機械畢業(yè)設計（論文）-滅火器筒座注射模設計

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1、揚州市職業(yè)大學 畢 業(yè) 設 計 設計課題：滅火器筒座注射模設計 全套圖紙，加153893706 系 別： 機械工程學院 專 業(yè)：模具設計與制造 班 級：05模具 姓 名： 學 號： 指導教師： 完成時間： 08年5月 前 言 大學三年的?？茖W習即將結束，畢業(yè)設計是其中最后一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。隨著我國經濟的迅速開展，采用模具的生產技術得到愈來愈廣泛的應用。 在完成大學三年的課程學習和課程、生產實習，我熟練地掌握了機械制圖、機械設計、機

2、械原理等專業(yè)根底課和專業(yè)課方面的知識，對機械制造、加工的工藝有了一個系統(tǒng)、全面的理解，到達了學習的目的。對于模具設計這個實踐性非常強的設計課題，我們進行了大量的實習。經過在海門市揚子機械工模具廠、海門市開發(fā)區(qū)東方塑膠五金模具廠等幾家單位的生產見習，尤其是南通市貿聯鋁合金科技的研發(fā)部研發(fā)課長達三個月的畢業(yè)實習，我對于模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富了各種模具的結構和動作過程方面的知識，而對于模具的制造工藝更是實現了零的突破。在指導老師的協(xié)助下和在工廠師傅的講解下，同時在現場查閱了很多相關資料并親手拆裝了一些典型的模具實體，明確了模具的一般工作原理、制造、加工工藝。并在圖書館借閱了許多相關手

3、冊和書籍，設計中，將充分利用和查閱各種資料，并與同學進行充分討論，盡最大努力搞好本次畢業(yè)設計。 在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業(yè)設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 設計者： 二OO八年 三 月 摘 要 論文主要介紹了制件的三維實體造型的塑料成型工藝與模具設計，并利用三維造型技術優(yōu)化模具設計方案。本次設計使用solidworks軟件完成了制件的三維建模的過程, 然后，介紹了其塑料成型工藝及模具設計，并用solidwor

4、ks中的imlod插件完成了模具型芯、型腔的設計,用AutoCAD完成模具的總裝圖, 改良了滅火器筒座注射模設計過程，起到了加快模具設計進程，節(jié)約制造本錢的目的。 關鍵詞：三維實體造型 塑料成型 模具設計 The plastics that thesis mainly introduced three-dimensional entity shapes of the direction piece and the molding tool designs, and make use of three-dimensional shape techniques excellent turn

5、 the molding tool design project.The thesis introduces the usage solidworks software to complete to make the process that three-dimensionals of the piece set up the mold, then, introduced its plastics to model the craft and the molding tool designs, the design, AutoCAD that counteracted the plug-in

6、of imlod in the solidworks to complete a cavity of a core of molding tool completes the molding tool total to pack the diagram, improving the fire extinguisher tube injects the mold design process, rising to speed the molding tool design progress, economizing the purpose of the manufacturing cost.

7、Keyword: three-dimensional entity shape plasticses model the molding tool design 目 錄 一、 課題簡介————————————————————5 二、 塑件及成型工藝分析———————————————6 三、 注射機的選擇——————————————————8 四、 成型零件工作尺寸的計算—————————————11 五、 分型面、澆注系統(tǒng)的設計—————————————12 六、 導向機構設計——————————————————

8、16 七、 側向分型與抽芯機構設計—————————————18 八、 推出復位機構的設計———————————————23 九、 溫度調節(jié)、排氣系統(tǒng)的設計—————————————25 十、 結構零部件的設計————————————————27 十一、 典型零件的機械加工工藝分析———————————28 十二、 模具的裝配、調試與維護—————————————31 十三、 成型缺陷分析——————————————————33 十四、 參考文獻————————————————————35 十五、 畢業(yè)設計小結——————————————————36

9、 一 課題簡介 畢業(yè)設計課題為滅火器筒座，起到固定滅火器罐的作用。 制品材料為熱塑性塑料PP〔聚丙烯〕，此材料的優(yōu)點有： 1.剛硬有韌性?？箯潖姸雀?，抗疲勞、抗應力開裂。 2.質輕。 3.在高溫下仍保持其力學性能。 缺點： 1.在0℃以下易變脆。 考慮到該產品的特殊性，決定該生產量為1萬件 由制品圖可以知，產品尺寸不大，但是制件的壁厚較薄，易變形，極易影響制品形狀精度及尺寸精度，是本套模具設計與開發(fā)的重點和難點； 產品外形雖比擬簡單，但是精度要求比擬高，保證各安裝孔之間的位置精度是模具設計與開發(fā)的關鍵點，

10、產品尺寸的的分類與相應模具尺寸的計算是本套模具設計的難點； 產品四周壁都有側孔，為使制品順利脫模而又不影響制品要求，需采用側向分型與抽芯機構，是本模具中設計的要點 二 塑件及成型工藝分析 1. 塑件圖 用 途：固定滅火器罐 生產綱領：1萬件 材 料：PP〔聚丙烯〕 成型工藝：注射模注射成型 2、 材料及工藝分析 產品材料：PP即聚丙烯 1〕差文獻?實用注塑成型及模具設計?P344附錄D， 密 度： 縮水率: 8/1000 收縮率：20% 成型收縮率:1.0-2.5%???????? 成型溫度：1

11、60-220 彈性模量：— 泊松比：— 2〕網上查詢得到PP成型特性為： Ⅰ.結晶料,吸濕性小,易發(fā)生融體破裂,長期與熱金屬接觸易分解. Ⅱ.流動性好,但收縮范圍及收縮值大,易發(fā)生縮孔.凹痕,變形. Ⅲ.冷卻速度快,澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應緩慢散熱,并注意控制成型溫度.料溫低方向方向性明顯.低溫高壓時尤其明顯,模具溫度低于50度時,塑件不光滑,易產生熔接不良,留痕,90度以上易發(fā)生翹曲變形 Ⅳ.塑料壁厚須均勻,防止缺膠,尖角,以防應力集中. 3〕查文獻?實用注塑成型及模具設計?P61頁表3-13：PP的注射工藝參數為： 注射機類型：螺桿式 螺桿轉速：30~60r/min

12、 噴嘴形式：直通式 噴嘴溫度〔℃〕：180~190 料筒溫度(℃〕后段：190~200 料筒溫度〔℃〕中段：210~220 料筒溫度〔℃〕前段：160~170 模具溫度〔℃〕：70~90 注射壓力〔MPa〕：90~130 保壓壓力〔MPa〕：40~50 成型注射時間〔S〕：2~5 成型保壓時間〔S〕：15~40 成型冷卻時間〔S〕：15~40 成型周期時間〔S〕：40~140 流動比：280~240 后處理方法：紅外線燈、烘箱 后處理溫度(℃〕：70 后

13、處理時間〔h〕：2~4 3） 查文獻?模具設計指導?得：PP的脫模斜度的推薦值及其他參數 a〕.脫模高度80~120之間的，其單邊脫模斜度為：30′ b〕.選用模具制造精度等級為：3、4、5、6 5〕模具結構設計工藝分析 a).該制品尺寸較大，采用一模一腔； b).為滿足制品的外觀要求，提高制品的成型效率采用直接式澆口； c).型腔及型芯采用整體結構 三 注射機的選擇 注塑機規(guī)格確實定主要根據制品大小及生產批量，在選擇注塑機時，主要考慮其塑化量、鎖模力、注射量、安裝模具的有效

14、面積、容模量，頂出機構形式及頂出長度。注塑機選定后，必須結合模具相關數據對注塑機相關參數進行校核。 1．所需注射量的計算： 1〕塑件的質量、體積計算 對于塑件的圖樣,據此用3D軟件建立塑件模型并對此模型分析得： 塑件體積V1 cm3 塑件質量M=73.55 g 2)澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算 可按塑件體積的0.6倍計算,由于該模具采用的是一模一腔,所以澆注系統(tǒng)凝料體積為 V2=×V1×= cm3 3)該模具一次注射所需塑料PP 體積V0= V1+ V2 cm3 質量M0=142.4912528 g 查文獻?實用注塑成型及模具設計?P70頁表42

15、，初選注射機的型號為：SZ-200/120型的螺桿式注射機。 2．注射機的有關工藝參數校核 查文獻?實用注塑成型及模具設計?P70頁表42，可知SZ-200/120型的螺桿式注射機的相關參數為： 螺桿直徑：42mm 螺桿轉速：0~220r/min 理論注射容量：200cm3 注射壓力：150kn 注射速率：120g/h 塑化能力：70kg/h 鎖模力：120kn 拉桿間距：355×385mm 模板行程：305mm 模板最小厚度：230mm 模板最大厚度：400mm 定位孔直徑：125mm 定位孔深度：15mm 噴嘴伸出量：20mm 噴嘴球半徑：15mm 頂出

16、行程：150mm 頂出力：22kn 1)型腔數量確實定校核 由于制品為尺寸較大的塑件，考慮制品的結構及模具加工和熱處理的方便，選用一模一腔。 2〕最大注射量的校核 nm+m1<=kmp n——型腔的數量為1； m——單個塑件的質量或體積g/cm3； m1——澆注系統(tǒng)所需塑件質量或體積g/cm3； k——； mp——注射機允許的最大注射量g/cm3； 系統(tǒng)凝料設為1個g那么ml=1g ∴左邊 ×200=160 ∴不等式成立 ∴注射量的標準符合要求 3).鎖模力的校核 Fτ=p(nA+A1)

17、——注射機的額定鎖模力N； A——單個塑件在模具分型面上的投影面積mm2； A1——澆注系統(tǒng)在模具分型面上的投影面積mm2； P——成型壓力MPa，大小一般為注射壓力的80%； 由于制品為PP材料， 左邊×150×[1××〔5022×2] ×10-6 ≈N 右邊=120×103 ∴不等式成立 ∴鎖模力符合要求 4).注射壓力校核 注射機的額定注射壓力為150MPa,成型時所需的注射壓力為90~130MPa ∴ 注射壓力符合要求 5).開模行程的校核 S≥H1+ H2 +a+5~10 H1——塑件推出距離mm； H2 ——塑件高度mm； a——定模板與中間板之間

18、的分開距離； S ——開模行程mm； 經計算 H1=90mm H2=90 mm a=48mm S≥H1+a+H2+(5~10) ∴ 開模行程符合要求 6)模具與注射機的安裝局部相關尺寸的校核 一般情況下，設計模具時還應對局部尺寸，如噴嘴尺寸、定位圈尺寸、模具的最大和最小厚度及模板上安裝螺孔尺寸等校核。 1〕、噴嘴尺寸： 設計時，主流道始端球面必須比注射機噴嘴頭部球面半徑略大一些，主流道小端直徑要比噴嘴直徑略大，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模。具體的主流道與噴嘴尺寸如以下圖所示： ：r=15m d=5mm 又 R=r+(1～2)mm D=d+(0.

19、5～1)mm ∴取R=16m D=mm 2〕、定位圈尺寸： 為了使模具主流道的中心線與注射機噴嘴的中心線重合，模具定模板上的凸起的定位圈應與注射機固定模板上的定位孔呈較松動的間隙配合。 3〕、最大、最小模厚： 在模具設計中，應使模具的總厚度位于注射機可安裝模具的最大模具厚度與最小模具之間。同時應校核模具的外形尺寸，使得模具能從注射機的拉桿之間裝入。 所以模具厚度H應滿足Hmin＜H＜Hmax 式中Hmin=230mm，Hmax=400mm 而該套模具的厚度H=25+110+25+20+40+63+25=368mm 所以符合要求。 4〕、推出機構的校核： 該注射機推

20、出行程為90mm，等于塑件推出距離，符合要求。 5〕、模架尺寸與注射劑拉桿內間距校核 該套模具模架的外形尺寸為250mm×250mm，而注射機拉桿內間距為355mm×385mm,因385mm大于250mm，符合要求。 由此可見，選擇SZ-200/120型號注射機符合要求。 四 成型零部件工作尺寸的計算 1. 查文獻?塑料成型工藝與模具設計?P343頁附錄表B，知 塑件材料PP，其收縮率為% 2.采用平均收縮率： S平 =1.75% 1） 型腔有關尺寸的計算 ①徑向尺寸 L=[L塑(1+k)-(3/4) △] 0+δZ =[96×(1+0.017

21、5)-(3/4)×0.88] 0+×1/6 0+ ②深度尺寸 H=[H塑(1+k)-(2/3) △] 0+δZ =[96×(1+0.0175)-(2/3)×] 0+×1/6 0+ 2） 型芯有關尺寸計算 ① 徑向尺寸 l=[l塑(1+k)+(3/4) △]0_δZ =[90×()+(3/4)×]0_0.65×1/60_0.108 ②高度尺寸 h=[h塑(1+k)+(2/3) △]0_δZ =[87×()+(2/3)×0.88] 0_0.88×1/50_0.176 ③型芯直徑 d=[d塑(1+k)+(3/4) △]0_δZ =[10×()+(3/4)×0.3

22、2] 0_0.32×1/50_0.064 1〕按剛度校核 查文獻?實用注塑成型及模具設計?P121，計算公式： S=r{[(δE/rp-μ+1)/ (δE/rp-μ-1)] 1/2-1}= r{[(δ)/ (δ)] 1/2-1} ≈65.8mm＜77mm,符合要求。 式中 S————型腔側壁厚度〔mm〕； r————型腔半徑〔mm〕； μ————模具材料； p————型腔所受壓力〔MPa〕； E————×105 MPa； δ剛度條件，即允許變形量〔mm〕由文獻?實用注塑成型及模具設計?P120，表6—7

23、查得 2〕按強度校核 查文獻?實用注塑成型及模具設計?P121，計算公式： S=[(σ/(σ-2p)) 1/2-1] ≈mm＜77mm,符合要求。 式中 S————型腔側壁厚度〔mm〕； p————型腔所受壓力〔MPa〕； σ————模具材料的許用應力，預硬化模具鋼具體值為300MPa； 4.型腔底板厚度計算 本套模具采用的是圓型腔， 其剛度計算公式為： h=[pr2/120Eb’δ(30πL3-45Lr2+64r3)] 1/3 ≈20.443mm＜25mm,符合要求。 強度計算公式為： h=r[p(3πL-8r)/(2b’σ)] 1/2 =2

24、4.233mm＜25mm,符合要求。 五 分型面、澆注系統(tǒng)的設計 一〕 分型面的設計 1．分型面的設計原那么： 如何確定分型面，需要考慮的因素比擬復雜。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)設計、塑件的結構工藝性及精度、嵌件位置形狀以及推出方法、模具的制造、排氣、操作工藝等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析比擬，從幾種方案中優(yōu)選出較為合理的方案。選擇分型面時一般應遵循以下幾項原那么： 1) 分型面應選在塑件外形最大輪廓處。 2) 便于塑件順利脫模，盡量使塑件開模時留在動模一邊。 3) 保證塑件的精度要求。 4) 滿足塑件的外觀質量要求。 5) 便

25、于模具加工制造。 6) 對成型面積的影響。 7) 對排氣效果的影響。 8) 對側向抽芯的影響。 除了上述這些根本原那么以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上投影面積的大小，這是防止接近或超過所選用注射機的最大面積而可能產生溢流現象。為了保證側向型芯的放置及抽芯機構的動作順利，應以淺的側向凹孔或短的側向凸臺作為抽芯方向，而將較深的凹孔或較高的凸臺放置在開合模方向。 2.分型面確實定： 根據分型面的設計原那么，結合制品的實際結構，考慮制品的成型工藝性，型芯安裝和脫模特性決定其分型面的位置；又因為該制品輪廓最大尺寸在同一平面上，所以分型采用平面分型，開在制品的最大輪廓處。

26、以上相關資料來自文獻?塑料成型工藝與模具設計?P106至P109 二〕 澆注系統(tǒng)的設計 注射模的澆注系統(tǒng)是指塑料熔體從注射機噴嘴進模具開始到型腔為止所流經的通道，它的作用是將熔體平穩(wěn)地引入模具型腔，并在填充和固化定型過程中，將型腔內氣體順利排出，且將壓力傳遞到型腔的各個部位，以獲得組織致密、外形清晰、外表光潔和尺寸穩(wěn)定的塑件。 澆注系統(tǒng)可分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩大類,本制品材料為常用的熱塑性塑料PP，材料成型工藝及模具無特殊溫度要求，故設計中采用的普通澆注系統(tǒng)即可。 澆注系統(tǒng)的設計是模具設計的一個重要環(huán)節(jié)，設計合理與否對塑件的性能、尺寸、內外部質量及模具的結

27、構、塑料的利用率等有較大的影響。對澆注系統(tǒng)進行設計時，一般應遵循如下根本原那么。 〔1〕保證熔體流動平穩(wěn) 應與排氣結構相適應，使具有良好的排氣性。 〔2〕流程應盡量短 各段盡量平直→降低注射壓力及熱量損失和充模時間。 〔3〕防止型芯變形和嵌件位移 防止正面沖擊。 〔4〕制品修整盡量方便 澆注系統(tǒng)位置及形狀，尤其是澆口位置和形狀應盡量根據制品形狀和使用要求確定。 〔5〕防止制品變形和翹曲 應考慮如何減小澆口附近的剩余應力集中現象，根據制品結構選擇合理的澆口類型。 〔6〕應與塑料品種相適應，不同塑料流動性不同。 〔7〕合理設計冷料穴。 〔8〕盡量降低塑料消耗。 〔9〕澆

28、口應開設在塑件壁厚最大處。 澆注系統(tǒng)由主流道、分流道、澆口及冷料穴等四局部組成。 1、 主流道的設計 主流道是指澆注系統(tǒng)中注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道，是熔體最先流經模具的局部，它的形狀與尺寸對塑料熔體的流動速度和充模時間有較大的影響，因此，必須使熔體的溫度降和壓力損失最小。 在臥式或立式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面。主流道通常設計在模具的澆口套中，如以下圖。為了讓分流道凝料能順利從澆口套中拔出，主流道設計成圓錐形。相關參數如下： 主流道始端直徑： D=d+〔0.5～1〕mm 本模具的選用注射機為SZ-200/120查表得：

29、d=5 D=5+〔0.5～1〕mm 球面凹坑半徑： R2=R1+〔0.5～1〕mm 本模具的注射機選XS—ZY—250查表得：R1=15 mm R2=15+〔0.5～1〕mm 半錐角： =1°～2° 主流道的長度L﹤100mm 本設計中取L=48mm 2、分流道的設計 本套模具采用的是中心澆口，且為單型腔模具，所以不存在分流道。 3、澆口的設計及澆口位置的選擇 Ⅰ、澆口的設計 型腔與分流道之間采用一段距離很短，截面積很小的通道相連接，此通道稱為澆口，它是連接分流道與型腔的橋梁。 它具有兩個功能，第一、對塑料熔體流入型腔控制作用；第二、當注射壓力撤消后，澆口固

30、化，封鎖型腔，使型腔中尚未冷卻固化的塑料不會倒流，澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵局部。 澆口一般分非限制性澆口和限制性澆口，限制性澆口，限制性澆口是整個澆注系統(tǒng)中截面尺寸最小的部位，通過截面積的突然變化，使分流道送來的塑料熔體產生突變的流速增加，提高剪切速率，降低粘度，使其成為理想的流動狀態(tài)，從而迅速均衡地充滿型腔。另外，限制性澆口還起著較早固化防止型腔中熔體倒流的作用。非限制性澆口是整個澆口系統(tǒng)中截面尺寸最大的部位，它主要是對中大型筒類、殼類塑件型腔起引料和進料后的施壓作用。 澆口又可分為①側澆口系列②點澆口系列③環(huán)形澆口④中心澆口⑤直接澆口⑥潛伏式澆口等系列， 結合制品的結構特點及材料的成型工

31、藝，本套模具中擬采用中心澆口 中心澆口具有直接澆口澆注系統(tǒng)有著良好的溶體流動狀態(tài)，塑料從型腔底面中心部位流向分型面，有利于消除深型腔處氣體不易排出的缺點，使排氣通暢。這樣的澆口形式，使塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小，模具結構緊湊，注射機受力均勻等特點外，它還克服了直接澆口易產生的縮孔、變形等缺陷。其實中心澆口就是是一種端面進料的環(huán)形澆口。 其厚度t=0.25～1.6mm,搭接長度l=0.8～1.2mm，總長l可取2～3mm。 Ⅱ、澆口位置的選擇 澆口的形式很多，但無論采用什么形式的澆口，其開設的位置對塑件的成型性能極成型質量影響都很大，因此合理選擇澆口的開

32、設位置是提高塑件的一個重要設計環(huán)節(jié)。另外，澆口位置的不同還會影響模具的結構。選擇澆口位置時，需要根據塑件的結構與工藝特性和成型的質量要求，并分析塑料原材料的工藝特性與塑料熔體在模內的流動狀態(tài)、成型的工藝條件，綜合進行考慮。同時還要防止制件上產生噴射等缺陷，澆口應開設在塑件截面尺寸的最大處，要有利于熔體的流動，型腔的排氣。盡量縮短流動距離 1） 防止熔體破裂現象引起塑件的缺陷 2） 澆口應開設在塑件壁厚處 3） 考慮分子定向的影響 4） 減少熔接痕提高熔接強度 此外，澆口位置的選擇還應注意到實際塑料型腔的排氣問題，塑件外觀質量問題等。 在本模具中，由于制品是一個深筒形薄壁件，且尺寸較

33、大，如果將澆口開在制品的上外表，將會影響制品的外表質量；剛好制品的頂部有一凹槽，并且有一直徑為10mm的通孔，用中心澆口不僅解決了上面的缺乏，還能改變熔體在澆注系統(tǒng)中流動的工藝條件，提高熔體的流動速率，快速充模減少熔接痕現象，同時減小了模具的復雜程度，簡化了模具結構，綜上所述，本套模具的澆口采用中心澆口，分流錐做在型芯上，并起到拉料桿的作用。如以下圖所示： 4、澆注系統(tǒng)的平衡 本套模具是一模一腔，故無需考慮澆注系統(tǒng)的平衡。 5、冷料穴和拉料桿的設計 由于本塑件的材料為PP，塑料性能和成型工藝控制都比擬好，而且塑件的精度要求不是很高，所以無需設置冷料穴。 注射結束，模具分型時，在拉

34、料桿的作用下，主流道凝料從定模澆口套中被拉出，在二次分型時凝料被拉斷，與塑件和具有拉料作用的分流錐別離，最終將塑件和澆注系統(tǒng)凝料一起推出模外。 六 導向機構的設計 導向、定位機構是保證動模與定模合模時正確定位和導向的重要零件，主要有導柱導向裝置和錐面定位兩種形式，導向機構的作用有以下三點。 1〕、定位作用 ； 2〕、導向作用； 3〕、承受一定的側向壓力。 導柱導向機構應用最普遍，其主要零件是導柱導套。導柱既可以設置在動模一側，也可以設置在定模一側，應根據模具的結構來確定。本套模具中采用導柱導向，其主要零件是導柱和導套。 〔1〕、導柱的設計 1〕 導柱的結構形式

35、 采用最常用的帶頭導柱 2〕 導柱的技術要求 a 長度 導柱導向局部長度應比凸模端面的高度高出8～12 mm，以免出現導柱未導正方向而型芯先進入型腔的情況。 b 形狀 導柱前端應做成錐臺或半球形，以使導柱能順利地進入導向孔。由于半球形加工困難，所以導柱前端常以錐臺形式為主，本套模具中也不例外。 c 材料 導柱應具有硬而耐磨的外表和堅韌而不易折斷的內芯，本模具中采用20鋼〔經外表滲碳淬火處理〕或者T8、T10鋼,經淬火處理硬度達50～55HRC。μ～μm d 數量及布置 導柱應合理均布在模具分型面的四周，導柱中心至模具邊緣應有足夠的距離，以保證模具強

36、度。為確保合模時只能按一個方向合模，導柱的布置可采用等直徑導柱對稱布置或不等直徑導柱對稱布置，本模具中采用前一種方式。 e 配合精度 導柱固定端與模板之間采用H7/m6或H7/k6的過渡配合，導柱的導向局部通常采用H7/f7或H8/f7的間隙配合。本套模具中均采用前種方式。 〔2〕、 導向孔的設計 1〕 導向孔的結構形式 導向孔分有導套和無導套兩種，本模具中為無導套結構形式。 2) 導套的結構和技術要求 a 形狀 為使導柱順利進入導套，導套的前端應倒圓角。 b 材料 可用與導柱相同的材料或銅合金等耐磨材料制造導套，但其硬度應略低于

37、導柱硬度，這樣可以減輕磨損，以防止導柱或導套拉毛。 μm～μm。 3〕 導柱與導套的配用 由于模具的結構不同，選用的導柱和導套的結構也不同，導柱與導套的配用形式要根據模具的結構及生產要求而定，本套模具中采用最常見的配合形式，帶頭導柱與帶頭導套配合，具體情況見以下圖： 七 側向分型與抽芯機構設計 當注射成型的塑件有與開模方向不同的內側或外側孔、凸臺或凹穴時，除極少數產品精度要求不高，材料成型工藝允許時，可以強制脫模外，一般情況下，模具上成型該處的零件必須制成可移動的結構，在塑件脫模前，先將其抽出，然后再從型腔中和型芯上脫模。完成側向活動型芯抽芯和復位機構就叫側向抽芯機構。這

38、類模具脫出塑件的運動有兩種情況：一是開模時優(yōu)先完成側向分型或抽芯，然后推出塑件；二是側向抽芯分型與塑件的推出同步進行。對于成型側向凸臺的情況，常常稱為側向分型；對于成型側孔或凹穴的情況，往往稱為側向抽芯。因此本套模具中僅有側向抽芯無側向分型機構。 一〕側向抽芯機構的分類 側向抽芯機構按其動力夾源可分為手動、機動、氣動或液壓三類。 由于本設計中脫模力較小，可以直接采用機動側向抽芯，這樣操作方便，生產效率也能夠提高，便于實現自動化生產。機動側向抽芯主要開有：斜導柱抽芯、彎銷抽芯、斜導槽、齒條齒輪、彈性元件、斜滑塊抽芯等不同的形式，本設計中采用斜導槽側向分型。 斜導槽側向抽芯機構是利用注射開

39、模力作為動力，通過相關傳動零件斜導槽將力作用于側向成型零件，使其側向抽芯，合模時又靠有關傳動零件使側向成型零件復位。這類機構比擬簡單，且能實現自動化生產，生產效率高，在模具的設計與制造中應用較為廣泛。 二〕斜導槽側向抽芯機構的設計 斜導槽側向抽芯機構是在開模力或推出力的作用下，圓柱銷在導槽內的滑動驅動側型芯完成側向抽芯的動作。由于斜導槽側向抽芯機構結構緊湊，動作可靠、制造方便，因此這類機構應用十分廣泛。由于受到模具結構和抽芯力的限制，該機構一般使用于抽拔距比擬大的場合。 斜導槽側向抽芯機構結構比擬簡單，主要由斜導槽、滑塊、圓柱銷和定位裝置等零部件組成，此外還有一些與合模動作有關的

40、復位裝置和定距定位裝置等。 1、斜導槽的設計 〔1〕 斜導槽的形狀及技術要求 斜導槽的結構形式如以下圖所示；根據側抽芯距及各方面工藝要求，斜導槽固定端形式如圖，斜導槽工作局部與滑塊上圓柱銷～0.5 mm的大間隙配合。斜導槽的材料為T8或者T10，熱處理要求與斜導柱相同，一般HRC≥55，工作局部外表粗糙度Ra≤μm。 〔2〕 斜導槽的傾斜角 斜導槽側向抽芯機構的抽芯動作的整個過程，實際上是受斜導槽的形狀所控制的。如上圖所示為斜導槽板的三種不同的形式。圖1的形式，開模后圓柱銷先在直槽內運動，因此有一段延遲抽芯的動作，直槽有多長，延遲抽芯的動作就有多長，直至進入斜槽局部，側抽芯才

41、開始；圖2的形式，斜導槽板上只有傾斜角為a的斜槽，所以一開始便開始側向抽芯，但這時傾斜角a應小于25°；圖3的形式，先在傾斜角b的斜導槽內側抽芯，然后再進入傾斜角a較大的斜導槽內側抽芯，這種形式適合于抽拔力較大和抽芯距較長的場合。由于起始抽拔力較大，第一階段的傾斜角一般在b≤25°內選取，一旦側型芯與塑件松動，以后的抽拔力就比擬小，故第二階段的傾斜角可適當增大，但仍應a≤40°。圖中第一階段的抽芯距為S1，第二階段為S2，斜導槽的寬度一般比圓柱銷大0.2mm。本套模具采用圖1所示結構的斜導槽來進行側向抽芯。 〔3〕斜導槽長度的計算 在側型芯滑塊方向與開合模方向垂直時，斜導槽的運動長度L

42、與抽芯距S及傾斜角α有關，即：L=L1+S/tanα+L3 斜導槽的工作長度為： L=L1+L2+L3 = S=L2×tan20 ≈10mm L—斜導槽的運動長度； L1—斜導槽尾部長度； L2—斜導槽側抽芯時的縱向長度； L3—斜導槽頭部長度； S—抽芯距； 根據側型芯上的定位銷釘入側型芯內的長度為20mm，第一次分型的距離為25mm，由此得L3必須大于等于25mm

43、,即保證在第一次分型完全結束后，并等定位銷與側型芯完全別離后才開始側向分型與抽芯。 〔4〕 圓柱凸臺受力分析與直徑計算 ∑Fx=0 F1cosα+F4sinα-F3 =0 Σ Fy=0 F1sinα+F4cosα-F2=0 塑件對鋼摩擦系數μ=0.1~0.3，取μ 脫模斜度α1=1° 那么 F4=μF1 F3=μF2 F2=[Ft/( sinα+μcosα)]×[(tanα+μ)/(1-2μtanα-μ2)] Ft=Ap(μcosα1- sinα1) 式中：A——塑件包絡側型芯的面積

44、 P——塑件對型芯單位面積上的包緊力， 取P=3×107帕 A=3××24+24)×2 =3××2 mm2 Ft= Ap(μcosα1- sinα1) ×3×107×°-sin20°〕 ×10× 查?機械設計手冊〔電子版〕?得： 取d=10mm 三〕楔緊機構的設計 注射成型的過程中,側向成型零件在成型壓力的作用下會使側型芯向外位移,如果沒有楔緊機構楔緊,側向力會通過側型芯傳給斜導槽,使斜導槽導槽與側型芯上的圓柱銷—)配合,側滑塊的外移會極大降低塑件側向凹凸處的尺寸精度，產生溢料，造成制品缺陷；為了合模時讓斜導槽能準確地進行定位，在開模過程中，側

45、型芯抽出時必須定位，否那么合模時可能會損壞模具。因此,在斜導槽側向抽芯機構設計時,必須考慮側型芯的定位與鎖緊. 根據抽芯方式的不同，可選用不同的定位形式。本套模具中采用的定位鎖緊的結構形式如以下圖所示 首先加長L1的長度，使側型芯上的圓柱在側向抽芯完成后，當第二次分型還在繼續(xù)進行時不至于滑出斜導槽，以保證其定位；再在合模時利用圖中的圓柱銷釘定位和鎖緊。 四〕 斜導槽側向分型與抽芯機構的應用形式 本套模具中采用斜導槽固定在定模、定位銷安裝在動模的形式。在設計此種側向分型與抽芯機構時，必須注意側型芯與定位銷在合模過程中不能發(fā)生干預現象。

46、 八 推出復位機構的設計 注射成型后的塑料制件及澆注系統(tǒng)的凝料從模具中脫出的機構稱為推出機構。推出機構的動作通常由安裝在注射機上的頂桿或液壓缸完成的。 1、 推出機構的結構組成與分類 推出機構一般由推出、復位和導向三大部件組成。本套模具中，由于制品結構的特性，采用推板推出機構； 各種型號注射機的推出裝置和最大推出距離不盡相同。設計時，應使模具的推出機構與注射機相適應。通常是根據開合模系統(tǒng)推出裝置的推出形式。推桿直徑、推桿間距和推出距離等，校核模具內的推桿位置是否合理，推桿推出距離能否到達使塑件脫模的要求。 推出機構的設計要求： 〔1〕設計推出機構時應

47、盡量使塑件留在動模一側。 由于推出機構的動作是通過注射機的動模一側的頂桿或液壓缸來驅動的，所以在一般情況下，模具的推出機構設在動模一側。 〔2〕塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞。 為了使塑件在推出過程中不發(fā)生變形和損壞，設計模具時應仔細進行塑件對模具包緊力和粘附力的分析與計算，合理地選擇推出機構的方式，推出的位置，推出零件的數目和推出面積等。 〔3〕不損壞塑件的外觀質量。 對于外觀質量要求較高的塑件，塑件的外部外表盡量不選作為推出位置。即推出位置盡量設在塑件內部。對于塑件內部外表均不允許存在推出痕跡時，應改變推出機構的形式或設置專為推出使用的工藝凸臺，在推出后再將工藝凸臺與塑件別離。

48、 〔4〕合模時，應使推出機構正確復位。 設計推出機構時，應考慮合模時推出機構的復位，在斜導柱和導柱側向抽芯以及其他特殊的情況下，還應該考慮推出機構的優(yōu)先復位問題。 〔5〕推出機構應動作可靠。 推出機構推出與復位的過程中，結構應盡量簡單，動作可靠，靈活，制造容易。 2、推出力的計算 塑件注射成型后，塑件在模具內冷卻定型。由于體積收縮對型芯產生包緊力，當其從模具中推出時候就必須克服包緊力而產生的摩擦力。 Fm=2πE tcosφ(f-tgφ)/(L+μ)k+10B E--塑料的拉伸模量； ε--塑料的成型平均收縮率； t--塑件的平均壁厚； L--塑料包容型芯的長度； μ

49、--塑料的泊松比； φ--脫模斜度； f--塑料與鋼材之間的摩擦系數； Fm=2π×1.37×103×3×cosφ〔0.25- tgφ〕/〔96+0.35〕×K1 K1=1+ fsin40’cos40’ Fm=62×103N F總=Fm=62×103N 3、推出機構的設計 由于制品壁厚較薄，為保證推出力平衡，使制件不在推出時變形，本套模具采用推板推出機構，用四根φ16的推桿共同作用推動推件板，來最終實現推出制品的目的。 九 溫度調節(jié)、排氣系統(tǒng)的設計 模具溫度是指模具型腔和型芯的外表溫度。模具溫度是否適合，均勻與穩(wěn)定，對塑料熔體的充模流動，固化定

50、型，生產效率以及塑料的外形和精度尺寸都有重要影響。模具中設置模具溫度調節(jié)系統(tǒng)的目的就是要通過控制模具的溫度，使注射成型塑件有良好的產品質量和較高的生產效率。 1、冷卻系統(tǒng)的設計 冷卻回路的設計應該做到回路系統(tǒng)內流動的介質能充分吸收成型塑料所傳導的熱量，使模具成型外表的溫度穩(wěn)定地保持在所需要的溫度范圍內，并且要做到使冷卻介質在回路系統(tǒng)內流動順暢。 1〕、冷卻回路尺寸確實定： A=Mq/3600a(θm +θw) 式中：A—冷卻回路總外表積，m2； M—單位時間內注入模具中樹脂的質量，kg/h； q—單位質量樹脂在模具內釋放的熱量,j·kg； a --冷卻水的外表傳熱系數,W/ (

51、m2·K)； θm—模具成型外表的溫度,℃； θw—冷卻水的平均溫度,℃； a可用如下公式計算： a=φ〔ρν〕/d a --冷卻水的外表傳熱系數, W/ (m2·K)； ρ—冷卻水在該溫度下的密度，kg/cm3； ν—冷卻水在該溫度下的流速，m/s； d—冷卻水孔直徑，m； φ—與冷卻水溫度有關的物理系數，φ 2〕、冷卻回路總長確實定： L=100A/πd 式中：L—冷卻回路總長度, m A—冷卻回路總面積, m2 d—冷卻水孔直徑, mm 確定冷卻水孔的直徑時應該注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于14毫米，否那么冷卻

52、水難以成為最正確狀態(tài)，以至降低熱交換效率。一般水孔的直徑可以根據壁厚來確定。平均壁厚為2毫米時水孔直徑可取8—10毫米；平均厚度為2～4毫米時水孔直徑可取10～12毫米；平均壁厚為4～6毫米時水孔直徑可取10～14毫米。 本套模具制品厚度為3毫米，所以冷卻水孔直徑取為d=10mm 3〕、冷卻水體積流量計算 塑料樹脂傳給模具的熱量與自然對流量到空氣中的模具熱量，輻射散發(fā)到空氣中的模具熱量以及模具傳給注射機熱量的差值，即為冷卻水擴散的模具熱量。假設塑料樹脂在模內釋放的熱量全部由冷卻水傳導的話，即忽略其他傳熱因素，那么模具所需要的冷卻水體積流量那么可用下式計算。 qv=Mq/60cρ〔θ1-

53、θ2〕 式中： qv--冷卻水體積流量m3/min； M--單位時間內注射入模具的樹脂質量, kg/h； q--單位時間內樹脂在模具內釋放的熱量, j·kg； c--冷卻水的比熱容, j/(kg·K)； ρ--冷卻水的密度, kg/cm3； θ1--冷卻水出口處溫度, ℃； θ2--冷卻水入口處溫度, ℃； 4〕、冷卻水管的分布 設置冷卻效果良好的冷卻回路的模具是縮短成型周期，提高生產效率最有效的方法。如果不能實現均一的快速冷卻，那么會使塑件內部產生應力而變形或開裂，所以應根據塑件的形狀，壁厚以及塑料的品種，設計與制造出能實現均一，高效的冷卻回路。 冷卻回路設置的根本原那

54、么： （1） 冷卻水道應盡量多，截面應盡量大 （2） 冷卻水道離模具型腔外表的距離一般為10—15毫米 （3） 水道入口的布置 澆口處加強冷卻和入口溫差盡量小 （4） 冷卻水道應沿著塑料收縮的方向 （5） 冷卻水道的布置應避開容易產生熔接痕的部位 十 結構零部件的設計 1、 標準模架的選用 為保證塑件質量，還必須正確選用標準模架，以節(jié)約設計和制造時間保證模具質量。選用標準模架的程序及要點如下： 1） 模架厚度H和注射機的閉合距離L滿足關系如下： Lmin≤H≤Lmax 2） 具

55、的實際情況與模架選用的注意要點確定開模行程與定、動模分開的距離與推出塑件所需行程之間的尺寸關系 3） 選用的模架在注射機上的安裝 4） 選用模架應符合塑件及其成型工藝的技術要求 結合本套模選用A4型標準模架，并在原有根底上進行改良，使之滿足生產需要，其具體結構如以下圖： 2、 支承零部件的設計 用來防止成型零部件及各局部機構在成型壓力作用下發(fā)生變形超差現象的零部件都稱為支承零部件。模具的支承零部件主要有：支承板、墊板、支撐塊、支撐板、支撐柱，結合本套產品的成型工藝及使用場所，由上圖可知，支承零部件有：墊板和墊塊。 十一 典型零件及成型零件的機械加工工藝分析 一套成

56、功而又完整的模具不僅要有巧妙而又可行的設計方案，更重要的依賴于制造技術的水平，既使結構設計非常新穎但沒有加工的可行性，同樣也是行不通的，在此，僅以導柱和導套為例進行加工工藝的分析，其他零件的加工工藝要結合生產設備制定可行性方案。 A. 導柱的加工工藝分析 在機械加工過程中，除保證導柱配合外表的尺寸和形狀精度外，還要保證各配合外表之間的同軸度的要求，導柱的配合外表是容易磨損的外表，應有一定的硬度要求，在精加工之前安排熱處理工序，以到達要求的硬度。 1) 導柱加工方案的選擇 導柱的加工外表主要是外圓柱面，外圓柱面的機械加工方法很多，本套模具中采用的加工方案為：備料——粗加工——半徑加工——

57、熱處理——精加工——光整加工 2） 導柱的制造工藝過程 加工工藝詳見機加工工藝過程卡及工序卡片 不同的生產條件采用的設備及工序劃分也不盡相同。 3） 導柱加工過程中的定位 導柱加工過程中為了保證各外圓柱面之間的位置精度和均勻的磨削余量，對外柱面的車削和磨削一般采用設計基準與工藝基準重合的兩端中心孔定位。 4〕 導柱的研磨 導柱外表的精度及粗糙度。 B. 成型零件的加工工藝 成型零件結構設計完后，就要開始零件的下材料和加工制作等。由于此塑件滅火器筒座的材料的主要成分是PP，要求有優(yōu)良的力學性能，抗沖擊強度高，較強的絕緣性能等。廠家的這種材料容易產生飛邊，因此其成型零件的材料

58、的各種性能要求相當好，并且必須進行熱處理，提高它們的硬度。本套模具的成型零件都采用一種牌號叫718H〔即40CrMnMo7〕的瑞典進口模具鋼。它是一般模具鋼材中性能比擬好，也是價格比擬貴的一種。它是一種預加硬透明耐蝕鏡面模具鋼，其主要成份和性能如下： 主要成份：　 出廠狀態(tài)：淬火加回火，HRC31-35 鋼材特點： 1、最正確之拋光性。 2、滲透性良好。 3、良好之搞腐蝕性。 4、此鋼材經淬火及鏡面磨光后，其抗腐蝕性能更加可靠。 所有的成型零件的加工工藝大致可分為： a)訂材料、備料 b)熱處理前的加工 c)熱處理后的加工 d)加工型腔等幾道工序 1. 型芯的加工工藝

59、 a)訂材料、備料 由塑件的結構可知，型芯就是一個圓柱體。其設計尺寸為φ100×，而訂材料時的尺寸每邊必須大約留3㎜的余量，備料料的尺寸為φ106×，材料到了后，就要進行開粗，開粗的最終尺寸仍然單邊要留20絲的余量，因為材料熱處理后會有少量變形，余量是留給最后精磨的，即φ106。4×。開粗既用開粗的銑床銑掉材料的表層，再到車床上車成標準一點的圓柱體。 b)熱處理前的加工 這里所說的熱處理，其作用就是要提高材料的硬度，即將原來的HRC31～35，淬硬到HRC48～52。這種熱處理具體采用的是什么方式，這是熱處理廠的專利，別人不知道，據說是真空油淬，且這種熱處理后的材料變形量相當小。反正只

60、要告訴熱處理廠材料要求的硬度就行了，熱處理完后他們會測試材料的硬度是否到達了要求。 由于熱處理后材料的硬度到達了HRC48～52，普通的刀具再也加工不動了。因此熱處理前加工一些地方，如通冷卻水道的內型芯。 型芯的最終設計結構如圖中的所示的結構， c)熱處理后的加工 型芯熱處理后，只要將它精磨到數，配合就行了。由于型芯固定板上的孔在此之前已開好，所以要將熱處理后的型芯的四周磨小，再配型芯固定板上的孔中去。 2. 型腔的加工工藝 用電火花加工成型。 十二 模具的裝配、調試與維護 1、模具的裝配 在總裝前應選好裝配的基準件，安排好上下模的裝配順序，在總裝時，

61、當模具零件裝入上下模板時，先裝作為基準的零件，檢查無誤后再擰緊螺釘，打入銷釘。 塑料模先將淬硬的主要零件作為基準，全部加工完畢后再分別加工與其相關的其他零件。然后加工定模和固定板的4個導柱孔、斜導槽、銷釘及型芯等零件，割側型芯孔，安裝好頂桿和推件板。最后將動模板、墊塊、墊板、固定板等總裝。本套模具的裝配工藝及步驟如下; a、 精修定模內模及嵌件 〔1〕定模內模經過鍛、刨后，磨削6面。下，上平面留修模余量； 〔2〕按圖紙將預加工的嵌件型芯精修成型； 〔3〕劃線加工定模內模固定板型孔，并與嵌件配合加工 〔4〕加工型腔，用電火花加工型腔。深度按要求尺寸增加； 〔5〕用油石修整

62、模具型腔外表。 b、 精修動模型芯以及動模固定板型孔 〔1〕按圖紙將預加工的動模型芯精修成型，鉆鉸頂桿孔； 〔2〕按劃線加工動模固定板型孔，并與型芯配合加工。 c、 同時鏜導柱孔 （1） 將定模內模，動模內模裝在動、定固定板上后合在一起，使分型面緊密接觸，然后夾緊鏜削導柱孔； （2） 锪導柱孔的臺階。 d、 鉆各螺孔，銷孔以及推桿孔 （1） 定模與定模固定板合在一起，夾緊鉆螺孔，銷孔； （2） 動模固定板，墊板，支承板，動模板合在一起夾緊，鉆螺孔，銷孔。 e、 定模型芯壓入定模內模 （1） 將定模型芯壓入定模內模并且緊密配合； （2） 裝配后型芯外露局部要求符合圖紙要求

63、。 f、 壓入導柱 （1） 將導柱壓入動模固定板； （2） 檢驗導柱，動模板上導柱孔配合的松緊程度。 g、 磨安裝基面 （1） 將定模內模及定模板上基面磨平； （2） 將動模內模及動固定板下基面磨平。 h、鉆動模板上的推桿孔 通過動模內模，鉆動模板上的推桿孔。卸下后鉆支承板各孔及各動模型芯固定孔。 i、安裝內模 將動模內模，定模內模按照基準分別裝入動模板及定模板，要求動模內模與定模內模結合面緊湊，型腔尺寸滿足要求。 j、將澆口套壓入定模板 用壓力機將澆口套壓入定模板 k、裝配定模局部 定模板，定模鉆螺孔，銷孔后，擰入螺釘和敲入銷釘緊固 l、裝配動模

64、將動模固定板，墊板，支承板，動模板復鉆后擰入螺釘，打入銷釘固定 m、修正推桿長度 將動模局部全部裝配后，使支承板底面和推板緊貼于動模板。自推件板下外表測出推桿長度，進行修正 n、試模與調整 各部位裝配完畢后進行試模，并檢驗制品，驗證模具質量狀況。 2、模具的調試 一副質量完好的注射模具，只能在其設計制造完畢之后，經過試模修整才能獲得。尤其是對于大型、復雜、精密模具，試模工作不僅不可缺少，而且還要準備在試模過程中隨時修改注射成型工藝和模具結構。注射模的調試工作雖然可以理論上加以指導，但目前更多地是依靠生產經驗， 有時，注射模經過一次試模和修整后。經常還要二次、三次地反復試模

65、和修整，這是因為在第一次試模中往往還不能全面掌握成型問題的所在。因此，試模和修整工作是一項非常復雜和繁重的工作。 a 試模前的準備 1〕. 領取并對原材料進行檢查； 2〕. 準備好相關的試模資料； 3〕. 準備好測量設備； 4〕. 依據模具結構圖的具體要求，選用適宜的注射機； 5〕. 對模具進行自檢； 6) . 對模具進行預熱、清洗料管； b 試模 １〕．架模： 〔1〕 用布擦凈工作臺面與模具上下面； 〔2〕 調整模具的閉合高度； 〔3〕 將定位環(huán)進入設備的定位孔內； 〔4〕 快速閉合設備； 〔5〕 用壓板或螺釘鎖緊模具； 〔6〕 卸

66、下鎖?？郏? 〔7〕 接上水管并翻開開關； 2). 調模： 〔1〕進行定循環(huán)試驗，在手動或半自動狀態(tài)下檢查模具的各運行機構是否順暢； 〔2〕對頂出距離進行調節(jié)； 〔3〕清洗模面，防止模面上貼有異物等； 〔4〕對模具和噴嘴筒進行預熱； 〔5〕按預先設定的參數進行成型加工，同時根據產品的狀況，確認是否修改參數和如何修改工藝參數，直至生產出合格的產品； c 試模后的工作 1〕. 檢驗 選一模按照產品圖進行首件形狀和尺寸的檢查，對自檢不合格的填寫報告。 2〕. 工藝參數確實定 如檢查合格，要將此工藝參數記錄。 3〕. 保養(yǎng) 試模完后需卸下模具并作保養(yǎng)。 4〕. 檢討： 試模完后，由設計，制造，試模人員參加試模檢討會，把試模中遇到的問題，及其原因和解決方法寫成報告，以便日后查用。 3、模具的維護 根據試模發(fā)現的問題、原因，對模具進行修改。 假設產品合格，通知生管出貨。 模具在非工作時，型腔噴防銹劑，并按編號油封保管。 十三 成型缺陷的分析 試模中所獲得的樣件是對模具整體質量的一個全面反映。以檢驗樣件來修 正和驗收模具，