282 塑料挂钩座注射模具设计
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1第 一 章 产 品 分 析1.1 塑件分析1.1.1 结构分析本次设计任务所提供的资料为塑件实体,如下图所示:【图 11】塑件草图由零件实体模型及二维草图可知,该零件总体形状为近似梯形,零件大端有两个伸出块及六角通孔,上方有两个小沉孔,在零件的两测也各有两个小孔,此外还有诸多突出小块,加强筋等等,并且所有结构对称布置。在模具设计时,两侧的小孔可以使用小型心对插成型,沉孔及伸出块位置也可使用小型心,而端头的六角通孔必须设置侧向分型抽芯机构,总体看来,该零件属于较复杂程度。1.1.2 尺 寸 精 度 分 析该 零 件 的 重 要 尺 寸 精 度 为 6 级 , 其 它 尺 寸 精 度 为 7 8 级 , 属 于 中 等 精 度 , 对 应 的 模 具 相 关 零 件尺 寸 加 工 可 以 保 证 。1.1.3 塑 件 厚 度 检 测塑 件 的 厚 度 检 测 采 用 Pro/Engineer 设 计 软 件 的 模 型 分 析 功 能 自 动 完 成 , 如 图 所 示 :2从 塑 件 的 壁 厚 上 来 看 , 壁 厚 的 最 大 处 为 4mm 左 右 , 最 小 处 小 于 1mm, 壁 厚 差 较 大 , 但 大 多 处 在2 3mm 的 范 围 之 内 , 并 综 合 其 材 料 性 能 , 只 要 注 意 控 制 成 型 温 度 及 冷 却 速 度 , 零 件 的 成 型 并 不 困 难( 如 果 条 件 允 许 , 也 可 考 虑 修 改 其 结 构 形 式 使 壁 厚 趋 向 均 匀 ) 。1.1.4 表 面 质 量 分 析该 零 件 的 表 面 除 要 求 没 有 凹 陷 , 无 毛 刺 , 内 部 无 缩 孔 , 没 有 特 别 得 表 面 质 量 要 求 , 故 比 较 容 易 实现 。综 以 上 分 析 可 知 , 注 射 时 在 工 艺 参 数 控 制 较 好 的 情 况 下 , 零 件 的 成 型 质 量 很 容 易 得 到 保 证 。1.2 塑 件 的 原 材 料 分 析塑 件 的 材 料 采 用 聚 碳 酸 脂 ( PC) , 其 性 能 参 数 如 下 :1.2.1 基 本 资 料英 文 全 名 : Polycarbonate结 构 :【图 12】厚度检测【图 13】聚碳酸脂3PC: 耐 冲 击 性 相 当 高 , 属 于 工 程 塑 料 。耐 热 性 佳 、 低 温 安 定 性 良 好 。成 型 后 尺 寸 稳 定 性 高 , 耐 候 性 佳 , 且 吸 水 率 低 。无 毒 性 。1.2.2 机 械 特 性密 度 : 1.2 g/cm3拉 伸 强 度 : 630kg/cm2硬 度 : 70(Rockwell M)吸 水 率 : 0.24%1.2.3 热 物 性 质线 膨 胀 率 : 3.8*10-5 cm/cm*热 变 形 温 度 : 1351.2.4 成 形 加 工 性射 出 成 型 温 度 : 230 310射 出 成 型 压 力 : 1000 1400Kg/cm2成 形 收 缩 率 : 0.5% 0.7%模 具 温 度 : 80 120注 射 时 间 : 20 90高 压 时 间 : 0 5冷 却 时 间 : 20 90总 周 期 : 40 190从 以 上 资 料 分 析 可 以 得 知 , 该 塑 料 具 较 好 的 各 项 性 能 指 标 , 从 使 用 性 能 上 看 , 该 塑 料 具 有 刚 性 好 、耐 水 、 耐 热 性 强 , 是 做 为 挂 钩 座 较 理 想 的 材 料 ; 而 由 耐 热 性 的 观 点 来 看 , PC 属 于 工 程 塑 料 , 不 仅 在耐 热 上 具 有 一 定 程 度 的 能 力 , 机 械 性 质 上 也 比 一 般 的 泛 用 塑 料 来 的 高 ; 从 成 型 性 能 上 看 , 该 塑 料 吸 水性 小 , 熔 料 的 流 动 性 一 般 , 成 型 较 容 易 , 但 收 缩 率 偏 大 , 另 外 , 该 塑 料 成 型 时 较 易 产 生 凹 痕 、 变 形 等缺 陷 , 成 型 温 度 过 低 时 , 方 向 性 明 显 , 凝 固 速 度 较 快 , 易 产 生 内 应 力 。 因 此 , 在 成 型 时 应 注 意 控 制 成型 温 度 , 浇 注 系 统 应 缓 慢 散 热 , 冷 却 速 度 也 不 宜 过 快 。4第 二 章 拟 定 型 腔 布 局2.1 型 腔一 般 来 说 , 精 度 要 求 高 的 小 型 塑 件 和 大 中 型 塑 件 优 先 采 用 一 模 一 腔 的 结 构 , 对 于 精 度 要 求 不 高 的小 型 塑 件 , 形 状 简 单 , 又 大 批 量 生 产 时 , 则 采 用 多 型 腔 模 具 可 使 生 产 率 提 高 。型 腔 数 量 确 定 以 后 , 便 进 行 型 腔 的 排 布 。 型 腔 的 排 布 及 模 具 尺 寸 、 浇 注 系 统 的 设 计 、 浇 注 系 统的 设 计 的 平 衡 以 及 温 度 系 统 的 设 计 。 以 上 这 些 问 题 又 与 分 型 面 及 浇 口 的 位 置 选 择 有 关 , 所 以 在 设 计 过程 中 , 要 进 行 必 要 的 调 整 , 以 达 到 比 较 完 善 的 设 计 。型 腔 数 量 确 定 及 型 腔 的 排 布所 谓 型 腔 ( cavity) 指 模 具 中 成 形 塑 件 的 空 腔 , 而 该 空 腔 是 塑 件 的 负 形 , 除 去 具 体 尺 寸 比 塑 料 大以 外 , 其 他 都 和 塑 件 完 全 相 同 , 只 不 过 凸 凹 相 反 而 己 。注 射 成 形 是 先 闭 模 以 形 成 空 腔 , 而 后 进 料 成 形 , 因 此 必 须 由 两 部 分 或 ( 两 部 分 以 上 ) 形 成 这 一 空腔 型 腔 。 其 凹 入 的 部 分 称 为 凹 模 ( cavity) , 凸 出 的 部 分 称 为 型 芯 ( core) 。2.2 型 腔 数 目 的 决 定型 腔 数 目 的 决 定 与 下 列 条 件 有 关 。a.塑 件 尺 寸 精 度型 腔 数 越 多 时 , 精 度 也 相 对 地 降 低 , 1、 2 级 超 精 密 注 塑 件 , 只 能 一 模 一 腔 , 当 尺 寸 数 目 少 时 , 可以 一 模 二 腔 。 3、 4 级 的 精 密 级 塑 件 , 最 多 一 模 四 腔 。b.模 具 制 造 成 本 多 腔 模 的 制 造 成 本 高 于 单 腔 模 , 但 不 是 简 单 的 倍 数 比 。 从 塑 件 成 本 中 所 占 的 模 具 费 比 例 看 , 多 腔模 比 单 腔 模 具 低 。c.注 塑 成 形 的 生 产 效 益多 腔 模 从 表 面 上 看 , 比 单 腔 模 经 济 效 益 高 。 但 是 多 腔 模 所 使 用 的 注 射 机 大 , 每 一 注 射 循 环 期 长 而维 持 费 较 高 , 所 以 要 从 最 经 济 的 条 件 上 考 虑 一 模 的 腔 数 。d.制 造 难 度多 腔 模 的 制 造 难 度 比 单 腔 模 大 , 当 其 中 某 一 腔 先 损 坏 时 , 应 立 即 停 机 维 修 , 影 响 生 产 。本 设 计 根 据 制 品 的 生 产 总 量 , 确 定 一 个 经 济 的 型 腔 数 量 , 其 计 算 如 下 :A=ty/3600+anc/m( 摘 自 注 塑 模 具 设 计 要 点 与 图 列 许 鹤 峰 陈 言 秋 编 著 化 学 工 业 出 版 社 )式 中 : m: 制 品 的 生 产 总 量 /个A: 成 型 每 个 制 品 所 需 费 用 , 元 /个5n: 型 腔 数 量 , 个t: 成 型 周 期 , 秒y: 成 型 费 用 , 元 /时c: 单 个 型 腔 模 具 制 作 费 , 元 /个a: 多 个 型 腔 模 具 制 作 费 递 减 率 , %anc: 模 具 费 用 , 元然 后 假 设 型 腔 数 量 计 算 进 行 比 较 , 求 出 A 为 最 小 值 时 的 型 腔 数 量 , 即 为 经 济 数 量 。由 上 式 可 知 , 要 想 A 为 最 小 , 只 要 anc 为 最 小 , 所 以 n 为 4。 虽 然 模 具 的 制 造 费 用 随 型 腔 数 量 的增 加 而 增 加 , 但 不 与 型 腔 数 量 成 正 比 , 所 以 每 增 加 一 个 型 腔 其 制 造 费 用 有 一 个 递 减 率 , 递 减 率 由 模 具制 造 企 业 根 据 情 况 确 定 。综 合 起 来 本 模 具 采 用 一 模 四 腔 , 既 满 足 塑 件 要 求 , 又 能 提 高 生 产 效 率 。2.3 型 腔 排 布在 确 定 了 型 腔 数 目 之 后 , 就 要 进 行 型 腔 的 排 列 方 式 设 计 。本 塑 件 在 注 射 时 采 用 了 一 模 四 腔 的 形 式 , 即 模 具 需 要 四 个 型 腔 。 考 虑 塑 件 带 侧 抽 芯 机 构 , 现 有 两种 排 列 方 式 选 择 :a.如 图 2 1 所 示 , 四 个 型 腔 采 用 轴 对 称 布 置 , 这 种 布 置 方 式 由 于 塑 件 本 身 的 梯 形 结 构 , 可 有 效 减少 模 具 大 小 , 降 低 模 具 成 本 , 但 这 样 以 来 , 模 具 四 个 方 向 各 要 布 置 一 侧 抽 芯 机 构 , 增 加 了 模 具 设 计 及加 工 的 难 度 :b.如 图 2 1 所 示 , 这 种 方 式 采 用 平 面 对 成 布 置 , 虽 然 不 如 第 一 种 布 局 方 式 紧 凑 , 但 由 于 其 一 侧 各布 置 两 个 型 腔 , 故 只 有 两 个 方 向 需 要 设 置 抽 芯 机 构 , 大 大 简 化 了 模 具 的 设 计 。综 合 以 上 两 种 方 案 考 虑 , 故 拟 定 第 二 种 型 腔 布 局 方 式 , 其 尺 寸 计 算 将 在 后 面 的 设 计 中 完 成 。【 图 2 1】 型 腔 布 局6第三章 塑件相关计算及注塑机的选择3.1 塑 件 相 关 计 算3.1.1 投 影 面 积 计 算塑 件 的 投 影 面 积 可 以 通 过 PRO/ENGINEER 的 分 析 模 块 直 接 得 出 ,如 图 3 1 所 示 :由 分 析 可 得 :注 塑 件 投 影 面 积 S=1008.76*4 4035mm2 3.1.2 体 积 及 质 量 计 算体 积 及 质 量 的 计 算 也 利 用 PRO/ENGINEER 的 分 析 模 块 自 动 计 算 获 得 ( 塑 件 密 度 由 塑 料 模 设 计 手册 表 1 4 查 得 : =1.2g/cm3) , 如 图 3 2 所 示 : 【 图 3 1】 投 影 面 积 计 算7结 果 如 下 :体 积 = 4.9079263e+03 毫 米 3曲 面 面 积 = 5.2316449e+03 毫 米 2密 度 = 1.2000000e+00 公 吨 / 毫 米 3质 量 = 5.8895115e+03 公 吨故 注 塑 件 的 体 积 为 : V 4907.94=19631.6mm3 质 量 为 : M 19.631.2 23.56g( 注 : 此 处 的 塑 件 体 积 及 质 量 都 不 包 括 浇 注 系 统 在 内 )3.2 注 塑 机 选 择 及 注 射 工 艺 参 数 确 定3.2.1 注 射 机 的 选 择考 虑 塑 件 的 外 形 尺 寸 、 型 腔 数 量 、 注 射 所 需 压 力 及 其 它 综 合 情 况 , 查 塑 料 模 设 计 手 册 附 表8, 初 步 选 用 注 射 机 为 XS-XY-60 型 , 其 主 要 参 数 如 下 :结 构 类 型 : 卧 式 【 图 3 2】 体 积 及 质 量 计 算8理 论 注 射 量 : 60cm3注 射 压 力 : 12200N/cm3锁 模 力 : 500kN最 大 注 射 面 积 :130cm2 最 大 模 具 厚 度 : 200mm最 小 模 具 厚 度 : 70mm喷 嘴 球 半 径 :12mm喷 嘴 孔 直 径 : 4mm 3.2.2 注 射 工 艺 参 数 确 定查 塑 料 设 计 手 册 表 1 4, 聚 碳 酸 脂 的 成 型 工 艺 参 数 可 作 如 下 选 择 :成 型 温 度 / :料 桶 温 度 : 后 段 : 210-240中 段 : 230-280前 段 : 240-285喷 嘴 温 度 : 240-250模 具 温 度 : 90-110注 射 压 力 /MPa: 80-1309第 四 章 分 型 面 设 计4.1 分 型 面 设 计 原 则分 开 模 具 取 出 塑 件 的 面 称 为 分 型 面 , 如 何 确 定 分 型 面 位 置 , 需 要 考 虑 的 因 素 比 较 多 。 由 于 分 型 面受 到 塑 件 在 模 具 中 的 成 型 位 置 、 浇 注 系 统 设 计 、 塑 件 工 艺 性 、 精 度 、 推 出 方 法 、 模 具 制 造 、 排 气 等 因素 的 影 响 , 因 此 在 选 择 分 型 面 时 应 综 合 分 析 比 较 。 注 射 模 有 一 个 分 型 面 或 多 个 分 型 面 , 分 型 面 的 位 置 ,一 般 垂 直 于 开 模 方 向 , 分 型 面 的 形 状 有 平 面 和 曲 面 等 。 分 型 面 的 确 定 主 要 应 考 虑 以 下 几 点 :a.塑 料 在 型 腔 中 的 方 位在 安 排 制 件 在 型 腔 中 的 方 位 时 , 要 尽 量 避 免 与 开 模 运 动 相 垂 直 的 方 向 避 侧 凹 或 侧 孔 。b.一 般 分 型 面 与 注 射 机 开 模 方 向 垂 直 的 平 面 , 但 也 有 将 分 型 面 作 减 倾 斜 的 平 面 或 弯 折 面 , 或 曲 面 ,这 样 的 分 型 面 虽 加 工 困 难 , 但 型 腔 制 造 和 制 品 脱 模 较 易 。 有 合 模 对 中 锥 面 的 分 型 面 , 自 然 也 是 曲 面 。c.分 型 面 位 置 。d.除 了 应 开 设 在 制 件 中 断 面 轮 廓 最 大 的 地 方 才 能 使 制 件 顺 利 地 从 型 腔 中 脱 出 外 , 还 应 考 虑 以 下 几种 因 素 :A.因 分 型 面 不 可 避 免 地 要 在 制 件 中 留 下 溢 料 痕 迹 或 接 合 缝 的 痕 迹 , 故 分 型 面 最 好 不 要 选 在 制 品 光亮 平 滑 的 外 表 面 或 带 圆 弧 的 转 角 处 。B.从 制 件 的 顶 出 考 虑 分 型 面 要 尽 可 能 地 使 制 件 留 在 动 模 边 , 当 制 件 的 壁 厚 较 大 但 内 孔 较 小 时 , 则对 型 芯 的 包 紧 力 很 小 , 常 不 能 确 切 判 断 制 件 中 留 在 型 芯 上 还 是 在 凹 模 内 。 这 时 可 将 型 芯 和 凹 模 的 主 要部 分 都 设 在 动 模 边 , 利 用 顶 管 脱 模 , 当 制 件 的 孔 内 有 管 件 ( 无 螺 纹 连 接 ) 的 金 属 嵌 中 时 , 则 不 会 对 型芯 产 生 包 紧 力 。4.2 分 型 面 设 计根 据 本 塑 件 的 结 构 特 点 , 为 了 方 便 塑 件 浇 注 后 脱 模 、 排 气 、 塑 件 的 外 观 质 量 等 要 求 , 主 分 型 面 的 位置 选 择 如 下 图 所 示 :【 图 4 1】 分 型 面10第 五 章 浇 注 系 统 设 计浇 注 系 统 是 塑 料 熔 体 自 注 射 机 的 喷 嘴 射 出 后 , 到 进 入 模 具 型 腔 以 前 所 流 动 的 一 段 路 径 的 总 称 , 主要 应 包 括 主 流 道 、 分 流 道 、 进 料 口 、 冷 料 穴 等 几 部 分 。 在 设 计 浇 注 系 统 时 , 应 考 虑 塑 料 成 型 特 性 、 塑件 大 小 及 形 状 、 型 腔 数 、 注 射 机 安 装 板 大 小 等 因 素 。5.1 总 体 设 计在 浇 注 系 统 设 计 之 前 , 我 们 首 先 要 选 定 进 料 口 位 置 , 为 选 择 合 适 的 进 料 口 位 置 , 采 用 MoldFlow Plastic Adviser 分 析 软 件 对 塑 料 进 行 分 析 , 以 便 得 到 最 合 适 的 进 料 口 , 分 析 结 果 如 下 图 所 示 :由 MoldFlow 分 析 结 果 不 难 看 出 , 最 佳 的 进 料 口 位 置 应 为 塑 件 的 中 间 部 位 , 但 考 虑 塑 件 结 构 因 素 ,选 定 进 料 口 为 塑 件 上 部 圆 弧 形 凹 处 , 采 用 点 浇 口 形 式 , 又 模 具 设 计 为 一 模 四 腔 , 并 且 综 合 型 腔 布 局 ,拟 定 浇 注 系 统 总 体 结 构 如 下 图 所 示 ( 对 成 布 置 ) :【 图 5 1】 进 料 口 分 析11【 图 5 2】 浇 注 系 统5.2 主 流 道 设 计主 流 道 为 直 接 与 注 射 机 的 喷 嘴 连 接 的 部 分 , 一 般 为 圆 锥 形 , 锥 度 为 2 6, 对 于 粘 度 较大 的 熔 体 也 可 考 虑 稍 微 增 大 锥 角 , 此 处 的 主 流 道 锥 角 : 5主 流 道 直 径 的 决 定 , 主 要 取 决 于 主 流 道 内 熔 体 的 剪 切 速 率 。 但 在 具 体 设 计 时 , 一 般 根 据 经 验 选 取一 合 适 的 值 做 为 主 流 道 小 端 直 径 d, 一 般 应 大 于 机 床 喷 嘴 直 径 0.5 1mm 左 右 , 通 常 取 d=3 6mm, 查 型 腔 模 具 设 计 与 制 造 表 3 5, 当 材 料 为 PC, 注 射 机 最 大 注 射 量 为 60g 时 , 选 取 d=5mm, 故 主 流道 各 部 分 直 径 如 下 图 所 示 ( 其 中 L 需 根 据 模 板 厚 度 确 定 ) :5.3 分 流 道 设 计分 流 道 的 设 计 原 则 即 应 使 熔 体 较 快 地 冲 满 整 个 型 腔 , 流 动 阻 力 小 , 熔 体 温 降 小 , 并 且 能 将 熔 体 均【 图 5 3】 主 流 道 各 部 分 尺 寸12衡 地 分 配 到 各 个 型 腔 。分 流 道 截 面 形 状 和 尺 寸 :常 见 的 分 流 道 截 面 形 状 有 圆 形 、 半 圆 形 、 U 形 、 梯 形 、 矩 形 等 , 其 中 : 圆 形 截 面 分 流 道 比 表 面 积最 小 , 热 量 不 容 易 散 失 , 流 动 阻 力 最 小 , 但 它 需 要 同 时 开 设 在 两 块 模 板 上 , 要 保 证 两 半 圆 完 全 吻 合 ,制 造 较 困 难 ; 梯 形 截 面 分 流 道 较 容 易 加 工 , 热 量 损 失 和 阻 力 也 不 大 , 是 最 常 用 的 形 式 。 综 合 各 方 面 因素 考 虑 , 此 处 分 流 道 截 面 为 梯 形 形 式 。分 流 道 直 径 的 计 算 , 可 由 以 下 经 验 公 式 计 算 :( 塑 料 模 设 计 手 册 公 式 5 57.P188)43.7WLD式 中 : D各 级 分 流 道 的 直 径 ( mm) ;W流 经 该 分 流 道 的 熔 体 重 量 ( g) ;L流 过 W 熔 体 的 分 流 道 长 度 ( mm) 。经 估 算 得 第 一 级 和 第 二 级 分 流 道 的 直 径 分 别 为 D1 5mm,D2 4mm, 故 各 级 分 流 道 的 尺 寸 如 下 图 所示 :第 三 级 分 流 道 ( 即 与 进 料 口 相 连 的 那 段 分 流 道 ) 设 计 为 圆 锥 形 , 以 便 于 脱 模 , 其 尺 寸 如 图 5 5所 示 : 【 图 5 4】 分 流 道135.4 进 料 口 设 计进 料 口 也 称 浇 口 , 进 料 口 的 形 式 也 有 很 多 种 , 此 处 采 用 的 是 点 进 料 口 的 形 式 。点 进 料 口 的 直 径 通 常 以 下 式 计 算 :( 注 塑 模 具 设 计 公 式 5 61.P195)4dncA式 中 : d点 进 料 口 直 径 ( mm) ;n系 数 , 依 塑 料 种 类 而 异 , 其 中 PC 对 应 为 n 0.7c依 塑 件 壁 厚 而 异 的 系 数 。这 里 我 们 直 接 查 塑 料 模 设 计 手 册 表 5 46, 得d 1.0mm此 外 , 点 进 料 口 与 分 流 道 的 连 接 需 要 通 过 一 个 储 料 井 , 其 具 体 形 式 如 图 所 示 :【 图 55】分流道【 图 5 6】 储 料 井145.5 冷 料 的 穴 设 计冷 料 穴 是 为 了 防 止 冷 料 穴 进 入 浇 注 系 统 的 流 道 和 型 腔 ,从 而 影 响 注 塑 成 型 和 塑 料 件 质 量 而 开 设 的容 纳 注 射 间 隔 所 产 生 的 冷 料 井 穴 ,本 设 计 中 冷 料 穴 开 设 在 主 流 道 的 末 端 。5.6 浇 口 套 及 定 位 圈 的 设 计定 位 圈 是 使 浇 口 套 和 注 射 机 喷 嘴 孔 对 准 定 位 所 用 。 定 位 圈 直 经 D 为 与 注 射 机 定 位 孔 配 合 直 经 , 应按 选 用 注 射 机 的 定 位 孔 直 经 确 定 。 直 经 D 一 般 比 注 射 机 孔 直 经 小 0.1 0.3 毫 米 , 以 便 装 模 。 定 位 圈一 般 采 用 45 号 钢 或 Q275 钢 。 定 位 圈 内 六 角 螺 钉 固 定 在 模 板 时 , 一 般 用 两 个 以 上 的 M6 M8 的 内 六 角螺 钉 , 本 设 计 采 用 四 个 M6 螺 钉 固 定 。 浇 口 套 的 材 料 为 T10、 硬 度 HRC45; 定 位 圈 的 材 料 为 45 刚 , 硬度 HRC50,其 尺 寸 设 计 如 下 图 所 示 :【 图 5 7】 浇 口 套 与 定 位 圈5.7 塑 件 模 流 分 析在 PRO/ENGINEER 软 件 模 具 模 块 中 进 行 分 模 及 浇 注 系 统 创 建 后 , 即 可 自 动 产 生 铸 模 件 , 也 就 是 注射 成 型 时 包 括 浇 注 系 统 在 内 的 注 射 件 , 为 了 能 够 更 好 的 分 析 塑 件 的 注 射 成 型 性 能 , 我 们 还 是 使 用MoldFlow 分 析 软 件 对 其 进 行 模 流 分 析 。本 设 计 使 用 的 是 MoldFlow MPA 模 块 , 即 Mold Plastic Adviser, 使 用 MoldFlow MPA 可 对 塑 件进 行 简 单 的 成 型 工 艺 分 析 , 包 括 最 佳 浇 口 位 置 选 择 ( 前 面 已 经 使 用 ) 、 流 动 分 析 , 填 充 性 能 分 析 、 成型 质 量 预 测 、 气 泡 与 熔 接 痕 分 析 , 收 缩 痕 分 析 等 , 如 果 要 对 塑 件 进 行 精 确 分 析 , 还 必 须 使 用MoldFlow 设 计 软 件 的 MPI 模 块 , 这 里 只 进 行 简 单 分 析 , 故 只 需 使 用 MPA 即 可 , 使 用 MPA 分 析 前 需 设定 成 型 条 件 , 由 前 面 的 设 计 选 择 成 型 条 件 为 :预 热 温 度 : 115 ; 料 桶 温 度 : 275 , 注 射 最 大 压 力 130MPa; 高 压 时 间 : 0.5s155.7.1 冲 模 时 间 分 析【 图 5 8】 冲 模 时 间5.7.2 填 充 质 量 分 析【 图 5 9】 填 充 质 量165.7.3 成 型 压 力 分 析【 图 5 10】 成 型 压 力5.7.4 压 力 降 分 析【 图 5 11】 压 力 降175.7.5 流 动 前 沿 温 度 分 析【 图 5 12】 流 动 前 沿 温 度5.7.6 成 型 质 量 分 析【 图 5 13】 成 型 质 量185.7.7 熔 接 痕 分 析【 图 5 14】 熔 接 痕5.7.8 气 泡 分 析【 图 5 15】 气 泡195.7.9 分 析 报 告表 5-1 模 流 分 析 报 告 表Moldability:Your part can be easily filled but part quality may be unacceptable.Confidence: MediumInjection Time: 0.87 secInjection Pressure: 56.07 MPaWeld Lines: YesAir Traps: YesShot Volume : 25.55 cu.cm Filling Clamp Force: 12.13 tonnePacking Clamp Force Estimate 20%: ( 11.21 )MPa 4.73 tonnePacking Clamp Force Estimate 80%: ( 44.86 )MPa 18.90 tonnePacking Clamp Force Estimate 120%: ( 67.29 )MPa 28.36 tonneClamp Force Area: 40.82 sq.cmCycle Time: 28.50 sec5.7.10 结 论由 以 上 分 析 可 知 , 塑 件 较 容 易 充 模 , 但 塑 件 质 量 可 能 存 在 问 题 , 塑 件 可 能 产 生 熔 接 痕 及 气 泡 等 缺陷 , 但 成 型 条 件 如 压 力 , 温 度 等 均 符 合 要 求 , 而 浇 口 位 置 已 靠 近 最 佳 浇 口 , 故 缺 陷 产 生 条 件 应 为 塑 件本 身 结 构 所 致 。解 决 办 法 : 如 结 构 允 许 , 可 考 虑 更 改 塑 件 结 构 , 如 使 塑 件 壁 厚 趋 向 均 匀 等 。20第 六 章 模 架 选 用 及 注 射 参 数 校 核6.1 模 架通 过 前 面 的 设 计 及 计 算 工 作 , 便 可 以 根 据 所 定 内 容 确 定 模 架 。 模 架 部 分 可 以 自 己 设 计 , 也 可 以 选用 标 准 模 架 ; 在 生 产 现 场 模 具 设 计 过 程 中 , 尽 可 能 选 用 标 准 模 架 , 确 定 出 标 准 模 架 的 形 式 , 规 格 及 标准 代 号 , 因 为 标 准 件 有 很 大 一 部 分 已 经 标 准 化 , 随 时 可 在 市 场 上 买 到 , 这 对 缩 短 制 造 周 期 , 降 低 制 造成 本 时 极 其 有 用 的 。而 标 准 件 则 包 括 通 用 标 准 件 及 模 具 专 用 标 准 件 两 大 类 。 通 用 标 准 件 如 紧 固 件 等 。 模 具 专 用 标 准 件如 定 位 圈 、 浇 口 套 、 推 杆 、 导 柱 、 导 套 、 模 具 专 用 弹 簧 、 冷 却 及 加 热 元 件 等 。此 外 , 在 模 架 尺 寸 确 定 之 后 , 对 模 具 有 关 零 件 进 行 必 要 的 强 度 或 刚 度 校 核 , 看 所 选 模 架 是 否 符 合要 求 , 尤 其 对 大 型 模 具 , 这 一 点 尤 为 重 要 。模 架 选 择 :6.1.1 结 构 形 式这 里 我 们 选 用 的 模 架 为 国 产 标 准 模 架 , 由 于 本 模 具 采 用 的 是 点 进 料 口 自 动 脱 浇 道 板 设 计 , 并 且 由于 动 模 为 嵌 入 式 组 合 , 故 必 须 安 装 动 模 支 撑 板 , 查 实 用 模 具 技 术 手 册 11.1.2 塑 料 注 射 模 中 小 型模 架 ( GB/T 12556.1-90) , 选 取 模 架 的 基 本 形 式 为 : 点 AY 型 , 其 结 构 如 图 6 1 所 示 :【 图 6 1】 模 架6.1.2 模 板 及 组 合 精 度根 据 型 腔 尺 寸 及 考 虑 侧 向 分 型 机 构 , 选 取 模 架 尺 寸 为 250mm300mm, 各 板 的 厚 度 尺 寸 由 使 用21模 具 技 术 手 册 表 11 2, 考 虑 型 腔 厚 度 , 选 择 定 模 板 厚 25mm, 动 模 板 厚 40mm, 脱 浇 道 板 厚 15, 动模 支 撑 板 厚 35mm, 座 板 厚 度 25mm, 垫 块 厚 度 63mm。动 定 模 板 孔 位 精 度 及 与 基 准 面 的 位 置 精 度 需 达 到 互 换 。 动 模 板 、 定 模 板 的 垂 直 度 、 平 行 度 、 导 柱孔 距 及 至 基 准 面 边 距 的 尺 寸 精 度 和 模 架 组 合 技 术 要 求 如 下 :A.基 准 面 垂 直 度 误 差 300: 0.02;B.模 板 厚 度 方 向 两 平 面 平 行 度 误 差 300: 0.02;C.导 柱 导 套 孔 距 偏 差 ;.mD.导 柱 孔 至 基 准 面 边 距 偏 差 ;.E.组 合 后 定 动 模 固 定 板 上 下 平 面 平 行 度 误 差 300: 0.02;F.组 合 后 分 型 面 贴 合 间 隙 0.36.2 开 模 行 程 校 核选 取 标 准 模 架 及 确 定 各 模 板 尺 寸 后 , 我 们 就 可 以 计 算 其 开 模 行 程 并 进 行 校 核 , 以 确 定 注 射 机 的 选择 是 否 合 理 。由 于 本 设 计 采 用 的 是 点 浇 口 形 式 , 故 为 多 分 型 面 注 射 模 , 并 且 由 于 选 用 的 注 射 机 为 XS-ZY-125 型注 射 机 , 故 最 大 开 模 行 程 与 模 具 厚 度 无 关 , 如 图 所 示 , 开 模 距 离 按 下 式 计 算 :maxs【 图 6 2】 开 模 行 程13510sHm其 中 H1=60mm, H2=32mm, H3=10,故 :s 110mm axs22第 七 章 成 型 零 部 件 设 计成 型 零 件 是 指 构 成 模 具 型 腔 的 零 件 , 通 常 包 括 了 凸 模 、 凹 模 、 成 型 杆 、 成 型 块 等 。 设 计 时 应 首 先根 据 塑 料 的 性 能 、 制 件 的 使 用 要 求 确 定 型 腔 的 总 体 结 构 、 进 料 口 、 分 型 面 、 排 气 部 位 、 脱 模 方 式 等 ,然 后 根 据 制 件 尺 寸 , 计 算 成 型 零 件 的 工 作 尺 寸 , 从 机 加 工 工 艺 角 度 决 定 型 腔 各 零 件 的 结 构 和 其 他 细 节尺 寸 , 以 及 机 加 工 工 艺 要 求 等在 工 作 中 , 成 型 零 件 承 受 高 温 高 压 塑 件 熔 体 的 冲 击 和 磨 擦 。 在 冷 却 固 化 中 形 成 了 塑 件 的 形 体 、 尺寸 和 表 面 。 在 开 模 和 脱 模 时 需 要 克 服 塑 件 的 粘 着 力 。 成 型 零 件 在 充 模 保 压 阶 段 承 受 很 高 的 型 腔 压 力 ,它 的 强 度 和 刚 度 必 须 在 许 可 范 围 内 。 成 型 零 件 的 结 构 , 材 料 和 热 处 理 的 选 择 及 加 工 工 艺 性 , 是 影 响 模具 工 作 寿 命 的 主 要 因 素 。7.1 成 型 零 件 的 材 料 选 择构 成 型 腔 的 零 件 统 称 为 成 型 零 件 , 本 例 的 模 具 成 型 零 件 包 括 凸 模 、 凹 模 和 侧 抽 芯 部 件 。 由 于 型 腔直 接 与 高 温 高 压 的 塑 料 相 接 触 , 它 的 质 量 直 接 关 系 到 制 件 质 量 , 因 此 要 求 它 有 足 够 的 强 度 、 刚 度 、 硬度 、 耐 磨 力 以 承 受 塑 料 的 挤 压 力 和 料 流 的 磨 擦 力 和 足 够 的 精 度 和 表 面 光 洁 度 , 以 保 证 塑 料 制 品 表 面 光高 美 观 , 容 易 脱 模 , 一 般 来 说 成 型 零 件 都 应 进 行 热 处 理 , 使 其 具 有 HRC40 以 上 的 硬 度 , 如 成 型 产 生 腐蚀 性 气 体 的 塑 料 如 聚 氯 已 烯 等 。 还 应 选 择 耐 腐 蚀 的 钢 材 。根 据 塑 件 表 面 质 量 要 求 , 查 塑 性 成 型 工 艺 与 模 具 设 计 附 录 G( 常 用 模 具 材 料 与 热 处 理 ) , 本设 计 成 型 零 件 选 用 3Cr2Mo 调 质 处 理 , 硬 度 55HRC,耐 磨 性 号 好 且 处 理 过 程 变 形 小 。 还 有 较 好 的 电 加工 及 耐 腐 蚀 性 。7.2 成 型 零 件 结 构 设 计传 统 的 成 型 零 件 设 计 方 法 一 般 为 根 据 塑 件 结 构 及 精 度 尺 寸 , 并 考 虑 塑 料 收 缩 率 , 计 算 出 成 型 零 件的 工 作 尺 寸 , 这 种 方 法 有 以 下 几 个 缺 点 :A.自 由 曲 面 的 设 计 比 较 难 ;B. 曲 面 的 尺 寸 不 易 表 达 清 楚 ;C.计 算 量 大 , 设 计 效 率 低 。 为 了 克 服 以 上 缺 点 , 本 次 设 计 中 采 用 了 目 前 在 模 具 设 计 制 造 行 业 具 有 领 先 地 位 的 PRO/ENGINEER设 计 软 件 进 行 成 型 零 部 件 的 设 计 。7.2.1 PRO/E 中 的 模 具 模 块 设 计利 用 PRO/ENGINEER 内 置 的 模 具 设 计 模 块 进 行 设 计 一 般 有 以 下 几 步 :a.在 设 计 的 塑 件 外 层 生 成 一 个 大 小 合 理 的 胚 料 , 胚 料 即 以 后 生 成 的 凹 模 凸 模 的 大 小 ;23b.输 入 塑 件 材 料 的 收 缩 率 , 为 后 面 生 成 成 型 零 件 提 供 参 数 ;c.用 cut 命 令 设 计 浇 注 系 统 的 主 流 道 、 分 流 道 及 浇 口 ( 也 可 在 生 成 模 具 成 型 零 件 后 再 完 成 浇 注 系统 的 设 计 ) ;d.用 parting surf 命 令 设 计 出 分 模 面 ( 包 括 主 分 模 面 及 侧 型 芯 分 模 面 ) ;e.采 用 split 命 令 进 行 自 动 分 模 , 生 成 成 型 零 件 , 同 时 检 测 分 模 面 是 否 有 问 题 ;f.用 molding 命 令 对 模 腔 进 行 填 充 , 生 成 浇 注 件 。g.用 mold opening 定 义 模 具 开 模 动 作 生 成 爆 炸 图 。 以 下 对 凹 模 、 凸 模 的 设 计 分 述 。1.分 模 面 设 计由 于 塑 件 本 身 有 诸 多 孔 、 缺 口 , 以 及 侧 抽 芯 孔 等 等 ,故 在 分 模 设 计 时 需 要 把 这 些 孔 全 部 补 上 , 侧抽 芯 也 必 须 设 计 单 独 的 分 模 面 , 模 具 才 能 够 顺 利 的 进 行 开 模 , 通 常 把 在 PRO/E 中 进 行 补 面 的 过 程 称 为“靠 破 孔 ” , 设 计 如 下 图 所 示 :2.模 具 开 模 动 作 模 拟 及 开 模 检 测在 分 模 面 设 计 完 成 之 后 , 可 由 分 模 面 和 坯 料 自 动 生 成 模 具 体 积 快 和 型 腔 , 并 进 一 步 生 成 模 具 模 仁及 浇 注 件 。 在 此 基 础 上 , 就 可 以 对 分 模 设 计 进 行 相 应 的 检 测 , 如 倒 勾 检 测 、 拔 模 斜 度 检 测 等 等 , 并 可简 单 的 模 拟 模 具 开 模 动 作 。此 外 , 由 于 暂 时 只 对 模 具 进 行 了 公 母 模 及 侧 滑 块 的 简 单 划 分 , 并 没 对 其 做 具 体 的 结 构 设 计 , 所 以此 处 的 开 模 动 作 模 拟 也 只 是 为 了 进 行 模 具 的 倒 勾 检 测 及 拔 模 检 测 。开 模 图 及 各 检 测 结 果 如 下 所 示 :【 图 7 1】 分 模 面【 图 7 2】 开 模24除 模 拟 开 模 动 作 之 外 ,我 们 还 可 以 利 用 PRO/ENGINEER 模 具 分 析 中 的 拔 模 检 测 功 能 ,检 查 模 具 的 拔模 斜 度 :分 别 对 定 模 和 动 模 进 行 拔 模 检 测 ,其 检 测 结 果 如 下 :结 论 :综 合 以 上 分 析 可 知 , 分 模 设 计 无 倒 勾 存 在 , 可 顺 利 开 模 ; 而 拔 模 检 测 图 显 示 , 模 具 的 动 定 模两 侧 最 小 拔 模 斜 度 均 为 零 度 , 不 过 考 虑 塑 件 的 结 构 较 小 , 并 无 大 的 拔 模 面 存 在 , 并 且 拔 模 距 离 均 只 有几 个 毫 米 , 综 合 考 虑 , 并 不 会 对 开 模 和 塑 件 质 量 产 生 大 的 影 响 。7.2.2 凹 模 结 构 设 计凹 模 是 成 型 塑 件 外 表 面 的 部 件 , 凹 模 按 其 结 构 不 同 可 分 为 整 体 式 和 组 合 式 两 大 类 , 而 组 合 式 又 可分 为 嵌 入 式 组 合 、 镶 拼 式 组 合 及 瓣 合 式 等 。 1.整 体 式 凹 模由 一 整 块 金 属 加 工 而 成 , 其 特 点 是 牢 固 , 不 易 变 形 , 因 此 对 于 形 状 简 单 , 容 易 制 造 或 形 状 虽 然 比较 复 杂 , 但 保 可 以 采 用 仿 形 机 等 殊 须 加 工 方 法 加 工 的 场 合 是 适 宜 的 。 整 体 结 构 有 如 下 优 点 :a.成 型 零 件 的 刚 性 好 ;b.模 具 分 解 组 合 容 易 ;c.零 件 数 量 少 ;d.制 品 表 面 分 型 痕 迹 少 ;e.模 具 外 形 尺 寸 可 以 减 少 。整 体 结 构 的 缺 点 如 下 :a.难 以 排 气 ;b.需 要 采 用 精 密 磨 削 加 工 ;【图 73】拔模检测25c.制 品 的 棱 边 , 拐 角 处 难 以 加 工 成 角 形 ;d.当 塑 料 制 品 形 状 复 杂 是 , 其 型 腔 的 加 工 工 艺 性 较 差一 般 此 类 成 型 零 件 都 是 在 淬 硬 后 在 进 行 加 工 , 所 以 整 体 结 构 的 模 具 采 用 电 火 花 成 型 加 工 为 主 、 铣削 加 工 、 磨 削 加 工 、 电 火 花 线 切 割 为 辅 的 加 工 方 法 , 并 且 在 先 进 的 型 腔 加 工 机 床 还 未 普 遍 应 用 之 前 ,整 体 式 型 腔 一 般 只 用 在 形 状 简 单 的 小 形 塑 件 的 成 型 。2.组 合 式 凹 模组 合 式 型 腔 是 由 两 个 以 上 零 件 组 合 而 成 的 。 这 种 型 腔 改 善 了 加 工 工 艺 性 , 减 少 了 热 处 理 变 形 , 节约 了 模 具 贵 重 材 料 , 但 结 构 较 复 杂 , 装 配 比 较 麻 烦 , 塑 件 制 品 表 面 可 能 留 有 镶 拼 痕 迹 , 组 合 后 的 型 腔牢 固 性 较 差 。 因 此 , 这 种 型 腔 主 要 用 于 形 状 复 杂 的 塑 料 制 品 的 成 型 。组 合 式 型 腔 的 组 合 形 式 很 多 , 常 见 的 有 嵌 入 式 、 镶 拼 式 及 瓣 合 式 几 种 :嵌 入 式 组 合 型 腔 :a.整 体 嵌 入 式 组 合 型 腔 。 对 于 小 型 塑 件 采 用 多 型 腔 塑 料 模 成 型 时 , 各 单 个 型 腔 一 般 采 用 冷 挤 压 、电 加 工 、 电 铸 等 方 法 制 成 , 然 后 整 体 嵌 入 模 中 。 型 腔 镶 件 的 外 形 通 常 是 带 台 阶 的 圆 柱 形 , 先 嵌 入 型 腔固 定 板 后 , 再 用 支 撑 板 、 螺 钉 将 其 固 定 ; 如 要 求 严 格 定 位 时 , 可 用 销 钉 或 平 键 定 位 防 转 。此 型 腔 形 状 及 尺 寸 一 致 性 较 好 , 更 换 方 便 , 可 节 约 贵 重 金 属 , 但 模 具 体 积 较 大 , 用 特 殊 加 工 法 。b.局 部 镶 嵌 式 组 合 型 腔 。 为 了 加 工 方 便 或 由 于 型 腔 某 一 部 位 容 易 磨 损 , 需 要 更 换 者 采 用 局 部 镶 嵌的 办 法 , 此 部 位 的 镶 件 单 独 制 成 , 然 后 嵌 入 模 体 。此 外 还 有 镶 拼 式 、 瓣 合 式 等 组 合 型 腔 形 式 , 在 此 不 做 阐 述 。 由 以 上 的 比 较 容 易 看 出 , 当 塑 件 较 小 ,形 状 较 为 复 杂 式 , 并 且 一 模 多 腔 成 型 时 , 采 用 嵌 入 式 组 合 型 腔 是 较 为 合 理 的 选 择 , 故 此 例 选 用 的 凹 模形 式 即 为 整 体 镶 嵌 式 , 四 个 型 腔 分 为 四 个 镶 块 , 固 定 方 式 采 用 支 撑 板 固 定 , 故 不 需 要 安 装 螺 钉 , 其 结构 如 图 所 示 :图 7 4】 凹 模26【 图 7 5】 型 腔 镶 块7.2.3 凸 模 结 构 设 计凸 模 设 计 的 方 法 与 凹 模 设 计 方 法 基 本 一 样 , 由 塑 件 的 结 构 形 式 可 知 , 凸 模 也 采 用 局 部 镶 嵌 形 式 ,考 虑 定 模 部 分 无 支 撑 板 , 故 镶 块 的 固 定 形 式 不 同 于 凹 模 镶 块 , 而 采 用 内 六 角 圆 柱 螺 钉 固 定 : 【 图 7 6】 凸 模27【 图 7 7】 型 芯 镶 块7.2.4 型 腔 型 芯 尺 寸 计 算 :由 于 本 设 计 采 用 PRO/ENGINEER 设 计 软 件 , 所 以 型 腔 及 型 芯 的 各 尺 寸 可 在 PRO/ENGINEER 中 设 置 塑性 材 料 的 收 缩 率 后 自 动 得 到 , 故 在 此 不 做 手 工 计 算 , 型 腔 尺 寸 参 见 附 图 -型 芯 镶 块 。28第 八 章 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 设 计当 塑 件 侧 壁 上 带 有 的 与 开 模 方 向 不 同 的 内 外 侧 孔 或 侧 凹 等 阻 碍 塑 件 成 型 后 直 接 脱 模 时 , 必 须 将 成型 侧 孔 或 侧 凹 零 件 做 成 活 动 的 , 这 种 零 件 称 为 侧 型 芯 ( 俗 称 活 动 型 芯 ) 。 在 塑 件 脱 模 前 必 须 先 抽 除 侧型 芯 , 然 后 再 从 模 具 中 推 出 塑 件 , 完 成 侧 型 芯 的 抽 出 和 复 位 的 机 构 即 叫 做 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 。 本 设 计中 , 塑 件 的 一 端 有 两 个 侧 孔 , 故 必 须 设 计 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 , 模 具 才 能 顺 利 脱 模 。8.1 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 类 型 选 择侧 向 分 型 抽 芯 机 构 根 据 动 力 来 源 的 不 同 , 一 般 可 将 其 分 为 机 动 、 液 压 或 气 动 以 及 手 动 等 三 大 类 型 。机 动 侧 向 分 型 与 抽 芯 机 构 是 利 用 注 射 机 开 模 力 作 为 动 力 , 通 过 有 关 传 动 零 件 使 力 作 用 于 侧 向 成 型零 件 而 将 模 具 侧 向 分 型 或 把 侧 向 型 芯 从 塑 料 制 品 中 抽 出 , 合 模 时 又 靠 它 使 侧 向 成 型 零 件 复 位 。 这 类 机构 虽 然 结 构 比 较 复 杂 , 但 分 型 与 抽 芯 无 需 手 工 操 作 , 生 产 率 较 高 , 并 且 机 动 抽 芯 具 有 较 大 的 抽 芯 力 ,抽 芯 距 大 , 故 生 产 中 广 泛 采 用 , 故 本 设 计 采 用 机 动 侧 向 分 型 抽 芯 机 构 。机 动 抽 芯 按 传 动 方 式 又 可 分 为 斜 导 柱 分 型 与 抽 芯 机 构 、 斜 滑 块 分 型 与 抽 芯 机 构 、 齿 轮 齿 条 抽 芯 机构 和 其 它 形 式 抽 芯 机 构 , 本 设 计 选 用 斜 导 柱 分 型 与 抽 芯 机 构 。8.2 抽 芯 距 确 定 与 抽 芯 力 计 算8.2.1 抽 芯 距侧 向 型 芯 或 侧 向 成 型 模 腔 从 成 型 位 置 导 不 妨 碍 塑 件 的 脱 模 推 出 位 置 所 移 动 的 距 离 成 为 抽 芯 距 , 通常 用 s 表 示 。 此 外 , 为 安 全 起 见 , 侧 向 抽 芯 距 离 通 常 壁 塑 件 上 的 侧 孔 、 侧 凹 的 深 度 或 侧 向 凸 台 的 高 度大 2 3mm。由 图 8 1 可 知 , 本 塑 件 的 侧 孔 即 六 角 孔 的 深 度 为 3.5mm, 故 抽 芯 距 :s 3.5 2 3( mm) , 取 s 6mm8.2.2 抽 芯 力【 图 8 1】 抽 芯距29抽 芯 力 的 计 算 同 脱 模 力 的 计 算 相 同 , 对 于 侧 向 凸 起 较 少 的 塑 件 的 抽 芯 力 通 常 比 较 小 , 仅 仅 是 克 服塑 件 与 侧 型 腔 的 粘 附 力 和 侧 型 腔 滑 块 移 动 时 的 摩 擦 阻 力 。 对 于 侧 型 芯 的 抽 芯 力 , 往 往 采 用 如 下 的 公式 进 行 估 算 :( 塑 料 成 型 工 艺 与 模 具 设 计 5 59)(cosin)CFhp式 中 : 抽 芯 力 (N)C侧 型 芯 成 型
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上传时间:2017-10-26
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塑料
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模具设计
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282 塑料挂钩座注射模具设计,塑料,挂钩,注射,模具设计
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