中号圆盖注塑模具设计【说明书+CAD】
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Intelligence and Automation CAD Soft WaresWith advancement of technology and high一speed development of world,Upgrade and innovation of Products are speeded up. No matter what industrial Products and appliance,are mostly molded by mold. Therefore,Plastic Parts design advances higher demands for periods and Precision of mold design and Manufacture . Because mold design depends on designers experience and Knowledge completely by traditional CAD soft wares ,50 efficiency and quality cant completely satisfy the demands of mold development. So intelligence and automation are very important in mold design .This issue Has joined the expert system to mold design,and developed an intelligentzed Injection mold design system .Basing on the Plastic Parts information,the System can implement automatically reasoning and analysis by the interrelatedknowledge,and select an relevant model from the model base,then rebuild the model by Parameterized technology,finally finish the design Process of injection mold .The entire design Process is completed by computer automatically without the calculation of designers,which decreases flaws caused by lack of experience of mold designers,and helps to avoid mistakes and improve efficiency and quality of mold design .This Paper summarized the design knowledge of injection molds side action; Then builds knowledge base suing the hybrid representation of framerepresentation and ruler representation :and introduces the Principles ,Processed method of compute automatic design system for side action in detail :Taking the best quality of Plastic Parts and highest efficiency as main purpose ,this paper finally develops side action :and also builds the graph library of side action using Parameterized technology based on Solid works .In information management system,Plastic Parts are decaled with in aspect of shrinkage and draft,which will make model、more Precision for the next design .An actual Process of the mold design for atypical Plastic Part has been demonstrated,which shows that the idea of system is feasible and this system can be used expediently to satisfy the demands of mold design. This paper also investigates menu and interface of this software,and finally Designs a laconic ,intuitive and manipulated friendly interface for injection mold design in order to make this software more acceptable to users.Mold Cavities and CoresThe cavity and core give the molding its external and internal shapes respectively, the impression imparting the whole of the form to the molding.We then proceeded to indicate alternate ways by which the cavity and core could be incorporated into the mold and we found that these alternatives fell under two main headings,namelythe integer method and the insert method.Another method by which the cavity can be incorporated is by means of split inserts or splits.When the cavity or core is machined from a large plate or block of steel,or is cast in one piece,and used without bolstering as one of the mod plates ,it is termed an integer cavity plate or integer core plate. This design is preferred for single-impression molds because of characteristics of the strength,smaller size and lower cost. It is not used as mush for multi-impression molds as there are other factors such as alignment which must be taken into consideration.Of the many manufacting processes available for preparing molds only two are normally used in this case. There are a direct machining operation on a rough steel forging or blank using the conventional machine tools, or the precision invstment casting technique in which a master pattern is made of the cavity and core. The pattern is then used to prepare a casting of the cavity or core by a special process.A 4.25%nickel-chrome-molybdenum steel(BS 970-835 M30) is normally specified for integer mold plates which are to be made by the direct machining method.The precision investment casting method usually utilizes a high-chrome steel.For molds containting intricate impressions, and for multi-impression molds, it is not satisfactory to attempt to machine the cavity and core plates from single blocks of steel as with integer molds. The machining sequences and operation would be altogether too complicated and costly. The insert-bloster assembly method is therefore used instead.The method consists in machining the impression out of small blocks of steel.These small blocks of steel are known,after machininf, as inserts, and the one which forms the male part is termed the core insert and, conversely, the one which forms the female part the cavity insert. These are the inserted and securely fitted into holes in a substantial block or plate of steel called a bloster. These holes are either sunk part way or are machined right through the bolster plate. In the latter case there will be a plate fastened behind the bolster and this secures the inserts in position.Both the integer and the insert-bolster methods have their advantages depending upon the size, the shape of the molding, the complexity of the mold, whether a single impression or a multi-impression ;old is desired,the cost of making the mold, ect. It can therefore be said that in general, once the characteristics of the mold reqired to do a particular job which have been weighed up, the decision as to which design to adopt can be made. Some of these considerations have already been discussed under various broad headings, such as cost, but to enable the reader to weigh them up more easily, when faced with a particular problem, the comparison of the relative advantages of each system is discussed under a number of headings. Unquestionably for single impression molds the integer design is ti be preferred irrespective of whether the component form is a simple or a complex one. The resulting mold will be stronger, smaller, less costly, and generally incorporate a less elaborate colling system than the insert-bolster design. It should be borne in mind that local inserts can be judiciously used to simplify the general manufactureof the mold impression.For multi-impression molds the choices is not so clear-cut. In the majority of cases the insert-bolster method of construction is used, the case of manufacture, mold alignment, and resulting lower mold costs being the overriding factors affecting the choices. For compenents of very simple form it is often advantangeous to use one design for one of the mold plates and the alternative design for the other. For example, consider a multi-impression mold for a box-type compenent. The cavity plate could be of the integer design to gain the advantages of strength, thereby allowing a smaller mold plate, while the core plate couls be of the insert-bolster design which will simplify machining of the plate and allow for adjustments for mold alignment.The Injection MoldingInjection molding ( British Engish : Molding ) is a manufacturing process for producing parts form both thermoplastic and thermosetting plastic materials.Material is fed into a heated brarel, mixed, and forced into a mold cavity where it cools and hardens to configuration of the mold cavity. After a product is designed, usually by an industrial designer or an engineer, molds aer made by a moldmaker ( or a toolmaker ) from metal, usually either steel or aluminium, and precision-machined to form the features of the desired part. Injection molding is widely used for manufacturing a varitey of parts, from the smallest compenent to entire body panels of cars.Injection molding machines consist of a material hopper, an injection ram of screw-type plunger, and a heating unit. They are also known as presses. They hold the molds in which the compenents are shaped. Presses are rated by tonnage, which expresses the amount of clamping force that the machine can exert. This force keeps the mold closed during the injection process. Tonnage can vary from less than 5 tons to 6000 tons, with the higher figures used in determined by the projected area of the part being molded.This projected area is multiplied by a champ force of 2 to 8 tons for each square inch of the projected area. As a rule of thumb, 4 or 5 t/in can be used for most products. If the plastic material is very stiff, it will require more injection pressure to fill the mold, thus more clamp tonnage to hold the mold closed. The required force can also be determined by the material used and the size of the part, larger parts require higher clamping force. Mold or die are the common terms used to describe the tooling used to produce plastic parts in molding.Traditionally, molds have been expensive to manufacture. They were usually only used in mass production where thousands of parts were being produced. Molds are typically constructed from hardened steel, pre-hardened steel, aluminium, and/or beryllium-copper alloy. The chioce of material to build a mold from is primarily one of economics. Steel molds generally cost more to construct, but their longer number of parts made before wearing out. Pre-hardened steel molds are less wear resistant and are used for lower volume requirements or large compenents. The steel hardness is tyoically 38-45 on the Rockwell-C scale ( HRC). Hardened steel molds are heat treated after machining. These are by far the superior in terms of wear resistance and lifespan. Typical hardness ranges between 50 to 60 Rockwell scale. Aluminium molds can cost substantially less , and when designed and machined with morden computerized equipment, can be economical for molding tens or even hundreds of thousands of parts. Beryllium copper is used in areas of the mold which require fast removal or area that see the most shear heat generated. The molds can be manufactured by either CNC or by using Electrical Discharge Machining processes.Standard two plates tooling: core and cavity are inserts in a mold base “Family mold ” of 5 different parts.The mold consists of two primary compenents, the injection mold ( A plate ) and the ejector mold ( B plate ). Plastic resin enters the mold through a sprue in the injection mold, the sprue bush is to seal tightly against the nozzle of the injection barrel of the molding machine and allow molten plastic to flow from the barrel into the mold , also known as cavity. The sprue bush directs the molten plastic to the cavity images through channels that are machined into the faces of the A or B plates. These channels allow plastic to run along them, so they are referred to as runners. The molten plastic flows through the runner and enters one or more specialized gates and into the cavity geometry to form the desired part.The amount of resin required to fill the sprue, runner and cavities of a mold is a shot. Trapped air in the mold can escape through air vents that are grinded into the parting line of the mold. If the trapped air is not allowed to escape , it is compressed by the pressure of the incoming material and is squeezed into the corners of the cavity , where it prevents filling and causes other defects as well . The air can become so compressed that it ignites and burns the surrounding plastic material. To allow for removal of the molded part from the mold , the mold features must not overhang one another in the direction that the mold opens , unless parts of the mold are designed to move from between such overhangs when the mold opens ( utilizing composnents called Lifters ).外文资料翻译智能型模具CAD系统随着科学技术的不断进步和社会的高速发展,产品更新换代越来越快。无论是工业产品还是家电产品,大多数应用模具成型。因此,对模具的设计和制造提出了更高的要求。传统的模具CAD软件完全依赖于设计人员的经验和知识,设计效率和设计质量很难满足模具发展的要求。因此在模具设计的过程中,使用智能型模具CAD系统显得尤为重要。本课题将专家系统技术引入到模具设计中,开发了智能注塑模具设计系统。该系统利用塑件产品信息,通过推理机对知识库中的相关知识进行自动推理、分析、决策,得出模具结构总体方案以及相关尺寸,从模型库中选出相应模型,通过参数化驱动重新建模,最终自动完成注塑模具设计过程。本文在前面几届研究生开发的基础上,总结了注塑模具斜销侧向分型与抽芯机构设计知识,结合模具设计知识的特点,利用框架/规则混合表示方法建立了注塑模具侧向分型与抽芯机构设计知识库;详细介绍了斜销侧向分型与抽芯机构的设计理论、过程和方法:系统以成型制品质量最优、效率最高为目标,最终形成了斜销侧向分型与抽芯机构的计算机自动设计系统。以Solid works为平台,采用参数化技术建立了侧向分型与抽芯机构的实体模型库。系统通过推理机对知识的推理,模型的调入,参数的驱动,实现侧向分型与抽芯机构的自动化设计。系统还对塑件模型进行了收缩率和脱模斜度的处理,实现了从塑件模型到模具模型的转化,使设计结果更加准确、严谨。通过典型制品的模具设计实例,演示了系统的设计过程。结果表明,系统设计思路正确,操作方便简单,运行可靠,适合模具设计要求。同时,本文在系统软件菜单、界面、设计思路等方面也做了大量的工作,使本系统软件更加人性化,具备了良好的实用性。型腔和型芯模具的型腔和型芯分别形成塑件内部和外部形状,型腔形状决定了塑件形状,接下来我们简要说明选择那种型腔和型芯安装在模具中。这些方式可以归纳为两大类,即整体形式和镶拼形式。另一种组成型腔的方式是加入拼块或滑块。当型腔或型芯由一块大的钢板或钢块加工而成,或是铸成一体,不需要使用支承件而形成一块模板时,就构成整体式模腔板或型芯板。这种设计因具有强度高,尺寸小和成本低的特性,而主要应用在单型腔模具中。整体式型腔和型芯一般不用在多型腔模具中,因为多型腔模具设计时必须考虑一些其他因素,例如安装组合镶件等。在模具制造的众多方法中,用于加工整体式型腔板或型芯板的方法主要有两种:使用传统机床对粗锻钢材料直接加工,或是利用精确的熔模铸造技术将坯料加工成型腔和型芯。用于制造型腔和型芯的坯料经常需要特殊工艺的处理。通常,4.25%的镍镉钼合金钢是生产整体式模板的指定材料,选用这种材料时采用直接的机加工方式。精确的熔模铸造常常用来加工高铬钢。对于成型部位复杂的模具和多腔模具,也像整体式模具那样用一块钢材加工型腔和型芯并不容易。如果采用整体式结构,则加工顺序和操作过程将变得非常复杂,成本也高,因此镶拼式装配方式替代了整体式。镶拼式型腔由小钢块加工而成。加工后的小钢块作为镶件,形成型芯部分的称为型芯嵌件,相反地,形成型腔部分的成为型腔嵌件。然后,把这些镶件牢固地安装在被称为垫板的孔中,垫板由实心钢板或钢块加工而成。这些安装孔有的是由垫板的局部凹陷形成,有的是在垫板上直接加工而成。在后一种方式中,垫板后部还要增加一块模板,起加固作用,确保镶件安装到位。整体式和镶拼式结构均有优点,这取决于塑件尺寸和形状,模具的复杂程度,所需的是单型腔模具还是多型腔模具以及模具制造成本等。通常,塑件的形状,尺寸等特性确定后,采用哪种形式的型腔和型芯就已经确定了。在不同的章节中,我们已经讨论过型腔和型芯的安装方式所涉及的问题,例如成本等,但为使读者在处理特殊问题时更容易知道重点所在,我们将用一定的章节再次讨论每种结构优缺点的对比。毫无疑问,对于单型腔模具,无论是简单还是复杂,整体式型腔是首选方式。若选择整体式,则模具的强度高,体积小,成本低,而冷却系统的设计却比镶拼式简单,方便。设计时需要常记于心的是,适当地使用镶件可以简化模具型腔的加工制造难度。对于多型腔模具,选择哪种方式不是很明显。大多数型腔模具采用镶拼式结构,这种结构加工简单,装配容易,模具成本低,这些是影响选择哪种结构形式的重要因素。一种非常简单且具有很多优点的设计是采用一种形式设计模板,而采用另一种形式设计模具的其他部分。例如,采用箱形组件设计多型腔模具。型腔板设计成小型整体式模板,以满足模具高强度的要求;型芯板则设计成镶拼式,可因简化模板加工过程,并且能根据模具需要进行调整。注塑成型注塑成型是将热塑性和热固性塑料加工成零件的制造过程。材料被入加热筒中,混合后压入模腔,冷却硬化成它们的形状。通常工业设计师或工程师设计完一个产品后,模具制造师(或工人)就会用金属,通常为刚或铝,制造模具,且精加工以达到理想效果。从最小的部件到整个汽车的面板,注塑成型广泛应用于各种零部件的制造。 模具注塑机由一个料斗、注射活塞或螺旋式活塞以及一个加热装置构成。他们也被称为压力机,内含零部件形成的模具。压力机以吨位来衡量,表示机器可以施加的锁模力。锁模力保障模具在注塑的过程中是封闭的。吨位可以从少于5t到6000t,较高的吨位应用于相对少量的生产中。需要多少锁模力取决于零件的投影面积。每平方英寸的投影面积要乘以2-8t的锁模力。根据经验法则,每平方英寸的投影面积对应4-5t的锁模力,即可应用于大部分产品。如果塑料很硬,它需要更多的压力来填充模具,因此需要更多的锁模力来保障模具的封闭性。所需的压力也取决于使用的材料及零件的大小,越大的零件需要的锁模力越大。实际的注塑模具如所示。注塑或冲模是描述注塑中用于制造塑料零件的工具的常用术语。传统上,模具制造一直很昂贵。它们通常只使用于成千上万的大批量零件的生产。模具通常由淬火钢、预硬钢、铝或铍铜合金制成。选择制造模具的原料首先要考虑经济因素,钢模具成本较高,但使用寿命较长。在用完之前,钢模能制造更多的零件,这会抵消最初的高成本投入。预硬钢模具不耐磨,适用于小批量生产或制造较大的零件。钢的硬度通常是38-45HRC,淬硬钢模具加工后要进行热处理。这类模具在耐磨性和使用寿命方面具有较强的优势,其典型的硬度范围介于50-60HRC之间。铝模具成本大幅度减少,利用现代计算机设备设计与加工,对于注塑成千上万个零件来说是经济的。铍-铜合金使用于制造需快速去热或消除产生的热能的模具。这类模具可利用数控加工或电火花加工来生产。标准的两板模具包括:型芯和型腔所在的模具内部,其余的则为五个不同的典型模具结构。模具有两个主要部分构成:合模(A板)和出模(B板)。塑料树脂通过注塑模具浇道进入模具,浇口套密封紧接在注塑机注射料筒的喷嘴处,让熔化的塑料从料筒流到模具,也就是型腔。浇口套通常加工成A、B板的管道引导熔化的塑料流向型腔。这些管道使塑料沿着他们流动,进入几何形状的型腔,形成所需的零件。填充模具浇口套、流道和型腔的大量树脂是一瞬间。模具里积存的空气可以通过模具分型线的通风口排出。如果积存的空气不能排出,进料的压力会把它们挤压到型腔的角落,这会妨碍填充并导致其他问题。空气压缩到一定程度会被引燃,导致周围的塑料燃烧。为了消除成型模具某个部分,模具不能彼此悬垂于模具打开的方向,除非该模具部分设计成模具打开时悬空一定(所用的组件称为侧抽芯)。沈阳化工大学科亚学院 本科毕业论文 题 目: 中号圆盖注射模 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 机制1103 学生姓名: 杨帆 指导教师: 陈慧珍 论文提交日期: 2015年3月 12日论文答辩日期: 2015年6月 1 日摘要本课题主要是针对圆盖的注塑模具设计,该圆盖材料为改性PS,是工业生产中常见的一种保护盖产品。通过对塑件进行工艺的分析和比较,最终设计出一副注塑模。该课题从产品结构工艺性,具体模具结构出发,对模具的浇注系统、模具成型部分的结构、侧抽机构、顶出系统、冷却系统、注塑机的选择及有关参数的校核都有详细的设计,同时并简单的编制了模具的加工工艺。通过整个设计过程表明该模具能够达到此塑件所要求的加工工艺。根据题目设计的主要任务是圆盖注塑模具的设计,也就是设计一副注塑模具来生产塑件产品,以实现自动化提高产量。针对塑件的具体结构,该模具是点浇口的双分型面注射模具。 在现代的模具设计生产中,通常运用UG软件进行产品的3D图形设计,UGMoldWizard 是 UG 系统的一个独立的智能化设计注射模具的模块,按照注射模具设计过程的一般顺序来实现模具设计的整个过程。利用UG分析中的塑模部件验证对制件分析,并设置脱模方向及型芯和型腔区域。依次利用UG注塑模向导中的模具CSYS、收缩率、工件、型腔布局、分型、模架标准件、浇口流道和冷却等功能设计三维模具。并运用 UGMoldWizard 检验制件构的合理性,以及注射模具结构设计的可行性。最后由三维图直接生成二维图。关键词:注塑模 圆盖 侧抽机构ABSTRACTThe main topic covered for a round of injection mold design, the materials for Modified PS, is commonly found in industrial production of a protective cover products. Through the process of plastic parts for analysis and comparison, the final design of an injection mold. The product mix from technology issues, and specific mold structure of the casting mold system, mold forming part of the structure, side pumped body, top of the system, cooling system, the choice of injection molding machine and related calibration parameters are detailed design, at the same time and developed a simple process dies. Through the entire design process that the mold can be achieved by the plastic parts processing knowledge-embedded theory to realize thewholemold designing process in a normal order of injectionmold designing process.First,mold components in the UG-validation analysis on the parts,and set the parting direction and the core and cavity region.Then,followed by the use of the Wizard of UG injection mold mold CSYS, the contraction rate of the workpiece, cavity layout, typing, mold standard parts, gate runner and cooling functions to design three-dimensional mold.and use the UGMoldWizard to check the production the accuracy is with high characteristics of efficiency. Finally,three-dimensional mold directly generate two-dimensional diagram.Key words: Injection mold ;round cap ;side pumped body前 言毕业设计是高等工科院校培养计划中最重要的实践环节之一,能够综合运用所学知识,本次毕业设计的课题是塑料盖设计,可以对塑料工业有一个综合的了解。塑料工业是一门新兴工业也是当今世界发展最快的工业之一。塑料工业始于20世纪30年代,由于其密度小、质量轻、性能稳定等优点,逐渐发展起来,应用越来越广泛,塑料成为各行各业不可缺少的原料。塑料作为一种新的工程材料,由于其被不断的开发与应用,加上成型工艺不断成熟与完善,极大的促进了成型模具的开发与制造。我国模具工业起步于20世纪50年代初期,不过发展迅速,特别是近20年来,产品和品种都大大增加,许多新颖的工程塑料已投入批量生产,模具产量和质量有了很大提高,但和国外市场仍有很大差距。一些大型和精密型模具仍依赖进口,几乎没有出口模具,而发达国家模具生产的1/3用来出口,我国的模具工业急需发展。塑料模近几年来发展迅速。模具日趋大型化,同时随着生产率提高的要求而发展为一模多腔,精度要求也越来越高,同时注射成型机和注射成型方法对塑料模也有重要的影响。经过对当前塑料模具的了解,我开始着手毕业设计。题目是圆盖注塑模具设计,材料为聚苯乙烯(简称PS)。PS是无色、透明并有光泽的非结晶型的线型结构的高聚物 ,无毒、无味、无嗅,着色性好,透湿性大于聚乙烯,吸湿性很低,尺寸稳定,具有良好光泽;加工性能好,成本低机械性能随分子量的加大而提高;耐热性低,不能在沸水中使用;耐低温,可承受30的低温;有良好的室内耐老化性;对醇类有机溶剂、矿物油有较好的耐受性,耐酸、碱性能也很好;其原料来源广泛,石油工业的发展促进了聚苯乙烯大规模的生产。塑料圆盖是典型的塑料注射制品,其内侧分布三个锁紧卡环,需要侧向抽芯才能将塑件脱模。根据PS的特性及制品的结构,这次设计要解决的问题是:(1)对制件进行工艺分析,制定设计方案:塑料盖直径较大,在设计中应注意注射机选择和型腔数的确定,以免锁模力不够。然后确定注射机型号及分型面,型腔排放位置、模具类型等。(2)进行模具设计:根据计算确定模具各部分尺寸,选择模架和零件。绘制模具装配图、零件图。(3)尽量优化设计方案,避免出现飞边、溢料等质量问题。探讨一下塑料模CAD/CAM/CAE,了解计算机在模具设计中的应用。(4)通过本次毕业设计,我掌握注射工艺及模具设计过程及CAE分析流程,并培养了综合运用所学知识,独立分析问题、解决问题的能力。目 录摘要 IABSTRACT I前 言 1第1章 塑料成型制件的工艺性 11.1 制件原料的工艺性 11.2 制件的结构工艺性 2第2章 初步选择注射机 32.1 成型前的准备 32.2 制品PS的注塑成型参数 32.3 塑件的形状估算其体积和质量 32.4 确定型腔数量 32.5 注射机有关参数 42.6 分型面选择 4第3章 浇注系统 53.1 主流道的设计 53.2定位圈 63.3 分流道设计 63.4 浇口设计 63.5 流动比的校核 73.6 排溢系统 7第4章 成型零件设计 84.1 凹模 84.2 凸模和滑块 84.3 型腔、型芯径向尺寸 94.4 型腔深度和型芯高度尺寸 94.5 凹模侧壁厚度和底板厚度的计算104.6 合模导向结构机构设计114.7 推出机构的复位124.8 二级推出机构124.9 侧向分型与抽芯机构设计134.10 导滑槽设计144.11 模架专用零件选取144.12 推出行程的校核164.13注射机有关参数校核和最终选择17第5章 冷却系统设计20第6章 UG模具设计226.1 制件分析226.2 UG模具设计22第7章 模具主要零件图及加工工艺规程23第8章 模具安装与调试258.1 模具的安装258.2 模具的调试25第9章 模具工作过程26结 论27参考文献28致 谢29沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第1章 塑料成型制件的工艺性第1章 塑料成型制件的工艺性1.1 制件原料的工艺性PS具有的成型性能:(1)PS成型性能优良,其吸水性小,成型前可不进行干燥。(2) 收缩小,塑件尺寸稳定。1.2 制件的结构工艺性塑件结构如图1.2所示:a b图1.2 塑件结构1.2.1 尺寸及精度塑料杯盖是放在杯子上不承受压力,且已有5斜度,有圆角,所以,对精度要求比较低,为自由尺寸,采用8级精度。1.2.2 表面粗糙度杯盖的外表要求高,表面粗糙度应越低。一般来说,模具表面粗糙度要比塑料件的要求低12级。塑料制件的表面粗糙度Ra为0.20.8m,模具在使用过程中,由于型腔磨损而使表面粗糙度不断加大,所以应随时给以抛光复原。1.2.3 拔模斜度 为了方便备用芯塑料部件或摆脱腔的塑料部件,防止脱模压力塑料部分,设计时必须内外塑料表面有足够边坡沿脱模方向,称为草案。塑料零件本身有5坡,容易脱模,所以不需要设置一个草案。1.2.5 圆角 盖子在街角R8圆角过渡,不仅避免应力集中,提高强度,但也造型的完美的塑性流动。1沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第2章 初步选择注射机第2章 初步选择注射机2.1 成型前的准备 (1) 与PS吸湿性大,为了保证我们的产品质量将会准备材料到烤箱,80 + 5下干燥2-3小时(根据材料层的厚度),为了实现树脂的含水率处理规则。(2)塑料注射成型机材料罐,加热后,塑化流动状态的模具浇注系统进入模具型腔的形状,这个过程可以分为成型,成型,保压和冷却四个阶段。2.2 制品PS的注塑成型参数注射机:螺杆式螺杆转速(r/min):3060料筒温度:前200210 中210230 后180200模具温度:6080注射压力(MPa):7090成型时间注射时间(s):35;高压时间:1530;冷却时间:4070;总周期:90-1352.3 塑件的形状估算其体积和质量塑件的体积:(1)锥体上圆体积:其中r=83.2(37-22.5)sin5=77.43mm3 锥形部分体积:V1=3.1429.88(83+77.43)2 /2=15052.4mm3(2)平底部分: V2=3.14(77.43-28cos5)2/2=5939.1mm3 L=3.1485/180=0.749mm V3=3.142(77.4350.749+287.25)=1092.69mm3V= V1 +V2+ V3= 22084.2 mm3PS的密度:1.021.05g/cm3 (取1.03 g/cm3)。所需原料质量=22084.210-31.03g=22.75g2.4 确定型腔数量由于采用内部抽芯结构部分,更复杂,和部分面积较大,不宜使用多腔,以免夹紧力是不够的,和越来越多的空腔尺寸和表面质量,盖子的形状和要求较高,并且包含凸平台,为保证工艺参数容易控制,形状、大小一致、铅字腔模具,单型腔也有生产成本低,生产周期短的优点。塑件重为22.75g,初选注射机为卧式XS-Z-60注射机。2.5 注射机有关参数表2.1 XS-Z-60型注射机的主要参数额定注射量:60 cm3柱塞直径:38mm注塑压力:122MPa模具最大厚度:200mm最大开模行程:180mm最大成型面积:130 cm2注射时间:2.9s锁模力:500 KN喷嘴球头直径:12动定模固定板尺寸:330440mm注塑机定位孔直径:50mm模具最小厚度:70mm2.6 分型面选择结合的原则,分型面、分模面应设计盖子最大轮廓和外观质量的要求盖(需要考虑分型面的flash是否 容易清除),所以分型面在底部。3沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第3章 浇注系统第3章 浇注系统浇注系统是引导塑料熔体从注射机喷嘴到模具型腔进料通道,压力的作用,传热传质,并极大地影响了塑料零件的质量。它分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统。该模具采用普通流道浇注系统,包括主流道、分流道、浇口。3.1 主流道的设计主流方式通常是位于中心的模具塑料熔体入口,它将融入分流河道喷射器喷嘴喷射或腔。主要用于锥形状,为了促进熔体的流动和模具当主流方式设置材料顺利退出。3.1.1 主流道尺寸主流道小端直径 D=注射机喷嘴直径+(0.51) =4+(0.51),取D=5 (3-1)主流道球面半径SR=注射机喷嘴球头半径+(12) =11+(12),取SR=12 球面配合高度h=35mm,取h=4mm主流道长度L=26mm主流道大端直径D=D+2Ltan=5+226tan2=6. 8,取D=6.8mm浇口套总长LO=L+h=30mm3.1.2 主流道衬套的形式主流方式小侧门注塑机喷嘴反复接触,属于易损件,材料要求严格,所以主流方式旨在消除一部分模具浇道衬套是门组的变化形式,这样的选择有效的天真单独钢铁加工和热处理,经常使用碳素工具钢,如T8A T10A,热处理硬度的54 58,浇道衬套与固定模板使用H7 / m6过渡配合,配合位置环H9 / H9、使用间隙配合。由于模具流时间,定位环和衬垫设计构图风格更合适。3.2定位圈为使浇口套和注射机喷嘴对正定位,可设定位圈。定位圈尺寸由注射机的定位孔直径确定,一般比定位孔直径小0.10.3mm,以便于装模。定位圈直径为f100。如图3.1所示: a b 图3.2 浇口套和定位圈定位圈一般用45钢或A5钢制造。3.3 分流道设计由于塑件在分型面上的投影是连续的,所以可以不设计分流道.3.4 浇口设计 浇口的分流河道和腔之间的联系是一个简短的通道,它是浇注系统的关键部分。 浇口的大小、位置和形状的塑料部件的质量产生了巨大的影响。 塑料盖子外观质量要求特别高,如果侧浇口,因此容易产生焊疤,缩孔等缺陷,抑郁,和注射压力损失更大。因此,点门,点门显著特点:小浇口位置限制,移除门在小残留痕迹,不影响外观。模具很容易打破,在大门附近的加载引起的应力很小,但是对于薄壁塑料部件由于剪切率高,局部应力引起的分子高度方向,甚至开裂。为了改善这种情况,可以增加门在当地塑料壁厚、圆弧过渡,详细的尺寸如图3.4所示:图3.4 浇口套和浇口尺寸 =1043.5mm3GJ=902.910-31.03g=1.75g (3-4)式中:VJ-主流道、浇口的体积 GJ-主流道、浇口的质量3.5 流动比的校核=15.4PS允许的流动比为240260,所以流动比要求。3.6 排溢系统 杯盖的模具为中小型模具可之际利用推杆、活动抽芯与模板的配合间隙进行排气,其间隙为0.030.05mm.6沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第4章 成型零件设计第4章 成型零件设计4.1 凹模用整体嵌入式凹模,加工效率高,装拆方便,可以保证精度。用螺钉定位,且拼合处有间隙,利于排气。便于模具维修,节省贵重的模具钢。与凹模固定孔的配合为。图4.1 凹模4.2 凸模和滑块由于采用内抽芯结构,所以应在凸模上设导滑槽,以放置滑块,凸模采用整体嵌入式结构,放在动模垫板上,型芯与固定孔的配合为。 图4.2 凸模4.3 型腔、型芯径向尺寸PS的平均收缩率= (4-3)由SJ1372-786表2-37公差数值表得 4.3.1型腔径向尺寸 = Lm-型腔的最小基本尺寸Ls-塑件的最大基本尺寸 Scp-塑件的平均收缩率-塑件的公差;由SJ1372-78公差数值表,=1.8 -模具制造公差 4.3.2 型芯径向尺寸 (4-3)Lm-型腔的最大基本尺寸Ls-塑件孔深最小基本尺寸 Scp-塑件的平均收缩率-塑件的公差 由SJ1372-78公差数值表, =1.8 -模具制造公差 4.4 型腔深度和型芯高度尺寸SJ1372-78公差数值表得4.4.1 型腔深度尺寸 (4-3) -型腔深度的最小基本尺寸 Hs-塑件的最大基本尺寸 -塑件的平均收缩率-塑件的公差 ,=1 -模具制造公差 , 4.4.2 型芯高度尺寸 -型腔的最大基本尺寸 hs-塑件孔深最小基本尺寸 -塑件的平均收缩率 -塑件的公差 =1 -模具制造公差 4.5 凹模侧壁厚度和底板厚度的计算本模具采用整体嵌入式圆形凹模型腔,根据经验值,圆形型腔壁直径2r=83mm,整体式型腔壁厚S=45mm,型腔壁厚应以最大型腔压力为准。一副模具正常生产,不允许空腔力量不足,也不允许其刚度不足,因此,腔壁厚应考虑其强度和刚度条件在同一时间。根据大尺寸腔的分析,刚度不足是主要矛盾,应按刚度计算;小腔的弹性变形,在发生大的钱,其内部应力超过许用应力,强度是主要矛盾,应按强度计算,塑料盖子的设计体积小,应按强度计算。4.5.1 型腔壁厚计算S=r=41.5 =22mm (4-5)4.5.2 型腔深度计算 H=0.87r =18mm (4-5)-型腔壁厚(mm);H-型腔深度(mm);-模具强度计算的许用应力(MPa),一般中碳钢为160 MPa ;r-型腔内半径(mm);p-模腔内最大熔体压力(MPa),一般为3050 MPa;底板厚度应至少为18mm,根据型腔深度及浇注系统的分布,中间板厚度可选为63mm。4.6 合模导向结构机构设计采用导柱和导套构成导向机构,主要作用:定位作用,模具闭合后保证上下模位置正确,保证型腔的形状和尺寸准确;指导作用,夹紧,第一个是面向部分接触,指导模具关闭准确,避免核心为第一腔形成部分损伤;侧的压力下,塑料熔体在充填过程中可能会产生单向侧压力,在压力下导柱端,保证模具的正常工作。导柱应合理地均匀分布在模具分型面的四面,导柱中心至模具边缘有足够的距离,以保证模具强度(导柱中心至模具边缘通常为直径的11.5倍,所选用导柱直径为25mm,距模具边缘距离为长30mm,宽40mm,符合要求);导柱应具有硬而耐磨的表面,坚韧而不易折断的内芯,因此多采用20钢经渗碳淬火处理或T8、T10经淬火处理,硬度为HRC 5055。导柱固定部分表面粗糙度为0.8。导向部分表面粗糙度为0.80.4。导柱固定端与模板之间一般采用H7/m6或者H7/k6的过渡配合,导向部分采用H7/f7或者H7/f8间隙配合。具体尺寸如图4.6所示:图4.6 导柱选择指导布什应该协调导料销、导套用于导料销相同的材料或铜合金耐磨材料,其硬度应低于一般导销硬度,减少磨损和防止导料销、导套,毛坯。导柱固定部分和导向部分采用Ra = 0.8米,导套采用H7 / m6或H7 / k6适合的模板。4.7 推出机构的复位图4.7 复位杆介绍为了使组件可以锁模后返回到原来位置,固定板复位杆同时,常见的重置与圆形截面杆,一般每副模具设置四复位杆,位置应尽量设计的四周固定板,为了顺利发射机构当夹紧复位,复位杆端面和离别的脸,详细的尺寸如图4.7所示:4.8 二级推出机构利用弹簧的弹力作用实现第一次推出,然后再由复位杆实现第二次推出,弹簧应采用四根,分布在限位螺钉上,弹簧的选择如下: 塑料在热状态时对钢的摩擦系数一般为0.150.2所以: F=0.2 7.85250250639.8=90.87N (4-8) 查手册选择弹簧具体尺寸:验证弹簧选取是否正确: =16.8 (4-8)符合要求。4.9 侧向分型与抽芯机构设计 (4-9) =52.8N 式中:c侧型芯成型部分的截面平面周长 h侧型芯成型部分的高度 p塑料件对侧型芯的收缩应力 其中模内冷却为0.81.2,模外冷却为2.43.9 塑料在热状态时对钢的摩擦系数一般为0.150.2 侧型芯的脱模斜度或倾斜角计算核心拉力很小,原因是侧凸,克服塑料和侧空腔粘附力和横向腔滑块移动时的摩擦阻力,可以被忽视的设计。图4.9 侧型芯4.10 导滑槽设计导槽和滑块导滑部分采用间隙配合,一般使用H8 / f8,配合的表面部分的需求较高,表面粗糙度Ra 0.8或更少。与滑块导槽,保持一定的精度,滑块拉行动结束后,滑动部分应全部或部分左导滑槽,滑块滑动配合长度通常是大于1.5倍的滑块的宽度,和留存在导槽长度不应小于导滑配合部分的三分之二,3因此,滑块10毫米,否则滑块开始重置倾斜,甚至破坏模具。 为上层侧向抽芯,这是安装在斜打孔机,一般使用H8 / f7或H8 / f8合作,其底端连接到幻灯片的分布(经销商可以在滑槽中移动),并能扭转经销商,滑动在固定板用螺丝固定。4.11 模架专用零件选取4.11.1定模座板BL=320300 mm, H=35mm。用于固定浇口套和弹簧,所以必须具有足够的强度(HRC40-44)。 a b图4.11.1 定模座板4.11.2 定模板BL=300270,H=60mm。用于固定浇注系统和弹簧,所以得具有足够的强度(HRC40-44)。a b 图4.11.2 定模板4.11.3 动模板BL=300270mm,H=40mm。 a b图4.11.3 动模板4.11.4垫板BL=300270mm,H=40mm。图4.11.4 垫板4.11.5 推板推板的公式BL=160290mm,H=15mm。 (4-11)4.12 推出行程的校核推出浇注系统所必须的长度25mm所以:H=10+60+40+10=120mm 注射机允许的最大开模行程为180mm,开模行程满足要求.4.13注射机有关参数校核和最终选择4.13.1 确定型腔数量(1)按注射机的最大注射量确定型腔数量=(0.8601.3-0.93)/22.75=2.7(2)按注射机的额定锁模力大小确定型腔数量=(500103-(0.250.5)1220.253.14132)/(0.250.5)1220.253.14832=1.52 (4-13)K-注射机最大注射量的利用系数,一般取0.8M-注射机的额定塑化量t-成型周期(s)-浇注系统所需要的塑料质量或体积-单个塑件的质量或体积综上所述,型腔N=1是符合计算结果的。4.13.2 最大注射量校核由第3章中计算得塑件重量为22.75g,浇注系统所需材料重量为0.93g,则每次注射所需塑料为:22.75+0.93=23.65g注射机最大注射量600.8=48g23.65g所以注塑机符合要求。4.13.3 锁模力的校核PS的注射压力为100130MPa,取115 MPa。锁模力的大小必须满足下式: (4-13) 塑件型腔在模具分型面上的投影面积 塑件浇注系统在模具分型面上的投影面积F锁模力P模腔压力, 取120MPaF115(0.250.5) 268.16 KN (4-13)由于F=500 KN,故满足F=Pm(nAS+Aj)。4.13.4 注射压力校核塑料成型所需注射压力是由各种各样的塑料、注塑、喷嘴形式,形状的塑料部件,以及浇注系统全面的压力因素。为达到精度要求和过程塑造瘦,长注塑压力检查是否注射机的注射压力额定值大于注入压力成型。PS塑料注射所需的注射压力是70 90 MPa,由于x - Z - 60活塞机、注射压力传输是不好的,我们要大一些,122 MPa是符合要求的PS塑料注塑机的压力。4.13.5 塑件在分型面上投影面积的校核nA1+A2A,即68.89130A1-制件投影面积(mm)A2-浇注系统投影面积(mm)A-注塑机允许使用的最大成型面积4.13.6 模具与注射机安装模具部分相关尺寸的校核需校核的主要内容有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大与最小厚度。(1) 喷嘴尺寸注射机喷嘴头一般为球面,其球面半径应与相接触的模具主流道始端凹下的球面半径相适应,喷嘴直径=4mm,喷嘴球面半径=12mm。(2) 定位圈尺寸模具的定位部分设计一个与主流道同心的凸台,此为定位圈,并需求与注射机模板上的定位孔采用一定的配合(尺寸如4.2节)。(3) 模具厚度校核模具厚度必须满足:H-注射机允许的最小模具厚度-注射机允许的最大模具厚度模具厚度为196,即70196200,因此符合条件。4.13.7 顶出装置校核采用的是XS-Z-60注射机,采用中心顶出杆机械顶出。19沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第5章 冷却系统的设计第5章 冷却系统设计在塑料成型过程中,模具温度将直接影响到塑料成型,成型,成型周期和塑料零件的质量。所以,我们需要设置在模具温度控制系统达到理想的温度要求。一般的注塑模具塑料熔体温度约200,和塑料零件的模具型腔时其温度低于60。所以热塑性注塑后,必须进行有效的冷却模具,以便可靠冷却的刻板印象,迅速从塑料,因此提高塑料零件的质量和生产效率。为更好的塑料熔体粘度低,流动性,如聚丙烯、有机玻璃、等,当小薄壁零件,如我们的塑料零件,模具可以冷却或简单的可以使用自然冷却冷却系统不设置;当塑料块大的产品,可能需要人工冷却的模具,以确保完整的固化定型的部分。查表得PS的i=34105J/Kg,取i=4105J/Kg,G=12Kg/h,所用介质为水,常温是20,出口温度为27,模具平均温度为40。(1) Q= Gi=124103=4.8106J/h (5-1)(2)冷却水的体积流量 V=2.7310-3 m3/min 冷却水道直径,根据体积流量查表,取冷却水道直径为d=8mm(3)冷却水道的流速: v= (4)冷却水孔壁冷却水之间传递系数,查表得30时水的=8.4 =(5)冷却水孔总传热面积A A=(6)冷却水道总长度L L= (7)冷却水道应开的孔数 n=2 (8)冷却水道流动状态校核 当平均水温23.5查表得水的运动粘度为 (9)冷却水道进出口温度校核 与原定值一样。 综上计算可知,采用2个水孔,水速为0.91m/s,水孔长度0.26m,鉴于浇口处温度比较高,把冷却系统设计在端盖处,当塑件壁厚均匀时,冷却水道到型腔表面距离最好相等,但是当塑件不均匀时,厚的地方冷却水道到型腔表面的距离应近一些,间距也适当小一些。一般水孔边至型腔表面的距离应大于10mm,常用1215mm,选用15mm的,具体尺寸如图5.1所示: 图5.1 冷却系统尺寸及位置21沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第6章 UG模具的设计第6章 UG模具设计6.1 制件分析 利用UG分析中的塑模部件验证对制件分析,并设置脱模方向及型芯和型腔区域。6.2 UG模具设计 利用UG注塑模向导进行模具设计,依次利用UG注塑模向导进行初始化项目设置模具CSYS收缩率工件型腔布局分型模架标准件浇口流道冷却等功能设计模具,得到模具如图6.1,再利用UG注塑模向导中的装配图纸和组件图纸功能得到二维图。图6.1 UG模具设计的模具22沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第7章 模具主要零件图及加工工艺规程第7章 模具主要零件图及加工工艺规程下面以模具动模板(型芯固定板)为例介绍其加工工艺规程,动模板机械加工工艺卡片如表7.1所示。表7.1 动模板机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片 零件号 4零件名称 动模板 材料牌号 45工序号 工序名称 工序内容 机床设备名称及编号 夹具名称及编号 切削工具名称及编号 量具名称及编号 1备料 矩形板料: 31028065mm 2铣削 铣六面至尺寸300.5270.560.5mm 立式铣床 机用平口钳 立铣刀 对角尺 3磨 磨六面至尺寸30027060mm 平面磨床 矩形电磁吸盘 平行砂轮 对角尺 4钳工 以底面为基面,找正4-20复位杆孔、4-35导柱孔、4-M12螺纹孔,4-32定距拉杆孔;并标出中间圆形孔孔心 5钻 钻4-20的复位杆,留0.5mm的加工余量;定模板、垫板配作4-35导柱孔至32;4-M12至10深40,并攻螺纹深35;4-M4的阶梯孔至7.5深1;4-M4至3深15,并攻螺纹深12;与动模板配作4-32定距拉杆孔,留0.5mm余量;立式钻床 通用平口钳 直柄麻花钻 6镗 与动模板、垫板配作镗出4-35孔,并镗出阶梯孔40深8,镗出4-110.4孔,镗出4-M4的阶梯孔至8深1,并镗出阶梯孔130.4深10坐标镗床 镗刀 7热处理 淬火回火至43-48HRc8磨 磨板的上下面至尺寸至要求尺寸精度 平面磨床 矩形电磁吸盘 平行砂轮 9磨 各销钉孔、导柱孔、圆形孔到尺寸精度 内圆磨床 精密平口钳 圆柱磨头 24沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第8章 模具安装与调试第8章 模具安装与调试8.1 模具的安装 尽量采用整体吊装,安装时将死后注射机之间的挂杆模板,调整轴承,轴承套圈的模具固定在固定板上的定位孔,并将是缓慢关闭模板,然后用夹子或螺旋压力机设置模板,固定和初步的动态模型,然后跟踪一个缓慢的开始模具的3-5次,检查模具是否在开启和关闭的过程中平衡灵活,存在堵塞现象,最后固定模板。8.2 模具的调试模具的安装后,空转的第一检查和调试,根据下列事项调整注射机各种模具或检查。8.2.1 调节锁模系统 紧密的锁模可以根据夹紧力的大小和经验来判断,控制夹紧力的两个原则:一方面夹紧力应足够大,以确保模具在塑料熔体注射压力的影响不开骨,所以夹紧力应大于表面的空腔和塑料部件分别投影区域,紧夹紧力的产物,另一方面,导致变形的模板,并主要是通过视觉体验调整夹紧的松紧程度,即当离别时使用注射成型机的液压双夹紧机制,使用本锁模先快后慢,不是很自然,夹紧的紧度是刚刚好的。8.2.2 开模距离调整调整塑料零件、浇口凝固,可以自动从磨具,拉杆限制模具、模具开模开必须注意的距离和速度不是太快,避免拉杆拉到极限状态和开模具的模具的过程。8.2.3 安全检查(1)检查小管是否通畅,走向是否正确,有无泄漏现象。(2)有电加热器的模具在通电前要做绝缘检查。(3)有液压、气动装置的模具,进行通液或通气试验,检查看有无漏液或漏气现象。(4)空转检查上述事项完成后,正式试模前需进行空转检查以检验模具各部分的工作情况是否正常通过。26沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 第9章 模具工作过程第9章 模具工作过程根据产品的形状盘,一小部分部分的核心,和侧墙也有四个孔直径为5毫米,因此产品核心脱模需要设置测试;模具采用嵌入式,所以避免浪费宝贵的材料,容易加工成型,因此产品的表面质量要求,所以推杆部分。工作原理:当打开模具,模具分型,上述零件的分类,在分类的过程中,外面的部分零件的固定模的凸凹模,但由于核心和动模部分更多的核心,从而使部分留在动态模型;动态模型的移动,模型的零件还没有完全的凹模和凸侧斜导柱的作用下已经完全失去,因为模具腔设置2草案,和动态模型,没有移动部件,其在移动核心模力也更大,所以可以安全的部分过程的动态模型,最后推杆在板作用下的部分模型腔,制造的出现。推杆夹紧,把一盘复位杆的作用下回到原位,和滑块在斜导柱的作用下,回到原位,紧块将滑块的压力在注射机注射过程中不会回来。27沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 结论结 论注射模具设计从塑料杯盖的工艺性开始,了解PS和杯盖的一些特性比如塑料的流动性和收缩性、形状、斜度等,根据杯盖的体积选择注射机,利用注射机里的一些参数确定浇注系统的主要零件如定位圈、主流道和浇口等,用UGNX对方案进行设计、分析和优化。成型零件的设计包括型腔、型芯、导柱、导套等,其中滑块的设计是模具设计的关键部位,精度、公差、尺寸得按计算和工艺性进行,最后设计冷却系统,主要包括孔数和冷却水道长度。 28沈阳化工大学科亚学院学士学位毕业论文 参考文献参考文献1 张荣清.模具设计与制造M.北京:高等教育出版社,2003.2 翟震,毋彩虹.塑料成型工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社,2011.3 刘彦国.塑料成型工艺与模具设计M.北京:人民邮电出版社,2009.4 孙玲.塑料成型工艺与模具设计M.北京:清华大学出版社,2008.5 屈华昌. 塑料成型工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社,2010.6 齐晓杰. 塑料成型工艺与模具设计M.北京:机械工业出版社,2011.7 孙凤勤.模具制造工艺与设备M.北京:机械工业出版社,2002.8 田宝善,刘永.塑料注射模具设计技巧与实例M.北京:化学工业出版社,2009.9 胡石玉.模具制造技术M. 南京:东南大学出版社,1997.10 李秦蕊.塑料模具设计.西安:西北工业大学出版社,1995.11 左逢兴.塑料技术手册.北京:化学工业出版社,1996.12 屈华昌.塑料成型工与模具设计.北京:机械工业出版社,2005.13 谢昱北,蓝曼,刘昌丽.UGNX4.0中文版模具教程M北京:电子工业出版社,200614 王文广.注射模具设计技巧与实例.北京:化学工业出版社,2004. 15 唐志玉.塑料设计师指南.北京:国防工业大学出版社,199929致 谢毕业设计之所以能够圆满地完成,首先得感谢陈慧珍老师的教导,她在百忙当中抽出时间并耐心地指导我,使我在毕业设计的过程中少走了许多弯路,也使自己及时地改正自己犯的错误,从她身上感受到知识渊博的重要性,自己以后得以她为榜样,为机械行业贡献自己的一份力。和同学们一起探讨专业上的疑问,使自己在知识上理解得更深透和更全面,还有彼此的相互照顾,让自己更有信心,在这里感谢同学们。最后是自己的努力完成了毕业设计,我告诫自己做事要有恒心,要学会多思、多问、多看的学习过程,鼓励自己不管有多大的困难都要平常心对待,自己的努力终会有回报。30
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