一種塑料端蓋注塑模具設計
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型芯板.dwg
塑料端蓋注塑模具裝配圖.dwg
設計圖紙10張.dwg
摘 要
塑料成型制品是以塑料為主要結構材料經成型加工獲得的制品，又叫做塑料制件，簡稱塑件。塑料成型制品應用廣泛，特別是在電子儀表、電器設備、通信工具等方面獲得大量應用。如各種受力不大的殼體、支架、結構件、裝飾件等；作為塑料制品的主要生產基礎工藝裝備的塑料模具，在國民經濟占有重要的地位，模具技術也已成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志。注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性的成型可以一次成型形狀復雜的精密塑件，本次設計就是將一種塑料端蓋作為設計模型，將注塑模具的相關知識作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的整體設計過程。
本文設計的內容就是一種塑料端蓋注塑模具設計，材料為HDPE，根據(jù)其結構形狀特點以及通過對塑料端蓋成型工藝的正確分析，確定型腔的總體布局，選擇分型面，確定脫模方式，設計澆注系統(tǒng)等；同時本文對注塑模具進行簡要介紹，對注塑模具中的主要零件進行設計計算，在設計過程中著重考慮其生產實際中的經濟性和合理性。
關鍵詞：注塑模具；注射成型；分型面；計算
Abstract
Plastic molding products are plastic as the main structural material. The processing of products.Referred to as the plastic parts.plastic molding products are widely used.Especially in the electronic instrument electrical equipment ,communication tools ,etc to obtain a large number of lications . such as all kinds of stress are shell stents structure decoration.Based process equipment as the main production of plastic products of plastic mold .occupies an important position in national economy mould technology has also become to measure a national product manufacture level of important symbol.Injection molding plastic molding is an important method .it is mainly suitable for thermoplastic molding .and can be a complicated shape of precision plastic forming parts is the adsl surface shell as a design model .This paper will be injection mold related knowledge as the basis.the overall design process of plastic injection mould are expounded.
Design the content of this article is shell of plastic injection mould ,materials for HDPE .According to the shape of the structure characteristics and throSolidworksh the analysis of the right across the shell molding process,determine the overall distribution of cavity choose the parting surface determine the demoulding way .The design of gating system,etc.
Keywords：Plastic mold;injection molding;the parting surface;calunate
目 錄
摘 要 I
abstract II
第一章 緒論 2
1.1 我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 2
1.2 注塑模具設計與制造技術 3
1.3 Solidworks模具設計的基本流程 4
1.4 課題意義 5
第二章 注塑件的設計 6
2.1 功能設計 6
2.2 材料選擇 6
2.3 結構設計 7
2.4 塑件的尺寸精度及表面質量 8
第三章 塑件3D建模及注射成型工藝分析 9
3.1 塑件的3D模型 9
3.2 塑件的注射成型工藝性分析 9
3.3 注塑機 15
第四章 模具結構設計 16
4.1 型腔數(shù)目的確定 16
4.2 分型面的確定 17
4.3 澆口的確定 17
4.4 模具材料的確定 17
4.5 澆注系統(tǒng)的設計 18
4.6 成型零件結構設計 20
4.7 模架的選用 22
4.8 導向機構的設計 23
4.9 頂出機構的設計 24
4.10 排氣設計 24
4.11 溫度調節(jié)系統(tǒng)設計 25
第五章 注射機的校核 26
5.1 最大注塑量的校核 26
5.2 鎖模力的校核 26
5.3 模具外形尺寸校核 26
5.4 模具厚度校核 27
5.5 模具安裝尺寸校核 27
5.6 開模行程校核 27
第六章 模具總裝設計 28
6.1 模具裝配及加工要求 29
6.2 模具工作原理 31
結論 32
參考文獻 33
致 謝 34
第一章 前 言
1.1我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景
經過1990年代的高速發(fā)展，中國的模具產業(yè)已經達到一定的水平，生產能力也有了相當大的提高，模具市場的規(guī)模也正在逐步擴大。過去十年，中國模具工業(yè)（主要集中在汽車、電子信息以及電器）以每年15%左右的增長速度快速發(fā)展。
到2005年，全國模具生產廠點已達3萬多家，從業(yè)人員50多萬人；模具銷售總額高達610億元，比上年增長25%；模具生產企業(yè)總體上任務飽滿、訂單充足。2006年，業(yè)界預測中國汽車的年度銷售數(shù)量將會比前一年增長15%，年度銷售數(shù)量將會達到640萬臺。而汽車零部件市場比汽車整車的市場更大，可以預測汽車相關模具產業(yè)將會有高速發(fā)展。
與2004年相比，2005年中國的模具生產值增加了125%，以610億人民幣居世界第三位。其中，出口比前一年增加了150%，達到了7.4億美元。目前，國內模具行業(yè)正隨著我國制造業(yè)特別是汽車和電子產業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展而逐漸步入“黃金期”。
近年來，模具行業(yè)結構調整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快。隨著經濟體制改革的不斷深入，“三資”及民營企業(yè)的發(fā)展較快。
在注塑模具方面，2006年，注塑模具比例進一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進一步提高，注塑模具在量和質方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量已超過50噸，最精密的注塑模具精度已達到2微米。在 CAD/CAM技術得到普及的同時，CAE技術應用越來越廣，CAD/CAM/CAE一體化得到發(fā)展，模具新結構、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多。
據(jù)業(yè)內人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括10個方面：
(1)模具日趨大型化。
(2)模具的精度將越來越高。10年前精密模具的精度一般為5微米，現(xiàn)已達到2-3微米，1微米精度的模具也將上市。
(3)多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求越來越高。
(4)熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。
(5)隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。
(6)標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質量和降低模具制造成本。
(7)快速經濟模具的前景十分廣闊。
(8)隨著車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。
(9)以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。
(10)模具技術含量將不斷提高。
從應用趨勢方面分析，受用戶要求模具的生產周期縮短影響；快速經濟模具的開發(fā)將被重視，模具標準件的應用將日漸廣泛，且采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術也會得到發(fā)展和提高。
1.2 注塑模具設計與制造技術
質量、成本（價格）、時間（工期）已成為現(xiàn)代工程設計和產品開發(fā)的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質量、低價格、短周期為宗旨來參與競爭市場。先進制造技術的出現(xiàn)正急劇改變著制造業(yè)的產品結構和生產過程，對模具行業(yè)也是如此。模具行業(yè)必須在設計技術、制造工藝、生產模式等諸方面加以調整以適應這種要求。
結 論
本次畢業(yè)設計的題目是一種塑料端蓋注塑模具的設計，直到今天，畢業(yè)設計總算接近尾聲了，通過這次對于棒料切割機的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是塑料端蓋注塑模具的設計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。
參考文獻
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致 謝
在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類注塑模具設計的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。
另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。
本科畢業(yè)設計（論文） 一種塑料端蓋注塑模具設計 學 院 機械工程學院 專業(yè)班級 學生姓名 學生學號 指導教師 提交日期 I 摘 要 塑料成型制品是以塑料為主要結構材料經成型加工獲得的制品，又叫做塑料制件，簡稱塑 件。塑料成型制品應用廣泛，特別是在電子儀表、電器設備、通信工具等方面獲得大量應用。如各種受力不大的殼體、支架、結構件、裝飾件等；作為塑料制品的主要生產基礎工藝裝備的塑料模具，在國民經濟占有重要的地位，模具技術也已成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志。注射成型是塑料成型的一種重要方法，它主要適用于熱塑性的成型可以一次成型形狀復雜的精密塑件，本次設計就是將一種塑料端蓋作為設計模型，將注塑模具的相關知識作為依據(jù)，闡述塑料注塑模具的整體設計過程。 本文設計的內容就是一種塑料端蓋注塑模具設計，材料為 據(jù)其 結構形狀特點以及通過對塑料端蓋成型工藝的正確分析，確定型腔的總體布局，選擇分型面，確定脫模方式，設計澆注系統(tǒng)等；同時本文對注塑模具進行簡要介紹，對注塑模具中的主要零件進行設計計算，在設計過程中著重考慮其生產實際中的經濟性和合理性。 關鍵詞： 注塑模具；注射成型；分型面；計算 as of to as in to a of as of as of of an in to a of it is be a of is as a be as of of is of to of of of of 錄 摘 要 ........................................................... I ....................................................... 一 章 緒論 ...................................................... 2 我國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 ................................... 2 注塑模具設計與制造技術 ......................................... 3 具設計的基本流程 ................................... 3 課題意義 ....................................................... 5 第二章 注塑件的設計 ................................................... 7 功能設計 ....................................................... 7 材料選擇 ....................................................... 7 結構設計 ....................................................... 8 塑件的尺寸精度及表面質量 ....................................... 9 第 三 章 塑件 3D 建模及注射成型工藝分析 ................................. 10 塑件的 3................................................. 10 塑件的注射成型工藝性分析 ...................................... 10 注塑機 ........................................................ 10 第 四 章 模具結構設計 .................................................. 12 型腔數(shù)目的確定 ................................................ 12 分型面的確定 .................................................. 12 澆口的確定 .................................................... 12 模具材料的確定 ................................................ 12 澆注系統(tǒng)的設 計 ................................................ 13 成型零件結構設計 .............................................. 15 模架的選用 .................................................... 17 導向機構的設計 ................................................ 17 頂出機構的設計 ................................................ 18 氣設計 ...................................................... 18 度調節(jié)系統(tǒng)設計 .............................................. 19 第 五 章 注射機的校核 .................................................. 21 最大注塑量的校核 .............................................. 21 鎖模力的校核 .................................................. 21 模具外形尺寸校核 .............................................. 21 模具厚度校核 .................................................. 22 模具安裝尺寸校核 .............................................. 22 開模行程校核 .................................................. 22 第 六 章 模具總裝設計 .................................................. 23 模具裝配及加工要求 ............................................ 23 模具工作原理 .................................................. 24 結論 .................................................. 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ............................................................. 27 致 謝 ................................................. 錯誤 !未定義書簽。 第一章 前言 1 第一章 前 言 國模具行業(yè)的發(fā)展方向和前景 經過 1990 年代的高速發(fā)展，中國的模具產業(yè)已經達到一定的水平，生產能力也有了相當大的提高，模具市場的規(guī)模也正在逐步擴大。過去十年，中國模具工業(yè)（主要集中在汽車、電子信息以及電器）以每年 15%左右的增長速度快速發(fā)展。 到 2005年，全國模具生產廠點已達 3 萬多家，從業(yè)人員 50多萬人；模具銷售總額高達 610 億元，比上年增長 25%；模具生產企業(yè)總體上任務飽滿、訂單充足。 2006 年，業(yè)界預測中國汽車的年度銷售數(shù)量將會比前一年增長 15%，年度銷售數(shù)量將會達到 640 萬臺。而汽車零部件市場 比汽車整車的市場更大，可以預測汽車相關模具產業(yè)將會有高速發(fā)展。 與 2004年相比， 2005 年中國的模具生產值增加了 125%，以 610 億人民幣居世界第三位。其中，出口比前一年增加了 150%，達到了 美元。目前，國內模具行業(yè)正隨著我國制造業(yè)特別是汽車和電子產業(yè)的持續(xù)高速發(fā)展而逐漸步入“黃金期”。 近年來，模具行業(yè)結構調整步伐加快，主要表現(xiàn)為大型、精密、復雜、長壽命模具和模具標準件發(fā)展速度高于行業(yè)的總體發(fā)展速度；塑料模和壓鑄模比例增大；面向市場的專業(yè)模具廠家數(shù)量及能力增加較快。隨著經濟體制改革的不斷深入，“ 三資”及民營企業(yè)的發(fā)展較快。 在注塑模具方面， 2006 年，注塑模具比例進一步上升，熱流道模具和氣輔模具水平進一步提高，注塑模具在量和質方面都有較快的發(fā)展，我國最大的注塑模具單套重量已超過 50 噸，最精密的注塑模具精度已達到 2 微米。在 術得到普及的同時， 術 應 用 越 來 越 廣 ，具新結構、新品種、新工藝、新材料的創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，專利數(shù)量增多。 據(jù)業(yè)內人士分析，未來我國模具發(fā)展趨勢包括 10 個方面： (1)模具日趨大型化。 (2)模具的精度將越來越高。 10 年前 精密模具的精度一般為 5 微米，現(xiàn)已達到 2米， 1 微米精度的模具也將上市。 (3)多功能復合模具將進一步發(fā)展。新型多功能復合模具除了沖壓成型零件外，還擔負疊壓、攻絲、鉚接和鎖緊等組裝任務，對鋼材的性能要求越來越高。 第一章 前言 2 (4)熱流道模具在塑料模具中的比重也將逐漸提高。 (5)隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展。 (6)標準件的應用將日益廣泛。模具標準化及模具標準件的應用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質量和降低模具制造成本。 (7)快速經濟模具 的前景十分廣闊。 (8)隨著車輛和電機等產品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高。同時對壓鑄模的壽命和復雜程度也將提出越來越高的要求。 (9)以塑代鋼、以塑代木的進程進一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機械零件的復雜程度和精度的不斷提高，對塑料模具的要求也越來越高。 (10)模具技術含量將不斷提高。 從應用趨勢方面分析，受用戶要求模具的生產周期縮短影響；快速經濟模具的開發(fā)將被重視，模具標準件的應用將日漸廣泛，且采用計算機控制和機械手操作的快速換模裝置、快速試模裝置技術也會得到發(fā)展和提高。 塑 模具設計與制造技術 質量、成本（價格）、時間（工期）已成為現(xiàn)代工程設計和產品開發(fā)的核心因素，現(xiàn)代企業(yè)大都以高質量、低價格、短周期為宗旨來參與競爭市場。先進制造技術的出現(xiàn)正急劇改變著制造業(yè)的產品結構和生產過程，對模具行業(yè)也是如此。模具行業(yè)必須在設計技術、制造工藝、生產模式等諸方面加以調整以適應這種要求。 塑模具的可視化設計 現(xiàn)在我們對產品設計的要求是快速、準確。隨著軟件技術的發(fā)展，三維設計（ 3D）的誕生使模具實現(xiàn)了可視化、面向裝配的設計。模具由二維設計（ 2D）到三維（ 3D 實現(xiàn)了模具設計技術的重大突 破。 模具三維設計直觀再現(xiàn)了未來加工出的模具本體，設計資料可以直接用于加工，真正實現(xiàn)了 體化和少、無圖樣加工； 模具三維設計解決了二維設計難以解決的一系列問題，如干涉檢查、模擬裝配、 析等； 模具三維設計能對模具的可制造性加以評價，大大減少了設計失誤。 第一章 前言 3 塑模具的快速制造 ⑴基于并行工程的模具快速制造 近些年來，為了滿足工期的要求，模具企業(yè)大都在自覺與不自覺中應用“并行”的概念來組織生產、銷售工作。并行工程應用的明確提出是對現(xiàn)有模具制造生產模式的總結與提高。并行工程、分散 化網(wǎng)絡制造系統(tǒng)為模具快速制造提供了有效的實施平臺。 并行工程的基礎是模具的標準化設計。標準化設計是由三方面要素組成：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式是基礎；實現(xiàn)信息集成和數(shù)據(jù)資源共享是關鍵；高速加工等先進制造工藝是必備條件。 （ 2）應用快速原型技術制造快速模具（ T） 在快速原型（ P）技術領域中，目前發(fā)展最迅速、產值增長最明顯的就是快速模具 (T)技術。應用快速原型技術制造快速模具（ T），在最終生產模具之前進行新產品試制與小批量生產，可 以大大提高產品開發(fā)的一次成功率，有效地縮短開發(fā)時間、降低成本。這就是 T 技術產生根本原因。 （ 3）高速切削技術的應用 高速切削（ 模具領域的應用主要是在加工復雜曲面方面。其中高速銑削（也稱為硬銑削 M）可以把復雜形面加工得非常光滑，幾乎或者根本不再需要精加工，從而節(jié)約了點火花（ 工和拋光時間及有關材料的消耗，及大地提高了生產效率，并且形面的精度不會遭到破壞。 造模式的改變 —— 信息流驅動的模具制造 先進制 造生產模式對模具工業(yè)的影響主要體現(xiàn)在信息的流動。與制造活動有關的信息包括產品信息和制造信息，現(xiàn)代制造過程可以看作是原材料或毛坯所含信息量的增值過程，信息流驅動將成為制造業(yè)的主流。目前，面向模具開發(fā)的 絡集成等均是圍繞如何實現(xiàn)信息的提取、傳輸與物化，即使信息流得以暢通為宗旨。 具設計的基本流程 目前，國際上占主流地位的注射模 件有 第一章 前言 4 ；結構分 析軟件有 ；注射過程數(shù)值分析軟件有 ；數(shù)控加工軟件有 。本次是運用 行模具設計的 ,下面簡單介紹以下具設計流程。 具設計的基本流程如圖 件成品 ( 零件設計 （ 零件裝配（ 模具裝配 （ 參照零件 （ 工件（ 模型檢驗 （ 厚度檢驗 （ 拔模檢驗（ 設置收縮率 （ 模流分析（ 第一章 前言 5 圖 題意義 在傳統(tǒng)塑料模具設計中，設計周期長，一般要二到三個月 的時間；設計成本高，需要往返數(shù)次制模，修模；產品質量不能保證，對流體在模腔內的流動狀態(tài)，冷卻狀況缺乏了解。 本文以一種塑料端蓋的注塑模具設計為例，運用 件智能分模，不但保證了模具的精確性，而且分模簡單，是設計者可以節(jié)約時間，集中精力拆模做型腔；運用 析功能，對塑料注塑過程進行模擬分析，包括充模流動模擬、保壓過程模擬、冷卻過程模擬及翹曲模擬分析。通過模擬分析可以預測制品填充不足、熔接線、氣泡和翹曲變形等缺陷，還可以測定最佳澆口數(shù)量和位置，測定注塑時注射壓力以及注射時間，溶體流動前鋒的 溫度變化等系列參數(shù)；運用專家模架系統(tǒng)，根據(jù)設計參數(shù)直接選取標準模架，構造模具三維實體。這樣設計出來的模具具有更高的質量，更大的準確性。 現(xiàn)代的模具設計在計算機的平臺上，運用 軟件，使現(xiàn)建立模具體積塊 (建立或分割 （ 模具開啟 （ 干涉檢驗 （ 專 家 模 具 系 （ 2程圖 (建立分模面 （ 第一章 前言 6 代 第二章 注塑件的設計 7 模具設計具有了高質量，高效率，低成本等特點。 第二章 注塑件的設計 能設計 功能設計是要求塑件應具有滿足使用目的功能 ,并達到一定的技術指標 承受外力的幾率不大 ,如沖擊載荷 ,振動 ,摩擦等情況比較少 ;塑件的工作溫度是室溫 ,這使得在材料選擇時對熱變形溫度 ,脆化溫度 ,分解溫度 的要求降低 ;作為一種日用品 ,生產批量應該是中批中量或大批大量生產 ,這樣 ,就必須考慮生產成本和模具壽命 ,在材料的選擇時要綜合各種因素。 料選擇 通常選擇塑件的材料依據(jù)是它所處在的工作環(huán)境及使用性能的要求 ,以及原材料廠家提供的材料性能數(shù)據(jù) 要考慮的主要是材料的力學性能 ,如屈服應力 ,彈性模量 ,彎曲強度 ,表面硬度等 有什么特別的要求，因此主要從容易成型方面選擇材料。 脂是五大合成樹脂之一，其抗沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學藥品性及電氣 性能優(yōu)良， 還具有易加工、制品尺寸穩(wěn)定、表面光澤性好等特點，容易涂裝、著色，還可以進行表面噴鍍金屬、電 鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工，廣泛應用于機械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè) 領域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。 脂是目前產量最大，應用最廣泛的聚合物，它將 各種性能有機地統(tǒng)一起來，兼具韌，硬，剛相均衡的優(yōu)良力學性能。 程塑料具有優(yōu)良的綜合性能，有極好的沖擊強度、尺寸穩(wěn)定性好、電性能、耐磨性、抗化 學藥品性、染色性，成型加工和機械加工較好。 脂耐水、無機鹽、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。 具體有點有以下 6 點： 械強度高；抗沖擊能力強，低溫時也不會迅速下降；缺口敏感性較好；抗蠕 變性好，溫度升高時也不會迅速下降；有一定的表面硬度，抗抓傷；耐磨性好，摩擦系數(shù)低； 第二章 注塑件的設計 8 溫度、濕度、頻率變化影響?。? 40℃； 、鹽、油、水； 刷、電鍍等方法對制品進行表面裝飾； 寬的成型工藝范圍。 程塑料的主要缺點是熱變形溫度較低，可燃，耐候性較差。 選擇注射成型制品的材料，不僅應能在一定的期限內保證其使用功能和性能，還要考慮到加工成型、成本和供應方面的問題。通過綜合考慮，本注塑件選用材料為 構設計 塑料制件的結構工藝性是指塑件結構對成型工藝方法的適應性。在塑料生產過程中 ,一方面成型會對塑件的結構 ,形狀 ,尺寸精度等諸方面提出要求 ,以便降低模具結構的復雜程度和制造難度 ,保證生產出價廉物美的產品 ;另一方面 ,模具設計者通過對給定塑件的結構工藝性進行分析 ,弄清塑件生產的難點 ,為模具設 計和制造提供依據(jù)。 厚 塑料制品的壁厚對制品的質量有至關重要的影響。壁厚過厚，不但用料多，容易產生氣泡、縮孔、凹陷等缺陷，而且冷卻時間長生產效率低；壁厚過薄，成型困難，流動阻力大。在此主要是分析壁厚對成型的影響，所以只驗證產品在脫模頂出時保證不變形。該產品的壁厚 此材料的推薦壁厚 范圍內。所以本次產品的壁厚值能滿足工藝要求。 模斜度 由于塑件成型時冷卻過程中產生收縮 ,使其緊箍在凸?；蛐托旧?,為了便于脫模 ,防止因脫模力過大而拉壞塑件或使其表面受損 ,與脫模 方向平行的塑件內 ,外表面都應具有合理的斜度。在塑件的高度比較小時也可以不需要脫模斜度。 脫模斜度為 。， 1~30 ，由此確定塑件的脫模斜度。 強肋 塑件上適當設置的加強肋可以防止塑件的翹曲變形；沿著物料流動方向的加強肋還能降低充模阻力，提高熔體流動性，避免氣泡，縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產生。 第二章 注塑件的設計 9 角 塑件上各處的輪廓過度和壁厚連接處，一般采用圓角連接，有特殊要求時才采用尖角結構。尖角容易產生應力集中，在受力或受沖擊載荷時會 發(fā)生破裂。圓角不僅有利于物料充模，同時也有利于融料在模具型腔內的流動和塑件的脫模。 件的尺寸精度及表面質量 寸精度 影響制品精度的因素較多。首先是模具的制造精度和模具的磨損量，其次是成型工藝條件的變化所引起的塑料收縮率的波動。另外，成型后的時效率變化和模具結構形狀對尺寸精度也有一定的影響。因此，對塑料制品的精度要求不能太高，應在保證使用功能的條件下，盡可能選擇低精度等級。 該產品零件圖所有尺寸為未注公差尺寸，根據(jù)國家推薦標準（ 14486定的 精度選取作為塑 料制品的尺寸公差等級。已注尺寸公差等級也在 C 的一般精度等級 圍內。所以該產品注射成型能夠達到此精度要求。表 2國家推薦標準的工程塑料模塑塑件尺寸公差，該表只取了在產品尺寸范圍內的數(shù)據(jù)。 件的表面質量 塑件的表面粗糙度，除了在成型時從工藝上盡可能避免冷疤，波紋等疵點外，主要的由模具的表面的粗糙度決定。塑件的表觀缺陷是其特有的質量指標，包括缺料，溢料與飛邊，凹陷與縮癟，氣孔，翹曲等。模具的腔壁表面粗糙度是塑件表面粗糙度的決定性因素，通常要比塑件高出一個等級。由于該制品為 一般日常生活用品，對表面粗糙度要求不高，取塑件表面粗糙度為 m。 第三章 塑件 3D 建模及注射成型工藝分析 10 第三章 塑件 3件的 3D 模型 運用 圖軟件繪制塑件的 3D 圖，如圖 示下： 圖 塑料端蓋 件的注射成型工藝性分析 步分析 ⑴通過 3D 模型質量屬性分析 分析結果：單件體積 = 19875 ㎜ 3 單件投影面積 =28553 ㎜ 2 密度 = 單件質量 =塑機 塑成型工藝參數(shù) 查模具設計手冊可知 注射成型的主要工藝參數(shù)如下表 3 3工藝參數(shù) 規(guī)格 工藝參數(shù) 規(guī)格 預熱和干燥 溫度 t/℃ : 80～ 95 成型時間 /s 注射時間 0～ 5 時間 /h: 4～ 5 保壓時間 15～ 30 料筒溫度 t/℃ 后段 150～ 170 冷卻時間 15～ 30 第三章 塑件 3D 建模及注射成型工藝分析 11 中段 165～ 180 總周期 40～ 70 前段 180～ 200 螺桿轉速 n/(m) 30～ 60 噴嘴溫度 t/℃ 170～ 180 后處理 方法 紅外線燈 烘箱 模具溫度 t/℃ 50～ 80 溫度 t/℃ 70 注射壓力 p/0～ 100 時間 /h 2～ 4 塑機的選擇 由公稱注射量選定注射機 由 析已得出單個塑件體積 V=15144 ㎜ 3 ，流道凝料 V’ =4545㎜ 3 實際注射量為 :15144× 2+4545= 根據(jù)實際注射量應小于 公稱注射量原則 , 即： = 由上計算初步確定注塑機為 0，查模具設計手冊注塑機主要技術參數(shù)如下表 3 表 3國產注射機 0技術參數(shù)表 特性 內容 特性 內容 結構類型 臥 拉桿內間距 (320× 520 理論注射容積（ 60 移模行程 (300 螺桿直徑 (40 最大模具厚度 (350 注射壓 (145 最小模具厚度 (170 注射速率 (g/s) 100? 鎖模形式 (液壓 塑化能力 (g/s) 具定位孔直徑 (125 螺桿轉速 (r/20~200 噴嘴球 半徑 (35 鎖模力 (600 噴嘴口直徑（ 4 第四章 模具結構設計 12 第四章 模具結構設計 腔數(shù)目的確定 注塑模的型腔數(shù)目 ,可以是一模一腔 ,也可以是一模多腔 ,在型腔數(shù)目的確定時主要考慮以下幾個有關因素： （ 1）塑件的尺寸精度； （ 2）模具制造成本； （ 3）注塑成型的生產效益； （ 4）模具制造難度。 考慮到該塑件是一般日用品，根據(jù)生產批量和經濟因素，初步確定該模具為一模兩腔。 型面的確定 由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、澆注系統(tǒng)的設計、塑件結構工藝性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推 出、排氣等多種因素的影響，因此在選擇分型面時應綜合分析，應遵循以下幾項的設計原則： 1）分型面應選擇在塑件外形最大輪廓處 2）分型面的選擇應有利于塑件的順利脫模 3）分型面的選擇應保證塑件的精度要求 4）分型面的選擇應滿足塑件的外觀質量要求 5）分型面的選擇要便于模具的加工制造 6）分型面的選擇應有利于排氣 除了以上這些基本原則以外，分型面的選擇還要考慮到型腔在分型面上的投影面積的大小。為了保證側向型芯的位置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。 口的確定 可適用于各種澆口 ,為了不影響外觀 ,確定使用潛伏澆口。澆口位置已經在 析中確定。 具材料的確定 現(xiàn)有模具模架已經標準化 ,所以在模具材料的選擇時主要是根據(jù)制品的特性和使用要求選擇合理的型腔和型芯材料 是關系到模具質 量的前提條件 ,如果選材不當，則所有的精密加工所投入的工時 , 第四章 模具結構設計 13 設備費用將浪費。 在選擇模具鋼時 ,首先必須考慮材料的使用性能和工藝性能 ,從使用性能考慮 :硬度是主要指標之一 ,模具在高應力作用下欲保持尺寸不變 ,必須有足夠的硬度 ,當承受沖擊載荷時還要考慮折斷 ,崩刃問題 ,所以韌性也是一重要指標 ,耐磨性是決定模具壽命的重要因素。從工藝性能考慮 :要熱加工工藝好 ,加工溫度范圍寬 ,冷加工性能如切削 ,銑削 ,拋光等加工性能好 ,此外還要考慮淬透性和淬硬性 ,熱處理變形和氧化脫碳等性能 要求材料來源廣 ,價格低。 模仁的材 料為 45#鋼。 屬優(yōu)質碳素塑料模具鋼，與普通優(yōu)質 45 碳素鋼相比，其鋼中硫，磷含量低，鋼材純度好。制造小型塑料模具，用調質處理可獲得較高的硬度和較好的強韌性。 的優(yōu)點是價格便宜，切削加工性好，淬火后具有較高的硬度，調質處理后具有良好的強韌性和一定的耐磨性，被廣泛用于制造中、低擋的塑料模具。 材料預備熱處理： 斷后退火；⑵高溫回火；⑶正火 推薦回火規(guī)范：回火溫度為 500~560 C。 ，空冷，硬度為 25~33 注系統(tǒng)的設計 注塑模的澆注系 統(tǒng)是指模具中從注塑機噴嘴開始到型腔入口為止的塑料熔體的流動通道，它由主流道，分流道，冷料穴和澆口組成。它向型腔中的傳質，傳熱，傳壓情況決定著塑件的內、外表質量，它的布置和安排影響著成型的難易程度和模具設計及加工的復雜程度，所以澆注系統(tǒng)是模具設計中的重點內容之一。 流道設計 主流道是一端與注塑機噴嘴相接觸，另一端與分流道相連的一段帶有有錐度的流動通道。根據(jù)注塑機型號設計主流道尺寸，具體尺寸詳見圖紙。 由于主流道要與高溫的塑料熔體和噴嘴反復接觸和碰撞，所以主流道部分常設計成可拆卸的主流道澆口套，以便 選用優(yōu)質的鋼材單獨加工和熱處理。澆口套結構設計如圖 示采用兩顆 20L 螺釘固定。由注塑機確定定位圈的尺寸，定位圈采用兩顆 20L 螺釘固定，如圖 示。 第四章 模具結構設計 14 圖 口套 圖 4位圈 流道設計 分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設在分型面上，起分流和轉向作用，分流道的長度取決于模具型腔的總體布置和澆口位置，分流道的設計應盡可能短，以減少壓力損失，熱量 損失和流道凝料。分流道的斷面形狀有圓形，矩形，梯形， U 形和六角形。澆道的截面積越大，壓力的損失就越大；澆道的表面積越小，熱量的損失就越少。用澆道的截面積和表面積的比值來表示澆道的效率，效率越高，澆道的設計越合理?？紤]熱量損失和澆道加工性能等因素，查 [6] 4擇圓形截面的分澆道。示。 料井 冷料井一般位于主流道對面的動模板上，或處于分流道末端，其作用是存放料流前端的冷料，防止冷料進入型腔而形成冷接縫，此外，開模時又能將主流道凝料從定模板中拉出，冷料井的尺寸，宜 稍大于主流道大端的直徑，長度約為主流道大端直徑。該模具的冷料井設計錐形的冷料井。 口 澆口是連接分流道與型腔的一段細短的通道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的形狀，數(shù)量，尺寸和位置對塑件的質量影響很大，澆口的主要作用有兩個，一是塑料熔體流經的通道，二是澆口的適時凝固可控制保壓時間。澆口的類型有很多，有點澆口，側澆口，直接澆口，潛伏式澆口等，各澆口的應用和尺寸按塑件的形狀和尺寸而定。該模具采用潛伏式澆口，已在 有以下特性 : ① 形狀簡單，去除澆口方便，便于加工，而且尺寸精度容易保證； ② 試模時如發(fā)現(xiàn)不當，容易及時修改； ③ 能相對獨立地控制填充速度及封閉時間； ④ 對于殼體形塑件，流動充填效果較佳。 澆口的截面形狀和分流道的一樣都采用圓形截面，與分流道的連接方式見圖 示。 第四章 模具結構設計 15 圖 主流道、分流道、澆口的連接情況 型零件結 構設計 所謂成型零件是模具中決定塑件幾何形狀和尺寸的零件，它包括凹模、型芯、鑲塊、成型桿和成型環(huán)等。成型零件工作時，直接與塑料接觸，承受塑料熔體的高壓、料流的沖刷，脫模時與塑件間還發(fā)生磨擦。因此，成型零件要求有正確的幾何形狀，較高的尺寸精度和較低的表面粗糙度，此外，成型零件還要求結構合理，有較高的強度、剛度及較好的耐磨性能。 設計成型零件時，應根據(jù)塑料的特性和塑件的結構及使用要求，確定型腔的總體結構，然后根據(jù)成型零件的加工、熱處理、裝配等要求進行成型零件結構設計，計算成型零件的工作尺寸，對關鍵的成型零件進行 強度和剛度校核。以下是成型零件的結構設計。 根據(jù)產品特征，為了便于加工制造，型腔采用整體鑲嵌式，型腔靠用 8顆 40L 螺釘固定于型腔板，如圖 示；型芯也采用整體鑲嵌式，型芯用 8 顆 30L 螺釘固定，如圖 示； 第四章 模具結構設計 16 圖 腔 圖 芯 第四章 模具結構設計 17 架的選用 注射模標準模架共有兩個國家標準 ： 一是使用于模板尺寸 B× L≤ 560900中小型模架 （ 1990）； 二是使用于模板尺寸 B× 306302502000大 型模架 （ 1990） 。 塑料模具型腔在成型過程中承受著塑料熔體的高壓，如果側壁或底板的強度不足，則可能產生開裂，如果強度不足，則可能產生過大的變形，造成溢料，使脫模困難，型腔側壁和底板厚度的計算方法有強度計算和剛度計算兩種，一般情況下，大尺寸型腔剛度不足是主要問題，應按剛度條件計算，小尺寸型腔強度不足是主要問題，應按強度條件計算。 根據(jù)制件的尺寸分析，本制件的成型型腔屬于較大尺寸，所以應按剛度來計算，而型腔采用的是整體嵌入式，根據(jù)型腔的材料和經驗，型腔的壁厚為 17～ 19套壁厚 45～ 50 由 此 按 經 驗 參 考 標 準 模 架 ， 選 取 標 準 模 架 為 B/T 4架參數(shù)表 名稱 材料 尺 寸（ 上模座板 45 鋼 300 × 220× 15 動模固定板 45 鋼 150 × 170× 20 中間板 45 鋼 220 × 150× 20 支撐件 45 鋼 150 × 80× 30 下模座板 45 鋼 250 × 150× 25 推板 45 鋼 150 × 150× 20 推板固定板 45 鋼 150 × 150× 20 向機構的設計 注射模的導向機構 主要有導柱導向和錐面定位兩種類型。導柱導向機構用于動、定模之間的開合模導向和脫模機構的運動導向。錐面定位機構用于動、定模之間的精密對中定位。 設計導柱和導套需要注意的事項有： ⑴合理布置導柱的位置，導柱中心至模具外緣至少應有一個導柱直徑的厚度；導柱不應設在矩形模具四角的危險斷面上。通常設在長邊離中心線的1/3 處最為安全。導柱布置方式常采用等徑不對稱布置，或不等直徑對稱布置。 ⑵導柱工作部分長度應比型芯端面高出 6~8 確保其導向與引導 第四章 模具結構設計 18 作用。 ⑶導柱工作部分的配合精度采用 H7/精度時可采取更低 的配合要求；導柱固定部分配合精度采用 H7/套外徑的配合精度采取 H7/合長度通常取配合直徑的 倍，其余部分可以擴孔，以減小摩擦，降低加工難度。 ⑷導柱可以設置在動?；蚨?，設在動模一邊可以保護型芯不受損壞，設在定模一邊有利于塑件脫模。 ⑸除了在動模和定模之間設置導柱，導套以外，還需要在推板與動模坐之間設置導柱、導套，以保證推板的順利推出。 合模導向機構的設計 導柱：由模架已經確定基本尺寸為φ 20長 L=135細資料看零件圖紙； 導套：由導柱基本尺寸確定，長度 L=90詳細資料看零件圖紙。 出機構的設計 注射成型每一循環(huán)中，塑件必須準確無誤地從模具的凹?；蛐托旧厦摮觯瓿擅摮鏊芗难b置稱為脫模機構，也稱頂出機構。 本設計使用簡單的推桿脫模機構和利用斜頂設計推出機構的類型為一次推出機構。因為該塑件的分型面簡單，結構也不復雜，采用推簡單的脫模機構可以簡化模具結構，給制造和維護帶來方便。頂出機構如圖 示。 圖 推出結構 氣設計 在塑料熔體填充注射模腔過程中，模腔內除了原有的空氣外，還有塑料含有的水分在 注射溫度下蒸發(fā)而形成的水蒸汽，塑料局部分解產生的低分子 第四章 模具結構設計 19 揮發(fā)氣體，塑料助劑揮發(fā)（或化學反應）所產生的氣體以及熱固性塑料交聯(lián)硬化釋放的氣體等；這些氣體如果不能被熔融塑料順利地排出模腔，將在制件上形成氣孔，接縫，表面輪廓不清，不能完全充滿型腔，同時，還會因為氣體被壓縮而產生的高溫灼傷制件，使之產生焦痕，色澤不佳等缺陷。模具的排氣可以利用排氣槽排氣，分型面排氣，利用型芯，推桿，鑲件等的間隙排氣。 度調節(jié)系統(tǒng)設計 在注塑成型過程中，模具的溫度直接影響到塑件成型的質量和生產效率。由于各種塑料的性能和成型工藝 要求不同，模具的溫度要求也不同。流動性差的塑料如 ，要求模具溫度高，溫度過低會影響塑料的流動，增大流動剪切力，使塑件內應力增大，出現(xiàn)冷流痕，銀絲，注不滿等缺陷。普通的模具通入常溫的水進行冷卻，通過調節(jié)水的流量就可以調節(jié)模具的溫度，為了縮短成型周期，還可以把常溫的水降低溫度后再通入模內，可以提高成型效率。對于高熔點，流動性差的塑料，流動距離長的制件，為了防止填充不足，有時也在水管中通入溫水把模具加熱。由前面分析可知道 48℃，模具溫度為 。 度調節(jié)對塑件 質量的影響 ⑴采用較低的模溫可以減小塑料制件的成型收縮率； ⑵模溫均勻，冷卻時間短，注射速度快可以減少塑件的變形 ⑶對塑件表面粗糙度影響最大的除型腔表面加工質量外就是模具溫度，提高模溫能大大改善塑件的表面狀態(tài)； 溫度對塑件質量的影響有相互矛盾的地方，設計時要根據(jù)材料特性和使用要求偏重于主要要求。 溫度調節(jié)系統(tǒng)的要求 ⑴根據(jù)塑料的品種確定是對模具采用加熱方式還是冷卻方式； ⑵希望模溫均一，塑件各部同時冷卻，以提高生產率和提高塑件質量； ⑶采用低的模溫，快速，大流量通水冷卻效果一般比較好； ⑷溫度 調節(jié)系統(tǒng)應盡可能做到結構簡單，加工容易，成本低廉； 卻系統(tǒng)設計 由 ⑷分析得出，需要給模具設計冷卻系統(tǒng)，重點在上部球形面和直流道。 ⑴設計原則 第四章 模具結構設計 20 ①盡量保證塑件收縮均勻，維持模具的熱平衡； ②冷卻水孔的數(shù)量越多，孔徑越大，則對塑件的冷卻效果越好； ③盡可能使冷卻水孔至型腔表面的距離相等，與制件的壁厚距離相等，經驗表明，冷卻水管中心距 B 大約為 卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為 小不要小于 10。 ④澆口處加強冷卻，冷卻水從澆口處進入最佳； ⑤應降低進 水和出水的溫差，進出水溫差一般不超過 5℃ ⑥冷卻水的開設方向以不影響操作為好，對于矩形模具，通常沿寬度方向開設水孔。 ⑦合理確定冷卻水道的形式，確定冷卻水管接頭位置，避免與模具的其他機構發(fā)生干涉。 該塑件屬于中等深度的塑件，又由于前面分析可以知道，在塑件外面和直流道處需要重點冷卻。因此在型芯型腔都設置了兩層冷卻水線。根據(jù)冷卻水線設計原則，冷卻水道的直徑均為 6 ㎜。 第五章 注射機的校核 21 第五章 注射機的校核 大注塑量的校核 根據(jù)生產經驗，注射機的最大注射量是其額定注射量的 80%。所以，一個周期內 所需的塑料溶體的總量必須在注射機的額定注射量的 80%以內。 =60 見注塑機參數(shù)表） 80%=60× 8 校驗合格。 模力的校核 在確定了型腔壓力和分型面面積之后，可以按下式校核注塑機的額定鎖模力： F＞ K 5954 ㎜ 2； 30 K 安全系數(shù)，通常取 K= K 5954× 30=知 F=600以 F> 鎖模力滿足要求。 具外形尺寸校核 注塑模外形尺寸應小于注塑機工作臺面的有效尺寸。模具長寬方向的尺寸要與注塑機拉桿間距相適應，模具至少有一個方向的尺寸能穿過拉桿間的空間裝在注塑機的工作臺面上。由表 3得注塑機的拉桿間距為 320×520模板 Z 座的尺寸為 250× 450滿足要求。 第五章 注射機的校核 22 具厚度校核 模具厚度必須滿足下式： ? 150? 270? 350 滿足要求。 式中 — 所設計的模具厚度 270 — 注塑機所允許的最小模具厚度 150 — 注塑機所允許的最大模具厚度 350 具安裝尺寸校核 注塑機的動模板，定模板臺面上有許多不同間距的螺釘孔或“ T”形槽，用于安裝固定模具。模具固定安裝方法有兩種：螺釘固定，壓板固定。采用螺釘直接固定時（大型模具常用這種方法），模具動，定模板上的螺孔及其間距，必須與注塑機模板臺面上對應的螺孔一致；采用壓板固定時（中，小模具多用這種方法），只要在模具的固定板附近有螺孔就行，有較大 的靈活性。該模具外形尺寸為 200× 200 屬小型模具，所以采用壓板固定法。 模行程校核 所選注塑機為全液壓式鎖模機構，最大開模行程受模具厚度影響。此時最大開模行程 于注塑機移動、固定模板臺面之間的最大距離減去模具厚度。 （ 5~10） 300≧ 20+104+10 300≧ 134 滿足要求。 式中 — 注塑機移模行程 300 — 推出距離 20 — 流道凝料與塑件高度 104 第六章 模具總裝設計 23 第六章 模具總裝設計 具裝配及加工要求 模具精度是影響塑料成型件精度的重要因素之一，為了保證模具 精度，塑料模具制造時應達到以下技術要求： a、組成塑料模具的所有零件，在材料加工精度和熱處理質量等方面均應符合相應圖樣的要求。 b、組成模架的零件應達到規(guī)定的加工要求，裝配成套的模架應活動自如，并達到規(guī)定的平行度和垂直度要求 c、模具的功能必須達到設計要求 d、為了鑒別塑料成型件的質量，裝配好的模具必須在生產條件下試模，并根據(jù)試模存在問題進行修整，直至試出合格的成型件為止。 工要求 1）模具分型面及組合件的結合面應很好貼合，局部間隙不大于 ）模具成型表面的內外銳角、尖邊、圖樣上未 角（分型面及結合面除外）。當不允許有圓角時 ,應在圖樣上注明。 3）圖樣中未注明公差的一般尺寸其極限偏差按 準即孔按 按 度按 加工。 4）模具中各承壓板（模板）的兩承壓面的平行度公差按 錄一的 5 級。 5）導柱、導套孔對模板平面的垂直度公差按 錄一的 4 級。導柱、導套之間的配合按 H8/ 6）模具中安裝鏍釘（鏍栓）之螺紋孔及其通孔的位置公差不大于 2相應各孔配作。 7）導柱 (直導柱、臺肩導柱 )其配合部位的大徑與小 徑的同軸度公差 錄一的 5 級。 8）導套（直導套、帶頭導套）外圓與內孔的同軸度公差 t 按 錄一的 5 級。 9