103-手機(jī)外殼注塑模具的設(shè)計(jì)
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告
題目：手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展?fàn)顩r
本設(shè)計(jì)已經(jīng)完成以下內(nèi)容：
（1） 對(duì)于在開題報(bào)告中，老師對(duì)我總設(shè)計(jì)草圖，開題報(bào)告中提出的相關(guān)問題，我修改了平面圖、剖面圖，通過指導(dǎo)老師的檢查；完善了開題報(bào)告的內(nèi)容和格式。
（2） 根據(jù)相關(guān)規(guī)定、規(guī)范和原則，完成了塑件的材料選擇及其工藝性的了解，成型方案的擬定和模架的選擇，外文文獻(xiàn)的翻譯，塑件總裝配圖初步的繪制。
具體完成情況如下：
1.1 塑件原材料的分析
圖1 塑件圖
（1）該制品所用材料為ABS塑料，其是由三種單體聚合而成，故而它有三種單體的綜合性能。ABS塑料具有較高的沖擊強(qiáng)度和表面硬度以及耐磨性，適合旋手柄的使用需求。另外，它具有化學(xué)穩(wěn)定性和良好的節(jié)電性能，制品的尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤，可拋光和電鍍。
（2）ABS塑料有較好的成型性能，它的流動(dòng)性較好，成型收縮率較小，比熱容較低，塑化和凝固效率高，利于制品的成型，但是ABS塑料的吸水性大，成型前必須干燥，干燥時(shí)采用負(fù)壓沸騰干燥。
1.2 分型面的選擇
分型面為定模和動(dòng)模的分界面，每個(gè)塑件的分型面可能有一種，也可能有幾種選擇。合理的選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：
（1）分型面應(yīng)選在制品最大截面處；（首要原則）
（2）分型面的痕跡不影響制品的外觀；
（3）澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理安排；
（4）有利于排氣；
（5）使推桿的痕跡不露在塑件的外觀表面上；
（6）使塑件開模后留在動(dòng)模上，便于推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置；
（7）盡可能滿足使用要求且容易脫模；
（8）盡量減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力；
（9）有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，保證制品的尺寸精度；
（10）長型芯置于開模方向上；
圖2 分型面的選擇
1.3 型腔的排列方式的確定
（1） 塑件尺寸精度
（2） 模具制造成本
（3） 注塑成形的生產(chǎn)效益
（4） 制造難度
本設(shè)計(jì)根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，考慮型腔布局方式，采用一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)，這樣比一模一腔模具的生產(chǎn)效率高，同時(shí)結(jié)構(gòu)更為合理。
圖3 型腔圖
2.存在問題及解決措施
存在的問題：在本設(shè)計(jì)里涉及到了許多非標(biāo)準(zhǔn)件的選用，雖然之前接觸過，但在綜合考慮結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)等方面還有所欠缺。我會(huì)認(rèn)真的參考資料積極地和同學(xué)討論，向老師請(qǐng)教。還有就是軟件畫圖存在問題不能完全按照計(jì)算結(jié)果畫出相一致的圖。
解決措施：繼續(xù)完善計(jì)，從圖中改進(jìn)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，以求更加準(zhǔn)確。
3.后期工作安排
（1）對(duì)所確定的實(shí)施方案進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析。
（2）修改完善裝配圖。
（3）撰寫說明書，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的其余部分。
（4）完成論文的錄入排版，準(zhǔn)備答辯。
（5）畢業(yè)答辯，裝訂論文。
指導(dǎo)教師簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目：手機(jī)外殼注塑模具的設(shè)計(jì)
1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1題目背景和意義：
我國塑料模工業(yè)從起步到現(xiàn)在，歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)，有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。模具市場(chǎng)的總體趨勢(shì)是平穩(wěn)向上的，在未來的模具市場(chǎng)中，塑料模具發(fā)展速度將高于其它模具，在模具行業(yè)中的比例將逐步提高。本設(shè)計(jì)題目涉及目標(biāo)均為工程實(shí)際零件，通過對(duì)塑件的實(shí)體測(cè)繪，完成基本參數(shù)的采集，然后運(yùn)用《塑料模具設(shè)計(jì)》《塑料成型工藝》等知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生利用Pro/E、CAD等軟件完成模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)的核計(jì)算，完成包括選材、熱處理、制造工藝規(guī)程、可行性分析等工作。本設(shè)計(jì)旨在鍛煉學(xué)生在專技術(shù)應(yīng)用能力上達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的基本要求，在塑料成型工藝與塑料模具設(shè)計(jì)技術(shù)方面得到全面提高，并受到模具設(shè)計(jì)工程師的基本訓(xùn)練。
1.2國內(nèi)外相關(guān)研究情況
1.2.1國外塑料模板研究現(xiàn)狀
塑料模板是節(jié)能型綠色環(huán)保產(chǎn)品,具有廣闊的發(fā)展前景。近幾年,國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家的塑料模板發(fā)展很快,開發(fā)了各種品種規(guī)格的塑料模板。
1.2.2德國塑料模板的應(yīng)用情況
德國NOE模板公司,是德國較大的跨國模板公司之一多年前,該公司研制開發(fā)了一種NOE PLAST可塑模 板內(nèi)襯可以把精美的木紋、浮雕大理石、花崗石等外飾面真實(shí)地表現(xiàn)到混凝土上,創(chuàng)造出更具建筑美感的混凝土表面。已設(shè)計(jì)出130多種不同花紋,可以滿足外裝飾為木制、磚瓦石料石膏等外觀效果(如圖1所示)。這種模板內(nèi)襯用于預(yù) 制混凝土和現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu),能得到同樣的效果,如果使用得當(dāng) ,可以周轉(zhuǎn)100次以上,廣泛應(yīng)用于橋梁、立交橋、建筑外墻、隔聲墻、天花板,以及車站辦公樓、飯店等公共建筑的地坪。由于在混凝土內(nèi)可以加入不同顏色的調(diào)料,使?jié)沧⒌幕炷溜椕娓普?這種模板將混凝土澆注與外裝飾結(jié)合 施工,可以省去大量裝飾用的材料和人工費(fèi)用,綜合經(jīng)濟(jì)效果較好的。
（a） (b)
圖 1 NOEPLAST 可塑模板內(nèi)襯
1.2.3美國塑料模板應(yīng)用情況
美國SYMONS模板公司是全球較大的模板公司之一。該公司模板產(chǎn)品在美國的市場(chǎng)占有率最大,SYMONS鋼框膠合板模板系統(tǒng)在世界很多國家的建筑工程中已得到大量應(yīng)用。近年來,該公司大力研制開發(fā)了各種塑料裝飾襯模,這種模板共分7大類,193種,705個(gè)規(guī)格其中線條型襯模有40種,13個(gè)規(guī)格,木紋型襯模有34種, 126個(gè)規(guī)格；磚塊型襯模有8種,38個(gè)規(guī)格；石塊型襯模有12種,56個(gè)規(guī)格；石料型襯模有34種,98個(gè)規(guī)格；平滑凹槽型襯模有44種,170個(gè)規(guī)格；其他類型襯模有 21種,79個(gè)規(guī)格。在澆注的混凝土內(nèi)可以摻入不同顏料,因此可以成型各種顏色和各種花紋的外裝飾及地坪,效果較好的,如圖2所示。
圖2 SYMONS模板公司塑料模板
1.2.4國內(nèi)塑料模板研究現(xiàn)狀
我國目前建筑塑料模板的產(chǎn)量很低,還沒有得到普遍推廣應(yīng)用,各種塑料模板正 處于不斷開發(fā)和發(fā)展的階段。以下介紹我國一些的塑料模板應(yīng)用情況。
1.2.5玻璃纖維增強(qiáng)塑料模板
1982年寶鋼工程指揮部和上海躍華玻璃廠聯(lián)合研制成定型組合式增強(qiáng)塑料模板,于1983年通過鑒定這種模板選用聚丙烯為基材,玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,采用注塑模壓成型,模板結(jié)構(gòu)和規(guī)格尺寸與組合鋼模板基本相同，通過上海寶鋼10多項(xiàng)建筑工程應(yīng)用,取得較好的效果,受到施工人員的好評(píng)。
1.2.6 竹材增強(qiáng)木塑模板
2004年,湖北石首鑫隆塑業(yè)有限公司研制成功了竹材增強(qiáng)木塑模板,以聚丙烯樹脂為基材,添加木屑和阻燃劑,以竹筋為增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性板材,采用層壓機(jī)熱壓成形。這種模板的特點(diǎn)是采用竹筋增強(qiáng),材料的強(qiáng)度和剛度較好的,能達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；樹脂內(nèi)添加了木屑,減少了樹脂用量,減輕了重量,降低了成本。周轉(zhuǎn)可達(dá) 30~50次,用于鋼框塑料模板可以使用100次左右,這種模板在橋梁工程中得到大量應(yīng)用,效果較好的。
2本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施
2.1 本課題研究主要內(nèi)容：
（1）對(duì)塑件進(jìn)行實(shí)體測(cè)繪，并完成基本參數(shù)的計(jì)算及注射機(jī)的選用；（2）確定模具類型及結(jié)構(gòu)，完成模具的結(jié)構(gòu)草圖的繪制；（3）運(yùn)用Pro/E、CAD等工具軟件輔助設(shè)計(jì)完成模具整體結(jié)構(gòu)；（4）對(duì)模具工作部分尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；（5）對(duì)模具典型零件需進(jìn)行選材及熱處理工藝路線分析；（6）對(duì)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和環(huán)保分析 （7）繪制模具模具零件圖及裝配圖；（8）對(duì)模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維剖析，輸出模具開合結(jié)構(gòu)圖；（9）選2個(gè)典型零件編制加工工藝規(guī)程；（10）編寫設(shè)計(jì)說明書。內(nèi)容如下：
①塑件成型工藝性（原材料、結(jié)構(gòu)和尺寸）分析；
②計(jì)算塑件的體積和重量（包含初選注射機(jī)型號(hào)）；
③塑件注射工藝參數(shù)的確定；
④注射模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（選擇分型面、確定型腔數(shù)量和排列方式、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等）；
⑤模具設(shè)計(jì)的有關(guān)計(jì)算（包含注射機(jī)有關(guān)參數(shù)的校核）等；
⑥Nc加工軌跡及G代碼；
2.2研究方案
首先進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，可以按模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)—注塑機(jī)的選擇—澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
—分型面選擇—導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)—側(cè)向分型及抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)—溫度調(diào)節(jié)系
統(tǒng)的設(shè)計(jì)—模具總裝圖。
表1單型腔與多型腔的對(duì)比
類 型
優(yōu) 點(diǎn)
缺 點(diǎn)
使用范圍
單型腔模具
塑件的精度高；工藝參數(shù)易于控制；模具結(jié)構(gòu)簡單；制造成本低，周期短
塑料成型的生產(chǎn)率低，塑件的成本高
塑件較大，精度要求較高或者小批量試產(chǎn)
多型腔模具
塑料成型的生產(chǎn)率高，成本低
塑件的精度低；工藝參數(shù)難以控制；磨具結(jié)構(gòu)復(fù)雜；成本高，周期長
大批量、長期生產(chǎn)的小型塑件
另外該塑件形狀為殼類零件，整體結(jié)構(gòu)較規(guī)則，尺寸較小，且是大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率，降低成本，故采用注塑模具成批生產(chǎn)。該塑件壁薄，不宜用推桿，所以采用推件板推出脫模。該模具采用一模四腔,對(duì)比如表1，必須設(shè)置分流道，用點(diǎn)澆口形式從零件底部中心進(jìn)料，利用間隙即可排氣。
2.3研究方法或措施
（1）、利用相關(guān)教材及參考資料，以及查閱圖書館的相關(guān)手冊(cè)。并利用網(wǎng)絡(luò)資源了解塑料模具的相關(guān)理論知識(shí)。
（2）、使用Pro/E軟件將設(shè)計(jì)完成的塑料制品調(diào)入到模具設(shè)計(jì)模組當(dāng)中，進(jìn)行裝配和型腔排布，再進(jìn)行注射塑料模具、型腔、型芯滑塊等成型零件的設(shè)計(jì)，最后完成二維工程和三維視圖。
（3)、運(yùn)用所學(xué)輔助軟件CAD進(jìn)行繪制典型的零件圖、模具裝配圖等。
(4)、編寫設(shè)計(jì)說明書。
3本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作
本課題的重點(diǎn)是：利用PROE進(jìn)行模具的繪制，結(jié)構(gòu)圖、零件圖，注塑設(shè)備選擇，確定收縮率和分型面，模架、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
難點(diǎn)是：注塑機(jī)的選型，導(dǎo)向與定位機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
前期已開展的工作：查閱了手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，了解了注塑模具的的大概方案；繪制proe三維圖，以及二維圖；整理資料。
4完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃（按周次填寫）
1) 1周：前期準(zhǔn)備，查閱資料，了解課題。
2) 2-3周：研究塑件的結(jié)構(gòu)和材料等，繪制塑件的三維圖和CAD圖。
3) 4周：完成開題報(bào)告，進(jìn)行開題檢查。
4) 5-6周：對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量，確定零件的幾何尺寸。
5) 7周：完成中期報(bào)告，進(jìn)行中期檢查。
6) 8周：在對(duì)零件進(jìn)行分析，繪制零件圖。
7) 9-10周：完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配圖的繪制。
8) 11-12周：完成三位建模，并進(jìn)行模型裝配。
9) 13-14周：完善裝配模型，撰寫畢業(yè)論文。
10) 15周：整理資料，進(jìn)行畢業(yè)答辯。
指導(dǎo)教師意見（對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導(dǎo)教師： 年 月 日
所在系審查意見：
系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目：手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)
手機(jī)外殼注塑模具設(shè)計(jì)
摘?? 要
在現(xiàn)實(shí)生活里，手機(jī)已經(jīng)成為人們的一個(gè)生活必須品。本次設(shè)計(jì)的制品為手機(jī)外殼注射模設(shè)計(jì)，利用Pro/E軟件CAD軟件對(duì)手機(jī)外殼及模具進(jìn)行三維造型，模架選取，裝配圖和零件圖。從塑料產(chǎn)品成型特征、分型面的選擇、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)、型芯和型腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等多方面詳細(xì)闡述了手機(jī)外殼注塑模具的設(shè)計(jì)過程。同時(shí)合理地選擇了注塑機(jī)，并對(duì)注塑壓力，?鎖模力，頂出力等注射工藝參數(shù)進(jìn)行校核，進(jìn)一步保證了設(shè)計(jì)的合理性。如此設(shè)計(jì)出的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運(yùn)用可靠。最后對(duì)模具結(jié)構(gòu)與注射機(jī)的匹配進(jìn)行了校核，并用Pro/e繪制了一套模具裝配圖和零件圖。
關(guān)鍵詞：?手機(jī)；注塑模具；裝配圖
?????
I
Mobile?Phone?Casing?Plastic?Mold?Design
Abstract
?In?real?life,?the?mobile?phone?has?become?one?of?the?necessities?of?life.?The?design?of?products?for?the?mobile?shell?injection?mould?design,?use?Pro/E?software?CAD?software?of?cell?phone?shell?and?die?for?3?d?modeling,?formwork?selection,?and?the?assembly?drawing.?From?plastic?moldingcharacteristics,?classification,?the?selection?of?gating?system?design,?cores?and?cavity?structure?design,?roll?out?mechanism?design,?cooling?system?design,?steering?mechanism?design?and?so?on?various?details?a?cell?phone?casing?injection?mold?design?process.?At?the?same?time?for?reasonable?selection?of?the?plastic?injection?machine,?and?the?injection?pressure,?clamping?force,?top,?the?output?and?injection?process?parameters,?check?the?further?ensure?that?the?rationality?of?the?design.?So?the?structure?of?the?design?to?ensure?reliable?mould?work.?Finally?in?mould?structure?and?the?matching?of?the?injection?machine,?check?the?Pro/e?and?draw?a?mold?assembly?drawing?and?drawing.?
Key?Words:Mobile?Phone；Injection?Mould；Assembly?Drawings?
II
主要符號(hào)表
K 安全系數(shù)
E 材料彈性模量
Smax 塑料的最大收縮率
Smin 塑料的最小收縮率
Δs 塑件公差
Φ 安全系數(shù)
Qcp 塑料平均收縮率
S頂 頂出行程
Ds 塑件內(nèi)形基本尺寸
α 傾斜角
Hs 塑件內(nèi)形深度基本尺寸
Q 抽拔阻力
P1 動(dòng)模受的總壓力
P 斜導(dǎo)柱所受的彎曲力
F 塑件的投影面積
ε 塑件收縮率
P 型腔壓力
f 摩擦系數(shù)
K 修正系數(shù)
μ 塑料泊桑比
III
I
目 錄
1 緒論 2
2 工藝分析 4
2.1塑件的材料分析 4
2.1.1材料使用性能分析 4
2.1.2材料成型性能分析 4
2.2塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量分析 4
3 設(shè)備的確定 6
3.1型腔數(shù)目以及布局確定 6
3.1.1型腔數(shù)目確定 6
3.1.2布局確定 6
3.1.3注射成型過程 7
3.2注射機(jī)初選 7
3.2.1塑件體積和質(zhì)量計(jì)算 7
3.2.2選定的注射機(jī)型號(hào)和工藝參數(shù) 8
4 分型面的確定 9
5 成型零件的設(shè)計(jì) 11
5.1型腔板側(cè)壁的厚度確定 11
5.2型腔板尺寸確定 11
5.3成型尺寸計(jì)算 11
5.3.1型腔尺寸計(jì)算 12
5.3.2型芯尺寸計(jì)算 13
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14
6.1主流道設(shè)計(jì) 14
6.1.1主流道尺寸 15
6.2分流道的設(shè)計(jì) 15
6.2.1分流道的截面形狀 16
6.2.2分流道的截面尺寸 16
6.3澆口設(shè)計(jì) 16
6.3.1澆口類型確定 17
6.3.2澆口尺寸確定 17
7 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 18
7.1導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì) 18
7.2定位圈的設(shè)計(jì) 18
7.3墊塊的設(shè)計(jì) 18
8 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19
8.1脫模力計(jì)算 19
8.2推出機(jī)構(gòu)的類型確定 19
8.3機(jī)動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu) 19
8.4側(cè)抽機(jī)構(gòu)的分類 19
8.5復(fù)位桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20
8.5.1復(fù)位桿的作用 20
8.5.2復(fù)位桿的結(jié)構(gòu) 20
9 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21
9.1冷卻介質(zhì) 21
9.2澆口的設(shè)計(jì) 23
10 標(biāo)準(zhǔn)模架選擇 24
11 注射機(jī)工藝參數(shù)及安裝尺寸校核 25
11.1鎖模力校核 25
11.2最大注射容量校核 25
11.3安裝尺寸以及有關(guān)尺寸的校核 25
11.3.1模具閉合高度校核 25
11.3.2最大開模行程校核 26
12 典型零件加工工藝過程 27
13 結(jié)論 28
參考文獻(xiàn) 29
致 謝 30
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明 31
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明 32
V
緒論
16
1 緒論
近年來，隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展和通用與工程塑料在強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，塑料制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，如：家用電器、儀器儀表，建筑器材，汽車工業(yè)、日用五金等眾多領(lǐng)域，塑料制品所占的比例正迅猛增加。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的塑料件往往能代替多個(gè)傳統(tǒng)金屬件。工業(yè)產(chǎn)品和日用產(chǎn)品塑料化的趨勢(shì)不斷上升。塑料作為現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)材料之一，已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，并且直接影響著塑料制品的質(zhì)量、性能與生產(chǎn)周期。先進(jìn)的制造技術(shù)（如CAD/CAM/CAE等）制造生產(chǎn)注塑模具，不僅省時(shí)省力，更是實(shí)現(xiàn)了無圖紙化加工，增加了制品的準(zhǔn)確性，縮短模具的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)周期。注塑模成型與信息技術(shù)緊密相連。未來注塑模具制造將是以計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為主導(dǎo)技術(shù)，以信息流暢作為所要備件的有極強(qiáng)應(yīng)變能力于競(jìng)爭力的技術(shù)。
模具是制造業(yè)的一種基本工藝裝備，它的作用是控制和限制材料（固態(tài)或液態(tài)）的流動(dòng)，使之形成所需要的形體。用模具制造零件以其效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，材料消耗低，生產(chǎn)成本低而廣泛應(yīng)用于制造業(yè)中。
自改革開放以來，到目前為此制造業(yè)在中國國民經(jīng)濟(jì)中占的比重已占到45%，制造業(yè)部門成為GDP增長的主要支撐力量。模具制造的重要性主要體現(xiàn)在市場(chǎng)的需求上，僅以汽車，摩托車行業(yè)的模具市場(chǎng)為例。汽車，摩托車行業(yè)是模具最大的市場(chǎng)，在工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，這一市場(chǎng)占整個(gè)模具市場(chǎng)一半左右。汽車工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)五大支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車工業(yè)重點(diǎn)是發(fā)展零部件，經(jīng)濟(jì)型轎車和重型汽車，汽車模具作為發(fā)展重點(diǎn)，已在汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)政策中得到了明確。目前世界模具市場(chǎng)供不應(yīng)求，模具的主要出口國是美國，日本，法國，瑞士等國家。中國模具出口數(shù)量極少，但中國模具鉗工技術(shù)水平高，勞動(dòng)成本低，只要配備一些先進(jìn)的數(shù)控制模設(shè)備，提高模具加工質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，溝通外貿(mào)渠道，模具出口將會(huì)有很大發(fā)展。研究和發(fā)展模具技術(shù)，提高模具技術(shù)水平，對(duì)于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著特別重要的意義?，F(xiàn)代模具行業(yè)是技術(shù)，資金密集性的行業(yè)，模具行業(yè)的發(fā)展，可以帶動(dòng)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著輻射性的影響。
我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比有很大的差距，但在國家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟(jì)政策的支持和引導(dǎo)下，我國模具工業(yè)發(fā)迅速。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國（未包括香港、臺(tái)灣、澳門）現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近2萬家，從業(yè)人員約50萬人，2000年總產(chǎn)值為270億元，占世界總量的5%，但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導(dǎo)地位，商品化模具僅為1/3左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應(yīng)求，特別是精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具，仍主要依賴進(jìn)口。目前，就整個(gè)模具市場(chǎng)來看，進(jìn)口模具約占市場(chǎng)總量的20%左右，其中，中高檔模具進(jìn)口比例達(dá)40%。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點(diǎn)放在精密、大型、復(fù)雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進(jìn)口量下降，模具技術(shù)和水平也有長足的進(jìn)步。
隨著塑料成型工藝的不斷發(fā)展與改進(jìn)，氣輔模具及適應(yīng)高壓注塑成型等工藝的模具也將隨之發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日益廣泛。模具標(biāo)準(zhǔn)化及模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將極大地影響模具制造周期，還能提高模具的質(zhì)量和就降低模具制造成本。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(dá)到2~3微米，1微米精度的模具也將上市。隨著車輛和電機(jī)等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷提高，快速經(jīng)濟(jì)模具的前景也是十分廣闊。以塑代鋼、以塑代木的進(jìn)程一步加快，塑料模具的比例將不斷增大。由于機(jī)械零件的復(fù)雜程度和精度的不斷提高，對(duì)塑料模具的要求也越來越高。多功能復(fù)合模具和熱流道模具在塑料模具中的比重將逐漸提高，同時(shí)對(duì)壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度也提出了越來越高的要求，模具技術(shù)含量不斷提高。
2 工藝分析
2.1塑件的材料分析
2.1.1材料使用性能分析
該制品所用材料為ABS塑料，其是由三種單體聚合而成，故而它有三種單體的綜合性能。ABS塑料具有較高的沖擊強(qiáng)度和表面硬度以及耐磨性，適合手機(jī)外殼的使用需求。另外，它具有化學(xué)穩(wěn)定性和良好的節(jié)電性能，制品的尺寸穩(wěn)定性好，表面光澤，可拋光和電鍍。
2.1.2材料成型性能分析
a. ABS性能特點(diǎn)：沖擊性、耐熱性、耐低溫性、耐化學(xué)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(diǎn)，容易涂裝、著色，還可以進(jìn)行表面噴鍍金屬、電鍍、焊接、熱壓和粘接等二次加工。
b. ABS塑料性質(zhì)：無毒、無味，外觀呈牙色半透明或透明顆?；蚍蹱睢Ｃ芏葹?.05~1.18g/cm3，收縮率為0.3%~0.8%，彈性模量值為0.2GPa，泊松比值為0.394，吸濕性<1%，熔融溫度217~237℃，熱分解溫度>250℃。
c. ABS力學(xué)性能：有優(yōu)良的力學(xué)性能，其沖擊強(qiáng)度極好，可以在極低的溫度下使用；ABS的耐磨性優(yōu)良，尺寸穩(wěn)定性好，又具有耐油性，可用于中等載荷和轉(zhuǎn)速下的軸承。
d. ABS耐熱性能：熱變形溫度為93~118℃，制品經(jīng)退火處理后還可提高10℃左右。ABS在-40℃時(shí)仍能表現(xiàn)出一定的韌性，可在-40~100℃的溫度范圍內(nèi)使用。
e. ABS用途特點(diǎn)：廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車、電子電器、儀器儀表、紡織和建筑等工業(yè)領(lǐng)域，是一種用途極廣的熱塑性工程塑料。
f. ABS電學(xué)性能：電絕緣性較好，并且?guī)缀醪皇軠囟?、濕度和頻率的影響，可在大多數(shù)環(huán)境下使用。
g. ABS注塑工藝：吸水性比較高，加工前需進(jìn)行干燥處理，干燥溫度為70~85℃，干燥時(shí)間為2~6h，注塑成型溫度160~220℃之間，注射壓力在70~130MPa之間，模具溫度為55~75℃。
2.2塑件的尺寸精度和表面質(zhì)量分析
塑料制品外形尺寸的大小主要取決于塑料品種的流動(dòng)性和注射機(jī)規(guī)格，在一
定的設(shè)備和工藝條件下流動(dòng)性好的塑料可以成型較大尺寸的制品，反正成型出的制品尺寸就比較小。從節(jié)約材料和能源的角度出發(fā)，只要能滿足制品的使用要求，一般都應(yīng)將制品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的盡量緊湊，以便使制品的外形尺寸玲瓏小巧些。該塑件的材料為ABS，流動(dòng)性較好，適用于不同尺寸的制品。
塑件的尺寸精度直接影響模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和模具的制造精度。為降低模具的加工難度和模具的制造成本，在滿足塑件要求的前提下盡量把塑件的尺寸精度設(shè)計(jì)得低一些。由于塑料與金屬的差異很大，所以不能按照金屬零件的公關(guān)等級(jí)確定精度等級(jí)。根據(jù)我國目前的成型水平，塑件尺寸公差可以參照塑件的尺寸與公關(guān)（SJ1372-1978）的塑料制件公差數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)來確定。
該制品的尺寸精度為4級(jí)，即MT4。任務(wù)書中未標(biāo)注表面質(zhì)量，取Ra3.2，即可滿足要求。
綜上所述，該制品有較好的工藝性能，適合注射模塑成型。
3 設(shè)備的確定
利用Pro∕E計(jì)算得:
V=53.15 cm；V=2.66 cm； (3.1)
A=303.69 cm；查表3.1知ABS塑料的成型條件為：
表3.1 ABS材料形成條件
注射成型機(jī)的類型
螺桿式
注射壓力
60～100
螺桿轉(zhuǎn)速（r∕min）
30
密度(g∕cm)
1.03～1.07
收縮率
0.3～0.8
模具溫度
50～80
預(yù)熱
溫度℃
80～85
分解溫度
＞250℃
噴嘴溫度
170～180
時(shí)間h
2～3
成型時(shí)間
（s）
注射時(shí)間
20～90
后處理
方法
紅外線燈、烘箱
料筒溫度
（℃）
后段
150～170
高壓時(shí)間
0～5
中段
165～180
冷卻時(shí)間
20～120
溫度℃
70
前段
180～200
總周期
50～120
時(shí)間（h）
2～4
3.1型腔數(shù)目以及布局確定
3.1.1型腔數(shù)目確定
在確定模腔數(shù)量時(shí)，必須兼顧經(jīng)濟(jì)及技術(shù)各方面諸多因素，在確定模腔數(shù)量時(shí)因考慮以下因素。
塑料制品精度：由于分流道和澆口的制造誤差，即使分流道采用平衡布置方式，也很難將各腔的注射工藝參數(shù)同時(shí)調(diào)整到最佳值，從而無法保證各型腔塑料制品的收縮率均勻一致。每增加一個(gè)型腔尺寸精度就下降到5%。
經(jīng)濟(jì)性：型腔數(shù)越多，模具外形尺寸就越大，與之匹配的注射劑也
必須增大，從而制造費(fèi)用增加。
實(shí)際生產(chǎn)中，型腔的數(shù)目是通過工廠現(xiàn)有注射機(jī)的鎖模力和最大注射容量確定的。本次設(shè)計(jì)中，假定有各種各樣的注射機(jī)，故可根據(jù)制品精度和經(jīng)濟(jì)性確定。塑件精度為4級(jí)，屬于小型塑件，注射用的塑料為成型性能良好的ABS，考慮到模具的制造和設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用等，初步擬定采用一模兩腔。
3.1.2布局確定
一模多腔時(shí)，型腔在模板上通常采用圓形、H形、直線以及復(fù)合排布。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
盡可能采用平衡式排布，以便構(gòu)成平衡式澆注系統(tǒng)，保證制品質(zhì)量的均一和穩(wěn)定；
型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)力求對(duì)稱；
盡可能使型腔排列緊湊，以便減少模具外形；
本設(shè)計(jì)的型腔布置如圖3.2：
圖3.2 型腔布置
3.1.3注射成型過程
(1) 成型前準(zhǔn)備對(duì)ABS的色澤、粒度和均勻度進(jìn)行檢驗(yàn)，ABS塑料的吸水性大，成型前必須干燥，干燥時(shí)采用負(fù)壓沸騰干燥。
(2) 注射過程中塑料在注射機(jī)料筒內(nèi)經(jīng)過加熱、塑化達(dá)到流動(dòng)狀態(tài)后，由模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具的型腔成型，其過程大致可以分為充模、壓實(shí)、倒流和冷卻五個(gè)階段。
(3) 塑件的后處理（退火）處理辦法為紅外線燈、烘箱，處理溫度為70℃，處理時(shí)間為2h～4h。
3.2注射機(jī)初選
3.2.1塑件體積和質(zhì)量計(jì)算
（1） 制品總體積（包括流道）：
(3.2)
（2） 制品總質(zhì)量（包括流道）：
(3.3)
3.2.2選定的注射機(jī)型號(hào)和工藝參數(shù)
根據(jù)塑件的質(zhì)量和體積，查注射機(jī)的有關(guān)資料，初步選定的注射機(jī)為SZ-1250/ZT，其各項(xiàng)工藝參數(shù)如下3.1：
型號(hào)SZ-1250
參 數(shù)
注射量（cm3）
200
注射壓力（Mpa）
166
螺桿直徑（mm）
45
注射行程（mm）
350
合模力（KN）
1250
最大成型面積（cm2）
1000
模板尺寸（mm）
375×410
模具厚度（mm）
最大
425
定位直徑（mm）
最小
175
噴嘴球直徑（mm）
SR15
噴嘴口直徑（mm）
模板最大開距（mm）
775
推出方式
中心推出和兩側(cè)推出（530）
表3.1 工藝參數(shù)
4 分型面的確定
分型面為定模和動(dòng)模的分界面，每個(gè)塑件的分型面可能有一種，也可能有幾種選擇。合理的選擇分型面是使塑件能完好的成型的先決條件。
選擇分型面應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：
(1) 分型面應(yīng)選在制品最大截面處；（首要原則）
(2) 分型面的痕跡不影響制品的外觀；
(3) 澆注系統(tǒng)，特別是澆口能合理安排；
(4) 有利于排氣；
(5) 使推桿的痕跡不露在塑件的外觀表面上；
(6) 使塑件開模后留在動(dòng)模上，便于推出機(jī)構(gòu)的設(shè)置；
(7) 盡可能滿足使用要求且容易脫模；
(8) 盡量減小制品在合模方向上的投影面積，以減小所需的鎖模力；
(9) 有利于簡化模具結(jié)構(gòu)，保證制品的尺寸精度；
分型面方案如下：
方案一：在手機(jī)外殼表面選取為分形面如圖：
圖4.1 分型面1
方案二：將分形面設(shè)置在塑件底邊中間如圖：
圖4.2 分型面2
兩種方案都保證了制品的脫模、質(zhì)量以及嵌件的安放，但是方案一與方案二比較，方案二影響了制品的外觀，而且形成飛邊不易處理，不利于排氣，型芯的制造上浪費(fèi)材料，加大了成本。
5 成型零件的設(shè)計(jì)
成型零件的大部分表面直接與塑料接觸，其形狀復(fù)雜，精度與表面租糙度要求也高，因此在設(shè)計(jì)時(shí)除考慮保證塑件成型外，還要求便于加工制造與維修。
5.1型腔板側(cè)壁的厚度確定
由理論和生產(chǎn)實(shí)踐，在塑料熔體的高壓作用下，小尺寸模具主要是強(qiáng)度問題，首先要防止模具的塑性變形和斷裂破壞，故用強(qiáng)度條件計(jì)算公式進(jìn)行型腔側(cè)壁厚度和墊塊的尺寸計(jì)算，再用剛度條件計(jì)算公式進(jìn)行校核；對(duì)于大尺寸的模具主要是剛度問題，要防止模具產(chǎn)生過大的彈性變形，故需先確定不同情況下的許用變形量，用剛度條件計(jì)算公式進(jìn)行型腔側(cè)壁厚度和墊板的厚度的尺寸計(jì)算，再用強(qiáng)度條件計(jì)算公式進(jìn)行校核。本次設(shè)計(jì)的模具為小尺寸模具，故用強(qiáng)度條件計(jì)算，用剛度條件校核。
本副模具的型腔為整體式長方形，屬于小尺寸模具，故選用強(qiáng)度計(jì)算公式。
根據(jù)公式4-27知型腔板側(cè)壁的厚度為：
(5.1)
根據(jù)公式4-29知型腔底板的厚度為：
(5.2)
5.2型腔板尺寸確定
型腔的尺寸是模架選用的一個(gè)依據(jù)，該模具為一模兩腔，對(duì)稱分布，故型腔板為正方形型腔板，型腔與型腔之間的距離一般為15mm～50mm。由于塑件的最大尺寸為106mm，故取45mm。根據(jù)上述計(jì)算以及塑件的尺寸和型腔與型腔的距離，可初步確定型腔板大小為200mm355mm左右。
5.3成型尺寸計(jì)算
整體式型腔是直接在一整塊材料上加工而成的凹模即為整體式凹模，其特點(diǎn)是牢固，不易變形，有較高的強(qiáng)度和剛度，成型的塑件表面不會(huì)有模具接縫痕跡。當(dāng)塑件結(jié)構(gòu)簡單時(shí)，制作整體式凹模比較容易，塑件形狀復(fù)雜時(shí)，整體式凹模的加工工藝性較差，需要采用電火花、電鑄等特殊加工手段，制作周期較長且費(fèi)用
較高，零件尺寸較大時(shí)加工和熱處理都較困難，消耗貴重模具鋼多。整體式結(jié)構(gòu)適用于形狀簡單的中小型塑件。
整體嵌入式型腔是將凹模做為整體式，再嵌入模具的模板內(nèi)，它在單腔和多腔模具中均可應(yīng)用。這種凹模結(jié)構(gòu)的好處是:
1) 加工單個(gè)型腔的凹模方便，同時(shí)零件的熱處理變形比在一塊材料上制作多個(gè)型腔的小。
2) 節(jié)省貴重鋼材，根據(jù)工作性質(zhì)，凹模和固定板可分別采用不同的材料制作。
3) 易于維修更換，采取鑲嵌式安裝形式便于更換失效了的凹模，兒不影響生產(chǎn)進(jìn)。
4) 各型腔凹模單獨(dú)加工利于縮短制模周期。
成型零件中與塑件熔體接觸并決定制品幾何形狀的尺寸稱為成型尺寸。如何準(zhǔn)確計(jì)算成型零件的成型尺寸是注射模設(shè)計(jì)的一項(xiàng)十分重要的工作。對(duì)制品和成型零件尺寸有如下規(guī)定：
(1) 制品外形尺寸采用單向負(fù)偏差，基本尺寸為最大值；與制品外形尺寸對(duì)應(yīng)的型腔尺寸采用單向正偏差基本尺寸為最小值。
(2) 制品的內(nèi)形尺寸采用單向正偏差，基本尺寸為最小值；與制品內(nèi)形尺寸相應(yīng)的型芯尺寸采用單向負(fù)偏差，基本尺寸為最大值；
(3) 制品和模具上的中心距離均采用雙向等值正負(fù)偏差；
(4) 對(duì)于精度高的制品尺寸，成型零件相應(yīng)尺寸取小數(shù)點(diǎn)后第二位，第三位四舍五入；精度要求低的制品成型零件相應(yīng)尺寸取小數(shù)點(diǎn)后第一位，第二位四舍五入；
采用公式（4-6、4-7、4-10、4-11、4-16～4-19），按平均尺寸法計(jì)算成型零件尺寸，塑件尺寸公差按照任務(wù)書中給定的精度等級(jí)計(jì)算。（模具制造公差，查表1-4知ABS塑料的收縮率為0.3～0.8，取0.4%）
5.3.1型腔尺寸計(jì)算
表5.1 型腔尺寸計(jì)算表
類型
塑件尺寸/mm
公式
型腔尺寸/mm
徑向尺寸
高度尺寸
5.3.2型芯尺寸計(jì)算
表5.2 型芯尺寸計(jì)算
類型
塑件尺寸/mm
公式
型芯尺寸/mm
徑向尺寸
高度尺寸
6 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
注射模的澆注系統(tǒng)是指熔體從注射機(jī)的噴嘴開始到型腔為止的流動(dòng)通道。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正確與否是注射成型能否順利進(jìn)行，能否得到高質(zhì)量塑料制品的關(guān)鍵，其可分為普通澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩類。考慮多方面原因，本設(shè)計(jì)選用普通澆注系統(tǒng)。
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型腔各處，獲得外觀清晰，內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良的塑件[4]。對(duì)澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體要求是：
a. 對(duì)模腔的填充迅速有序；
b. 可同時(shí)充滿各個(gè)型腔；
c. 對(duì)熱量和壓力損失較小；
d. 盡可能消耗較少的塑料；
e. 能夠使型腔順利排氣；
f. 澆注道凝料容易與塑料分離或切除；
g. 不會(huì)使冷料進(jìn)入型腔；
h. 澆口痕跡對(duì)塑料外觀影響很小。
設(shè)計(jì)注射模，澆注系統(tǒng)應(yīng)該遵守以下原則：
1) 結(jié)合型腔布置考慮，盡可能采用平衡式分流道布置；
2) 盡量縮短熔體的流程，以便降低壓力損失，縮短充模時(shí)間；
3) 澆口位置、尺寸和數(shù)量，應(yīng)有利于熔體的流動(dòng)，避免產(chǎn)生湍流、渦流、噴射和蛇形流動(dòng)，并有利于排氣和補(bǔ)縮；
4) 避免高壓熔體對(duì)模具產(chǎn)生沖擊，防止變形和位移的產(chǎn)生；
5) 澆注系統(tǒng)凝料脫出應(yīng)方便可靠，凝料應(yīng)易于和制品分離或易于切除和修整；
6) 要預(yù)先考慮到熔接痕的部位、形態(tài)以及對(duì)制品質(zhì)量的影響；
7) 盡可能使主流道中心與模板中心重合,若無法重合也使兩者的偏離盡可能??；
8) 盡量減少因開設(shè)澆注系統(tǒng)而造成的塑料凝料用量；
9) 澆注系統(tǒng)的模具工作表面應(yīng)達(dá)到所需硬度、精度和表面粗糙度，其澆口應(yīng)有IT8以上的精度要求；
10) 應(yīng)考慮儲(chǔ)存冷料的措施；
6.1主流道設(shè)計(jì)
主流道的形狀為圓錐形，便于熔體的流動(dòng)與開模時(shí)主流道凝料的順利拔出。主流道的錐度常取2°～4°，若錐度過大會(huì)產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣；若過小會(huì)使凝料脫模困難，還會(huì)使充模時(shí)熔體的流動(dòng)阻力過大,本設(shè)計(jì)中取2°,由于主流道與高溫塑料熔體及注射機(jī)噴嘴反復(fù)接觸，故在注射模中主流道部分設(shè)計(jì)成拆卸更換的澆口套。主流道的內(nèi)壁的表面粗糙度應(yīng)在Ra0.8以下，拋光時(shí)沿軸進(jìn)行。
6.1.1主流道尺寸
為避免高壓塑料熔體溢出，凹坑球半徑應(yīng)比噴嘴球半徑大1～2mm；主流道小端直徑比噴嘴孔直徑大0.5～1mm；端口處圓角r=d/8,
故：SR=15.5mm；d=3.5mm；r=0.5mm
圖6.1 噴嘴與主流道襯套連接關(guān)系
6.1.2、主流道襯套形式
主流道襯套有兩種標(biāo)準(zhǔn)形式，本設(shè)計(jì)中采用GB/T4169.19-2006中的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。
6.2分流道的設(shè)計(jì)
在分流道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮盡量減小在流道內(nèi)的壓力損失，避免熔體溫度的降低，同時(shí)還要考慮減小流道的容積。分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔膜局一定要設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進(jìn)料也許設(shè)置分流道。
分流道斷面形狀的選擇 分流道的斷面形狀有圓形、六邊形、半圓形、梯形、矩形、U形等。斷面的比表面積直接關(guān)系到熔體的熱量損失和流動(dòng)阻力，在其它條件相同時(shí)，比表面積越大則熱量損失和流動(dòng)阻力也越大；反之亦然。
為減少流道內(nèi)的壓力損失，希望流道的截面積大；從熱傳導(dǎo)角度考慮，為減少熱損失，要求流道的比表面及（截面積與外周之比）最小。因此，用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。各種截面的效率為：圓形0.25D，正方形0.25D，六角形0.217D，U字型0.153D，梯形0.195D，D為截面大端寬度。當(dāng)分型面為平面時(shí)，可采用圓形或六角形截面的分流道；當(dāng)截面不是平面時(shí)，常采用梯形或半圓形截面的流道[5]。塑料熔體在流道中流動(dòng)時(shí)，表層冷凝凍結(jié)，其絕緣作用，熔體僅在流道中心部分流動(dòng)，一次分流道的理想狀態(tài)是其中心與澆口中心一致，圓形截面流道可實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，而梯形截面流道就難以實(shí)現(xiàn)
6.2.1分流道的截面形狀
一般當(dāng)分型面為平面時(shí)通常采用圓形截面的流道。當(dāng)分型面不為平面時(shí)，考慮加工的困難，常采用梯形或半圓形截面的流道。查表5-42可知圓形的流道截面熱量損失小，流動(dòng)阻力小，加工性能較困難，是最佳的流道形狀。本設(shè)計(jì)的分型面為平面，故選用半圓形的截面。
6.2.2分流道的截面尺寸
一般分流道的直徑在3～10mm范圍內(nèi)，高黏度物料的分流道直徑可達(dá)13～16mm，分流道的截面尺寸可根據(jù)制品所用的塑料品種、重量、壁厚來選定。本設(shè)計(jì)中，所用塑料為ABS塑料，中等粘度，查表5-39和5-40知：ABS塑料允許的最小分流道尺寸為7.6mm，推薦尺寸為4.8～9.5mm，故取6mm。
6.3澆口設(shè)計(jì)
澆口是連接流道與型腔之間的一段細(xì)短通道。它的形狀、位置和尺寸對(duì)制品的影響很大，澆口的主要作用為：
(1) 熔體充模后，首先在澆口處凝固，當(dāng)注射機(jī)螺桿抽回時(shí)可防止熔體向流道回流；
(2) 易于切除澆口尾料；
(3) 能用來平衡進(jìn)料，還能用以控制熔接痕在制品中的位置；
澆口位置的選擇應(yīng)遵循以下原則：
(1) 澆口位置距型腔各個(gè)部位的距離應(yīng)盡量一致，并使起流程最短。
(2) 澆口的位置應(yīng)保證塑料流入型腔時(shí)對(duì)著型腔中寬暢、厚壁部位以便塑料順利地流入。
(3) 避免塑料在流入型腔時(shí)直沖型腔壁、型心使塑料能盡快流入到型腔各部位并避免型心變形。
(4) 盡量避免使制品產(chǎn)生熔接痕,或使其熔接痕產(chǎn)生在制品不需要的部位。
(5) 澆口位置及其流入方向應(yīng)使塑料在流入型腔時(shí)，能沿著型腔平行方向均勻地流入，并有利于型腔內(nèi)氣體排出。
(6) 澆口位置應(yīng)在制品最易清除的部位，同時(shí)盡可能不影響制品的外觀。
(7) 模具設(shè)計(jì)時(shí)，澆口的位置及尺寸要求比較嚴(yán)格初步試模后還需進(jìn)一步修改
6.3.1澆口類型確定
本設(shè)計(jì)為一模兩腔，根據(jù)以上原則和不同澆口的適用范圍，選用側(cè)澆口。
6.3.2澆口尺寸確定
查表[1]5-6知適合本設(shè)計(jì)的澆口尺寸為：h=1.2～1.5mm，取h=1.5mm；b=(3～10)a，取b=5mm；
故本設(shè)計(jì)的澆口尺寸為：h=1.5mm；b=5mm；
7 結(jié)構(gòu)零件的設(shè)計(jì)
7.1導(dǎo)柱導(dǎo)套的設(shè)計(jì)
導(dǎo)柱導(dǎo)套除了有導(dǎo)向的作用外，還有定位和承受側(cè)壓力的作用。其設(shè)計(jì)應(yīng)符合以下原則：
1) 導(dǎo)向零件應(yīng)均勻合理地分布在模具的周圍或靠近邊緣的部位，其中心線至模具邊緣應(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)套后變形。
2) 導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模板上，導(dǎo)套安裝在定模板上。
3) 合模時(shí)應(yīng)保證導(dǎo)向零件首先接觸，避免型芯先進(jìn)入型腔，導(dǎo)致模具損壞，因此導(dǎo)柱應(yīng)高出型芯端面6～8mm。
4) 為確保分型面很好的接觸，導(dǎo)柱和導(dǎo)套在分型面處應(yīng)制有承料槽，如在導(dǎo)套的孔口倒角。
5) 導(dǎo)柱的直徑應(yīng)根據(jù)模具尺寸來確定，應(yīng)保證模具具有足夠的抗彎強(qiáng)度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模架選用的導(dǎo)柱和的導(dǎo)套。
6) 導(dǎo)柱導(dǎo)套的安裝形式：導(dǎo)柱滑動(dòng)部分，其與導(dǎo)套的配合為H7/f6，導(dǎo)柱的固定部分與模板孔采用H7/m6的配合，導(dǎo)套與模板孔采用H7/m6配合，另一端采用H7/e7配合鑲?cè)肽０濉?
7) 導(dǎo)柱應(yīng)具有堅(jiān)硬而耐磨的表面、堅(jiān)韌而不易折斷的內(nèi)芯。多采用低碳鋼淬火處理或碳素工具鋼T8A或T10A經(jīng)淬火處理，導(dǎo)套采用淬火處理的T8A。
7.2定位圈的設(shè)計(jì)
定位圈與注射機(jī)定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是為了使模具主流道與噴嘴和料筒對(duì)中。
7.3墊塊的設(shè)計(jì)
墊塊高度=推出行程+推板厚度+推管固定板厚度+嵌件定位桿固定板+（5～10）。
根據(jù)計(jì)算墊塊厚度C取80mm。
33
8 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
在注射成型的每一循環(huán)中，都必須使制品從模具型腔和型芯上脫出，這種脫出制品的機(jī)構(gòu)稱為推出機(jī)構(gòu)。推出機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)的原則有以下幾點(diǎn)：
(1) 盡可能使制品滯留在動(dòng)模一側(cè)以便借助開模力驅(qū)動(dòng)脫模裝置，完成脫模動(dòng)作；
(2) 防止制品變形或損失，正確分析制品對(duì)型腔的粘附力大小及其位置，有針對(duì)性的選擇，使推出重心與脫模阻力中心相重合；
(3) 盡量選制品內(nèi)部或?qū)χ破吠庥^影響不大的部位；
(4) 結(jié)構(gòu)合理可靠，運(yùn)動(dòng)靈活，制造方便，更換容易；
8.1脫模力計(jì)算
脫模力的大小是推出機(jī)構(gòu)確定的依據(jù)，是選擇合適推出機(jī)構(gòu)的保障。根據(jù)公式2.6-13知：
(8.1)
查表2.6-2知：E=2Gpa；f=0.45；T=95；；；t=6mm；h=26mm，故脫模力為：
8.2推出機(jī)構(gòu)的類型確定
推出機(jī)構(gòu)根據(jù)推出零件可分為推桿推出機(jī)構(gòu)、推管推出機(jī)構(gòu)、推板推出機(jī)構(gòu)、凹?；虺尚屯茐K（桿）推出機(jī)構(gòu)、多元綜合推出機(jī)構(gòu)等。
推桿推出機(jī)構(gòu)是最簡單、最常用的一種形式。因推桿加工簡單，更換方便，推出效果好故在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。
推桿的設(shè)置應(yīng)保證塑件脫模時(shí)受力均勻，整件平穩(wěn)脫落。因此推桿設(shè)置在手機(jī)殼側(cè)壁、拐角，在較薄片下方設(shè)圓形推桿。
8.3機(jī)動(dòng)分型抽芯機(jī)構(gòu)
以設(shè)備的開模力或頂出力為動(dòng)力，自動(dòng)完成側(cè)向抽芯動(dòng)作的機(jī)構(gòu)叫做機(jī)動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu)，簡稱抽芯機(jī)構(gòu)。
8.4 側(cè)抽機(jī)構(gòu)的分類
彈簧抽芯機(jī)構(gòu)、斜導(dǎo)柱分型抽芯機(jī)構(gòu)、斜滑塊抽芯機(jī)構(gòu)、斜推桿導(dǎo)滑塊分型抽芯機(jī)構(gòu)跟齒輪齒條抽芯機(jī)構(gòu)。本模具采用了斜滑塊外側(cè)分型抽芯機(jī)構(gòu)。
工作原理：將側(cè)型芯鑲塊與斜向安裝的推桿（矩形或圓形斷面均可）相連接，斜桿的根部安裝在推出機(jī)構(gòu)上，推出時(shí)，斜桿沿著斜孔一面上升一面做側(cè)向移動(dòng)，完成抽芯動(dòng)作。此機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是站位小，機(jī)構(gòu)簡單缺點(diǎn)是斜桿剛度差，故在抽拔距短的場(chǎng)合下廣泛應(yīng)用。設(shè)計(jì)時(shí)，斜桿應(yīng)采用較小的傾角常取3度到15度。
8.5復(fù)位桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
8.5.1復(fù)位桿的作用
反推桿的作用是使推出機(jī)構(gòu)恢復(fù)原位，當(dāng)開模時(shí)推桿在推板的推動(dòng)下將塑料制品推出，反推桿也同時(shí)凸出模板表面[12]。當(dāng)再次注射時(shí)，在模具閉合過程中，定模表面與反推桿接觸，并使反推桿推動(dòng)推出機(jī)構(gòu)一起返回原始位置。
8.5.2復(fù)位桿的結(jié)構(gòu)
桿復(fù)位桿的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
圖8.1 復(fù)位桿
9 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)
模具的溫度對(duì)塑料制品的質(zhì)量和生產(chǎn)率是至關(guān)重要的，冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下：
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(duì)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(jīng)驗(yàn)表明，冷卻水管中心距B大約為2.5～3.5D，冷卻水管壁距模具邊界和制件壁的距離為0.8～1.5B。最小不要小于10mm;
4) 澆口處加強(qiáng)冷卻，冷卻水從澆口處進(jìn)入最佳；
5) 應(yīng)降低進(jìn)水和出水的溫差，進(jìn)出水溫差一般不超過5；
6) 冷卻水的開設(shè)方向以不影響操作為好，對(duì)于矩形模具，通常沿寬度方向開設(shè)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(jī)構(gòu)發(fā)生干涉。
冷卻時(shí)熱量的途徑有冷卻水傳熱、模具向空氣對(duì)流傳熱、模具向空氣輻射傳熱、模具通過上下底板向注塑機(jī)傳熱。一般情況下，塑料熔體帶入熱量的90%～95%由冷卻介質(zhì)帶走的，因此在作冷卻水道設(shè)計(jì)時(shí)可粗略地按照熔體帶入熱量全部由冷卻水道帶走進(jìn)行計(jì)算，這在工程計(jì)算中是合理的，所設(shè)計(jì)的冷卻系統(tǒng)比較安全。
一般注射到模具內(nèi)的塑料溫度為200左右，而塑件固化后從模具型腔中取出時(shí)其溫度在65以下。熱塑性塑料在注射成型后，必須對(duì)模具進(jìn)行有效冷卻，使熔融塑料的熱量盡快地傳給模具，以使塑料可靠冷卻定型并可迅速脫模。
9.1冷卻介質(zhì)
冷卻介質(zhì)有冷卻水和壓縮空氣，但用冷卻水較多，因?yàn)樗臒崛萘看?，傳熱系?shù)大，成本低。故用水冷卻，即在模具凹模內(nèi)開設(shè)冷卻水道。
冷卻水的體積流量計(jì)算
(9.1)
式中：
——冷卻水的密度，為1×103kg/ m3；
——冷卻水的比熱容，為4.187 kJ/（kg·）；
——冷卻水出口溫度，取25℃(一般認(rèn)為普通模具出入水溫差應(yīng)在5℃范圍之內(nèi)，精密模具在2℃左右，如果出入水溫相差過大，會(huì)使模具溫度分
布不均，特別是大型制品型腔和模板尺寸很大時(shí))。
——冷卻水入口溫度，取20℃；
代入數(shù)據(jù)得：
為使冷卻水處于湍流狀態(tài)，取d=10mm
求冷卻水在管道內(nèi)的流速
（9.2）
大于最低流速1.32m/s
求冷卻管道孔壁與冷卻水之間的傳熱膜系數(shù)
（9.3）
式中：
——水流速（m/s）
——水密度（kg/ m3）
d——管內(nèi)徑（m）
——與冷卻介質(zhì)溫度有關(guān)的物理常數(shù)，取
代入數(shù)據(jù)得：
求冷卻管道總傳熱面積
(9.4)
式中：
△θ—模具溫度與冷卻水溫度之間的平均溫差（℃），模具溫度取80℃
代入數(shù)據(jù)得：
求模具上應(yīng)開設(shè)的冷卻管道的孔數(shù)
（9.5）
式中：為模具長度，在此取330mm
從計(jì)算結(jié)果看，單位時(shí)間注射量小，所需冷卻水道也比較小，但一條冷卻水道是不可取的，會(huì)導(dǎo)致冷卻不均，所以這里在動(dòng)模板設(shè)計(jì)2條冷卻水道。
9.2澆口的設(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)以及塑件的成型質(zhì)量。
澆口作用：澆口對(duì)充模流動(dòng)和補(bǔ)料時(shí)間起著控制性作用。
澆口斷面面積約為分流道斷面面積的3%~9%，澆口越小，即比表面積越大大，熔體流經(jīng)澆口時(shí)的熱量損越大，澆口處的流動(dòng)阻力也越大，但由于澆口尺寸很小，導(dǎo)致熔體流經(jīng)澆口時(shí)剪切速率明顯升高，這使得熔體表觀粘度降低，從而又使流體流動(dòng)變得容易，一定程度上抵消了因澆口尺寸變小而增加的流動(dòng)阻力，另外因熔體通過澆口時(shí)有明顯的粘性發(fā)熱現(xiàn)象，使進(jìn)入型腔的熔體溫度升高，反而使充模更容易，充模效果優(yōu)于大澆口。常見的澆口形式及各自優(yōu)缺點(diǎn)。[6]
a．側(cè)澆口（又名標(biāo)準(zhǔn)澆口、邊緣澆口）：屬小澆口的一種，斷面接近矩形，便于機(jī)械加工且易保證精度；可以分別調(diào)整充模時(shí)的剪切速率和澆口封閉時(shí)間。
b．扇形澆口和平縫式澆口：能使物料在橫向得到均勻分配，降低了塑件的內(nèi)應(yīng)力，特別是減少應(yīng)取向而產(chǎn)生的翹曲，常用于成型寬度較大的薄片狀制品，但成型后去除澆口后加工量大。
c．點(diǎn)澆口：澆口尺寸很小，開模時(shí)容易自動(dòng)切斷，熔接痕小。點(diǎn)澆口適用于表觀粘度對(duì)剪切速率敏感的塑料熔體和粘度較低的塑料熔體。
d．護(hù)耳澆口：適用于用小尺寸澆口會(huì)產(chǎn)生噴射場(chǎng)合，但成型后加工余量大。
e．直澆口：注塑壓力和熱量損失最小，固化時(shí)間長，延長了補(bǔ)料時(shí)間，補(bǔ)縮效果好。但澆口附近容易產(chǎn)生殘留內(nèi)應(yīng)力，澆口處易產(chǎn)生縮孔。
澆口的選擇分析：由于塑件表面質(zhì)量的要求和模具結(jié)構(gòu)的要求，澆口采用點(diǎn)澆口。通常，采用小尺寸澆口填棄薄型腔比采用大尺寸澆口更為有力。
10 標(biāo)準(zhǔn)模架選擇
模具的大小主要取決于塑件的大小和結(jié)構(gòu)，對(duì)于模具而言，在保證足夠強(qiáng)度和剛度的條件下，結(jié)構(gòu)越緊湊越好。為節(jié)約模具鋼材和便于熱處理，根據(jù)產(chǎn)品的外形尺寸，可以確定鑲件（模仁）的外形尺寸，確定鑲件的尺寸后，就可以大致確定模架的大小。模架如下圖：
圖10.1 標(biāo)準(zhǔn)模架
11 注射機(jī)工藝參數(shù)及安裝尺寸校核
11.1鎖模力校核
鎖模力是指注射機(jī)的合模機(jī)構(gòu)對(duì)模具所能施加的最大夾緊力，其必須大于型腔內(nèi)熔體壓力與塑料制品以及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和的乘積，故：
（11.1）
式中：
F―注射機(jī)的最大鎖模力
P―型腔內(nèi)的熔體平均壓力（ABS取0.3-0.48MP）
A—塑料制品以及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積之和
查表5-2知：本設(shè)計(jì)中P取34Mpa，鎖模力為：
故設(shè)備滿足使用要求。
11.2最大注射容量校核
最大注射量和制品的質(zhì)量或體積有直接關(guān)系，兩者必須相適應(yīng)，不然會(huì)影響制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。為保證正常的注射成型，注射機(jī)的最大注射量應(yīng)稍大于制品的質(zhì)量或體積，通常注射劑的實(shí)際注射量最好在注射劑最大注射量80%以內(nèi)。
按體積校核：
（11.2）
在初選設(shè)備時(shí)，用Pre/E已經(jīng)計(jì)算出體積為：；；
故設(shè)備滿足使用要求。
11.3安裝尺寸以及有關(guān)尺寸的校核
11.3.1模具閉合高度校核
模具安裝在設(shè)備上，模具的閉合高度必須在設(shè)備允許的最大和最小模具高度之間，即；本設(shè)計(jì)中的模具高度為250mm,所選的設(shè)備允許的模具
高度為175～425mm之間，故設(shè)備符合要求。
11.3.2最大開模行程校核
模具的開模行程為塑件的頂出距離加上澆注系統(tǒng)和塑件的總高度再加5～10mm；本設(shè)計(jì)中模具的開模行程為117mm，設(shè)備允許的開模行程為350mm，故設(shè)備符合要求。
12 典型零件加工工藝過程
動(dòng)模板的加工工藝過程
材料：45 硬度：230-270HRC
表12.1 加工工藝過程
序號(hào)
工序名稱
工序內(nèi)容
1
備料
備305×255×35的矩形板料
2
銑削
銑削基準(zhǔn)面
3
鉗工
劃線確定各孔的位置
4
鉆削
①鉆直徑15的孔
②鉆導(dǎo)柱孔
③鉆型腔孔，留0.3-0.5mm磨削余量
5
銑削
①銑削型芯放置長方形型腔
②留余量0.3-0.5進(jìn)行精加工
6
熱處理
調(diào)質(zhì)硬度達(dá)到230-270HRC
7
磨削
①磨內(nèi)型腔孔，達(dá)尺寸要求
②磨削上下表面
8
檢驗(yàn)
13 結(jié)論
通過對(duì)手機(jī)外殼注塑模具的塑料模具設(shè)計(jì)，使我對(duì)常用塑料在成型過程中對(duì)模具的工藝要求有了更深一層的理解，掌握了塑料注射模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算方法，對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)模具具有了一次新的鍛煉。
本次手機(jī)外殼注塑模具的塑料模具設(shè)計(jì)，綜合了成型工藝分析，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能達(dá)到較好學(xué)以致用的效果。在設(shè)計(jì)該模具的同時(shí)總結(jié)了以往模具設(shè)計(jì)的一般方法、步驟，模具設(shè)計(jì)中常用的公式、數(shù)據(jù)、模具結(jié)構(gòu)及零部件。把以前學(xué)過的基礎(chǔ)課程融匯到綜合應(yīng)用本次設(shè)計(jì)當(dāng)中來。在設(shè)計(jì)該次設(shè)計(jì)中使用到了AutoCAD、Pro/E等機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，使我能更好熟練的使用這些軟件為以后的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
本次模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)：因塑件含有側(cè)孔，需增設(shè)側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)中提出了三種可行的設(shè)計(jì)方案，雖然理論上都是可行的，但各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，最終選擇方案三。選取原則如下：確保塑件的成型質(zhì)量；盡量使模具結(jié)構(gòu)簡單化以降低制模成本；確保能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本。隨著設(shè)計(jì)的逐步進(jìn)行，會(huì)發(fā)現(xiàn)先前確定的很多尺寸（如模仁大小，模架大?。?huì)出現(xiàn)問題，必須對(duì)該尺寸做相應(yīng)調(diào)整或重新設(shè)計(jì)，如我們可能需要重新設(shè)計(jì)模仁大小，重新選擇模架型號(hào)。這因?yàn)槲覀儧]有經(jīng)驗(yàn)，不可能在一開始就把所以的可能出項(xiàng)的問題都預(yù)見，這是我們需要通過的更多設(shè)計(jì)來加強(qiáng)的。另外，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)的過程中一定要考慮到工藝問題，用軟件設(shè)計(jì)的再完美，如果無法加工也是枉然，所以切忌不可脫離實(shí)際，應(yīng)讓設(shè)計(jì)出來的模具元件既能滿足性能要求又便于加工。
在這次設(shè)計(jì)中我覺得最值得我們?nèi)ニ伎嫉氖敲撃C(jī)構(gòu)的可行性方案設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@是最能夠發(fā)揮我們的想象力和創(chuàng)造了的地方，當(dāng)然這也是本次設(shè)計(jì)中最困難的地方，需要我們加倍努力的地方。
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致 謝
論文是在導(dǎo)師張新運(yùn)的細(xì)心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí),嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,精益求精的工作作風(fēng),誨人不倦的高尚師德,嚴(yán)以律己!寬以待人的崇高風(fēng)范,樸實(shí)無華!平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)，不僅使我樹立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo),掌握了基本的研究方法,還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂椭倚牡母兄x!
本論文的順利完成,還離不開同學(xué)的關(guān)心和幫助，在此對(duì)王鵬飛同學(xué)關(guān)心!支持和幫助,在此表示深深的感謝。沒有他們的幫助和支持我是沒有辦法順利完成學(xué)士學(xué)位論文的,同窗之間的友誼永遠(yuǎn)長存。
另外,論文中還存在有不到之處,誠請(qǐng)各位老師提出批評(píng)和建議。在此一并表示感謝!
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)獨(dú)創(chuàng)性聲明
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