畢業(yè)設(shè)計(jì) 斜三通注塑模

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1、 斜三通注塑模畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)主要是斜三通管的注射模具設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析及其結(jié)構(gòu)分析，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性,具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā),對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、注射機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)。介紹了斜三通管注塑模具的結(jié)構(gòu)組成及工作原理。該模具一模一腔,采用斜導(dǎo)柱和側(cè)滑塊抽芯機(jī)構(gòu),結(jié)構(gòu)合理,運(yùn)行可靠。通過(guò)模具設(shè)計(jì)表明該模具能達(dá)到斜三通管的質(zhì)量和加工工藝要求。 關(guān)鍵詞： 斜三通；注塑模具；注射機(jī)；側(cè)型芯滑塊；斜導(dǎo)柱 Injection Mold Design of Diagonal Tee Connector

2、 Abstract： This design mainly applies to injection mold of Diagonal Tee Connector. It analyzes the process and structure through plastic parts. It gives detailed design on the injection system of molds, the structure of molding part, push-off system, selection of injector from the p

3、erspectives of product workmanship and specific mold structure. The mould features as one mould with one cavity, adopting slanted guide pillar side core-pulling mechanisms, reasonable structure and reliable working. It is to prove the mold can satisfy the quality and process requirements of the Diag

4、onal Tee Connector through the design. Keyword：Diagonal Tee Connector；plastic injection mould；plastic injection mould machine；Slide core-slide；slanted guide pillar 目 錄 一、注塑成型概述……………………………………………………………… 1 二、塑件成型工藝的可行性分析………………………………………………. 3 塑件分析……………………………………………………………….. 3 ……………………………

5、…………………………… 3 成型工藝分析如下………………………………………………………… 4 三、 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定…………………………………… 5 ………………………………………………………… 5 注塑機(jī)的校核……………………………………………………………… 5 成型腔數(shù)的確定…………………………………………………………… 6 四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 7 4.1 澆注系統(tǒng)的作用 ………………………………………………………… 7 4.2 澆注系統(tǒng)的組成 ……………………………………………………………8 4.3 主流

6、道設(shè)計(jì) …………………………………………………………………8 ………………………………………………………9 五、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 9 5.1 分型面的設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 9 5.2 型腔的分布 ……………………………………………………………… 10 5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………………………………… 10 5.4 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………………. 10 5.5 成型零件工作尺寸的計(jì)算 ………………………………………………. 11 5.6 模具成型零

7、件的工作尺寸計(jì)算 ………………………………………… 12 六、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) …………………………………………………………… 15 …………………………………………………………… 15 ……………………………………………………… 15 七、導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 15 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則……………………………………………… 15 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 16 脫模機(jī)構(gòu)的確定…………………………………………………………… 17 推板導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………………………20

8、八、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)…………………………………………………20 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則………………………………………………… 20 8.2 抽芯機(jī)構(gòu)的確定…………………………………………………………… 21 8.3 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計(jì)算………………………………………… 21 滑塊的設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 25 8.5 導(dǎo)滑槽的設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 25 8.7 楔緊塊……………………………………………………………………… 27 九、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………………28

9、 冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 ………………………………………………………28 9.2 溫度調(diào)節(jié)對(duì)塑件質(zhì)量的影響……………………………………………… 28 9.3 對(duì)溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求…………………………………………………… 28 9.4 冷卻裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)……………………………………………………… 28 ………………………………………………………… 29 十、其它結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì) ……………………………………………………31 十一、模具安裝和試?！?2 十二 模具的總裝圖和工作原理 …………………………………………………32 十三、小結(jié)……

10、……………………………………………………………………33 注釋和參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………34 謝辭…………………………………………………………………………………35 一、注塑成型概述 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的騰飛，塑料成型加工機(jī)械和成型模具發(fā)展十分迅速，高效，自動(dòng)化，大型，微型，精密，高壽命的模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占的比例越來(lái)越大。我國(guó)大型、復(fù)雜、精密、高效和長(zhǎng)壽命模具又上了一個(gè)新臺(tái)階，不少種類(lèi)模具已能替代進(jìn)口模具，模具CAD/CAM技術(shù)得到了較快推廣應(yīng)用并取得了良好效果，快速成形制造技術(shù)和設(shè)備有了長(zhǎng)足發(fā)展并已開(kāi)始進(jìn)

11、入實(shí)用推廣階段，高速銑等新一代制造技術(shù)已被人們重視并開(kāi)始應(yīng)用。從模具使用角度來(lái)說(shuō)，要求高效，自動(dòng)化，操作簡(jiǎn)便；從模具制造角度，要求結(jié)構(gòu)合理，制造容易，低成本。現(xiàn)代塑料制品生產(chǎn)中，合理的加工工藝，高效的設(shè)備，先進(jìn)的模具是必不可少的三項(xiàng)重要因素。模具與其他機(jī)械產(chǎn)品比較，一個(gè)重要特點(diǎn)就是技術(shù)含量高、凈產(chǎn)值比重大。隨著化工、輕工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)的模具工業(yè)近年來(lái)一直以每年13％～15％左右的增長(zhǎng)速度高速發(fā)展，而各行業(yè)對(duì)模具的要求也越來(lái)越高。面對(duì)市場(chǎng)的變化，有著高技術(shù)含量的模具正在市場(chǎng)上嶄露頭角。隨著工業(yè)發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的品種、數(shù)量越來(lái)越多；對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和外觀的要求，更是日趨精美，華氣。因此，結(jié)合中國(guó)具體

12、情況，學(xué)習(xí)國(guó)外模具工業(yè)建設(shè)和模具生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)，宣傳、推行科學(xué)合理化的模具生產(chǎn)，才能推進(jìn)模具技術(shù)的進(jìn)步。 注塑成型是熱塑性塑料制件最重要的加工方法。用此方法加工成型的塑料制件，其品種與樣式之多是其他成型方法無(wú)可比擬的。起過(guò)程是借助與螺桿的推力，將已塑化的塑料熔體注入閉合的模具型腔內(nèi)，經(jīng)冷卻固化定型后開(kāi)模得到塑件。 因此，構(gòu)成注塑成型的三個(gè)必要條件：一是塑件必須以熔融狀態(tài)進(jìn)入模腔；二是塑料溶體必須要有足夠的壓力和流速，以確保及時(shí)的充滿(mǎn)整個(gè)模腔的各個(gè)角落；三是需有符合制件形狀和尺寸并滿(mǎn)足成型工藝的要求的模具。 注塑成型技術(shù)與其他成型技術(shù)相比較有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：其一是成型物料的熔

13、融塑化和流動(dòng)造型是分別是在塑料筒和模腔兩處進(jìn)行，模具可以始終處于是溶體很快冷凝或交聯(lián)固化的狀態(tài)，從而有利于縮短成型周期；其二是先鎖緊模具然后才將塑料溶體注入，加之具有良好的流動(dòng)性的溶體對(duì)模腔的磨損很小，因而可以用一套模具大批量成型復(fù)雜零件，表面圖形與標(biāo)記清晰和尺寸精度較高的制品；其三是成型過(guò)程的合模、加料、塑化、注塑、啟模和頂出制品等全部成型操作均由注塑機(jī)自動(dòng)完成，從而使注塑工藝容易全自動(dòng)化和實(shí)現(xiàn)程序控制。但我們也要看到注塑成型的不足之處，由于冷卻條件的限制，很難用這種技術(shù)制的無(wú)缺陷、壁厚的變化又較大的熱塑性塑料制品，另外由于注塑機(jī)和注塑模具的造價(jià)很高，成型設(shè)備的啟始投資較大，所以注塑技術(shù)不適

14、合于小批量制品的生產(chǎn)。 注塑成型又稱(chēng)注射模塑或注射成型，是熱塑性塑料制品成型的一種重要方法。除極少數(shù)幾種熱塑性塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型塑件。注塑成型可以成型各種形狀、滿(mǎn)足眾多要求的塑料制件。注塑成型已經(jīng)成功地運(yùn)用于某些熱固性塑料制件、甚至橡膠制品的工業(yè)生產(chǎn)中。 注塑成型的過(guò)程是，將粒狀或粉狀塑料從注射機(jī)的料斗送入加熱的料筒，經(jīng)加熱塑化成熔融狀態(tài)，由螺桿（或柱塞）施加壓力而通過(guò)料筒底部的噴嘴注入低溫的、閉合的模具型腔中，經(jīng)冷卻硬化而保持模腔所賦予的形樣，開(kāi)模取得所注塑成型塑件，在操作上完成了一個(gè)周期。 注塑成型是塑料模塑成型的一種重要方法，生產(chǎn)中已有廣泛的應(yīng)用。它具有

15、以下幾方面的特點(diǎn)： ①成型周期短，能一次成型外形復(fù)雜、尺寸準(zhǔn)確、帶有金屬或非金屬嵌件的塑料制件。 ②對(duì)成型各種塑料的適應(yīng)性強(qiáng)。目前，除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可以用此方法成型，某些熱固性塑料也可以采用注塑成型。 ③生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。 ④注塑成型所需設(shè)備昂貴，模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本高，所以注塑成型特別適合大批量生產(chǎn)。 二、塑件成型工藝的可行性分析 塑件分析 三通管工件如圖所示，它是一種常見(jiàn)的塑料工件，廣泛應(yīng)用與建筑行業(yè)，由于塑件材料為聚氯乙烯，模具澆

16、注系統(tǒng)應(yīng)粗短，進(jìn)料口截面宜大，溶料流程不易長(zhǎng)，因此采用直接澆口。根據(jù)該塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)為上下開(kāi)模，三向側(cè)抽芯，由滑塊上的型芯成型。為了使模具與注射機(jī)相匹配以提高生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)性、保證塑件精度，并考慮模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理確定型腔數(shù)目，該模具選擇一次開(kāi)模及一模一腔[1]。 該塑件的原材料為硬聚氯乙烯(U-PVC),其價(jià)格便宜,應(yīng)用廣泛．由于聚氯乙烯的化學(xué)穩(wěn)定性高，所以可用于制作防腐管道，管件，輸油管，離心泵和鼓風(fēng)機(jī)等．聚氯乙烯硬板廣泛用于化學(xué)工業(yè)上制作各種貯槽的襯里，建筑物的瓦楞板，門(mén)窗結(jié)構(gòu)，墻壁裝飾物等建筑用材． 基本特性：聚氯乙烯樹(shù)脂為白色或淺黃色粉末，是線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，非結(jié)晶型的高聚物

17、，其可溶性和可熔性較差，加熱后塑性也很差，故純聚氯乙烯不能直接用作塑料，一般都應(yīng)加入添加劑．在聚氯乙烯樹(shù)脂中加入少量的增塑劑，可制成硬質(zhì)聚氯乙烯，而軟質(zhì)聚氯乙烯樹(shù)脂中則含有較多的增塑劑，起塑性，流動(dòng)性比硬質(zhì)聚氯乙烯好．純聚氯乙烯．加入了增塑劑和填料等的聚氯乙烯塑件的密度范圍一般為1.2～1.5g/cm3． 成型特點(diǎn)：聚氯乙烯成型性能較差，又是熱敏性塑料，在成型溫度下容易分解放出氯化氫．因此，在成型時(shí)，必須加入穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑并嚴(yán)格控制溫度及溶體的滯留時(shí)間．應(yīng)采用帶預(yù)塑化裝置的螺桿式注射成型．模具澆注系統(tǒng)也應(yīng)粗短，進(jìn)料口截面宜大，模具應(yīng)有冷卻裝置． 硬聚氯乙烯U-PVC物理性能和成型參數(shù)[3

18、] 密度/g·cm-3 － 收縮率/% － 熔點(diǎn)/℃ 140 變形溫度/℃ 60－70 模具溫度/℃ 30－60 噴嘴溫度/℃ 170－190 中段溫度/℃ 165－180 后段溫度/℃ 160－170 注射壓力/Mpa 80－130 注射時(shí)間/s 15－60 高壓時(shí)間/s 0－5 冷卻時(shí)間/s 15－60 總周期/s 40－130 查閱相關(guān)資料確定本模具的注射

19、參數(shù)如下： 模具溫度：40℃ 模具溫度范圍：20℃-70℃ 熔體溫度：190℃ 定出溫度 ：75℃ 最大注射壓力 ： 120MPa 注射時(shí)間： s 成型工藝分析如下 精度等級(jí) 影響塑件精度的因素很多，塑料的收縮、注塑成型條件（時(shí)間、壓力、溫度）等，塑件形狀、模具結(jié)構(gòu)（澆口、分型面的選擇），飛邊、斜度、模具的磨損等都直接影響制品的精度。按 GB/T14486----1993標(biāo)準(zhǔn)，塑料件尺寸精度分為7級(jí)，本塑件精度取MT5級(jí)[1]。 脫模斜度 由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會(huì)緊緊地包住模具型芯、型腔中凸出的部分，使塑件脫出困難，強(qiáng)行取出會(huì)導(dǎo)

20、致塑件表面擦傷、拉毛。為了方便脫模，塑件設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮與脫模（及軸芯）方向平行的內(nèi)、外表面，設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度。制品上內(nèi)孔深度較深 ,為便于脫模 ,應(yīng)設(shè)計(jì)足夠的脫模斜度 ,否則會(huì)發(fā)生脫模困難，本設(shè)計(jì)內(nèi)孔脫模斜度都為0.8°[4]。 三、 注射成型機(jī)的選擇與成型腔數(shù)的確定 3.1注射成型機(jī)的選擇 估算零件體積和投影面積。 用Pro/e建模分析知塑件體積為體積：V= cm3，單側(cè)投影面積為：A=46663mm3，由于此模具澆注系統(tǒng)采用直接澆口，其澆注系統(tǒng)凝料較小，估算澆注系統(tǒng)的體積為10cm3 ，所以可地一次總的注射量約為500cm3。 3.12鎖模力 計(jì)算其所需鎖模力為：

21、 F鎖 =A·P型=46663× （3.1） 3.13選擇注射機(jī)及注射機(jī)的主要參數(shù) 查《塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P15，可知PVC的注射壓力為100 -150MP，宜用螺桿式注射機(jī)，螺桿帶止回環(huán)，噴嘴宜用自鎖式。初選SZ-800/3200型。 其主要參數(shù)如下[2]： 型號(hào)：SZ—800/3200 螺桿直徑：?67mm 最大理論注射量：840cm3 注射壓力：150 MPa 最大模具厚度：650 mm 最小模具厚度：300mm 拉桿間距：750×750mm 合模力：3200KN 移模行程：550mm 噴嘴圓弧半徑：20mm

22、 噴嘴孔徑：?4mm 定位孔直徑：?150mm 注射機(jī)頂出桿孔徑：? 100mm 注塑機(jī)的校核 （1） 最大注塑量效核 材料的利用率為500/840=0.60，符合注塑機(jī)利用率在的要求。 （2） 注射壓力的效核 所選注塑機(jī)的注塑壓力需大于成型塑件所需的注射壓力，UPVC塑件的注塑壓力一般要求為100～150MPa，所以該注塑機(jī)的注塑壓力符合條件。 （3） 鎖模力效核 高壓塑料熔體充滿(mǎn)型腔時(shí)，會(huì)產(chǎn)生使模具沿分形面分開(kāi)的脹模力，此力的大小等于塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影等于型腔壓力的成積。脹模力必須小于注塑機(jī)額定鎖模力。 型腔壓

23、力Pc可按下式粗略計(jì)算： Pc=kP（MPa） （3.2） 式中： Pc為型腔壓力，MPa； P為注射壓力，MPa； K為壓力損耗系數(shù)，通常在0.25～0.5范圍內(nèi)選取。 所以 ， Pc=KP=0.37×120=45MPa，型腔壓力決定后，可按下式校核注塑機(jī)的額定鎖模力： T>KPcA （3.3） 式中： T為注塑機(jī)的額定鎖模力，KN； A為塑件和流道系統(tǒng)在分形面上的投影面積，mm2； K為安全系數(shù)，通常取1.1～1.2；

24、KpcA=1.2×45××104=2522KN （3.4） 所以T=3200KN >KPcA成立，即該注塑機(jī)的鎖模力符合要求。 成型腔數(shù)的確定 以機(jī)床的注射能力為基礎(chǔ)，每次注射量不超過(guò)注射機(jī)最大注射量的80%計(jì)算： （3.5） 式中： N----型腔數(shù) S----注射機(jī)的注射量（g） W澆----澆注系統(tǒng)的重量（g） W件----塑件重量（g） 因?yàn)?，N=1.3<2 所以，此模具型腔為一模一腔結(jié)構(gòu)合理。 四、澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

25、 4.1 澆注系統(tǒng)的作用 澆注系統(tǒng)是塑料熔體由注塑機(jī)噴嘴通向模具型腔的流動(dòng)通道，因此它應(yīng)能夠順利的引導(dǎo)熔體迅速有序地充滿(mǎn)型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑件。對(duì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是： (1) 對(duì)模腔的填充迅速有序； (2) 可同時(shí)充滿(mǎn)各個(gè)型腔； (3) 對(duì)熱量和壓力損失較小； (4) 盡可能消耗較少的塑料； (5) 能夠使型腔順利排氣； (6) 澆注道凝料容易與塑料分離或切除； (7) 不會(huì)使冷料進(jìn)入型腔； (8) 澆口痕跡對(duì)塑料外觀影響很小。 4.2 澆注系統(tǒng)的組成 澆注系統(tǒng)組成是：主流道、分流道、澆口、冷料井。 4.3 主流道設(shè)計(jì) 主流道通常位于模

26、具的入口處，其作用是將注塑機(jī)噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，以便于塑料熔體得流動(dòng)及流道凝料的拔出。熱塑性塑料注塑成型用的主流道，由于要與高溫塑料及噴嘴反復(fù)接，所以主流道常設(shè)計(jì)成可拆卸的主流道襯套[1]。 澆口套的尺寸設(shè)計(jì)要求： （1）澆口套與注射機(jī)噴嘴接觸處球面的圓弧度必須吻合。設(shè)模具澆口套球面半徑為R，注射機(jī)球面半徑為r，其關(guān)系式如下： R= r+0.5～1mm=20+1=21mm; （4.1） （2）澆口套進(jìn)口的直徑d應(yīng)比注射機(jī)噴嘴孔d1直徑大～2mm。很據(jù)模具特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求澆口套的長(zhǎng)度為

27、146mm。 D=4+0.5= （4.2） （3）澆口套的形式如下，澆口錐度為3°，長(zhǎng)度為146mm。 （4）主流道襯套的固定 因?yàn)椴捎玫挠型袧部谔?，所以用定位圈配合固定在模具的面板上。定位圈也是?biāo)準(zhǔn)件，外徑為Φ150mm，內(nèi)徑Φ50mm。具體固定形式如下圖所示： （4） 澆口設(shè)計(jì) 澆口是連接分流道和型腔之間的一段細(xì)短流道（除直接澆口外），是塑料熔體進(jìn)入型腔的入口。它是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、位置及

28、尺寸對(duì)塑件的成型性能及成型質(zhì)量影響很大。合理選擇澆口的位置是提高塑件質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，澆口位置不同，也將直接影響模具的結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹苯訚部诒粡V泛采用且生產(chǎn)效率好，容易實(shí)現(xiàn)，尤其適用熱敏性及高粘度材料，故澆口采用直接澆口。其示意圖如下[1]： 圖4.3 澆口形式 4.41估算主流道凝料體積： Q塑件== 3 （4.3） 由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： < 5*103m/s-1 （4.4） 式中： qv=Q主+Q塑件=4.8+490=495cm3 （4.5）

29、 五、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1 分型面的設(shè)計(jì) 分型面的分類(lèi) 實(shí)際的模具結(jié)構(gòu)基本上有三種情況： A、型腔完全在動(dòng)模一側(cè)； B、型腔完全在定模一側(cè)； C、型腔各有一部分在動(dòng)定、模中。 分型面的分類(lèi)及選擇原則 分型面的選擇不僅關(guān)系到塑件的正常成型和脫模，而且設(shè)計(jì)末句結(jié)構(gòu)和制造成本。一般來(lái)說(shuō)，分型面的總體選擇原則有以下幾條： 1） 脫出塑件方便； 2） 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 3） 型腔排氣順利； 4） 確保塑件質(zhì)量； 5） 無(wú)損塑件外觀； 6） 合理利用設(shè)備。 分型面的確定 鑒于以上的要求，在該模具中分型面設(shè)在塑件截面尺寸最大的部位，如下圖C-C截面位置。 圖5

30、.1 分型面位置 5.2 型腔的分布 模具型腔在模板上的排列方式通常有圓形排列、H形排列、直線(xiàn)排列、對(duì)稱(chēng)排列及復(fù)合排列等。該模具涉及三側(cè)面抽芯，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，綜合考慮模具設(shè)計(jì)為一模一腔，模具位于模板上的位于中心位置。 5.3 凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凹模用于成型塑件的外表面，又稱(chēng)為陰模、型腔。按其結(jié)構(gòu)的不同可分為整體式、整體嵌入式、局部鑲嵌式和四壁鑲嵌式5種?？傮w上說(shuō)，整體是強(qiáng)度、剛度好，但不適于復(fù)雜的型腔。鑲嵌式采用組合的模具結(jié)構(gòu)，是復(fù)雜型腔加工相對(duì)容易，可避免采用同一材料，可利用拼接間隙排氣，但剛度較差易于在塑件表面留下鑲嵌塊的拼接痕跡，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜[5]。 由于該模具結(jié)構(gòu)

31、相對(duì)復(fù)雜，又屬于中小型模具，外表面又要求一般，所以凹模板采用鑲嵌式。凹模嵌塊的的結(jié)構(gòu)形式如下： 圖5.2 凹模 5.4 凸模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 凸模用于成型塑件的內(nèi)表面，又稱(chēng)型芯、陽(yáng)模。凸模按結(jié)構(gòu)分為整體式和鑲拼組合式兩類(lèi)。由于凸模的加工相對(duì)凹模容易，所以大多數(shù)的凸模是整體式的，尤其是在小型模具中型芯、模板常做成一體，大、中型模具采用鑲拼組合式。 由于該塑件是三向抽芯，兩頭大中間小，側(cè)壁有孔，所以采用鑲拼組合式型芯。 凸模的分割形式如下圖[5]： 5.5 成型零件工作尺寸的計(jì)算 設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)該對(duì)成型零件的結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算尺寸、強(qiáng)度校核給以足夠的重視。該模具型腔和圓形型

32、腔磨具類(lèi)似，故可按圓形型腔近似計(jì)算[1]。 1.按剛度設(shè)計(jì)計(jì)算： （5.1） 應(yīng)使： （5.2） 則= =54mm （5.3） 2.按強(qiáng)度條件計(jì)算： （5.4） 應(yīng)使： （5.5） 則： （5.6） 式中：

33、E ——模具材料的彈性模量（Mpa），碳鋼為2.1×105 Mpa； P——型腔壓力（Mpa）；取45Mp [δ]——?jiǎng)偠葪l件，即允許變形量（mm）為 [σ]——模具材料的許用應(yīng)力(Mpa)；為160Mp r——型腔內(nèi)徑，r=68mm。 綜上型腔厚度初選為70mm，但根據(jù)《塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)》[2]P108頁(yè)“中小模架的選擇”中的經(jīng)驗(yàn)方法確定凹模嵌塊的型腔壁厚為50mm，凹模板底部厚度為也50mm，故總的凹模壁厚為100mm，凹模板厚度為160mm。 5.6 模具成型零件的工作尺寸計(jì)算 工作尺寸是指成型零部件上直接決定塑件形狀的有關(guān)尺寸，主要包括：凹模、凸模的徑向尺寸（含

34、長(zhǎng)、寬尺寸）與高度尺寸，以及中心距尺寸等。為了保證塑件質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)時(shí)必須根據(jù)塑件的尺寸與精度等級(jí)確定相應(yīng)的成型零部件工作尺寸與精度。其中影響模具尺寸和精度的因素很多，主要包括以下幾個(gè)方面[7]： 1、成形收縮率：在實(shí)際工作中，成形收縮率的波動(dòng)很大，從而引起塑件尺寸的誤差很大，塑件尺寸的變化值為 δs=(Smax-Smin)Ls （5.7） 式中： δs為塑件收縮波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差（mm）； Smax為塑料的最大收縮率（%）； Smin為塑料的最小收縮率（%）； Ls為塑件尺寸（mm）。 一般

35、情況下，由收縮率波動(dòng)而引起的塑件尺寸誤差要求控制在塑件尺寸公差的1/3以?xún)?nèi)。 2、模具成形零件的制造誤差：實(shí)踐證明，如果模具的成形零件的制造誤差在IT7～I(xiàn)T8級(jí)之間，成形零件的制造公差占塑件尺寸公差的1/3。 3、零件的磨損：模具在使用過(guò)程中，由于種種原因會(huì)對(duì)型腔和型芯造成磨損，對(duì)于中小型塑件，模具的成形零件最大磨損應(yīng)取塑件公差的1/6，而大型零件，應(yīng)在1/6之下。 4、模具的配合間隙的誤差：模具的成形零件由于配合間隙的變化，會(huì)引起塑件的尺寸變化。模具的配合間隙誤差不應(yīng)該影響成形零件的尺寸精度和位置精度。 綜上所述，在模具型腔與型芯的設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮各種影響成形零件尺寸的因素，在設(shè)

36、計(jì)時(shí)進(jìn)行有效的補(bǔ)償。由于影響因素很不穩(wěn)定，補(bǔ)償值應(yīng)在試模后進(jìn)行逐步修訂。 通常凹模、凸模組成的模腔工作尺寸簡(jiǎn)化后的計(jì)算方法有平均收縮率法和公差帶法兩種。其中平均收縮率法以平均概念進(jìn)行計(jì)算，從收縮率的定義出發(fā)，按塑件收縮率、成形零件制造公差、磨損量都為平均值的計(jì)算，公式如以下[7]： （1）凹模的內(nèi)形尺寸： D腔=(ds+dsQcp-3/4Δs ) +Δs/3 （5.8） 式中： D腔 為型腔內(nèi)形尺寸(mm)； ds為塑件外徑基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際外形尺寸； Qcp為塑料平均收縮率(%)，此處取0.3%； Δs為塑件公差，查表知PVC塑件

37、精度等級(jí)取5級(jí)；塑件基本尺寸在50~65mm公差取；塑件基本尺寸在100~120范圍內(nèi)其公差??；在250~280mm范圍內(nèi)公差??；在160~180mm范圍內(nèi)取 。 所以型腔尺寸如下： D1=(120+123-3/4×1.14)+0/3= + 0mm D2=(110+1113-3/4×1.14)+0/3= + 0 mm 型腔深度的尺寸計(jì)算： H腔=(Hs+HsQcp+2/3Δs)+Δs/3 式中： h腔凸模/型芯高度尺寸(mm)； Hs為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、Qcp 、x 、Δm含義如（1）式中。 H1=(+3-2/3×+/

38、3= +0.25 0mm H2=(270+2703-2/3×+/3= + 0mm H3=(170+1703-2/3×+/3= + 0mm （2）凸模的外形尺寸計(jì)算： d凸=(Ds+DsQcp+Δs)-Δs/3 （5.9） 式中： d凸凸模/型芯外形尺寸(mm)； Ds為塑件內(nèi)形基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形尺寸； Δs 、Qcp 、x 、Δm含義如（1）式中。

39、 由于該塑料的收縮率不大為%，故只需在型腔尺寸比較大的考慮其收縮率，在尺寸小的地方不用考慮由收縮率引起的尺寸偏差。 所以型芯的尺寸如下： d1=(111+1113+3/4×)-/3=0 -0.38 mm d2=(102+1023+3/4×)-/3=0 -0.38 mm 型芯的深度尺寸計(jì)算： h腔=(Hs+HsQcp+2/3Δs)-Δs/3 （5.10） 式中： h腔凸模/型芯高度尺寸(mm)； Hs為塑件內(nèi)形深度基本尺寸(mm),即塑件的實(shí)際內(nèi)形深度尺寸； Δs 、Qcp 、x 、Δm含義如（1）式中。三個(gè)型芯的高度

40、分別為： H1=[×( 1+0.003)+2/3×1.34] -/3=139.270 -0.45 mm H2=[×( 1+0.003)+2/3×1.60] -/3=10 -0.53 mm H3=[205×( 1+0.003)+2/3×1.80]-/3=0 -0.60 mm 六、排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 從某種角度而言，注塑模也是一種置換裝置。即塑料熔體注入模腔同時(shí)，必須置換出型腔內(nèi)空氣和從物料中逸出的揮發(fā)性氣體[7]。排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。 ① 增加熔體充模流動(dòng)的阻力，是型腔充不滿(mǎn)； ② 在制品上呈現(xiàn)明顯可見(jiàn)的熔接縫，其力學(xué)性能降低； ③ 滯留氣體時(shí)塑件產(chǎn)生質(zhì)量缺陷；

41、④ 型腔內(nèi)氣體受到壓縮后產(chǎn)生瞬時(shí)局部高溫，使塑料熔體分解； ⑤ 由于排氣不良，降低了充模速度。 ① 利用分型面排氣是最好的方法，排氣效果與分型面的接觸精度有關(guān)； ② 對(duì)于大型模具，可以用鑲拼的成型零件的縫隙排氣； ③ 利用頂桿與孔的配合間隙排氣； ④ 利用球狀合金顆粒燒結(jié)塊滲導(dǎo)排氣； ⑤ 在熔合縫位置開(kāi)設(shè)冷料穴 本模具可以利用配合間隙排氣，通常中小型模具的簡(jiǎn)單型腔，可利用推桿、活動(dòng)型芯以及雙支點(diǎn)的固定型芯端部與模板的配合間隙進(jìn)行排氣，這里不再單獨(dú)設(shè)計(jì)排氣槽。 七、導(dǎo)向與脫模機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用和設(shè)計(jì)原則 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動(dòng)模與定模

42、合模時(shí)正確定位和導(dǎo)向的重要零件，通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件包括導(dǎo)柱和導(dǎo)套。其具體作用有： a、定位作用 b、導(dǎo)向作用 c、承載作用 d、保持運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)作用 e、錐面定位機(jī)構(gòu)作用 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則 a、 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）應(yīng)對(duì)稱(chēng)分布在模具分型面的四周，其中心至模具外緣應(yīng)有足夠的距離，以保證模具強(qiáng)度和防止模板發(fā)生變形； b、 導(dǎo)柱（導(dǎo)套）的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸選定，并應(yīng)保證有足夠的抗彎強(qiáng)度； c、 導(dǎo)柱固定端的直徑和導(dǎo)套的外徑應(yīng)盡量相等，有利于配合加工，并保證了同軸度要求； d、 導(dǎo)柱和導(dǎo)套應(yīng)有足夠的耐磨性； e、 為了便于塑料制品脫模，導(dǎo)柱最好裝在定模板上，但有時(shí)也要裝在

43、定模板上，這就要根據(jù)具體情況而定。 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱導(dǎo)向是指導(dǎo)柱與導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）采用間隙配合使導(dǎo)柱在導(dǎo)套（導(dǎo)向孔）內(nèi)滑動(dòng)，配合間隙一般采用H7/h6級(jí)配合[8]。 導(dǎo)柱的設(shè)計(jì) 導(dǎo)柱的結(jié)構(gòu)形式有兩種：一種為單節(jié)式導(dǎo)柱，另一種為臺(tái)階式導(dǎo)柱。小型模具采用單節(jié)式導(dǎo)柱，大型模具采用臺(tái)階式導(dǎo)柱[8]。 在導(dǎo)柱的工作部分上開(kāi)設(shè)油槽，可以改善導(dǎo)向條件，減少摩擦，但增加了成本，由于該模具要求不高，所以不再加油槽。故導(dǎo)柱采用不加油槽的階梯式導(dǎo)柱 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選用直徑為40mm長(zhǎng)度為306mm的導(dǎo)柱。其示意圖如下： 圖7.1 導(dǎo)柱 導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 由于導(dǎo)柱已選定，由塑料模具設(shè)計(jì)與制造可

44、查得與之相配的導(dǎo)套為Ⅰ型帶頭導(dǎo)套，其直徑為40mm，長(zhǎng)度分別為160其示意圖如下[8]： 圖 導(dǎo)套 導(dǎo)向孔的總體布局 導(dǎo)向零件應(yīng)合理地均勻分布在模具的周?chē)蚩拷吘壍牟课?，其中心距模具邊緣?yīng)有足夠的距離，以保證模具的強(qiáng)度，防止壓入導(dǎo)柱和導(dǎo)套后發(fā)生變形。根據(jù)手冊(cè)推薦值選定的導(dǎo)柱分布情況如下圖所示： 圖 導(dǎo)向孔總體布局 脫模推出機(jī)構(gòu)的確定 本模具采用的為一次頂出脫模機(jī)構(gòu)，它包括常見(jiàn)的推桿、推管、推板、推塊或活動(dòng)鑲塊等脫模機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)是最常用的頂出方式。即塑件在頂出機(jī)構(gòu)的作用下

45、，通過(guò)一次動(dòng)作即可頂出?；谝陨显瓌t，該模具的脫模零部件設(shè)在動(dòng)模上，選擇推桿頂出形式[9]。 桿橫截面直徑的確定 根據(jù)該塑件和模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在開(kāi)模后塑件的收縮不僅不對(duì)側(cè)凹成型零件產(chǎn)生包緊，反而會(huì)松開(kāi)，故脫模力較小，可忽略不計(jì)，所以只能憑經(jīng)驗(yàn)初選推桿的直徑為 d=8mm。 桿的形式 頂桿可以分為普通頂桿、成形頂桿、錐面頂桿，該模具的頂桿形式選擇普通頂桿，如下圖所示。 圖 推桿 推桿長(zhǎng)度的計(jì)算 ，頂桿總長(zhǎng)度為： h桿=[h凸+б1]+h動(dòng)墊+[S頂+б2]+h頂固 式中： h桿 為推桿的總長(zhǎng)度； h

46、凸 為凸模的總高度； h動(dòng)墊 為動(dòng)模墊板的厚度； S頂 為頂出行程； h頂固 為頂桿固定板的厚度； б1為富裕量，一般為（0.05～0.1）mm，表示頂桿端面應(yīng)比腔型的平面高出； б2為頂出行程富裕量，一般為3～6mm。 根據(jù)以上公式計(jì)可得，推桿的總長(zhǎng)度為280mm。 推板導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 推板導(dǎo)柱導(dǎo)套 推板導(dǎo)柱為推板動(dòng)作導(dǎo)向，成滑動(dòng)配合；推板導(dǎo)套與推板導(dǎo)柱配合，為了防止推板導(dǎo)套的磨損，應(yīng)制成便于更換的淬火套。由《模具設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》[6]查的推板導(dǎo)柱導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 推板導(dǎo)柱 圖 推板導(dǎo)套 八、側(cè)向分型與抽芯機(jī)構(gòu)的

47、設(shè)計(jì) 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 a、 活動(dòng)型芯一般比較小，應(yīng)牢固裝在滑塊上，防止在抽芯時(shí)松動(dòng)滑脫。型芯與滑塊連接部位要有一定的強(qiáng)度和剛度； b、 滑塊在導(dǎo)滑槽中滑動(dòng)要平穩(wěn)，不要發(fā)生卡住、跳動(dòng)等現(xiàn)象； c、 滑塊限位裝置要可靠，保證開(kāi)模后滑塊停止在一定位置上而不任意滑動(dòng)； d、 鎖模塊要能承受注射時(shí)的側(cè)向壓力，應(yīng)選用可靠的連接方式與模板連接。鎖模塊和模板可做成一體。鎖緊塊的斜角θ1應(yīng)大于斜導(dǎo)柱的傾斜角θ，一般取θ1-θ >2°～3°，否則斜導(dǎo)柱無(wú)法帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)。 e、 滑塊完成抽芯運(yùn)動(dòng)后，仍停留在導(dǎo)滑槽內(nèi)，留在導(dǎo)滑槽內(nèi)的長(zhǎng)度不應(yīng)小于滑塊全長(zhǎng)的2/3，否則，滑塊在開(kāi)始復(fù)位時(shí)容易傾斜而損壞

48、模具。 f、 防止滑塊和推出機(jī)構(gòu)復(fù)位時(shí)的相互干涉，盡量不使推桿和活動(dòng)型芯水平投影重合。 g、 滑塊設(shè)在定模的情況下，為保證塑料制品留在定模上，開(kāi)模前必須先抽出側(cè)向型芯，最好采取定向定距拉緊裝置[10]。 8.2 抽芯機(jī)構(gòu)的確定 由于該模具比較簡(jiǎn)單，抽芯力不大，故采用斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)。 8.3 斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)計(jì)算 該磨具中有三根斜導(dǎo)柱且長(zhǎng)度相差不是很大，為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方便同時(shí)也為了降低了生產(chǎn)成本本次計(jì)算全部按最長(zhǎng)的的斜導(dǎo)柱為主[11]。 8 抽芯距S 抽芯距指型芯從成型位置抽至不妨礙脫模的位置時(shí)，型芯或滑塊在抽芯方向所移動(dòng)的距離?！端芰夏＞咴O(shè)計(jì)》[5]查的抽芯距的計(jì)算公

49、式為型芯從成型位置抽至不妨礙脫模位置再加上3~5mm余量，這里取5mm，按磨具中最長(zhǎng)的型芯來(lái)計(jì)算其長(zhǎng)度為170故抽芯距為175mm。 8 斜導(dǎo)柱傾斜角α的確定 斜導(dǎo)柱的傾斜角是決定斜導(dǎo)柱抽芯機(jī)構(gòu)工作效果的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅決定了抽芯距離和斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度，更重要的是它決定著斜導(dǎo)柱的受力狀況。 斜導(dǎo)柱受到的抽拔阻力和彎曲力的關(guān)系如圖所示[10]。（不考慮斜導(dǎo)柱與滑塊的摩擦力）。 圖斜導(dǎo)柱受力圖 圖 抽芯距的計(jì)算 Q=

50、P cosα （） 式中： P1---開(kāi)模力； Q--抽拔阻力（與抽拔力大小相等方向相反）； P---斜導(dǎo)柱所受的彎曲力。 由上式可以看出，當(dāng)所需的抽拔力確定以后，斜導(dǎo)柱所受的彎曲力P與cosα成反比，即α角增大時(shí)，cosα減小，彎曲力P也增大，斜導(dǎo)柱受力狀況變壞。 另外，從抽芯距S與α角的關(guān)系來(lái)看，如圖所示。 S=H tgα=L sinα （8.2） 式中： L---斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度。 當(dāng)S確

51、定以后，開(kāi)模行程H及斜導(dǎo)柱工作長(zhǎng)度L與α成反比，即α角增大，tgα也增大，則為完成抽芯所需的開(kāi)模行程減小，另外，α角增大時(shí)sinα增大，斜導(dǎo)柱有效工作長(zhǎng)度可減小。 綜上所述，當(dāng)斜導(dǎo)柱傾斜角α增大時(shí)，斜導(dǎo)柱受力狀況變壞，但為完成抽芯所需的開(kāi)模行程可減??；反之，當(dāng)α角減小時(shí)，斜導(dǎo)柱受力狀況有所改善，可是開(kāi)模行程卻增加了，而且斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度也增加了。這會(huì)使模具厚度增加。因此，斜導(dǎo)柱傾斜角α過(guò)大或過(guò)小都是不好的，一般α角取10°～20°，最大不超過(guò)25°。 對(duì)于該模具，由于抽拔力不大，但抽芯距離較大故選擇較大傾角，綜合考慮斜導(dǎo)柱的傾斜角取α=25°。 8 斜導(dǎo)柱直徑的確定 a、 抽拔力

52、 對(duì)于本塑件，具有與一般小斷面?zhèn)瓤讉?cè)凹收縮的抽芯不同的特點(diǎn)，是在整個(gè)側(cè)表面周邊的大面積抽芯，塑件的徑向收縮不僅不對(duì)側(cè)凹成型零件產(chǎn)生包緊，反而會(huì)松開(kāi)，但軸向收縮仍會(huì)使側(cè)凹成型零件被卡緊。這種塑件采用對(duì)合的哈夫塊或多拼塊成型，側(cè)向分型力應(yīng)按下式計(jì)算[1]： Ft=Aq(μcosα-sinα) （8.3） 式中： Ft---最大脫模力（N）； A---活動(dòng)型芯被塑件包緊斷面形狀面積（mm2）； q---單位面積擠壓力一般取8～12Mpa； μ---

53、摩擦系數(shù)0.1～0.2； α---脫模斜度（°）。 所以： F=Aq(μcosα-sinα) =×111×50+102××120×102××96.13）×9×106×(0.1×cos0.8。-sin0.8。) =36KN b、 斜導(dǎo)柱的有效工作長(zhǎng)度L4： L=S/ sinα=175/ sin25°=417mm （8.4） c、 斜導(dǎo)柱所受的彎矩為[1]： Mw=Fw×Lw （8.5） 式中： Mw為斜導(dǎo)柱所受彎矩 FW?為斜導(dǎo)柱所受彎曲力

54、 LW為斜導(dǎo)柱彎曲力臂 由材料力學(xué)知識(shí)知： （8.6） 式中： 為斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力為160MPa W為抗彎截面系數(shù)。 斜導(dǎo)柱的截面一般為圓形，其抗彎截面系數(shù)為： W=/32d3 由上述式子可推出斜導(dǎo)柱的直徑為： （8.7） 式中： 為抽芯力 Ft為的反作用力 為斜導(dǎo)柱所用材料的許用彎曲應(yīng)力，為160MPa[12] 為側(cè)型芯滑塊受到脫模力的作用線(xiàn)與斜導(dǎo)柱中心線(xiàn)焦點(diǎn)到斜導(dǎo)柱固定板到距離，這里取滑塊厚度一半為70mm。 但很據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)58

55、mm顯得過(guò)大，結(jié)合課本《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》[2]中到經(jīng)驗(yàn)方法取其直徑為35mm。 8 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度的計(jì)算 斜導(dǎo)柱的長(zhǎng)度是根據(jù)側(cè)型芯的抽芯距S，斜導(dǎo)柱直徑d，固定軸肩的直徑D，傾斜角α以及安裝斜導(dǎo)柱的模板厚度h來(lái)決定的。 圖 斜導(dǎo)柱長(zhǎng)度示意圖 L=L1+L2+L3+L4+L5 （8.8） =（D/2）tgα+h/cosα +s/sinα+（d/2）tgα+(5～10)(mm) =（38/2）tg25°+100/cos25°+ tg25°+417+(5～10)

56、 ≈596（mm） 其中： L----斜導(dǎo)柱總長(zhǎng) L1----斜導(dǎo)柱大端斜面中心至最高點(diǎn)長(zhǎng)度 L2-----斜導(dǎo)柱大端斜面中心至滑塊端面點(diǎn)長(zhǎng)度 L3----滑塊孔半徑在斜導(dǎo)柱上投影長(zhǎng)度 L4----斜導(dǎo)柱工作長(zhǎng)度 L5----斜導(dǎo)柱錐度長(zhǎng)度，一般取5～10㎜ 由以上計(jì)算過(guò)程，可最終確定斜導(dǎo)柱的的尺寸如下圖所示： 圖 斜導(dǎo)柱外形尺寸

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