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西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 目錄 第 1 章 緒論 .3 1.1 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 .3 1.1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 .3 1.1.2 塑料在成型工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 .4 1.2 塑料的組成及其特性 .4 1.3 設(shè)計(jì)程序 .9 1.3.1 調(diào)研、消化原始資料 .9 1.3.2 選擇成型設(shè)備 .10 1.3.3 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 .10 1.3.4 方案的討論與論證 .11 1.3.5 繪制模具裝配草圖 .11 1.3.6 繪制模具裝配圖 .12 1.3.7 繪制零件圖 .12 1.3.8 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) .12 第 2 章 模具方案設(shè)計(jì) .13 2.1 塑料模具的分類 .13 2.2 方案的確定 .14 第 3 章 麥克風(fēng)手柄注塑模具設(shè)計(jì) .18 3.1 制件塑料的選擇以及麥克風(fēng)塑料制件的市場(chǎng)前景分析 .18 3.2 注塑機(jī)的選擇 .20 3.2.1 選擇注塑機(jī)的相關(guān)計(jì)算： .22 3.3 麥克風(fēng)手柄工藝分析 .25 3.4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .30 3.4.1 分型面的選擇 .30 3.4.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) .31 3.4.3 成 型 零 部 件 的 設(shè) 計(jì) 與 計(jì) 算 .33 3.4.3.1 尺寸的轉(zhuǎn)換 .33 3.4.3.2 關(guān)于凹模工作部分尺寸的計(jì)算： .35 3.4.3.3 關(guān)于凸模工作部分尺寸的計(jì)算 .37 3.4.3.4 螺紋型環(huán)尺寸的計(jì)算 .38 3.4.3.5 模具型腔側(cè)壁的計(jì)算 .39 3.4.3.6 模架的選取 .39 3.4.3.7 模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .39 3.4.3.8.側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .40 3.4.3.9 溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .42 凹模的造型 .44 凸模的造型及加工仿真 .47 結(jié)論 .51 致 謝 .52 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 第 1 章 緒論 1.1 塑料成型在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 1.1.1 塑料及塑料工業(yè)的發(fā)展 塑料是以樹(shù)脂為主要成分的高分子有機(jī)化合物，簡(jiǎn)稱高聚物，一般相對(duì)分子量都 大于 1 萬(wàn)，有的甚至可達(dá)百萬(wàn)級(jí)。在一定溫度和壓力下具有可塑性，可以利用模具 成型為一定幾何形狀和尺寸的塑料制件。 塑料制件在工業(yè)中的應(yīng)用日趨普遍，這是因?yàn)樗麄冇衅涮厥獾膬?yōu)點(diǎn)所決定的。塑 料密度小、質(zhì)量輕，大多數(shù)塑料密度在 0.92.3g/cm3 之間，相當(dāng)于鋼材密度的 0.11 和鋁材密度的 0.5 左右，即在同樣體積下，塑料制件要比金屬之間輕得多，這 就是“以塑代鋼”的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)美國(guó) 80 年代的統(tǒng)計(jì)，汽車在采用塑料零件后，平均 每輛汽車的重量可減輕 180kg，這樣每升汽油可使汽車多行 0.4km，美國(guó)每年可節(jié)約 1400 萬(wàn)桶汽油。塑料比強(qiáng)度高、絕緣性能好、化學(xué)穩(wěn)定性也高；此外，塑料減摩、 耐磨及減震、隔音性能也較好。因此，塑料以代替部分金屬、木材、皮革及無(wú)機(jī)材 料發(fā)展成為各個(gè)部門不可缺少的一種化學(xué)材料。并躋身于金屬、纖維材料和硅酸鹽 三大材料之列。 塑料工業(yè)是一門新興的工業(yè)，它的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段。 1初創(chuàng)階段 上世紀(jì) 30 年代以前，科學(xué)家研制成了酚醛，硝酸纖維素及醋酸纖維 素等塑料，它們的工業(yè)化特征值是間歇性、小批量生產(chǎn)。 2發(fā)展階段 上世紀(jì) 30 年代至 50 年代，低密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯和 聚酰胺等熱塑性塑料相繼工業(yè)化，奠定了塑料工業(yè)的基礎(chǔ)，為其進(jìn)一步發(fā)展開(kāi)辟了 道路。 3. 飛躍發(fā)展階段 上世紀(jì) 50 年代中期至 60 年代末，石油工業(yè)的高速發(fā)展為塑料工 業(yè)提供了豐富而廉價(jià)的原料。這一階段，塑料的產(chǎn)量和品種不斷增加，成型加工技 術(shù)更趨完善。 4. 上世紀(jì) 70 年代至今，由于石油危機(jī)和資本主義經(jīng)濟(jì)危機(jī)周期性的出現(xiàn)，原材料 價(jià)格猛漲，塑料的增長(zhǎng)速度顯著下降。這一階段塑料工業(yè)的特點(diǎn)是通過(guò)各種技術(shù)， 如共聚、復(fù)合、增強(qiáng)和發(fā)泡等來(lái)改進(jìn)塑料的性能，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域， 生產(chǎn)技術(shù)更趨合理。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 我國(guó)的塑料工業(yè)起步較晚，40 年代才開(kāi)始起步，50 年代末的聚氯乙烯裝置的投產(chǎn) 和 70 年代初是由化工裝置的建成投資，塑料工業(yè)有兩次躍進(jìn)，與此同時(shí)，塑料成型 加工機(jī)械和工藝方法也得到迅速發(fā)展，各種加工工藝都已齊全。 塑料作為一種新的工程材料，由于其不斷開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，加之成型工藝不斷成熟與 完善，極大地促進(jìn)了塑料成型模具的開(kāi)發(fā)與制造。 1.1.2 塑料在成型工業(yè)生產(chǎn)中的重要性 模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，模具工業(yè)是各部門發(fā)展的重要基礎(chǔ)之一。塑 料模是指用于成型塑料制件的模具，它是型腔模的一種類型。 模具設(shè)計(jì)水平的高低、加工設(shè)備的好壞、制作力量的強(qiáng)弱、模具質(zhì)量的優(yōu)劣，直 接影響著許多新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和老產(chǎn)品的更新?lián)Q代，影響著產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的提 高。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石” ，日本則稱“模具是促進(jìn)社會(huì)繁 榮富裕的動(dòng)力” 。而更具最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，各發(fā)達(dá)國(guó)家，如日本、美國(guó)、新加坡、韓 國(guó)等國(guó)家的塑料模具與其它模具的占有量基本持平甚至有些國(guó)家塑料模具需求量要 更大一些?？梢?jiàn)，塑料模具在模具行業(yè)中占有舉足輕重的地位。 近年來(lái)，我國(guó)各行各業(yè)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展十分重視。在重點(diǎn)支持技術(shù)改造的產(chǎn)業(yè) 和產(chǎn)品中，把模具制造業(yè)列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的第一位。確定了模具工業(yè)在 國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位。提高模具工業(yè)的整體技術(shù)水平并迎頭趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的模具 技術(shù)水平。從上世紀(jì) 80 年代末至今，我國(guó)模具行業(yè)取得了巨大的成就，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 夠，還需要我們更加的努力，取得更大的成績(jī)。 1.2 塑料的組成及其特性 一、塑料的組成 塑料是以相對(duì)分子質(zhì)量的合成樹(shù)脂為主要成分，并加入其他添加劑，可以在一 定溫度和壓力下塑化成型的高分子合成材料。 1.樹(shù)脂 樹(shù)脂是肉熱時(shí)軟化，在外力作用下有流動(dòng)傾向的聚合物。它是塑料中起粘 結(jié)作用的成分，也叫粘料。樹(shù)脂主要決定塑料的類型和基本決定塑料的主要性能。 2.添加劑 為了改變塑料的性能而加入的添加劑有： （1）填料 填料在塑料中主要起增強(qiáng)作用，有時(shí)還可使塑料具有樹(shù)脂所沒(méi)有的新性 能。正確使用填料，可以改善塑料的性能，擴(kuò)大其使用范圍，也可以減少樹(shù)脂含量。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 對(duì)填料的一般要求是：易被樹(shù)脂浸潤(rùn)，與樹(shù)脂有很好的粘附性，本身性質(zhì)穩(wěn)定， 價(jià)格便宜，來(lái)源豐富。 （2）增塑劑 增塑劑是為改善塑料的性能和提高柔軟性而加入塑料中的一種低發(fā)揮 性物質(zhì)。 對(duì)增塑劑的一般要求是：能與樹(shù)脂很好的混融而不起化學(xué)變化，不易從制件中 析出和揮發(fā)，不降低制件的主要性能，無(wú)毒、無(wú)害、成本低。 （3）穩(wěn)定劑 穩(wěn)定劑是指能阻緩材料變質(zhì)的物質(zhì)。常用的穩(wěn)定劑有二鹽基性亞磷酸 鉛、三鹽基性硫酸鉛、硬脂酸鈣、硬脂酸唄等。 二、塑料的特性 塑料品種繁多，性能也各不相同。歸納起來(lái)，塑料的主要特性如下： （1）質(zhì)量輕 塑料的密度一般在 1.92.3g/cm3 ，約為鋁的 1/2，銅的 1/6。 （2）比強(qiáng)度和比剛度高 塑料的強(qiáng)度和剛度雖然不如金屬好，但由于其密度小，所 以其比強(qiáng)度和和比剛度相當(dāng)高。 （3）化學(xué)穩(wěn)定性能好 塑料對(duì)酸、堿等化學(xué)藥物具有良好的抗腐蝕能力。因此，在 化工設(shè)備以及日用工業(yè)品中得到廣泛的應(yīng)用。 （4）絕緣性能好 塑料具有優(yōu)越的電絕緣性能和耐電弧特性，所以廣泛用于電機(jī)、 電器和電子工業(yè)智能功做結(jié)構(gòu)零件和絕緣材料。 （5）耐磨和減摩性能好 塑料的摩擦系數(shù)小，耐磨性強(qiáng)，可以作減摩材料，如用來(lái) 制造軸齒輪等零件。 （6）消聲和吸震性能好 塑料制成的傳動(dòng)摩擦零件，噪聲小，吸震性好。 根據(jù)以上介紹，顯示出了塑料的優(yōu)良性能，使其在國(guó)民生產(chǎn)生活中起著巨大的作用。 三、熱固性塑料和熱塑性塑料 塑料按其所表現(xiàn)出來(lái)的性能不同可分為熱固性塑料和熱塑性塑料。 熱固性塑料 常用的熱固性塑料有酚醛、氨基聚酯、聚鄰苯二甲酸二丙烯酯塑料等， 它們主要用于傳遞、壓縮和注射成型。 一、工藝特性 （一）收縮性 塑件從模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺寸收縮，這種性能稱為收縮性。由于 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 樹(shù)脂本身不僅產(chǎn)生熱脹冷縮，而且收縮還與各種成型因素有關(guān)，所以成型后塑件的 收縮稱為成型收縮。 1.成型收縮的形式及其特點(diǎn) （1）塑件的線尺寸收縮：由于熱脹冷縮，塑件脫模時(shí)的彈性恢復(fù)、塑性變形等 因素，會(huì)導(dǎo)致塑件脫模冷卻到室溫后其尺寸縮小。因此，在設(shè)計(jì)模具型腔、型芯時(shí) 應(yīng)予以補(bǔ)償。 （2）收縮方向性：成型時(shí)塑料分子按方向排列，使塑件呈現(xiàn)各向異性，沿料流 方向則收縮大、強(qiáng)度高，與料流垂直方向則收縮小、強(qiáng)度低。因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng) 考慮收縮方向性，按塑件形狀、料流方向來(lái)選取收縮率。 （3）后收縮：塑件成型后，由于各種成型因素的影響，塑件內(nèi)存在殘余應(yīng)力， 塑件脫模后殘余應(yīng)力發(fā)生變化，使塑件發(fā)生再收縮，稱為后收縮。 （4）后處理收縮：有時(shí)塑件按其性能及工藝要求，在成型后需要進(jìn)行熱處理， 熱處理后也會(huì)導(dǎo)致塑件尺寸發(fā)生變化，稱為后處理收縮。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以 上因素。 2.影響收縮性的因素 （1）塑料品種：每種塑料的收縮性不同，同類塑料由于填料、相對(duì)分子量及配 比不同，其收縮情況及方向性也各不相同。 （2）塑件特性：塑件的形狀、尺寸、大小、對(duì)收縮性也有很大影響。 （3）模具結(jié)構(gòu)：模具分型面及加壓方向、澆注系統(tǒng)的形式及尺寸對(duì)塑件的收縮 及方向性影響也較大。 （4）成型工藝：傳遞和注射成型工藝一般收縮較大，方向明顯。 （二）流動(dòng)性 塑料在一定溫度與壓力填充型腔的能力稱為流動(dòng)性。這是模具設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮 的一個(gè)重要的工藝參數(shù)。流動(dòng)性好的塑料，在成型時(shí)易形成溢料過(guò)多，填充型腔不 密實(shí)，塑件組織疏松，硬化過(guò)早等缺陷；流動(dòng)性差的塑料則會(huì)填充不足，不易成型。 所以在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)具體情況選擇塑料，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和選擇分型面及進(jìn) 料方向等。 （三）硬化特性 熱固性塑料在成型過(guò)程中，在加熱受壓的條件下軟化轉(zhuǎn)變成可塑性粘流狀態(tài)， 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 隨之流動(dòng)性增大，可迅速填充型腔，與此同時(shí)發(fā)生縮合反應(yīng)，密度不斷增加，流動(dòng) 性迅速下降，熔料逐漸固化。在模具設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)硬化速度快，保持流動(dòng)狀態(tài)時(shí)間短的 塑料則應(yīng)注意要便于裝料，便于裝卸嵌件，并且選擇合理的成型條件，以免過(guò)早硬 化或硬化不足，導(dǎo)致塑件成型不良。 二、成型特性 熱固性塑料的成型特性與塑料的品種有關(guān)，也與所含填料品種和粒度及顆粒均勻 度有關(guān)。如細(xì)料流動(dòng)性好，但預(yù)熱不易均勻，充入空氣多不易排出，傳熱不良，成 型時(shí)間長(zhǎng)。粗料則易使塑料件不光澤，表面不均勻。塑料過(guò)粗或過(guò)細(xì)均直接影響比 容及壓縮率和模具加料室容積。 常用熱固性塑料的成型特性見(jiàn)表 1-1 表 1-1 常用熱固性塑料的成型特性 塑料名稱 成型特性 酚醛塑料 1.成型性較好，適用壓縮成型，部分適用于傳遞成型，個(gè)別用于注射成 型 2.含水分、揮發(fā)物、應(yīng)預(yù)熱、排氣 3.模具對(duì)流動(dòng)性影響較大，一般超過(guò) 160時(shí)流動(dòng)性迅速下降 4.收縮及方向性較大 氨基塑料 1.常用壓縮和傳遞成型 2.含水分及揮發(fā)物多，易吸潮及結(jié)塊，使用時(shí)要預(yù)熱干燥，要注意排氣 3.成型溫度對(duì)塑料制品影響較大 4.流動(dòng)性好，硬化速度快 5.性脆=嵌件周圍以應(yīng)力集中，尺寸穩(wěn)定性差 有機(jī)硅塑 料 1. 流動(dòng)性好，硬化速度慢，適用于壓縮成型 2. 壓制溫度較高 3. 壓縮成型后塑料制品要經(jīng)高溫固化處理 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 環(huán)氧樹(shù)脂 1. 常用于澆注成型，低壓傳遞成型，封裝電子元件等 2. 流動(dòng)性好，收縮小 3. 硬化速度快，裝料后應(yīng)立即加壓。硬化時(shí)一般不需排氣 4. 一般預(yù)熱溫度為 140170，成型壓力為 1020MPa，保壓時(shí)間為 36s/mm 熱塑性塑料 常用的熱塑性塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、苯乙烯-丁二烯-丙 烯腈（ABS 塑料） 、聚苯醚、聚四氟乙烯等。 一、工藝特性 （一）收縮性 熱塑性塑料成型收縮的形式與熱固性塑料類似。影響熱塑性塑料成型收縮的因 素主要有以下幾個(gè)方面： (1)塑料品種：與熱固性塑料相比較，熱塑性塑料在成型過(guò)程中由于存在結(jié)晶化引 起的體積變化，內(nèi)應(yīng)力強(qiáng)，塑件內(nèi)的殘余應(yīng)力大，分子取向性強(qiáng)等因素，因此收縮 率后較大，方向性更加明顯。另外，脫模后收縮和后處理收縮也比熱固性塑料大。 （2）塑料特性：塑件的形狀、尺寸、大小、對(duì)收縮性也有很大影響。 (3) 澆口形式和尺寸：這些因素直接影響料流方向、密度分布、保壓補(bǔ)縮作用及成 型時(shí)間。采用直接澆口，澆口截面大則收縮小，但方向性明顯。 （4）成形條件：模具溫度、注射壓力、保壓時(shí)間等成型條件對(duì)收縮均有直接影響。 （二）流動(dòng)性 流動(dòng)性的大小，可以從塑料的相對(duì)分子量、熔融指數(shù)、阿基米德螺旋線長(zhǎng)度、 表觀粘度及流動(dòng)比等進(jìn)行分析。按模具設(shè)計(jì)要求，可將常用塑料的流動(dòng)性分為三類： （1） 流動(dòng)性好：有尼龍、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纖維等。 （2） 流動(dòng)性中等：有 ABS、AS、有機(jī)玻璃、聚甲醛、氯化聚醚等。 （3） 流動(dòng)性差：有聚碳酸酯、聚硬氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料等。 影響流動(dòng)性的主要因素有溫度、壓力、模具結(jié)構(gòu)。 （三）結(jié)晶性 熱塑性塑料按其冷凝時(shí)有無(wú)出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象可分為結(jié)晶形塑料和非結(jié)晶形塑料兩 大類。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 塑料的結(jié)晶現(xiàn)象是指塑料由熔融狀態(tài)到冷凝的過(guò)程中，分子由無(wú)次序的自由運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)而逐漸排列成偽證規(guī)模性傾向的一種現(xiàn)象。 結(jié)晶形塑料在模具設(shè)計(jì)和選擇注塑機(jī)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）料溫上升到成型溫度所需的熱量多，要用塑化能力大的設(shè)備。 2）冷凝時(shí)放出熱量大，模具要充分冷卻。 3）塑件成型后收縮大，易發(fā)生縮孔、氣孔。 4）塑件壁薄，冷卻快，結(jié)晶度低，收縮小，反之則相反。 5）塑料各向異性明顯，內(nèi)應(yīng)力大，脫模后易發(fā)生變形翹曲。 除以上工藝特性外，熱塑性塑料還具有熱敏性和水敏性、應(yīng)力開(kāi)裂和熔融破裂、 熱性能和冷卻速度等工藝性能的要求。 二、成型特性 常用熱塑性塑料的特性和用途見(jiàn)表 1-2 表 1-2 熱塑性塑料的特征與用途 用 途 品名 特 征 電 氣 機(jī) 械 建 筑 日 用 品 其 他 聚氯乙烯 （PVC） 強(qiáng)度、電器絕緣性、 耐藥品性、加可塑 劑會(huì)軟化、耐熱性。 電線被覆、 電線管、絕 緣材料、膠 帶。 車用座墊 、化學(xué)工 廠配管。 水管、塑 料地板、 屋頂材料、 隔熱材料。 手提袋、皮帶、 塑料鞋。 玩具、農(nóng) 業(yè)用薄皮、 涂料。 聚二氯乙 烯 （PVDC） 比 PVC 耐藥品性大。 車用 座墊。 防蟲(chóng)網(wǎng)、 家俱表層 皮涂膜。 防濕紙、帳篷、 唱片、發(fā)泡體、 軟水管。 漁網(wǎng)、成 型品、發(fā) 泡體。 ABS 乳白色半透明，沖 電氣零件、 機(jī)械之構(gòu) 數(shù)組櫥。 文具、容器、 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 擊性比 PS 差，流 動(dòng)性佳，化學(xué)電鍍 密著性佳，耐熱性 佳。 收音機(jī)外殼。 造體、金 屬化用品。 吸塵機(jī)械零件。 1.3 設(shè)計(jì)程序 1.3.1 調(diào)研、消化原始資料 收集整理有關(guān)制件圖設(shè)計(jì)、成型工藝、成型設(shè)備、機(jī)械加工、特種工藝等有關(guān) 資料以備設(shè)計(jì)模具時(shí)使用。 消化塑料制件圖，了解塑件的用途，分析塑件的工藝性、尺寸精度等技術(shù)要求， 如：塑件的原材料表面形狀、顏色與透明度、使用性能與要求；塑件的幾何結(jié)構(gòu)、 斜度、鑲件等情況；熔接痕、縮孔等成型缺陷出現(xiàn)的可能與允許程度；澆口、頂桿 等可以設(shè)置的部位；有無(wú)涂裝、電鍍、膠接、鉆孔等后加工等，此類情況對(duì)塑件設(shè) 計(jì)均有相應(yīng)要求。選擇塑件精度最高的尺寸進(jìn)行分析，查看估計(jì)成型公差是否低于 塑件的允許公差，能否成型出符合要求的制件。若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可對(duì)塑件圖紙?zhí)岢鲂?改意見(jiàn)。 分析工藝資料，了解所用塑料的物化性能、成型特性以及工藝參數(shù)，如材料與 制件必須的強(qiáng)度、剛度、彈性；所用塑件的結(jié)晶性、流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性；材料的密 度、粘度特性、比熱容、收縮率、熱變形溫度以及成型溫度、成型壓力、成型周期 等。并注意收集如彈性模量 E、摩擦因素 f、泊松比 等與模具設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)的資 料與參數(shù)。 1.3.2 選擇成型設(shè)備 模具與設(shè)備必須配套使用，因?yàn)槎鄶?shù)情況下都是根據(jù)成型設(shè)備的種類來(lái)進(jìn)行模具 設(shè)計(jì)，為此，在設(shè)計(jì)模具之前，首先要選擇好成型設(shè)備，這就需要了解各種成型設(shè) 備的規(guī)格、性能與特點(diǎn)。以注塑機(jī)來(lái)說(shuō)，如注射容量、鎖模壓力、注射壓力、模具 安裝尺寸、頂出方式與距離、噴嘴直徑與噴嘴球面半徑、定位孔尺寸、模具最小與 最大厚度、模板行程等，都將影響到模具的結(jié)構(gòu)尺寸與成型能力。同時(shí)還應(yīng)初估模 具外型尺寸，判斷模具能否在所選的注射機(jī)上安裝與使用。 1.3.3 擬定模具結(jié)構(gòu)方案 理想的模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能充分發(fā)揮成型設(shè)備的能力（如合理的行腔數(shù)目和自動(dòng)化水平 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 等） ，在絕對(duì)可靠的條件下使模具本身的工作最大限度地滿足塑件的工藝技術(shù)要求 （如塑件的幾何形狀、尺寸精度、表面光潔度等）和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)要求（成本低、效率 高、使用壽命長(zhǎng)、節(jié)省勞動(dòng)力等） ，由于影響因素很多，可先從以下方面做起： （1） 塑件成型 按塑件形狀結(jié)構(gòu)合理確定其成型位置，因成型位置在很大程度 上影響模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性； （2） 型腔布局 根據(jù)塑件的形狀大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度、批量大小以及模 具制造的難易、成本的高低等確定行腔的數(shù)量與排列方式； （3） 選擇分型面 分型面的位置要有利于模具加工、排氣、脫氣、脫模、塑件 的表面質(zhì)量及工藝操作等； （4） 確定澆注系統(tǒng) 包括主流道、分流道、冷料穴、澆口的形狀、大小和位置， 排氣方法、排氣槽的位置與尺寸大小等； （5） 選擇脫模的方式 考慮開(kāi)模、分型的方法與循序，拉料桿、推桿、推管、 推板等脫摸零件的組合方式，合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)的設(shè)置以及側(cè)向分行與 抽芯機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)； （6） 模溫調(diào)節(jié) 模溫的測(cè)量方法，冷卻水道的形狀、尺寸與位置，特別是與模 腔壁間的距離及位置關(guān)系； （7） 確定主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸 考慮成型與安裝的需要及制造與裝配的可能， 根據(jù)所選材料，通過(guò)理論計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定型腔、型芯、導(dǎo)柱、導(dǎo)套、 推桿、滑塊等主要零件的結(jié)構(gòu)與尺寸以及安裝、固定、定位、導(dǎo)向等方法； （8） 支承與聯(lián)接 如何將模具的各個(gè)組成部分通過(guò)支承塊、模板、銷釘、螺釘 等支承與連接零件，按照使用與設(shè)計(jì)要求組合成一體，獲得模具的總體結(jié) 構(gòu)。 結(jié)構(gòu)方案的擬定，是設(shè)計(jì)工作的基本環(huán)節(jié)。它既是設(shè)計(jì)者的構(gòu)思過(guò)程，也是設(shè) 計(jì)對(duì)象的胚胎，設(shè)計(jì)者應(yīng)將其結(jié)果用簡(jiǎn)圖和文字加以描繪與記錄，作為方案設(shè)計(jì)的 依據(jù)與基礎(chǔ)。 1.3.4 方案的討論與論證 擬定初步方案時(shí)，應(yīng)廣開(kāi)思路，多想一些辦法，隨后廣泛征求意見(jiàn)，進(jìn)行分析 論證與權(quán)衡，選出最合理的方案。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 1.3.5 繪制模具裝配草圖 總裝配圖的設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜，應(yīng)先從畫(huà)草圖著手，經(jīng)過(guò)認(rèn)真的思考、討論與 修改，使其逐步完善，方能最后完成。草圖設(shè)計(jì)過(guò)程是“邊設(shè)計(jì)、邊繪圖、邊修改” 的過(guò)程，不能指望所有的結(jié)構(gòu)尺寸與數(shù)據(jù)一下就能定的合適，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中往 往需反復(fù)多次修改。其基本做法就是將初步擬定的結(jié)構(gòu)方案在圖紙上具體化，最好 是用坐標(biāo)紙，盡量采用 1:1 的比例，先從行腔開(kāi)始，由里向外，主視圖與俯視圖同 時(shí)進(jìn)行： 型腔與型芯的結(jié)構(gòu)； 澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式； 分型面及分型脫模機(jī)構(gòu)； 合模導(dǎo)向與復(fù)位機(jī)構(gòu)； 冷卻或加熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式與部位； 安裝、支承、連接、定位等零件的結(jié)構(gòu)、數(shù)量及安裝位置； 確定裝配圖的圖紙幅面、繪圖比例、視圖數(shù)量布置及方式。 1.3.6 繪制模具裝配圖 繪制模具裝配圖時(shí)應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)： 認(rèn)真、細(xì)致、干凈、整潔地將修改已就的機(jī)構(gòu)草圖，按標(biāo)準(zhǔn)畫(huà)在正式圖紙上。 將原草圖中不細(xì)不全的部分在正式圖上補(bǔ)細(xì)補(bǔ)全；此過(guò)程在 CAD 上實(shí)現(xiàn)。 標(biāo)注技術(shù)要求和使用說(shuō)明，包括某些系統(tǒng)的性能要求（如頂出機(jī)構(gòu)、側(cè)抽芯 機(jī)構(gòu)等） ，裝配工藝要求（如裝配后分型面的貼合間隙的大小、上下面的平 行度、需由裝配確定的尺寸要求等） ，使用與裝拆注意事項(xiàng)以及檢驗(yàn)、試模、 維修、保管等，達(dá)到要求； 全面檢查，糾正設(shè)計(jì)或繪圖過(guò)程中可能出現(xiàn)的差錯(cuò)與遺漏。 1.3.7 繪制零件圖 繪制零件圖時(shí)應(yīng)注意做到以下幾點(diǎn)： 凡需自制的零件都應(yīng)畫(huà)出單獨(dú)的零件圖； 圖形盡可能按的比例畫(huà)出，但允許放大或縮小。要做到視圖選擇合理， 投影正確，布置得當(dāng)； 統(tǒng)一考慮尺寸、公差形位公差、表面粗糙度的標(biāo)準(zhǔn)方法與位置，避免擁擠與 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 干涉，做到正確、完整、有序，可將用得最多的一種粗糙度以“其余”的形 式標(biāo)于圖紙的右上角； 零件圖的編號(hào)應(yīng)與裝配圖中的序號(hào)一致，便于查對(duì)； 標(biāo)注技術(shù)要求，填寫標(biāo)題欄； 自行校對(duì)，以防差錯(cuò)。 1.3.8 編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 章 模具方案設(shè)計(jì) 2.1 塑料模具的分類 塑料模具的分類方法很多，按照塑料制件的成型方法不同可分為以下幾類。 一、注射模 注射模又稱注塑模，注射成型是根據(jù)金屬壓鑄成型原理發(fā)展起來(lái)的，首先將粒狀 或粉狀的塑料原料加入到注射機(jī)的料筒中，經(jīng)過(guò)加熱熔融成粘流態(tài)，然后再注射或 螺桿的推動(dòng)下，以一定的流速通過(guò)料筒前端的噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)注射入閉合的 模具型腔中，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后，塑料在模內(nèi)硬化定型，接著打開(kāi)模具，從模內(nèi)脫 出成型的塑件。這就是注塑模。它主要用于熱塑性塑料制件的成型。 二、壓縮模 壓縮模又稱壓塑膜。壓塑成型是塑料制件成型中較早成型的一種。首先將預(yù)熱過(guò) 的塑料原料直接加入敞開(kāi)的、經(jīng)加熱的模具型腔內(nèi)，然后合模，塑料在熱和壓力的 作用下稱熔融流動(dòng)狀態(tài)充滿型腔，經(jīng)一段時(shí)間夠硬化定型。該方法生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生 產(chǎn)效率低，多用于熱固性塑料制件的成型。 三、壓注模 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 壓注模又稱傳遞模。壓注模的加料室與型腔由澆注系統(tǒng)連接。首先將預(yù)熱過(guò)的塑 料原料加入預(yù)熱的加料室內(nèi)，然后通過(guò)壓柱向加料室內(nèi)塑料原料施加壓力，塑料在 高溫高壓下熔融并通過(guò)模具澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，最后發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)逐漸硬化定 型。壓注模主要用于熱固性塑料的成型。 四、擠出模 擠出模常稱擠出機(jī)頭。擠出成型是利用擠出機(jī)筒內(nèi)的螺桿旋轉(zhuǎn)加壓的方式，連續(xù) 地將塑化好的、呈熔融狀態(tài)的成型物料從擠出的機(jī)筒中擠出，并通過(guò)特定斷面形狀 的口模成型，然后借助牽引裝置將擠出后的塑料制件均勻的拉出，并同時(shí)進(jìn)行冷卻 處理。 這類模具能連續(xù)不斷得生產(chǎn)斷面形狀相同的熱塑性塑料得行材，例如管材、棒材等。 五、氣動(dòng)成型模 氣動(dòng)成型模包括吹塑成型模、真空成型模和壓縮空氣成型模等。吹塑成型是將擠 出機(jī)擠出或注射機(jī)注出的、處于高彈性狀態(tài)的空心塑料型坯置于閉合的模腔內(nèi)，然 后向其內(nèi)部通入壓縮空氣，使其脹大并貼緊模具型腔壁，經(jīng)冷卻定型后成為具有一 定形狀和尺寸精度的中空塑料容器。真空成型時(shí)將加熱的塑料片材與模具型腔表面 所構(gòu)成的封閉空腔內(nèi)抽真空，使片材在大氣壓力下發(fā)生塑性變形而緊貼于模具型腔 成為塑料制件的成型方法。壓縮空氣成型是利用壓縮空氣，使熱軟化的塑料片才發(fā) 生塑性變形并緊貼在模具型腔上稱為塑料制件的成型方法。 除上述介紹的類塑料模具外，還有泡沫塑料成型模、搪塑膜、澆鑄模、回轉(zhuǎn)成型 模等。 2.2 方案的確定 熱塑性塑料的注塑成型特點(diǎn)：熱塑性塑料注塑成型這種方法即是將塑料材料熔融， 然后將其注入膜腔。熔融的塑料一旦進(jìn)入模具中，它就受冷依模腔樣成型成一定形 狀。所得形狀往往就是最后的成品，在安裝或作為最終成品使用之前不再需要其它 的加工。許多細(xì)部，諸如凸起部。肋、螺紋，都可以在注射模塑一步操作中成型出 來(lái)。 注射模塑機(jī)有兩個(gè)基本部件：用于熔融和把塑料送人模具的注射裝置與合模裝置。 合模裝置的作用在于：（1）使模具在承受住注射壓力情況下閉合；（2）將制品取 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 出。 注射裝置在塑料注入模具之前將其熔融，然后控制壓力和速度將熔體注入模具。 目前廣泛應(yīng)用的合模裝置設(shè)計(jì)包括：肘桿式合模裝置、液壓式合模裝置和液壓- -機(jī)械式合模裝置。肘桿式合模裝置鑒于其設(shè)計(jì)在制造時(shí)成本低，適用于小噸位設(shè) 備。其特點(diǎn)包括閉鎖作業(yè)的高機(jī)械效益、內(nèi)設(shè)鎖模減慢裝置、模具損壞慢以及快速 的合模操作。 合模油缸把橫頂板推向前，使連肘伸長(zhǎng)并使壓板朝前運(yùn)動(dòng)。合模裝置 關(guān)閉時(shí)，機(jī)械利益降低，促使壓板迅速移動(dòng)。當(dāng)壓板到達(dá)模具關(guān)閉的位置時(shí)，連肘 由高速一低機(jī)械利益轉(zhuǎn)為低速一高機(jī)械利益。低速是保護(hù)模具的關(guān)鍵，而高機(jī)械利 益是形成大噸位所需要的.一旦連肋充分伸展，液壓就不再是保持噸位所必須的了。 為了開(kāi)啟合模裝置，將液壓施加于合模柱塞相反的一面，為了防止成型好制品被損 壞，要緩慢開(kāi)啟模具。通過(guò)整個(gè)連肘裝置的移動(dòng)和壓板裝置沿拉杠的移動(dòng)（移到連 肘裝置充分伸展開(kāi)前模具閉合處），來(lái)調(diào)節(jié)合模裝置以適應(yīng)于不同的模具高度。肘 桿式合模裝置的優(yōu)點(diǎn)包括：快速的合模操作、降低了能耗和較低的設(shè)備成本。缺點(diǎn) 是較之液壓式合模模具復(fù)雜，連接銷和襯套要經(jīng)常維修。不過(guò)肘桿設(shè)計(jì)的發(fā)展已經(jīng) 可減少了肘桿合模裝置的維修，這些發(fā)展包括無(wú)油襯套，大大減少了強(qiáng)制性潤(rùn)滑。 進(jìn)展之一是全部電機(jī)采用目前已有的精密滾珠絲杠機(jī)床技術(shù)和先進(jìn)的交流伺服電動(dòng) 機(jī)相結(jié)合，用以代替液壓動(dòng)力機(jī)組。這些電動(dòng)機(jī)只提供完成機(jī)器功能所需要的動(dòng)力， 它們大大降低了生產(chǎn)每一制品的總能耗。 塑料加工中的重要因素包括：溫度、稠度、色料分布和熔體密度。機(jī)筒溫度產(chǎn) 生之傳導(dǎo)熱量和螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械熱二者都有助于加工出優(yōu)質(zhì)熔體。最常見(jiàn)的情 況是，大多用于熔融塑料的能量，通過(guò)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)獲得。 隨螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)混煉在螺紋之間發(fā)生，塑性粒料表面被熔融塑化。當(dāng)物料沿螺桿前進(jìn)時(shí)， 就重復(fù)著混合和剪切作用，直至塑料被完全熔融。 熱固性塑料的注塑成型特點(diǎn)：熱固性塑料注塑利用一螺桿或一柱塞把聚合物經(jīng)一 加熱過(guò)的機(jī)筒（120260F）以降低粘度，隨后注入一加熱過(guò)的模具中（300 450F）。一旦物料充滿模具，即對(duì)其保壓。此時(shí)產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)，使聚合物變硬。 硬的（即固化的）制品趁熱即可自模具中頂出，它不能再成型或再熔融。 注塑成型設(shè)備有帶一用以閉合模具的液壓驅(qū)動(dòng)合模裝置和一能輸送物料的注射裝置。 多數(shù)熱固性塑料都是在顆粒態(tài)或片狀下使用的，可由重力料斗送入螺桿注射裝置。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 當(dāng)加工聚酯整體模塑料（BMC）時(shí)，它有如“面包團(tuán)”，采用一供料活塞將物料壓入 螺紋槽中。 采用這種工藝方法的加工聚合物是（依其用量大小排列）；酚醛塑料、聚酯整體模 塑料、三聚氰胺、環(huán)氧樹(shù)脂、脲醛塑料、乙烯基酯聚合物和鄰苯二甲酸二烯丙酯 （DAP）。 多數(shù)熱固性塑料都含有大量的填充劑（達(dá) 70重量份），以降低成本或提高其低收 縮性能，增加強(qiáng)度或特殊性能。常用填充劑包括玻璃纖維、礦物纖維、陶土、木纖 維和炭黑。這些填充物可能十分有磨損性，并產(chǎn)生高粘度，它們必須為加工設(shè)備所 克服。 工藝過(guò)程 熱塑性塑料和熱固性塑料在加熱時(shí)都將降低粘度。然而，熱固性塑料的粘度卻隨 時(shí)間和溫度而增加，這是因?yàn)榘l(fā)生了化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)。這些作用的綜合結(jié)果是粘度隨 時(shí)間和溫度而呈 U 型曲線。在最低粘度區(qū)域完成充填模具的操作這是熱固性注射模 塑的目的，因?yàn)榇藭r(shí)物料成型為模具形狀所需壓力是最低的。這也有助于對(duì)聚合物 中的纖維損害最低。 注射模塑工藝過(guò)程利用一螺桿使物料流經(jīng)加熱過(guò)的機(jī)筒，機(jī)筒 則以水或油循環(huán)于機(jī)筒四周的夾套中。螺桿可按每種材料的不同類型加以設(shè)計(jì)，稍 加壓縮以脫除空氣并加熱物料獲得低粘度。大多數(shù)熱固性物料在此處的流動(dòng)都是相 當(dāng)好的。 使物料進(jìn)入模具的操作是中止螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)和用液壓把螺桿高速推向前，使被 塑化的低粘度物料壓入模具中。這種快速流動(dòng)要求在 05 秒的時(shí)間里填滿模腔，壓 力需達(dá)到 193MPa。一旦填滿膜腔時(shí)物料的高速流動(dòng)產(chǎn)生更大的摩察熱以加速化學(xué)反 應(yīng)。模腔一旦被填滿，注射壓力就將降到保壓壓力 34.568.9MPa。這種保壓壓力 維持在物料上 510 秒，隨后卸壓，然后開(kāi)始下一個(gè)周期塑化階段。這種物料被保 持在熱的模具中，直至變硬，然后打開(kāi)合模裝置，頂出制品。制品剛頂出時(shí)可以是 輕度未固化和有點(diǎn)柔軟，在取出后 1 分鐘或 2 分鐘內(nèi)利用制品內(nèi)部保留的熱量完成 最終固化。熱固性制品的整個(gè)生產(chǎn)周期為 10120 秒鐘，這取決于制品厚度和原材 料的類別。 最早應(yīng)用于熱固性塑料成型的另一種工藝方法是壓塑法（compression moulding）和壓鑄法（transfer Moulding）與它們相比，注塑法（Injection Moulding）的優(yōu)缺點(diǎn)如下： 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 注塑法比壓塑法優(yōu)越處是：較快的成型周期（23 倍）過(guò)程自動(dòng)化；制品變化較 少；較低的人工費(fèi)；高的生產(chǎn)能力。 注塑法相對(duì)于壓塑法的缺點(diǎn)是：較高的設(shè)備和模具投資；壓塑法可以得到較高的制 品強(qiáng)度和較好的表面光潔度。 壓鑄法的優(yōu)點(diǎn)一般介于注塑法和壓塑法之間。 設(shè)備 選擇熱固性塑料注塑用設(shè)備的重要因素包括：合模裝置能力和注塑能力；控制系統(tǒng) 和機(jī)筒溫度。 閉合壓力以噸計(jì)的合模裝置，其選擇應(yīng)根據(jù)制品和流道的確定投影成型面積。所需 噸位可由 1.55tin2，這取決于模塑制品的復(fù)雜程度和所用的原材料。設(shè)備大小 在 303 000t 間，大多數(shù)常見(jiàn)設(shè)備在 100600t 之間。鋼板的厚度和機(jī)器的剛性至 為重要。使注料時(shí)盡可能少產(chǎn)生彎曲變形，導(dǎo)致溢料去除困難。機(jī)器的注射能力， 需要根據(jù)充填模具所需最大注射壓力和模腔與流道體系內(nèi)物料體積進(jìn)行分析。所需 注射壓力由聚酯整體模塑料所需的 96.5MPa 直到一些特種酚醛塑料所需的 207MPa。 機(jī)器的注射能力往往是以理論體積量來(lái)標(biāo)志（螺桿或活塞注射的面積乘以其沖程）。 一般情況下，設(shè)備的能力按該設(shè)備所能生產(chǎn)的制品體積的 85確定。當(dāng)設(shè)備以聚 苯乙烯生產(chǎn)能力來(lái)標(biāo)志時(shí)，在確定制件重量計(jì)之生產(chǎn)能力時(shí)必須考慮到它和熱固性 塑料密度上的差異。 目前流行的控制系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制，可選擇注射速度、合模裝置的負(fù)荷。工藝操 作的程序、側(cè)模芯至移入模具中的運(yùn)動(dòng)、頂出裝置的工作周期以及機(jī)筒和模具溫度 的控制。一個(gè)特定模具和特定原料依次加料的調(diào)定和記錄的方法是極有價(jià)值的。因 為在工藝過(guò)程中有大量的變量。 機(jī)筒溫度的控制是通過(guò)流經(jīng)包覆機(jī)筒之夾套的熱水 進(jìn)行的。模具溫度控制最普遍的是利用插入式加熱器進(jìn)行，但也可以采用蒸汽或循 環(huán)熱油進(jìn)行。 高度可控的模具溫度是獲取均勻制品最重要的。 常用設(shè)備的選擇包 括：整體模塑料所用的供料器、快速更換模具系統(tǒng)、為快速注射用的液壓流體儲(chǔ)料 缸、模具滑動(dòng)用的連接于液壓系統(tǒng)上的側(cè)模芯、機(jī)械手式取件系統(tǒng)以及空氣噴氣裝 置（去除每成型周期中產(chǎn)生的溢料）。 由于聚合物的低粘度，它流入分模線上形成 一層薄的膜狀物，因此，熱固性塑料成品常常需修整去除飛邊。模塑制品的飛邊去 除往往是通過(guò)將制品進(jìn)行滾光或?qū)⑺鼈兺ㄟ^(guò)一臺(tái)設(shè)備，在這臺(tái)設(shè)備中，高速狀態(tài)的 塑料粒敲掉了脆的飛邊層。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 根據(jù)該零件的特點(diǎn)，通過(guò)幾種塑料成型的比較以及上面所介紹的注塑成型的優(yōu)點(diǎn)， 我最終選擇了注塑成型。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 第 3 章 麥克風(fēng)手柄注塑模具設(shè)計(jì) 3.1 制件塑料的選擇以及麥克風(fēng)塑料制件的市場(chǎng)前景分析 如上圖所示：我們所做的制件為麥克風(fēng)手柄塑料零件，選擇材料為 ABS。根據(jù)前 面所講，我們對(duì)塑料有了基本的了解?，F(xiàn)在對(duì) ABS 塑料進(jìn)行詳細(xì)的介紹如下： ABS 塑料 化學(xué)名稱：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 英文名稱:Acrylonitrile Butadiene Styrene 比重:1.05 克/立方厘米 成型收縮率:0.4-0.7% 成型溫度：200-240 干燥條件：80-90 2 小時(shí) 特點(diǎn)： 1、綜合性能較好,沖擊強(qiáng)度較高,化學(xué)穩(wěn)定性,電性能良好. 2、與 372 有機(jī)玻璃的熔接性良好,制成雙色塑件,且可表面鍍鉻,噴漆處理. 3、有高抗沖、高耐熱、阻燃、增強(qiáng)、透明等級(jí)別。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 4、流動(dòng)性比 HIPS 差一點(diǎn)，比 PMMA、PC 等好，柔韌性好。 用途：適于制作一般機(jī)械零件,減磨耐磨零件,傳動(dòng)零件和電訊零件. 成型特性： 1.無(wú)定形料,流動(dòng)性中等,吸濕大,必須充分干燥,表面要求光澤的塑件須長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱 干燥 80-90 度,3 小時(shí). 2.宜取高料溫,高模溫,但料溫過(guò)高易分解(分解溫度為270 度).對(duì)精度較高的塑件, 模溫宜取 50-60 度,對(duì)高光澤.耐熱塑件,模溫宜取 60-80 度. 3、如需解決夾水紋，需提高材料的流動(dòng)性，采取高料溫、高模溫，或者改變?nèi)胨?等方法。 4、如成形耐熱級(jí)或阻燃級(jí)材料，生產(chǎn) 3-7 天后模具表面會(huì)殘存塑料分解物，導(dǎo)致模 具表面發(fā)亮，需對(duì)模具及時(shí)進(jìn)行清理，同時(shí)模具表面需增加排氣位置。 ABS 樹(shù)脂是目前產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛的聚合物，它將 PS，SAN，BS 的各種性能有 機(jī)地統(tǒng)一起來(lái)，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學(xué)性能。ABS 是丙烯腈、丁二烯和 苯乙烯的三元共聚物，A 代表丙烯腈，B 代表丁二烯，S 代表苯乙烯。 ABS 工程塑料一般是不透明的，外觀呈淺象牙色、無(wú)毒、無(wú)味，兼有韌、硬、剛的 特性，燃燒緩慢，火焰呈黃色，有黑煙，燃燒后塑料軟化、燒焦，發(fā)出特殊的肉桂 氣味，但無(wú)熔融滴落現(xiàn)象。 ABS 工程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、 耐磨性、抗化學(xué)藥品性、染色性，成型加工和機(jī)械加工較好。ABS 樹(shù)脂耐水、無(wú)機(jī) 鹽、堿和酸類，不溶于大部分醇類和烴類溶劑，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代 烴中。 ABS 工程塑料的缺點(diǎn)：熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 與其它塑料相比 ABS 具有以上特點(diǎn)，我們最終決定選擇 ABS 塑料。 市場(chǎng)前景： 隨著居民收入的增長(zhǎng)和生活水平的提高，人們的消費(fèi)觀念改變，購(gòu)物、休閑、 娛樂(lè)人群越來(lái)越多。據(jù)統(tǒng)計(jì)：去年在城鎮(zhèn)居民所有消費(fèi)支出項(xiàng)目中居首位，文化娛 樂(lè)消費(fèi)總量達(dá) 7000 億元左右。 在娛樂(lè)方面，人們對(duì) K 歌也越來(lái)越熱愛(ài)。隨之而來(lái) 的是，近年來(lái) KTV 場(chǎng)所也大量增加，也就大大增加了對(duì)麥克風(fēng)的需求，這樣也帶動(dòng) 了許多行業(yè)的發(fā)展。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 我們首先來(lái)了解一下麥克風(fēng)的市場(chǎng)動(dòng)態(tài)：目前麥克風(fēng)的市場(chǎng)需求非常大，據(jù)估 計(jì)光是家用電話手機(jī)、行動(dòng)電話手機(jī)中所使用的麥克風(fēng)，每年至少就有 7 億個(gè)以上 的需求。以傳統(tǒng)方式所制造的麥克風(fēng)，一般而言，體積較大，忍受惡劣環(huán)境能力較 差，無(wú)法承受較大聲壓，且產(chǎn)品質(zhì)量控制不易，故雖具有價(jià)格低廉、發(fā)展歷史悠久、 技術(shù)層次較低等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)于較特殊的工作環(huán)境與系統(tǒng)整合要求較高時(shí)就無(wú)法適用。 而一般較高級(jí)的麥克風(fēng)，則由于制造程序繁雜，成本過(guò)于昂貴，亦無(wú)法滿足業(yè)界的 要求。目前國(guó)內(nèi)麥克風(fēng)制作廠商頗多，多屬傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，主要以制造駐極體式麥克風(fēng) 為主，應(yīng)用對(duì)象為一般消費(fèi)性電子產(chǎn)品，如家用電話手機(jī)、錄音機(jī)等。價(jià)格方面亦 以價(jià)廉為主要訴求，質(zhì)量穩(wěn)定性也不錯(cuò)。國(guó)外的麥克風(fēng)大廠則多以制造高價(jià)麥克風(fēng) 為主，單價(jià)可至人民幣萬(wàn)元以上，主要用在錄音室、精密儀器等要求高質(zhì)量的輸入 場(chǎng)合。另外，由于未來(lái)助聽(tīng)器市場(chǎng)商機(jī)潛力，歐美日麥克風(fēng)大廠亦多兼研發(fā)助聽(tīng)器。 由于助聽(tīng)器系統(tǒng)整合要求度高且在市場(chǎng)趨勢(shì)(輕薄短小)要求下，各零件亦相對(duì)地希 望能微小化與質(zhì)量提升；理論上，麥克風(fēng)亦是越小越好，可避免高頻失真。 麥克風(fēng)的應(yīng)用范圍廣泛，在醫(yī)療器材方面可應(yīng)用在：助聽(tīng)器、電子耳；在計(jì)算 機(jī)通訊產(chǎn)業(yè)上則可應(yīng)用于：手機(jī)、數(shù)字相機(jī)、免持聽(tīng)筒、筆記型計(jì)算機(jī).等。隨著 電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及制程及封裝技術(shù)的進(jìn)步，麥克風(fēng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上更朝向多功 能化的需求發(fā)展，為求達(dá)到短、小、輕、薄、省電、便宜的訴求，我們就必需發(fā)展 可以和半導(dǎo)體制程所做出之芯片做整合的微小麥克風(fēng)，這是未來(lái)麥克風(fēng)發(fā)展的一大 趨勢(shì)。 既然麥克風(fēng)每年都有如此大的生產(chǎn)量，我們有理由相信固定好麥克風(fēng)的塑料制件 同樣具有廣闊的發(fā)展空間。用塑料來(lái)制著麥克風(fēng)手柄具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1.塑料具有電絕緣性能 2.塑料的價(jià)格便宜 3.塑料具有抗腐蝕性強(qiáng) 4.塑料制件在市場(chǎng)上具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力 鑒于麥克風(fēng)塑料制件有這樣好的市場(chǎng)前景和諸多優(yōu)點(diǎn)，故本人畢業(yè)設(shè)計(jì)選擇了做一 個(gè)有關(guān)麥克風(fēng)手柄的塑料制件。 3.2 注塑機(jī)的選擇 注塑機(jī)的主要參數(shù)有公稱注射量,注射壓力,注射速度,塑化能力,鎖模力,合模裝 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 置的基本尺寸,開(kāi)合模速度,空循環(huán)時(shí)間等.這些參數(shù)是設(shè)計(jì),制造,購(gòu)買和使用注塑機(jī) 的主要依據(jù). (1)公稱注塑量；指在對(duì)空注射的情況下,注射螺桿或柱塞做一次最大注射行程 時(shí),注射裝置所能達(dá)到的最大注射量,反映了注塑機(jī)的加工能力.。 (2)注射壓力；為了克服熔料流經(jīng)噴嘴，流道和型腔時(shí)的流動(dòng)阻力,螺桿(或柱塞)對(duì) 熔料必須施加足夠的壓力,我們將這種壓力稱為注射壓力.。 (3)注射速率；為了使熔料及時(shí)充滿型腔,除了必須有足夠的注射壓力外,熔料還 必須有一定的流動(dòng)速率,描述這一參數(shù)的為注射速率或注射時(shí)間或注射速度.。 常用的注射速率如表3-1所示。 表3-1 注射量與注射時(shí)間的關(guān)系 注射量/cm 125 250 500 1000 2000 4000 6000 100003 注射速率/cm/s 125 200 333 570 890 1330 1600 2000 注射時(shí)間/s 1 1.25 1.5 1.75 2.25 3 3.75 5 臥式注塑機(jī)型號(hào)見(jiàn)表3-2 表3-2 臥式注射機(jī)主要技術(shù)規(guī)格 國(guó)際通用規(guī)格 60/32 90/40 250/80 國(guó)內(nèi)型號(hào) SZ-30/32 SZ-68/40 SZ-160/80 SZ-250/1250 技術(shù)參數(shù) 單位 理論注射容積 cm3 37，49 58，77 125，163 257 實(shí)際注射量 g 33，44 53，68， 110，145 227 螺桿直徑 mm 26，30 26，30 35，40 45 塑化能力 g/s 3.6，5.4 5.6，8.3 11，13 17.5 注射速率 g/s 43，57 61，78 100，130 128 注射壓力 MPa 170，130 160，123 205，157 206 螺桿轉(zhuǎn)速 r/min 10160 40250 10220 10200 螺桿行程 mm 70 110 130 185 鎖模力 kN 320 400 800 1250 拉桿有效間距 mm 300X300 250X230 330X310 410X410 模板行程 mm 110 220 260 345 模具最小厚度 mm 80 130 170 175 模具最大厚度 mm 110 240 320 380 最大開(kāi)距 mm 220 460 580 725 模板尺寸 mm 400X400 410X390 550X520 690X650 頂出行程 mm 50 40 55 80 液壓頂出力 kN 17 28 40 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) (4)塑化能力；單位時(shí)間內(nèi)所能塑化的物料量.塑化能力應(yīng)與注塑機(jī)的整個(gè)成型 周期配合協(xié)調(diào),若塑化能力高而機(jī)器的空循環(huán)時(shí)間長(zhǎng),則不能發(fā)揮塑化裝置的能力,反 之則會(huì)加長(zhǎng)成型周期。 (5)鎖模力；注塑機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力,在此力的作用下 模具不應(yīng)被熔融的塑料所頂開(kāi)。 (6)合模裝置的基本尺寸；包括模板尺寸,拉桿空間,模板間最大開(kāi)距,動(dòng)模板的 行程,模具最大厚度與最小厚度等.這些參數(shù)規(guī)定了機(jī)器加工制件所使用的模具尺寸 范圍。 (7)開(kāi)合模速度；為使模具閉合時(shí)平穩(wěn),以及開(kāi)模,推出制件時(shí)不使塑料制件損壞,要 求模板在整個(gè)行程中的速度要合理,即合模時(shí)從快到慢,開(kāi)模時(shí)由慢到快在到停. (8)空循環(huán)時(shí)間；在沒(méi)有塑化,注射保壓,冷卻,取出制件等。 3.2.1 選擇注塑機(jī)的相關(guān)計(jì)算： 1. 注射量的校核 塑料制品的重量（或體積）必須與所選擇的最大注射量相適應(yīng)，為了保證正常的注 射成型，最大注射量應(yīng)稍大于塑料制品的重量或體積。 當(dāng)注射成型機(jī)最大注射量以最大注射容積標(biāo)定時(shí)，按下式校核 （3-1）01 niiKVV澆 式中： -注射成型機(jī)的最大注射量（ ）0V3cm - 塑料制品的體積（包括制品、澆道凝料和飛邊） （ ）3cm - 一個(gè)塑料制品的體積（ ）i 3c - 澆道凝料和飛邊的體積（ ）V澆 n 型腔數(shù) - 利用系數(shù)， =0.8KK 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 因塑料制品的體積與壓縮率有關(guān)，故所需塑料的體積為 （3-VK料 壓= 2） 上式中 - 塑料的體積料 - 壓縮率 K壓 相關(guān)塑料壓縮率見(jiàn)表 3-3 塑料名稱 密度 （ ）3g/cm壓縮率 K壓 高壓聚乙烯 0.910.94 1.842.30 低壓聚乙烯 0.940.965 1.7251.909 聚丙烯 0.900.91 1.921.96 聚苯乙烯 1.041.06 1.902.15 硬聚氯乙烯 1.351.45 2.3 尼龍 1.091.14 2.02.1 聚甲醛 1.4 1.82.0 ABS 1.01.1 1.82.0 聚碳酸酯 1.2 1.75 醋酸纖維素 1.241.34 2.40 根據(jù)圖 3-1 所示的零件圖,我們算出一個(gè)塑料零件的體積 1V222221 3108781.56+4.53.1365.913.40 .mV 根據(jù)該零件的實(shí)際情況，我們?nèi)驳篮湍系捏w積為該零件體積的 5%。 =34101.75%=1705.085V澆 根據(jù)設(shè)計(jì)需要，我設(shè)計(jì)的為一模兩腔。故型腔數(shù) n=2 則由 1 niiV澆 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 可以計(jì)算出 =2( )=358072=71614Vi澆 3372cm 為確保塑件質(zhì)量，注塑模一次成型的塑件質(zhì)量（包括流道凝料質(zhì)量）應(yīng)在公稱 注塑量的 35%75%范圍內(nèi)，最大可達(dá) 80%，最小不小于 10%。為了保證塑件質(zhì)量，充 分發(fā)揮設(shè)備的能力，選擇范圍通常在 50%80%。 初步確定選擇國(guó)內(nèi)型號(hào)為 SZ-250/1250 型的臥式注射機(jī)床。 因?yàn)?=125 =72 0V.8125072KV 故最大注射量滿足校核要求。 1. 鎖模力的校核 鎖模力又稱為合模力，是指注射成型機(jī)的合模裝置對(duì)模具所施加的最大夾緊力。注 射成型機(jī)的鎖模力按下式計(jì)算： 01A0 3-4FPK模 分 分 或 式中 - 注射成型機(jī)的公稱鎖模力0F - 模內(nèi)壓力 =2540（MPa）P模 P模 - 壓力損耗系數(shù) = 1K1K32 - 注射壓力（MPa） - 塑料制品及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和A分 3cm2 221041816023()FPkN模 分 故鎖模力滿足要求。08 3.注射壓力的校核 注射成型機(jī)的最大注射壓力應(yīng)稍大于塑料制品成型所需的注射壓力，即需要 （3-5）0P 式中 - 注射成型機(jī)最大注射壓力（ ）kN 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) - 塑料制品成型所需的注射壓力（ ）PkN 因?yàn)樽⑸鋲毫κ强梢哉{(diào)節(jié)的，所以只需要 206（ ）即可。P 4.模具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： H H H （35）minmax 式中 H 所設(shè)計(jì)的模具厚度為 330 mm； H 注塑機(jī)所允許的最小m in 模具厚度 175 mm；H 注塑機(jī)所允許的最大模具厚度 380 mm；ax 175 330 380 故模具厚度滿足要求。 3.3 麥克風(fēng)手柄工藝分析 如圖 3-1 所示的零件圖 根據(jù)圖 3-1 所示，我們可 以清晰地分析零件的結(jié)構(gòu)。 1.結(jié)構(gòu) 首先該零件的總 體輪廓是一個(gè)空心 的圓錐體，側(cè)壁有三個(gè)螺紋孔和一個(gè)方孔，錐體前端有外螺紋。 2.壁厚 各種塑件,不論是結(jié)構(gòu)件還是板壁,根據(jù)使用要求具有一定的厚度,以保證其 力學(xué)強(qiáng)度.一般地說(shuō),在滿足力學(xué)性能的前提下厚度不宜過(guò)厚,不僅可以節(jié)約原材料, 降低生產(chǎn)成本,而且使塑件在模具內(nèi)冷卻或固化時(shí)間縮短,提高生產(chǎn)率;其次可避免因 過(guò)厚產(chǎn)生的凹陷,縮孔,夾心等質(zhì)量上的缺陷.以下是ABS的壁厚推薦值: 最小壁厚mm 小型件壁厚mm 中型件壁厚mm 大型件壁厚mm 0.8 1.25 1.6 3.25.4 該塑件屬于中小型件,從圖上看,塑件邊緣的壁很厚,達(dá)到5mm,最小壁厚處為1mm, 這樣使得整個(gè)塑件的壁厚是不均勻的,但若減小邊緣壁厚,則對(duì)塑件的推出不利,而且 邊緣壁厚可用來(lái)放置推桿或推板。 3.加強(qiáng)肋 塑件上適當(dāng)設(shè)置的加強(qiáng)肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動(dòng)方向 圖 3-1 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁(yè) 的加強(qiáng)肋還能降低充模阻力，提高融體流動(dòng)性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn) 生。在該塑件中的加強(qiáng)肋起到引導(dǎo)物料流動(dòng)的作用同時(shí)又對(duì)電池進(jìn)行定位，高度比 分型面低1mm，脫模斜度取2度，頂部倒圓角，低部倒角R，寬度取0.5T。通常加強(qiáng)肋 的設(shè)計(jì)原則為高度低（過(guò)高時(shí)容易在彎曲和沖擊負(fù)荷作用下受損） ，寬度小，而數(shù)量 多為好。 該零件具有加強(qiáng)肋，因而我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 加強(qiáng)肋的尺寸如圖 3-2 所示。 圖 3-2 加強(qiáng)肋的尺寸 （1） 加強(qiáng)肋與塑件壁連接處應(yīng)采用圓弧過(guò)渡。 （2） 加強(qiáng)肋厚度不應(yīng)大于塑件壁厚。 （3） 加強(qiáng)肋的高度應(yīng)低于塑件高度的0.5mm以上如圖3-3所示。 圖 3-3 加強(qiáng)肋的高度 a）不合理 b）合理 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁(yè) （4） 加強(qiáng)肋不應(yīng)設(shè)置在大面積塑件中間，加強(qiáng)肋分布應(yīng)相互交錯(cuò)，如圖 3-4 所示， 以避免收縮不均引起塑件變形或斷裂。 圖 3-4 加強(qiáng)肋應(yīng)交錯(cuò)分布 a）不合理 b）合理 該零件在內(nèi)壁上有 6 根加強(qiáng)肋，由于該零件是一個(gè)錐體，只需要在型芯上設(shè)計(jì)出與 之匹配的槽即可，這樣同樣能夠順利脫模。 4.孔 塑料制品上的孔，應(yīng)盡量開(kāi)設(shè)在不減弱制品強(qiáng)度的部位，孔與孔之間、 孔與邊距之間應(yīng)留有足夠距離，以免造成邊壁太小而破裂，不同孔徑的孔邊壁最小 厚度見(jiàn)表 3-4。塑料制品上固定用孔的四周應(yīng)采用凸邊或凸臺(tái)來(lái)加強(qiáng)，如圖 3-5 所 示。 圖 3-5 孔的加強(qiáng)肋 表 3-4 孔與邊壁的最小距離 （mm） 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁(yè) 孔 徑 2 3.2 5.6 12.7 孔與邊壁的最小距離 1.6 2.4 3.2 4.8 由于盲孔只能用一端固定的型芯成形，其深度應(yīng)淺于通孔。通常，注射成形時(shí) 孔深不超過(guò)孔徑的 4 倍，壓塑成形時(shí)壓制方向的孔深不超過(guò)孔徑的 2 倍。 當(dāng)塑件孔為異型孔時(shí)（斜孔或復(fù)雜形狀孔），要考慮成形時(shí)模具結(jié)構(gòu)，可采用 拼合型芯的方法成形，以避免側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)，圖 3-6 是幾種復(fù)雜孔的成形方法。 圖 3-6 幾種復(fù)雜孔的成形方法 根據(jù)以上要求，該零件孔的開(kāi)設(shè)完全符合要求。在注塑模具設(shè)計(jì)時(shí)，大的型腔我們 設(shè)計(jì)一個(gè)大的型芯來(lái)實(shí)現(xiàn)，側(cè)壁上的三個(gè)螺紋孔和方孔我們?cè)O(shè)計(jì)活動(dòng)型芯來(lái)實(shí)現(xiàn)。 活動(dòng)型芯與滑塊連接。 5. 圓角 除使用要求尖角外，所有內(nèi)外表面的連接處，都應(yīng)采用圓角過(guò)渡。一般外 圓弧的半徑是壁厚的 1.5 倍，內(nèi)圓弧的半徑是壁厚的 0.5 倍。塑件上各處的輪廓過(guò) 度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時(shí)才采用尖角結(jié)構(gòu)。尖角容易產(chǎn) 生應(yīng)力集中，在受力或受沖擊載荷時(shí)會(huì)發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時(shí) 也有利于融料在模具型腔內(nèi)的流動(dòng)和塑件的脫模。圓角的取值與應(yīng)力集中的關(guān)系遵 循 R/T 函數(shù)關(guān)系，當(dāng) R/T=0.6 以后應(yīng)力集中變的緩和，該塑件大部分的圓角取 R1， 較大值取到 R3 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁(yè) 6. 螺紋 塑料制品上的螺紋可以直接成形，通常無(wú)需后續(xù)機(jī)械加工，故應(yīng)用較普遍。 塑料成形螺紋時(shí)，外螺紋的大徑不宜小于 4mm，內(nèi)螺紋的小徑不宜小于 2mm，螺紋精 度一般低于 3 級(jí)。在經(jīng)常裝卸和受力較大的地方，不宜使用塑料螺紋，而應(yīng)在塑料 中裝入帶螺紋的金屬嵌件。由于塑料成形時(shí)的收縮波動(dòng)，塑料螺紋的配合長(zhǎng)度不宜 太長(zhǎng)，一般不超過(guò) 78 牙，且盡量選用較大的螺距，如果需要使用細(xì)牙時(shí)可按表 5-9 選用。為防止塑料螺紋最外圈崩裂或變形，螺孔始端應(yīng)有 0.20.8mm 深的臺(tái)階 孔，螺紋末端與底面也應(yīng)留有大于 0.2mm 的過(guò)渡段，如圖 3-7 所示。 圖 3-7 塑料螺紋的形狀 該零件在前端有 7mm 的外螺紋，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)需要用螺紋型環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)它。我們首 先需要確定是用整體式螺紋型環(huán)還是對(duì)合式螺紋型環(huán)。我們 在制作螺紋型環(huán)是還需要考慮其怎樣脫模，是手動(dòng)脫模還是 自動(dòng)脫模。本設(shè)計(jì)采用的是整體式螺紋型環(huán)、自動(dòng)脫模方式。 以上我分析了該零件的所有特征，也給出了成型這些特 征的解決方法，但最后我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)設(shè)計(jì)需要做相 應(yīng)的修改已達(dá)到最佳效果。 塑件上其它的特征還有如嵌件， 鉸鏈，文字和花紋等，各個(gè)特征都有其設(shè)計(jì)原則和特殊功能， 因?yàn)樵撍芗?/div>
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