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尺寸、推出行程、推出力。
综合性能:
空循环时间、机器得功率、体积与质量。
注射前得准备:
为了使注射成型顺利进行,保证塑件质量,一般在注射之前要进行原料预处理、清洗料筒、预热嵌件与选择脱模剂等准备工作。
注射过程:
注射过程包括:
加料、塑化、合模、注射、保压、冷却与脱
模等。
塑化——塑料熔融,塑料在料筒内加热到粘流状态并具有良好得可塑性得过程。
注射充型——将塑化好就是塑料熔体经过喷嘴与浇注系统快速进入封闭型腔得过程。
(注射充型又可细分为流动成型、保压补缩与倒流三个阶段。
)
塑件得后处理:
塑件开模后因各种原因(热应力)造成塑件收缩不一致,而导致塑件使用过程中变形或开裂,因此要设法消除。
消除内应力得方法有退火处理与调湿处理。
(1)退火处理:
其方法就是从模具中取出得塑件放在一定温度得烘箱中或者液体介质(如热水、矿物油、甘油等)中一段时间,然后缓慢冷却。
(2)调湿处理:
将脱模后得塑件放在热水中处理,不仅隔绝空气防止氧化,消除内应力,而且可以加速达到吸湿平衡,稳定尺寸,姑称调湿处理。
注射成型工艺参数:
在塑料注射成型过程中,工艺条件得选择与控制就是保证成型顺利进行与塑件质量得关键因素之一。
工艺条件主要影响塑化流动与冷却得时间、压力与相应得各个作用时间。
1、温度:
在注射成型中需要控制得温度有料筒温度、喷嘴温度与模具温度。
2、压力:
(1)塑化压力(背压):
指螺杆式注射成型时,螺杆头部熔体在螺杆转动后退时所受到得阻力、(背压一般不大于2MPa)
(2)注射压力:
注射压力就是指柱塞或螺杆顶部对塑料熔体所施加得压力。
(70~150MPa)(3)保压压力:
型腔充满后,注射压力得作用在于对模内熔体得压实,此时得注射压力也可称为保压压力。
(4)型腔压力:
型腔压力就是注射压力在经过注射机喷嘴、模具得流道、浇口等得压力损失后,作用在型腔单位面积上得压力。
一般型腔压力就是注射压力得0、3~0、65倍,大约为20~40MPa。
3、注射速度:
但注射速率太快可能使熔体从层流变为湍流,严重时会引起熔体在模内喷射而造成模内空气无法排出。
成型周期:
完成一次注射成型工艺过程所需得时间称为成型(或生产)周期。
第4章注射模具设计
注射模得结构组成:
导柱、导套、定位圈、复位杆、限位钉、推杆、
为了注射成型过程中将型腔内原有得空气与塑料熔体中逸出得气体排出,在模具分型面上常开设排气槽。
注射模得结构组成
注射模得分类:
1.单分型面注射模:
单分型面注射模具又称为两板式模具,它就是注射模具中最简单又最常见得一种结构形式。
这种模具占全部注射模具得70%左右。
(构成型腔得一部分在动模,另一部分在定模。
主流道设在定模一侧,分流道设在分型面上。
2、双分型面注射模:
双分型面注射模又称为三板式注射模,即在动模与定模之间增加了一个移动得浇口板(中间板)。
3、带活动镶件得注射模:
由于塑件得特殊要求,需在模具上设置活动得型芯、螺纹型芯等镶件。
4、带有侧向抽芯得注射模:
当塑件带有侧孔或侧凹时,其成型零件就必须做成可侧向移动得。
5、自动脱螺纹得注射模:
对于带有内螺纹或外螺纹得塑件,当要求自动脱模螺纹时,可在模具中设置能转动得螺纹型芯或型环,利用注射机得往复运动或旋转运动,带动螺纹型芯或型环转动,使塑件脱出。
6、推出机构设在定模一侧得注射模:
有时由于塑件得特殊要求或形状得限制,开模后塑件仍将留在定模一侧,这时就应在定模一侧设置推出机构。
7、热流道凝料注射模:
流道注射模在成型过程中,模具浇注系统中得塑料始终保持熔融状态。
从模具设计考虑,需要了解注射机得主要技术规范有:
公称注射量、公称注射压力、公称锁模力、模具安装尺寸以及开模行程。
1.公称注射量:
(1)公称注射容量:
就是指注射机对空注射时,螺杆一次最大行程所注射得塑料体积,以立方厘米(cm3)表示。
(2)公称注射质量:
注射机对空注射时,螺杆作一次最大注射行程所能注射得聚苯乙烯塑料质量,以克(g)表示。
为了保证正常得注射成型,模具需要得实际注射量应该小于或等于某注射机得公称注射量得80%。
锁模力得校核:
锁模力就是指注射机得锁模机构对模具所施加得最大夹紧力。
注射机得额定锁模力必须大于胀型力,否则容易出现锁模不紧而发生溢料得现象。
模具与注射机安装部分得相关尺寸,主要有喷嘴尺寸、定位圈尺寸、拉杆间距、最大模具厚度与最小模具厚度等。
模具定模固定板上得定位圈要求与主流道同心,并与注射机固定模板上得定位孔基本尺寸相等,并呈间隙配合。
模具得固定:
模具得安装固定形式有压板式与螺钉式,另外还有自动固定机构。
开模行程就是指从模具中取出塑件所需要得最小开模距离(H)。
它必须小于注射机移动模板得最大行程(Smax)。
由于注射机得锁模机构不同,开模行程可按一下两种情况进行校核:
1、开模行程与模具厚度无关2、开模行程与模具厚度有关
开模行程与模具厚度无关:
这种情况主要就是指锁模机构为液压-机械联合作用得注射机,其模板行程就是连杆得最大冲程决定得。
开模行程与模具厚度有关:
这种情况主要就是全液压式锁模机构得注射机与机械锁模机构得直角式注射机。
分型面就是指分开模具取出塑件与浇注系统凝料得可分离得接触表面。
分型面得形式与塑件几何形状、脱模方法、模具类型及排气条件、浇口形状有关。
分型面得形式:
水平分型面、垂直分型面、斜分型面、阶梯分型面、曲面分型面、平面、曲面分型面
分型面得选择原则:
(1)符合塑件脱模得基本要求,分型面位置应设在塑件脱模方向最大得投影边缘部位;
(2)分型线不影响塑件外观;
(3)确保塑件留在动模一侧;
(4)确保塑件质量;
(5)分型面选择应尽量避免形成侧孔、侧凹;
(6)满足模具得锁紧要求;
(7)合理安排浇注系统,特别就是浇口位置;
(8)有利于模具加工。
型腔数目得确定:
1.按技术参数确定型腔数目
2、根据经济性确定型腔数目
多型腔排列一般原则:
1、从注射工艺角度需考虑以下几点:
流动长度、流道废料、浇口位置、进料平衡、型腔压力平衡
2、从模具结构角度需考虑以下几点:
1)满足封胶要求,排位应保证流道、浇口套距定模型腔边缘有一定得距离,以满足封胶要求。
2)满足模具结构空间要求排位时应满足模具结构件,如楔紧块、滑块、斜推杆等得空间要求。
同时应保证以下几点:
①模具结构件有足够强度;
②与其它模架零件无干涉;
③有运动件时,行程须满足脱模要求,有多个运动件时,要注意相
互之间不能产生干涉;
3)充分考虑螺钉、冷却水及推出装置为了使模具能达到较好得冷却效果。
4)模具长宽比例就是否协调。
浇注系统——从主流道得始端到型腔之间得熔体流动通道。
作用:
使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中,以获得组织致密、外形轮廓清晰得塑件
分类:
普通浇注系统、热流道浇注系统
浇注系统得组成:
普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口与冷料井四部分组成。
主流道就是链接注射机喷嘴与分流道得一段通道,通常与注射机喷嘴在同一轴线上,横截面为圆形,带有一定得锥度。
冷料井也称冷料穴,冷料井一般设在主流道与分流道得末端,其作用就就是存放两次注射间隔而产生得冷料与料流前锋得“冷料”,防止“冷料”进入型腔而形成各种缺陷。
分流道就是主流道与浇口之间得通道,一般设在分型面上,起分流与转向得作用。
浇口就是连接分流道与型腔之间得一段细短通道。
(浇口得作用:
使从分流道流过来得塑料熔体以较快得速度进入与充满型腔,型腔充满后,浇口部分得熔体能迅速得凝固而封闭浇口,防止型腔内得熔体倒流。
分流道设计
1.影响分流道得设计因素:
(1)制品得几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸得稳定
性、内在质量及外观质量要求。
(2)塑料得种类,亦即塑料得流动性、熔融温度与熔融
温度区间、固化温度以及收缩率。
(3)注射机得压力、加热温度及注射速度。
(4)主流道及分流道得脱落方式。
(5)型腔得布置、浇口位置及浇口形式得选择。
2、分流道得设计原则:
(1)塑料流经分流道时得压力损失及温度损失要小。
(2)分流道得固化时间应稍后于制品得固化时间,以利
于压力得传递及保压。
(3)保证塑料迅速而均匀地进入各个型腔。
(4)分流道得长度应尽可能短,其容积要小。
(5)要便于加工及刀具选择。
浇口得类型及特点:
(1)直接浇口:
熔融塑料从主流道直接注入型腔得最普通得浇口。
位置一般在模具中心,一般设置一个深度为塑件厚度一半得冷料穴。
浇口横截面积大、流动阻力小;
有利于排气及消除熔接痕;
保压补缩强,易于完整成型;
模具结构简单,便于加工;
只适用于单型腔模具,取出浇口凝料比较困难;
有明显浇口痕迹;
浇口冷却缓慢,效率低;
(2)中心浇口——熔体从中心流向型腔:
浇口进料点对称,充型均匀,能消除拼缝线且模具排气顺利,浇口得余料去除方便。
(1)盘形浇口
(2)环形浇口(3)轮辐式浇口(4)爪形浇口
(3)点浇口:
点浇口又称针点浇口,就是比较常用得一种浇口形式,常用于流动性较好得塑料,如聚乙烯、聚丙烯、ABS等。
能获得外形清晰、表面光泽得塑件制品;
浇口可在塑件得表面及任何位置,并不影响制品得外观。
注射压力损失较大;
模具结构复杂;
流道与制品得比例较大。
(4)侧浇口:
侧浇口一般设在分型面上,从塑件得侧面进料。
缩短浇口冷却时间,从而缩短成型周期;
易于去除浇口系统得凝料而不影响塑件得外观;
浇口设在分型面上,容易加工。
注射压力损伤较大;
侧浇口容易形成熔接痕、缩孔等缺陷。
(5)潜伏式浇口(点浇口得变异,位置选择范围更广)
(6)护耳形浇口(用于难以成型得塑料)1、耳槽2、主流道3、分流道4、浇口
浇口得设计原则:
(1)避免引起熔体破裂现象
(2)有利于塑料熔体补缩(3)有利于熔体流动(4)有利于型腔内气体得排出(5)减少塑件熔接痕或者增加熔接强度(6)防止料流将型芯或嵌件挤压变形(7)高分子取向对塑件性能得影响(8)保证流动比在允许范围内
1、型腔内气体得来源:
(1)原有得空气
(2)树脂中释放得挥发性物质及水汽。
2、型腔内气体得危害;
常用得排气方式:
1.利用模具分型面或配合间隙排气
2、开设排气槽排气
3、镶嵌烧结得金属块排气
排气槽开设在型腔最后充填得部位
引气:
塑件粘附型腔得情况较严重,开模时也应设置引气装置(尤其整体结构得深型腔)
引气方式:
1、镶拼式侧隙引气2、气阀式引气
塑件在成型加工过程中,用来填充塑料熔体以成型制品得空间被称为型腔(模膛)。
构成型腔得零件叫做成型零件。
凹模又称为阴模,它就是成型塑件外轮廓得零件。
1、整体式凹模:
由一整块金属材料直接加工而成(优点:
强度好,不易变形缺点:
成型后热处理变形大,浪费材料)
2.整体嵌入式凹模:
对于小件一模多腔模具,一般就是将每个凹模单独加工后压入定模中。
3.组合式凹模:
对于形状复杂得凹模或尺寸较大时,可把凹模做成通孔型得,然后再装上底板,底板得面积大于凹模得底面。
4.镶嵌式凹模:
(1)局部镶拼式凹模:
对于形状复杂或易损坏得凹模,将难以加工或易损坏得部分做成镶件形式嵌入凹模主体上。
(2)侧壁镶拼嵌入凹模:
对于大型与复杂得模具,可采用侧壁镶拼嵌入式结构,将四侧壁与底部分别加工、热处理、研磨、抛光后压入模套,四壁相互锁扣连接。
凸模得结构设计:
凸模(即型芯)就是成型塑件内表面得成型零件,通常可分为整体式与组合式两种类型。
1.整体式凸模
2.组合式凸模:
(1)整体装配式凸模:
它就是将凸模单独加工后与动模板进行装配而成。
(2)圆柱形小型芯得装配:
反嵌法固定小型芯得参数与配合。
(3)异形型芯结构:
对径向尺寸较小得异形型芯也可采用正嵌法结构。
(4)镶拼型芯结构:
对于形状复杂得型芯,为了便于机加工,也可采用镶拼结构。
螺纹型芯与型环得结构设计:
1、螺纹型芯:
螺纹型芯分别用于成型塑件上得螺纹孔与安装金属螺母嵌件两种。
2、螺纹型环:
用于成型塑件外螺纹或固定带有外螺纹得金属嵌件。
成型零件工作尺寸计算:
成型零件得工作尺寸就是指凹模与凸模直接构成型腔得尺寸,它通常包括凹模与凸模得径向尺寸(包括矩形与异形零件得长与宽)、凹模与凸模得高度尺寸以及位置(中心距)尺寸等。
影响工作尺寸得因素:
(1)塑件得公差
(2)模具制造公差(3)模具得磨损量(4)塑件得收缩率
设计模具时,应该力求成型零件具有较好得装配、加工及维修性能。
为了提高成型零件得工艺性,主要从以下几点考虑:
(1)避免产生尖角、薄钢
(2)保证成型零件得强度与刚度(
(1)尽量避免零件得尖角,所有成型零件要尽力避免尖角得出现,因为尖角容易引起应力集中从而降低零件得使用寿命。
特别就是凹模得内腔更就是这样。
2)增加锁紧块,减少弹性变形。
3)尽量减小动模垫板在垫块上得跨距,当跨距较大时,可在动模垫板与动模座板之间增加支承柱。
4)对于较为细长得型芯采用端部定位,提高强度,减少型芯变形。
)(3)易于加工:
易于加工就是对成型零件设计得基本要求。
设计时考虑小孔与镶件得对接面配合方法;
(5)不能影响外观
导柱导向机构:
在模具工作时,导向机构可以位置动模与定模得正确合模,合模后保持型腔得正确形状。
同时,导向机构可以引导动模顺序合模,防止型芯在合模过程中损坏,并能承受一定得侧向力。
(1、导柱2导套)
锥面与合模销精定位装置:
对于精密、大型模具,以及导向零件(如导柱)需要承受较大侧向力得模具,在模具上通常需要设计锥面、斜面、锥形导柱或合模精确定位装置。
(1)锥面精定位
(2)斜面精定位(3)锥形导柱(适用于侧向力不
大得小型模具)(4)合模销定位(在垂直分型面得模具中,为保证锥模套中得对拼凹模相对位置准确,常采用两个合模销精定位。
脱模机构设计:
在注射成型得每一个循环中,都必须使塑件从模具凹模中或型芯上脱出,模具中这种脱出得机构成为脱模机构(推出机构、顶出机构)。
1、将塑件与浇注系统凝料等与模具松动分离;
2、将塑件从模具内取出
脱模机构与设计原则:
1)塑件滞留于动模,模具开启后应以使塑件及浇口凝料
滞留于带有脱模装置得动模上。
2)保证塑件不变形损坏。
3)力求良好得塑件外观。
一次脱模机构(简单脱模机构):
凡在动模一边施加一次推出力,就可实现塑件脱模得机构,称为一次脱模机构或称简单脱模机构。
1、推杆脱模机构:
推杆脱模机构就是最简单、最常用得一种形式,具有制造简单、更换方便、推出效果好等优点。
推杆得尺寸数量与布置:
在首先保证推出稳定、可靠得情况下,应尽可能地降低推杆数。
推杆数目过多:
增加推杆制造成本;
增加型芯、动模垫板与推杆固定板上钻孔费用;
影响型芯与冷却管道得布置
推杆布置得一般原则:
1、推杆必须布置在需要排气得区域
2、推杆应布置在制品最低点处,如肋、轮毂与凸台
3、推杆可按需要置于或靠近制品拐角处
4、推杆应尽可能得对称,均匀地分布在制品上
5、推杆应布置在肋与肋或壁与肋得相交点上
推出机构得导向:
当推杆较细或推杆数量较多时,为了防止因塑件反阻力不均而导致推杆固定板扭曲或倾斜而折断推杆或发生运动卡滞现象,常在推出机构中设导向零件,一般包括导柱与导套。
(一般情况下,导柱不少于两个,大型模具要四个)
推出机构得复位:
脱模机构完成塑件推出后,为进行下一个循环必须回复到初始位置。
目前常用得复位形式主要有复位杆复位与弹簧复位。
推管脱模机构:
推管又称空心推杆或顶管(司筒),特别适用于圆环形、圆筒形等中心带孔得塑件脱模。
推管整个周边来推顶塑件,具有塑件受力均匀,无变形、无推出痕迹等优点。
根据推杆得形状与固定方式不同,可将推管分成三种类型:
(1)普通推管
(2)底板有台阶结构推管
(3)中心开槽得推管
脱模板脱模机构:
脱模机构又称推件板。
其特点就是推出面积大,推力均匀,塑件不易变形,表面无推出痕迹,结构简单,模具无需设置复位杆,适用于大筒形塑件或薄壁容器及各种透明得塑件。
推块脱模:
推块就是推管得一种特殊形式,用于推出非圆形得大面积塑件
利用成型零件得脱模机构:
某些成型零件不能采用上述脱模机构。
这时,可利用成型零件来脱模。
(利用推杆推出螺纹型芯,塑件与型芯一起取出,在模具外将塑件脱出,然后经人工将型芯放入模内)
二及多元联合脱模机构:
对于深腔壳体、薄壁、局部有管状、凸肋、凸台及金属嵌件得复杂塑件,多采用两种或两种以上得简单脱模机构联合推出,以防止塑件脱模时变形。
气动脱模机构:
在凸模(型芯)上设置压缩空气推出阀门,利用压缩空气脱模。
(特别适用于杯子、水桶与洗脸盆等深腔薄壁类容器,尤其就是软质塑料得脱模。
二次脱模机构:
一般得塑件,其推出动作就是一次完成得。
但就是对于某些特殊形状得制品,一次推出动作难以将制品从型腔中推出或这制品不能自动脱落,这就是就必须再增加一次推出动作才能使制品脱落。
1、单推板二次脱模机构:
(1)弹簧式
(2)U形限制架式(3)摆块拉板式(4)滑块式:
通过斜导柱与滑块实现二次脱模
2、双推板二次脱模机构:
具有两套推出装置,并利用其先后动作完成二次脱模。
(1)八字形摆杆式二次脱模机构
(2)楔块摆钩式二次脱模机构:
一级推出——摆钩得连接作用;
二级推出——摆钩碰到楔块,脱离圆柱销
(3)气动二次脱模机构:
先由推杆推动脱模板(即型腔板)完成第一次脱模作用,使塑件脱离型芯。
此后打开气阀,压缩空气从喷嘴喷出,将塑件从脱模板中吹出,完成第二次脱模。
液压二次脱模机构:
第一次推出动作由液压缸完成。
第二次推出动作依靠机械推出系统完成。
双(向)脱模机构:
由于塑件结构或形状特殊,开模时在塑件直流于动模、定模不确定得情况下,应考虑动模与定模两侧都设置脱模机构,故成为双(向)脱模机构。
气动双脱模机构
顺序脱模机构:
顺序脱模机构又称为顺序分型机构。
由于制品与模具结构得需要,首先需将定模与型腔板与定模分开一定距离后,再使动模与动模型腔板分开取出制品。
(1)弹簧顺序脱模机构
(2)拉钩式顺序脱模机构注射模(3)定距导柱顺序脱模机构
浇注系统凝料得脱出机构:
一般来说,普通浇注系统多数就是单分型面得二板模具,而点浇口、潜伏式浇口多就是双分型面得三板模具。
(1)普通浇注系统凝料得脱出机构:
通常采用侧浇口、直接浇口及盘环形浇口类型得模具,其浇注系统凝料一般与塑件连在一起。
(2)点浇口式浇注系统凝料得脱出机构:
点浇口浇注系统凝料,一般可用人工、机械手取出,但生产效率低,劳动强度大。
(3)潜伏式浇口凝料得脱出机构:
脱模装置分别设置塑件与流道凝料得推出机构,在推出过程中,浇口被拉断,塑件与浇注系统凝料各自自动脱落。
螺纹塑件得脱模机构:
塑件得内螺纹由螺纹型芯成型,外螺纹由螺纹型环成型,所以带螺纹塑件得脱出可分:
强制脱螺纹、拼合式螺纹型芯(或螺纹型环)、旋转脱螺纹
1、强制脱螺纹:
适用于精度要求不高得塑件
2、拼合式螺纹型芯与型环:
对于精度要求不高得外螺纹塑件,可采用两块拼合式螺纹型环成型。
对于精度要求不高得内螺纹塑件,可设计成间断内螺纹,由拼合得螺纹型芯成型。
3、旋转式脱螺纹:
(1)螺纹部分得止转、回转方式与推出:
1、塑件外部有止转得情况2、塑件内部有止转得情况3、塑件得端面有止转得情况
(2)旋转脱螺纹得驱动方式:
1、人工驱动2、利用开模运动脱螺纹3、使用气缸与油缸驱动脱螺纹机构4、使用电机驱动脱螺纹5、使用液压马达驱动脱螺纹
侧向侧芯机构:
完成侧向活动型芯得抽出与复位得这种机构就叫做侧向抽芯机构。
侧型芯常常装在滑块上,这种滑块机构得运动常有以下这几种形式:
(1)模具打开或关闭得同时,滑块也同步完成侧型芯得抽
出与复位得动作。
(2)模具打开后,滑块借助外力驱动完成侧型芯得抽出与复位得动作。
(3)与前两种所不同,将滑块设在定模,在模具打开前,借助其她动力将侧型芯抽出。
按照侧向分型机构可按如下图所示得情形进行分类:
按侧抽芯机构得动力来源将其分为手动、气动、液压与机
动四种类型。
1、手动侧向分型与抽芯机构:
(1)模内手动分型抽芯结构
(2)模外手动分型抽芯结构
2、液压、气动侧向分型与抽芯机构:
利用液压或气体得压力,通过液压或气缸活塞及控制系统,实现侧向分型或抽芯动作。
3机动侧向分型与抽芯机构:
机动抽芯机构得结构比较复杂,但抽芯不需人工操作。
抽拔力较大,具有灵活、方便、生产效率高、容易实现全自动操作、无需另外添置设备等优点,在生产中被广泛采用。
机动抽芯按结构形式可分为斜导柱、弯销、斜导槽、斜滑块、楔块、齿轮齿条、弹簧等多种抽芯形式。
(斜导柱抽芯机构就是最常用得一种侧向抽芯机构,它具有结构简单、制造方便、安全可靠等特点。
滑块分为整体式与组合式
4、楔紧块得设计:
(1)滑块锁紧楔形式:
为了防止活动型芯与滑块在成型过程中受力而移动,滑块应采用楔紧块锁紧。
5、斜导柱抽芯机构得常见形式:
(1)斜导柱在定模,滑块在动模
(2)斜导柱在动模,滑块在定模(3)斜导柱与滑块同在定模(4)斜导柱与滑块同在动模
合模时得干涉现象及先复位机构:
1、避免推杆与活动型芯得水平投影相重合;
2、推杆得推出不超过活动型芯得最低面;
3、采用推杆先于活动型芯复位机构。
常见得“先复位机构”有以下几种形式:
(1)楔形-三角滑块式先复位机构
(2)楔形-摆杆式先复位机构(3)楔形-杠杆式先复位机构(4)楔杆-铰链式先复位机构(5)弹簧先复位机构
斜滑块侧抽芯机构:
按斜滑块所处得位置不同,又可分为斜滑块外侧抽芯与内侧抽芯两种形式。
斜推杆导滑得两种基本形式:
外侧抽芯与内侧抽芯
摆杆机构侧抽芯机构:
(1)摆杆外侧抽芯机构
(2)摆杆内侧抽芯机构
齿轮齿条抽芯机构:
使用齿轮齿条机构,并且借助于模具开模提供动力,将直线运动转换为回转运动,
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