行程(mm),取68.4mmH2 包括流道凝料在內(nèi)的塑件高度(mm),取71mm代值計(jì)算符合要求4.4.4. 推出機(jī)構(gòu)的校核該注塑機(jī)推出行程為80mm,大于H1=68.4mm,符合要求445模架尺寸與注射機(jī)拉桿內(nèi)間距校核該套模具模架的外形尺寸為400m材250mm,而注塑機(jī)拉桿內(nèi)間距為410X3
25、70mm, 符合要求表2.1塑件的成型工藝參數(shù)確定名稱丙烯腈-本乙烯-丁一烯共聚物材料代號(hào)ABS設(shè)備類型螺桿式吸水率%(24h)0.2 0.4螺桿轉(zhuǎn)速(r/min)30 60密度g/cm31.02 1.16噴嘴形式直通式料筒溫度廠c第一段150170噴嘴溫度/c180190第二段180190模具溫度/ c50 70第三段200210時(shí)間注射/s25壓力注射壓力/MPa100140保壓/s1560保壓壓力/MPa6070冷卻/s1560后處理方法紅外線烘箱周期/s40140溫度/ c70備注材料預(yù)熱干燥0.5h以上時(shí)間/h0.3 1表2.2主要性能指標(biāo)收縮率%0.4 0.7拉伸彈性Pa5000熔
26、點(diǎn)/ c130160彎曲強(qiáng)度180熱變形溫度/ c90 108硬度9. 7抗拉屈服強(qiáng)度Pa8301030沖擊強(qiáng)度kJ/m2305. 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)5.1主流道的作用主流道的模具,一般不用澆口套,而直接開(kāi)設(shè)在定模板上。澆口套是注射機(jī)噴嘴在 注射模具上的座墊,在注射時(shí)它承受很大的注射機(jī)噴嘴端部的壓力同時(shí)由于澆口套末端 通過(guò)流道澆口與型腔相連接,所以也承受模具型腔壓力的反作用力。為了防止?jié)部谔滓?噴嘴端部壓力而被壓入模具內(nèi),澆口套的結(jié)構(gòu)上要增加臺(tái)肩,并用螺釘緊固在模板上, 這樣亦可防止模腔壓力的反作用力而把澆口套頂出。5.2主流道設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1) 澆口套的內(nèi)孔(主流道)呈圓錐形,錐度2°6&
27、#176;若錐度過(guò)大會(huì)造成壓力減弱,流速減慢,塑料形成渦流,熔體前進(jìn)時(shí)易混進(jìn)空氣,產(chǎn)生氣孔;錐度過(guò)小,會(huì)使阻 力增大,熱量損耗大,表面黏度上升,造成注射困難。(2) 澆口套進(jìn)口的直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔直徑di大0.51 mm。若等于或小于 注射機(jī)噴嘴直徑,在注射成型時(shí)會(huì)造成死角,并積存塑料,注射壓力下降,塑料冷凝后, 脫模困難。(3) 澆口套內(nèi)孔出料口處(大端)應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角r,一般為0.53mm。(4) 澆口套與注射機(jī)噴在接觸處球面的圓弧度必須吻合。設(shè)球面澆口套球面半徑為 SR,注射機(jī)球面半徑為r,其關(guān)系式如下:SR= SR! + (1 2)mm澆口套球面半徑比注射機(jī)噴嘴球面半徑大,接觸時(shí)圓弧
28、度吻合的好。(5) 澆口套長(zhǎng)度(主流道長(zhǎng)度)應(yīng)盡量短,可以減少冷料回收量,減少壓力損失和 熱量損失。(6) 澆口套錐度內(nèi)壁表面粗糙度為 Ra1.6Ra0.8叩保證料流順利,易脫模。(7) 澆口套不能制成拼塊結(jié)構(gòu),以免塑料進(jìn)入接縫處,造成冷料脫模困難。(8) 澆口套的長(zhǎng)度應(yīng)與定模板厚度一致,它的端部不應(yīng)凸出在分型面上,否則會(huì)造 成合模困難,不嚴(yán)密,產(chǎn)生溢料,甚至壓壞模具。(9) 澆口套部位是熱量最集中的地方,為了保證注射工藝順利進(jìn)行和塑件質(zhì)量,要 考慮冷卻措施根據(jù)所選注射機(jī),則主流道小端尺寸為 .主流道為圓錐形,其錐度?=3°內(nèi)壁表面粗糙度為Ra=0.8um。 .為防止主流道與噴嘴處溢
29、料,主流道對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球型的凹坑, 其半徑SR=SR1+1.5mm=11.5mm,其小端直徑d=d1 +1mm=4mm,主流道大端直徑D=d+2Ltana 宀 8.6 mm(半錐角a為1 °2 °,取a=2 °球面凹坑深取4mm。 .為減小料流轉(zhuǎn)向過(guò)渡時(shí)的阻力,主流道大端呈圓角過(guò)渡,其圓角半徑為2mm。 .主流道長(zhǎng)度取66mm主流道的凝料體積:3 14223 1422QV 主= L(R r Rr)=66 (525 2) =2147.7mm333 主流道澆口套的形式:主流道澆口套為標(biāo)準(zhǔn)件,可以選購(gòu)。主流道小端入口處與注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸容易 磨損,對(duì)材料要求較為嚴(yán)格
30、,因而盡管小型注射??梢詫⒅髁鞯罎部谔着c定位圈設(shè)計(jì)成 一個(gè)整體,但考慮上述因素通常仍然將其分開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì),以便于拆卸和更換。同時(shí)也便于 選用優(yōu)質(zhì)鋼材進(jìn)行單獨(dú)加工熱處理。此處采用T8A熱處理,淬火表面硬度為5055HRC.分流道設(shè)計(jì)分流道可開(kāi)設(shè)在動(dòng)、定模分型面的兩側(cè)或其中任意一側(cè)。設(shè)計(jì)要求其截面形狀應(yīng)盡 量使其比表面積(流道表面積與其體積之比)小,目的是在溫度較高的塑料熔體和溫度 相對(duì)較低的模具之間提供較小的接觸面積,以減小熱量損失。分流道大多設(shè)置在分型面 上,分流道截面形狀一般為圓形、梯形、 U形、半圓形及矩形等。 分流道的分部形式在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少流道內(nèi)的壓力損失,并盡可能的避免熔體溫度降低,同
31、時(shí)還要 考慮減小分流道的容積和壓力平衡,因此才用平衡式分流道。 分流道的長(zhǎng)度由于分流道設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),分流道單邊長(zhǎng)度取57mm。 .分流道的直徑圓形截面的比表面積最小因此取截面為圓(直徑為 5mm)的流道。 .分流道的截面積A 分= 3.14 5278.5mm2 .凝料的體積V分 A分 * 2L分 78.5 2 57 8949mm3.分流道的表面粗糙度值分流道的表面不要求太光潔,表面粗糙度值取Ra=1.75ym,這可以增加對(duì)外層塑料熔體的流動(dòng)阻力,使外層塑料冷卻皮層固定,形成絕熱層,有利于保溫。但表壁不得凹 凸不平,以免對(duì)分型和脫模不利。5.3 澆口設(shè)計(jì)由于工件表面粗糙度要求不高
32、,可用側(cè)澆口,截面形狀簡(jiǎn)單、益于加工和修模。澆口套圖3.36. 成型零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算模架的確定6.1. 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凹模亦稱型腔,是成型塑件外表面的主要零件,按結(jié)構(gòu)不同可分為整體式和組合式 兩種結(jié)構(gòu)形式。6.1.1. 整體式凹模結(jié)構(gòu)整體式凹模結(jié)構(gòu)是在整塊金屬模板上加工而成的,其特點(diǎn):優(yōu):牢固、不易變形不會(huì)使塑件產(chǎn)生拼接線痕跡。缺:整體式型腔加工困難,熱處理不方便,所以其常用于形狀簡(jiǎn)單的中、小型模具 上。6.2. 型芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成型零件工作尺寸是指直接用來(lái)構(gòu)成塑件型面的尺寸,例如型腔和型芯的徑向尺 寸、深度和高度尺寸、孔間距離尺寸、孔或凸臺(tái)至某成型表而的距離尺寸、螺紋成型零 件的徑向尺寸和螺距
33、尺寸等。成型零件的工作尺寸直接對(duì)應(yīng)塑件的形狀與尺寸。計(jì)算成型零部件工作尺寸要考慮的要素(1)塑件的收縮率波動(dòng)Ss模具成型零件的制造誤差 Sz模具成型零件的磨損Sc(4) 模具安裝配合誤差Sj(5) 成型時(shí)飛邊的誤差Sf鑒于影響塑件尺寸精度的因素多且復(fù)雜,塑件本身精度也難以達(dá)到高精度,為了計(jì) 算簡(jiǎn)便,規(guī)定:6.3. 塑件的公差塑件的公差規(guī)定按單向極限制, 制品外輪廓尺寸公差取負(fù)值“”,制品叫做腔尺寸公差取正值“”,若制品上原有公差的標(biāo)注方法與上不符,則應(yīng)按以上規(guī)定進(jìn)行轉(zhuǎn)換。而制品孔中心距尺寸公差按對(duì)稱分布原則計(jì)算,即取±件 模具制造公差1 1 ( ) 實(shí)踐證明,模具制造公差可取塑件公差
34、的 丄丄,即S z=3 6 ,現(xiàn)取3。而且按 36成型加工過(guò)程中的增減趨向取“ + ”、“-”符號(hào),型腔尺寸不斷增大,則取“ +SZ ,型芯z尺寸不斷減小則取“ -SZ,中心距尺寸取“2 ”。模具的磨損量實(shí)踐證明,對(duì)于一般的中小型塑件,最大磨損量可取塑件公差的1/6,對(duì)于大型塑件則取6以下。另外對(duì)于型腔底面(或型芯端面),因?yàn)槊撃7较虼怪?,故磨損量 S c=0塑件的收縮率塑件成型后的收縮率與多種因素有關(guān),通常按平均收縮率計(jì)算。S Smax Smin= (1% + 3%) / 2 = 2%2Smax、Smin 由課本附錄 B 查得 Smax=3%、Smin=1%模具在分型面上的合模間隙由于注射壓
35、力及模具分型面平面度的影響,會(huì)導(dǎo)致動(dòng)模、定模注射時(shí)存在著一定的 間隙。一般當(dāng)模具分型的平面度較高、表面粗糙度較低時(shí),塑件產(chǎn)生的飛邊也小。飛邊 厚度一般應(yīng)小于是 0.020.1mm=塑料產(chǎn)品的尺寸公差定義標(biāo)準(zhǔn)是關(guān)系到塑料件整體制造水平的一個(gè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。因此就目前廣泛使用的GB/T14486-1993進(jìn)行分析。GB/T 14486-1993,是專門針對(duì)注射塑料制品的尺寸公差較為合理的標(biāo)準(zhǔn)。它根據(jù) 材料的收縮特性,將公差分成7個(gè)等級(jí)。可以分別選擇高精度,一般精度和未注公差尺 寸。并且根據(jù)制品在模具中受到的限制,分為a、b兩類公差數(shù)值。對(duì)于基本尺寸的分段,完全采用 GB/T1800-1998的分段原則,
36、采用 R10、R20優(yōu)先數(shù)系。在 GB/T 14486 公差的標(biāo)注上,對(duì)于有公差要求的等級(jí),標(biāo)注允許偏差,設(shè)計(jì)者可以根據(jù)需要選擇上下 偏差。對(duì)于未注公差的尺寸,采用雙向等值偏差。但是,此標(biāo)準(zhǔn)缺少500mm以上尺寸時(shí)的公差。并且,在公差數(shù)值較大時(shí),分為a、b兩類的意義不大。下表列出了基本尺寸在0500mm時(shí),GB/T14486的7個(gè)等級(jí)精度(a類)與某企 業(yè)的塑件件公差大?。℉曲線)。從中可以看到,此企業(yè)的公差精度等級(jí)基本上相當(dāng)于 GB/T14486的45級(jí)精度。以改性PP材料為例來(lái)說(shuō),在 GB/T14486中,高精度推薦模具公差圖6.1D c 0A二二ABCDEFGH廊度廢度度虔度 睪護(hù)來(lái)帶聿
37、弗帶A- I D為3級(jí)精度,一般精度推薦為4級(jí)精度,未注明公差尺寸推薦為6級(jí)精度。這在實(shí)際生 產(chǎn)中也得到了大量的印證。而H曲線顯然是跨越了好幾個(gè)精度等級(jí)。 作為未注公差,精 度要求較高,如果此標(biāo)準(zhǔn)為需要標(biāo)注的公差做參照,又低于一般精度。對(duì)于500mm以上的尺寸,GB/T14486-1993并沒(méi)有定義。目前,塑料件尺寸大于500mm 的不在少數(shù),以后大尺寸的塑料制品也將越來(lái)越多。這些制品也應(yīng)該有一個(gè)合適的精度 要求。下圖中H曲線依然是此公司的精度要求,可以看到,大于500mm以上的尺寸僅僅有3個(gè)區(qū)間。以12002000mm尺寸來(lái)說(shuō),公差均為6mm,這對(duì)于改性PP材料來(lái)說(shuō), 精度相當(dāng)于GB/T14
38、486中500mm尺寸的未注公差等級(jí)。在生產(chǎn)上來(lái)看,1200mm的制 品,精度在6mm是正常水平,但是2000mm的尺寸精度控制在6mm已經(jīng)要求比較高。 大尺寸的制品,材料的收縮特性、收縮穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)特性對(duì)于尺寸公差和尺寸穩(wěn)定性的 影響非常大。因此公差的合理定義非常重要。§O1級(jí)精馬 2級(jí)精度 3級(jí)精度 1級(jí)精度 5級(jí)精度 &級(jí)楕度 *級(jí)精戰(zhàn)GFEDCA500100 0E c D E F G H.i-.二2 00 0基本尺寸mm模具公差圖6.2500mm以上的不同精度尺寸公差。并不是不能定義。采用回歸分析模型并結(jié)合實(shí) 際產(chǎn)品測(cè)定數(shù)據(jù),可以制定合理的公差范圍。下面是我根據(jù)這一原
39、理得到的數(shù)據(jù)圖。0 500mm采用GB數(shù)據(jù)。5002000mm是我制定的尺寸公差。參考國(guó)標(biāo),采用了 7級(jí)公 差等級(jí)。根據(jù)R20優(yōu)先數(shù)系確定分段區(qū)間,并將所有精度同圖比較。對(duì)于吹塑件而言。一般來(lái)說(shuō),吹塑件公差比注射件公差低12個(gè)等級(jí)是可取的,但是最低精度等級(jí)不能低于7級(jí)精度。同時(shí)僅僅分為標(biāo)注公差和未注明公差即可。對(duì)于中常用的PE材料制備的吹塑件,可以比注塑件公差低1個(gè)等級(jí)。PE吹塑件的 標(biāo)注公差推薦為6級(jí)精度(b類),未注明公差尺寸推薦為7級(jí)精度(b類)。一般來(lái)說(shuō),制品尺寸的精度在某一范圍內(nèi)是最好控制的, 過(guò)大的尺寸和過(guò)小的尺寸, 精度等級(jí)需要下降。對(duì)于塑料件來(lái)說(shuō),尺寸增加,特別是在 500mm
40、以上時(shí),一般精度 呈下降趨勢(shì)。下表附錄我設(shè)計(jì)的塑料制品公差要求。MT1和MT2精度,當(dāng)公差數(shù)值大于2.00mm 以上時(shí),a、b兩類公差統(tǒng)一。對(duì)于 MT3MT7精度,當(dāng)公差數(shù)值大于 4.00mm以上時(shí), a、b兩類公差統(tǒng)一。在這7級(jí)精度中,MT1般只有在制造精密塑件時(shí)采用,尺寸大于500mm時(shí)不推薦采用此精度等級(jí)。MT2MT4為常用公差,根據(jù)不同材料選用。 MT5MT7是低精度公差,推薦無(wú)公差要求尺寸或者吹塑產(chǎn)品等選用。另外,常用的塑件標(biāo)準(zhǔn)還有 DIN16901等。這里就不再涉及了。還有就是材料的分 類,這一點(diǎn)在GB/T 14486里面也有分類,可以去參考一下。不過(guò)最好還是測(cè)定一下收 縮率。65
41、80100120140160180200225基本尺寸250附錄公差數(shù)值表公差等級(jí)公差種類基本尺寸大于03610141824304050到361014182430405065MT1A0.070.080.100.110.120.130.150.160.180.20B0.140.160.200.210.220.230.250.260.280.30MT2A0.100.120.140.160.180.200.220.240.260.30B0.200.220.240.260.280.300.320.340.360.40MT3AB0.120.140.180.200.220.260.280.320.360.
42、400.320.340.380.400.420.460.480.520.560.60MT4A0.160.200.240.280.300.340.380.420.460.48B0.360.400.440.480.500.540.580.620.680.76MT5A0.200.240.280.340.380.420.480.560.640.74B0.400.440.480.540.580.640.680.760.840.94MT6A0.260.320.400.480.540.620.700.800.941.10B0.460.520.600.680.740.820.901.001.141.32MT7
43、A0.380.480.580.680.760.881.001.141.321.54B0.580.680.780.880.961.081.201.341.521.74表6.1模具公差表公差公差等級(jí)種類大于到80100120140160180200225250280MT1A0.230.260.290.330.360.390.420.450.490.54B0.330.360.390.430.450.490.520.560.590.64MT2A0.340.380.420.460.500.540.600.660.700.76B0.440.480.520.560.600.640.700.760.800.8
44、6MT3A0.460.520.580.660.720.780.860.921.001.10B0.660.720.780.860.920.981.061.121.201.30MT4A0.640.720.840.941.041.141.241.361.481.62B0.840.921.041.141.241.341.441.561.681.82MT5A0.861.101.161.301.451.601.761.942.102.30B1.061.301.361.501.662.802.962.142.302.50MT6A1.281.481.721.962.202.402.602.903.203.50
45、B1.481.681.922.162.402.602.803.103.403.70MT7A1.802.102.402.803.103.403.704.104.504.90B2.002.302.603.003.303.603.90該產(chǎn)品選用的材料是 ABS (丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物),查課本表1-14知,該材料標(biāo)注公差尺寸一般精度為MT3,未注公差尺寸為 MT56.4型腔的徑向尺寸與深度根據(jù)公式:式中在上面的公差數(shù)值表可查得3 zLm= Ls(1 S)-4 0 小頭徑向尺寸3Dlm= (D1 D<|S)o z4型腔深度尺寸計(jì)算根據(jù)公式:Hm= Hs(1 S) 23 0 型腔圖:模具型
46、腔圖6.46.5型芯的徑向尺寸與深度徑向公式尺寸:型芯高度尺寸:型芯圖:03l M = ls(1 S)4z02 h2M= hS(1 S) 一3z模具型芯圖6.56.6模具型腔側(cè)壁的確定模具型腔在成型過(guò)程中受到塑料熔體的高壓作用,用具有足夠的強(qiáng)度和剛度。但是 對(duì)型腔的壁厚做出精確的力學(xué)計(jì)算是非常困難的,一般在工廠中經(jīng)常用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)型腔壁厚進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。根據(jù)課本塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)查表得數(shù)值壁厚s=20mm7模架的確定標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,中小型模架的周界尺寸范圍w 560mmx 900mm,還規(guī)定了其模架結(jié)構(gòu) 型式為品種型號(hào)。7.1. 標(biāo)準(zhǔn)模架的選用要點(diǎn)(1) 模架厚度H和注射機(jī)的閉合距離L(2) 開(kāi)模
47、行程與定、動(dòng)模分開(kāi)的間距與推出塑件所需行程之間的尺寸關(guān)系(3) 選用的模架在注射機(jī)上的安裝(4) 選用模架應(yīng)符合塑件及其成型工藝的技術(shù)要求根據(jù)型腔的布局可看出,型腔分布尺寸為為334mmx180m m,有根據(jù)型腔側(cè)壁最小壁厚為20mm,再考慮到導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘布置應(yīng)占據(jù)的位置和采用推件板推出等 各方面的問(wèn)題,由塑料成型工藝與模具結(jié)構(gòu)書確定選用A1型、模架尺寸為 400mnX250mm的標(biāo)準(zhǔn)模架,即可符合要求7.2支承零部件的設(shè)計(jì)表7.1動(dòng)模支撐板厚度塑件在分型面上的投影面積/cm支撐模板厚度/mm<5155101520105020255010025301002003040>20
48、0>40A板是定模板,里面鑲嵌著型腔,型腔高 8mm,長(zhǎng)400mm,寬250mm。因此A板厚 31mmB板是動(dòng)模座, 里面鑲嵌著型芯,型芯高 26mm,長(zhǎng)400,寬250mm。因此B板厚 40mm。C板是墊塊,長(zhǎng)250mm,寬58,高90mm。7.3合模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)731.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用有以下1) 可保證動(dòng)模和定模的精確合模,合模時(shí),先由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向,凸模和凹模再合模, 可避免凸凹模發(fā)生碰撞而損壞。從而保證生產(chǎn)出的每個(gè)勺子零件都是合格產(chǎn)品。2)由于勺子的形狀不對(duì)稱,所以腔內(nèi)的熔體對(duì)型腔壁的作用力也不一樣,這時(shí)導(dǎo)向 機(jī)構(gòu)可承受一定的側(cè)壓力。3)由于導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的導(dǎo)向功能強(qiáng),合模時(shí)先行使導(dǎo)向機(jī)
49、構(gòu)結(jié)合,所以保證了凸模和凹 模的相對(duì)位置的準(zhǔn)確性。4)由于有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)導(dǎo)向使之合模、導(dǎo)柱和導(dǎo)套可起到緩沖作用,使合模運(yùn)動(dòng)保證平 穩(wěn)。導(dǎo)柱結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求1長(zhǎng)度導(dǎo)柱導(dǎo)向部分的長(zhǎng)度應(yīng)比凸模端面的高度高出8 12mm,以免出現(xiàn)導(dǎo)柱未導(dǎo)正方向而型芯先進(jìn)入型腔的情況。2形狀導(dǎo)柱前端應(yīng)做成錐臺(tái)形或半球形,以使導(dǎo)柱能順利地進(jìn)入導(dǎo)向孔。由于半球形加工困難, 所以導(dǎo)柱前端形式以錐臺(tái)形為多。3材料導(dǎo)柱應(yīng)具有硬而耐磨的表面和堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯,因此多采用 20鋼(經(jīng)表面滲碳淬 火處理)或者T8、T10鋼(經(jīng)淬火處理),硬度為50 55HRC。導(dǎo)柱固定部分的表面粗糙 度為Ra=o.8um,導(dǎo)向部分的表面粗糙度為Ra、4量及布置導(dǎo)柱應(yīng)合理均布在模具分型面的四周,導(dǎo)柱中心至模具邊緣應(yīng)有足夠的距離,以保證模 具強(qiáng)度(導(dǎo)柱中心
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