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完整版接线盒外壳塑料模具毕业设计论文
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未经允许切勿外传
毕业设计
课题名称接线盒外壳塑料模具设计
专业模具设计与制造
姓名王校建
指导老师黄雪梅
完成时间2012.4.30
指导教师评语
建议成绩：
优良中及格不及格
指导教师签字
年月日
最终评定成绩：
优良中及格不及格
系主任签字
年月日
前言1
第一章塑料模具的简述1
1.1模具工业在国民经济中的地位1
1.2各种模具的分类和占有量1
1.3我国模具工业的现状2
1.4世界五大塑料生产国的产能状况2
1.5我国模具技术的现状及发展趋势4
第二章制品结构特征及成型工艺性分析6
2.1塑件材料分析6
2.2材料性能7
2.3塑件尺寸和精度分析8
2.4收缩率9
2.5塑件形状分析9
2.6塑件圆角10
2.7零件体积及质量估算10
第三章模具方案分析12
3.1分型面的确定12
3.2型腔数目的确定12
3.3浇注系统的设计13
3.4推出机构设计14
3.5冷却系统设计15
3.6确定标准模架尺寸16
第四章注塑机的设备选择17
4.1注塑机的分类17
4.2注塑机的主要参数17
4.3选择注塑机17
4.4注塑机的校核18
第五章成型零件设计与计算21
5.1成型零件工作尺寸计算21
5.3导向机构设计原则23
5.4导柱、导套的结构设计24
5.5排气系统的设计25
第六章模架及其它模具零件设计26
6.1模架尺寸的计算26
6.2装配模架27
6.2.1新建组件项目27
6.2.2载入模具装配元件27
6.2.3定义模具模架28
6.2.4添加设备29
6.2.5加入复位销30
6.2.6在模座中挖出放置型腔的凹槽30
6.2.7设计冷却系统32
6.2.8加载所有组件33
总结34
参考文献35
致谢36
前言
近50年来，随着石油化学工业的发展世界塑料工业发展比较迅速，塑料已成为工业及民用产品的重要原料。
塑料制品的使用日益广泛，对成型塑料制品用的模具品种和数量的需求愈来愈大，许多发达国家塑料模具的产值已居模具总产值的第1位。
据统计我国塑料模用刚已占全部模具用刚的一半以上。
模具是一种技术密集、资金密集型的产品，在我国国民经济中的地位非常重要。
模具工业以被国家正式确立为正式产业，并在“十五”期间列为重点扶持产业。
由于模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此模具生产水品的高低，以成为衡量一个国家产品制造水品高低的重要标志。
改革开放20多年来，我国的模具工业获得了飞速发展，设计、制造加工水平、产品档次都有了很大的提高。
据1997年的不完全统计，全国拥有模具产业生产厂、产品厂配套的模具车间近17000家，约60万从业人员，年模具总产值达200亿元。
到2002年，模具年总产值已达360亿元，而2003年的总产值则达400亿元，短短纪念的时间，我国的模具行业产值就翻了一番。
在不久的将来我国将是世界上模具的领袖，是模具行业中的佼佼者。
第一章塑料模具的简述
1.1模具工业在国民经济中的地位
模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。
用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。
模具工业是国民经济的基础工业，是国际上公认的关键工业。
模具生产技术水平的高低是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量，效益和新产品的开发能力。
振兴和发展我国的模具工业，正日益受到人们的关注。
早在1989年3月中国政府颁布的《关于当前产业政策要点的决定》中，将模具列为机械工业技术改造序列的第一位。
模具工业既是高新技术产业的一个组成部分，又是高新技术产业化的重要领域。
模具在机械，电子，轻工，汽车，纺织，航空，航天等工业领域里，日益成为使用最广泛的主要工艺装备，它承担了这些工业领域中60％~90％的产品的零件，组件和部件的生产加工。
模具制造的重要性主要体现在市场的需求上，仅以汽车，摩托车行业的模具市场为例。
汽车，摩托车行业是模具最大的市场，在工业发达的国家，这一市场占整个模具市场一半左右。
汽车工业是我国国民经济五大支柱产业之一，汽车工业重点是发展零部件，经济型轿车和重型汽车，汽车模具作为发展重点，已在汽车工业产业政策中得到了明确。
汽车基本车型不断增加，2005年将达到170种。
一个型号的汽车所需模具达几千副，价值上亿元。
为了适应市场的需求，汽车将不断换型，汽车换型时约有80％的模具需要更换。
中国摩托车产量位居世界第一，据统计，中国摩托车共有14种排量80多个车型，1000多个型号。
单辆摩托车约有零件2000种，共计5000多个，其中一半以上需要模具生产。
一个型号的摩托车生产需1000副模具，总价值为1000多万元。
其他行业，如电子及通讯，家电，建筑等，也存在巨大的模具市场。
目前世界模具市场供不应求，模具的主要出口国是美国，日本，法国，瑞士等国家。
中国模具出口数量极少，但中国模具钳工技术水平高，劳动成本低，只要配备一些先进的数控制模设备，提高模具加工质量，缩短生产周期，沟通外贸渠道，模具出口将会有很大发展。
研究和发展模具技术，提高模具技术水平，对于促进国民经济的发展有着特别重要的意义。
1.2各种模具的分类和占有量
模具主要类型有：
冲模，锻摸，塑料模，压铸模，粉末冶金模，玻璃模，橡胶模，陶瓷模等。
除部分冲模以外的的上述各种模具都属于腔型模，因为他们一般都是依靠三维的模具形腔是材料成型。
（1）冲模：
冲模是对金属板材进行冲压加工获得合格产品的工具。
冲模占模具总数的50％以上。
按工艺性质的不同，冲模可分为落料模，冲孔模，切口模，切边模，弯曲模，卷边模，拉深模，校平模，翻孔模，翻边模，缩口模，压印模，胀形模。
按组合工序不同，冲模分为单工序模，复合模，连续模。
（2）锻模：
锻模是金属在热态或冷态下进行体积成型是所用模具的总称。
按锻压设备不同，锻模分为锤用锻模，螺旋压力机锻模，热模锻压力锻模，平锻机用锻模，水压机用锻模，高速锤用锻模，摆动碾压机用锻模，辊锻机用锻模，楔横轧机用锻模等。
按工艺用途不同，锻模可分为预锻模具，挤压模具，精锻模具，等温模具，超塑性模具等。
（3）塑料模：
塑料模是塑料成型的工艺装备。
塑料模约占模具总数的35％，而且有继续上升的趋势。
塑料模主要包括压塑模，挤塑模，注射模，此外还有挤出成型模，泡沫塑料的发泡成型模，低发泡注射成型模，吹塑模等。
（4）压铸模：
压铸模是压力铸造工艺装备，压力铸造是使液态金属在高温和高速下充填铸型，在高压下成型和结晶的一种特殊制造方法。
压铸模约占模具总数的6％。
（5）粉末冶金模：
粉末冶金模用于粉末成型，按成型工艺分类粉末冶金模
有：
压模，精整模，复压模，热压模，粉浆浇注模，松装烧结模等。
1.3我国模具工业的现状
自20世纪80年代以来，我国的经济逐渐起飞，也为模具产业的发展提供了巨大的动力。
20世纪90年代以后，大陆的工业发展十分迅速，模具工业的总产值在1990年仅60亿元人民币，1994年增长到130亿元人民币，1999年已达到245亿元人民币，2000年增至260~270亿元人民币。
今后预计每年仍会以10℅~15℅的速度快速增长。
目前，我国17000多个模具生产厂点，从业人数五十多万。
除了国有的专业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业，合资企业，独资企业和私营企业等，都得到了快速发展。
其中，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。
例如，浙江宁波和黄岩地区，从事模具制造的集体企业和私营企业多达数千家，成为我国国内知名的“模具之乡”和最具发展活力的地区之一。
在广东，一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，为了提高其产品的市场竞争能力，纷纷加入了对模具制造的投入。
例如，科龙，美的，康佳和威力等知名集团都建立了自己的模具制造中心。
中外合资和外商独资的模具企业则多集中于沿海工业发达地区，现已有几千家。
在模具工业的总产值中，企业自产自用的约占三分之二，作为商品销售的约占三分之一。
其中，冲压模具约占50℅（中国台湾：
40℅），塑料模具约占33℅
（中国台湾：
48℅），压铸模具约占6℅（中国台湾：
5℅），其他各类模具约占11（中国台湾：
7℅）。
1.4世界五大塑料生产国的产能状况
美国塑料（原料）的产量多年来一直雄居各国之首。
早在80年代前期，美国塑料产量就已达2000万吨之多，1986年增至23l0万吨，占全球总产量8100吨的28.5％，此后美国塑料产量继续呈现稳定增长之势，1988年、1990年、1992年、1994年、1996年和1998年分别增加到2710万吨、2810万吨、3010万吨、3410万吨、4000万吨和4360万吨，占世界总产量的比例从1996年起提高到30％以上。
2001年美国塑料产量为4170万吨，其中以聚乙烯为最多，达1500多万吨。
其次分别是氯乙烯650万吨、聚丙烯720万吨、聚苯乙烯对酞酸脂320万吨、聚苯乙烯280万吨。
国内塑料消费量（产量+进口量一出口量），美国也是全球最多的。
美国的全部塑料消费量2001年为4280万吨。
美国人均塑料消费量也是很高的，2000年为159公斤，2001年略减为155公斤，居全球第3位。
美国现有各种大小塑料企事业单位1万多家，其中职工人数少于50人的占总数的53％，50~l00人的占21％，100~500人的占23％，超过500人的占近4％，职工总数近90万人。
在美国塑料制品加工业的就职人数达110万，2001年的出货金额为2150亿美元，人均出货金额为195美元。
德国是世界最大的塑料（原料）生产国之一，上世纪90年代初的1991年、1992年和1993年，德国塑料产量都为990多万吨，1994年增达超过1000万吨的1110万吨．1998年达近1300万吨，1999年为近1400万吨，2000年增至1550万吨，超过日本为世界第2大塑料生产国，2001年上升为1580万吨，2002年已过1600万吨。
2001年德国生产的种种塑料原料中，聚乙烯为285万吨（低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯125万吨），氯乙烯175万吨，聚丙烯160万吨。
德国2001年的国内塑料消费量为1280万吨，其中聚乙烯265万吨，聚丙烯155万吨．氯乙烯152万吨。
德国人均塑料消费量2001年为160公斤，在世界上仅少于比利时的172公斤，高于美国的155公斤，排在世界第2位。
德国塑料制品加工业的职工总计有近30万人，2001年的出货金额为360亿美元，人均126美元。
德国塑料制品加工企业中职工少于50人的占44％，50~100人的占28％，100~500人的占25％，500人以上的占4％。
中国塑料工业多年持续高速增长，1991年产量仅为250万吨，1995年增为350万吨，1998年超过700万吨，到2002年已增达约1400万吨，超过日本而成为世界第3大塑料原料生产国。
中国今年塑料制品市场将持续走强，在包装、工程、建材、农用和日用塑料制品等各个领域都将有较大幅度的增长，需求量将超过2500万吨。
其中包装塑料制品今年需求量将超过850万吨，工程塑料制品需求量将达400万吨左右，建材塑料制品需求量将达300万吨以上，农用塑料制品需求量将在500万吨左右，日用塑料制品需求量约为80万吨左右。
日本在很长的时期内都是仅次于美国的世界第2大塑料生产国。
一直到1997年，日本塑料产量曾经连续多年增长，年产量在70年代中期就已达500多万吨，1987年突破1000万吨，1991年达约1300万吨，1992年和1993年因受日本经济下滑的影响，产量略有减少，分别降至1258和1225万吨。
从1994年起产量再度增长，1994年、1995年和1996年分别回升到1300万吨、1400万吨和1470万吨，1997年的产量又比上年增长3.7％，达到1521万吨，首次超过1500万吨。
但这种增势在1998年受到遏制，产量大幅度减少。
1998年，日本塑料产量为1390万吨，比上年减少了8.7％。
1999年和2000年日本塑料产量分别回升到1432万吨和1445万吨，但仍远未恢复到1997年的水平。
2001年和2002年日本塑料产量再度下降至1400万吨以下的1364万吨和1361万吨。
2002年日本塑料（原料）产量减为1361万吨。
而中国则增为1366万吨，日本又退居第4位。
韩国塑料产量增长十分迅速，1986年超过200万吨，1990年增达300万吨，1992年突破500万吨，1994年、1996年和1997年分别上升到600多万吨、700多万吨和800多万吨，1998年产量增至850万吨，1999年突破900万吨，2001年达1200万吨，跻身于世界5大塑料生产国之列。
韩国塑料原料产品中以聚乙烯居首，2001年产量为340万吨（低密度聚乙烯160万吨，高密度聚乙烯180万吨），聚丙烯以238万吨排在第2位，其次分别是聚酯161万吨、氯乙烯124万吨、ABS·AS树脂86万吨、聚苯乙烯77万吨。
韩国国内塑料消费量2001年420万吨，只相当于产量的13略高。
人均塑料消费量2001年为106公斤，韩国塑料制品加工业的职工总数2001年为3.1万人，出货金额为85亿美元，人均276美元。
塑料产量位居世界前10名的国家和地区还有法国660万吨、比利时600万吨、中国台湾598万吨、加拿大432万吨和意大利385万吨（均为2001年产量）。
1.5我国模具技术的现状及发展趋势
20世纪80年代开始，发达工业国家的模具工业已从机床工业中分离出来，并发展成为独立的工业部门，其产值已超过机床工业的产值。
改革开放以来，我国的模具工业发展也十分迅速。
近年来，每年都以15％的增长速度快速发展。
许多模具企业十分重视技术发展。
加大了用于技术进步的投入力度，将技术进步作为企业发展的重要动力。
此外，许多科研机构和大专院校也开展了模具技术的研究与开发。
模具行业的快速发展是使我国成为世界超级制造大国的重要原因。
今后，我国要发展成为世界制造强国，仍将依赖于模具工业的快速发展，成为模具制造强国。
中国塑料模工业从起步到现在，历经了半个多世纪，有了很大发展，模具水平有了较大提高。
在大型模具方面已能生产48"（约122CM）大屏幕彩电塑壳注射模具，6.5KG大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，精密塑料模方面，以能生产照相机塑料件模具，多形腔小模数齿轮模具及塑封模具。
经过多年的努力，在模具CADCAECAM技术，模具的电加工和数控加工技术，快速成型与快速制模技术，新型模具材料等方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面作出了贡献。
尽管我国模具工业有了长足的进步，部分模具已达到国际先进水平，但无论是数量还是质量仍满足不了国内市场的需要，每年仍需进口10多亿美元的各类大型，精密，复杂模具。
与发达国家的模具工业相比，在模具技术上仍有不小的差距。
今后，我国模具行业应在以下几方面进行不断的技术创新，以缩小与国际先进水平的距离。
（1）注重开发大型，精密，复杂模具；随着我国轿车，家电等工业的快速发展，成型零件的大型化和精密化要求越来越高，模具也将日趋大型化和精密化。
（2）加强模具标准件的应用；使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，降低模具制造成本而且能提高模具的制造质量。
因此，模具标准件的应用必将日渐广泛。
（3）推广CADCAMCAE技术；模具CADCAMCAE技术是模具技术发展的一个重要里程碑。
实践证明，模具CADCAMCAE技术是模具设计制造的发展方向，可显著地提高模具设计制造水平。
（4）重视快速模具制造技术，缩短模具制造周期；随着先进制造技术的不断出现，模具的制造水平也在不断地提高，基于快速成形的快速制模技术，高速铣削加工技术，以及自动研磨抛光技术将在模具制造中获得更为广泛的应用。
第二章制品结构特征及成型工艺性分析
2.1塑件材料分析
通常,选择塑件的材料依据是它所处在的工作环境及使用性能的要求,以及原材料厂家提供的材料性能数据.对于常温工作状态下的结构件来说,要考虑的主要是材料的力学性能,如屈服应力,弹性模量,弯曲强度,表面硬度等.该接线盒的形状结构比较简单，深度为20mm。
该制件是日常所用的接线盒，要求外观质量较好，有一定的强度且翘曲变形在一个较小的范围内。
聚乙烯树脂的密度为0.91～0.96gcm3，有一定的机械强度，但表面硬度差。
特征为白色或淡白色，无毒、无味、柔软、半透明，一般呈颗粒状，手触似腊，因而又称高分子石蜡。
聚乙烯按合成方法不同，分低压、中压和高压三种。
低压聚乙烯的分子链支链较少，相对分子质量、结晶度和密度均较高（故又称高密度聚乙烯），所以比较刚硬、耐磨、耐蚀、耐热及绝缘性较好，常用来制造塑料管、塑料板、接线盒、塑料绳以及承载不高的零件，如齿轮、轴承等。
高压聚乙烯带有许多支链，因而相对分子质量较少，结晶度和密度较低（故又称低密度聚乙烯），且具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性，成型加工性能也较好。
它常用于制作塑料薄膜、软管和塑料瓶以及电器工业中的支架、绝缘零件和包裹电缆等。
聚乙烯的成型特点是流动性较好，质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。
但聚乙烯成型流动性对压力变化敏感，加热时间长易产生分解；聚乙烯收缩率大，方向明显，易变性、翘曲，产生缩孔，应控制模具温度。
所以制品材料确定为聚乙烯。
图2-1接线盒工程图
2.2材料性能
聚乙烯的英文缩写PE。
是乙烯经聚合制得的一种热塑性树脂。
在工业上，也包括乙烯与少量ａ-烯烃的共聚物。
聚乙烯无臭、无毒，手感似腊，具有优良的耐低温性能（最低使用温度可达-70～-1000C），化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀（不耐具有氧化性质的酸）。
常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性能优良。
聚乙烯对于环境应力（化学与机械作用）是很敏感的，耐热老化性能差。
聚乙烯的性质因品种而异，主要取决于分子结构和密度。
采用不同的生产方法可得不同的密度的产物。
聚乙烯可用一般热塑性塑料的成型加工方法加工。
用途十分广泛，主要用来制造薄膜、容器、管道、单丝、接线盒、电线电缆、日用品等，并可作为电视、雷达等的高频绝缘材料。
随着石油化工的发展，聚乙烯生产得到迅速发展，产量约占塑料总产量的14。
聚乙烯的成型时流动性较好，质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。
2.2.1PE的成形性能
1、结晶形塑料,吸湿性小,可能发生溶体破裂，长期与热金属接触易发生分解。
2、流动性极好,但成形收缩范围和收缩值大，易发生缩孔、凹痕、变性、方向性强。
3、冷却速度快，浇注系统及冷却系统缓慢散热，并注意控制成形温度。
料温低，方向性明显，低温高压时尤其明显。
模具温度低于50时，塑件光泽差，易产生熔接不良、流痕，90oC以上易发生翘曲变形。
4、塑件壁厚须均匀，避免缺口、尖角，以防应力集中。
塑件要求生产批量大，采用注射成型易保证，PE适合注射成型。
2.2.2PE的注射工艺参数
1.聚乙烯（高密度）:
密度0.941-0.965g.cm^-3,吸水率:
<0.01%,抗拉强度21-38MPa,拉伸模量0.4~1.03GPa,断后伸长率:
20~100%,抗压强度:
18.6~24.5MPa,冲击韧度:
80~1067J.m^2,硬度:
60~70HSD,成型收缩率:
1.5~4%,无负荷最高使用温度:
79~121摄氏度,连续耐热温度:
85摄氏度;
2.聚乙烯（低密度）:
密度0.91~0.925g.cm^-3,吸水率:
<0.01%,抗拉强度3.9~15.7MPa,拉伸模量0.12~0.24GPa,断后伸长率:
90~800%,抗压强度:
无指标,冲击韧度:
853.4J.m^2,硬度:
41~50HSD,成型收缩率:
1.2~40%,无负荷最高使用温度:
82~100摄氏度,连续耐热温度:
无指标;
2.3塑件尺寸和精度分析
（1）塑件大小
塑件长度尺寸为140mm,宽度尺寸50mm,高度尺寸10mm，该塑件尺寸适中。
（2）塑件尺寸公差
该塑件用于日常生活，故尺寸精度要求较高.由于图中未标注公差。
故根据
（3）塑件表面质量
由于塑件为常用接线盒,对外表面质量要求高,塑件表面质量可以稍低.因此塑件外表面粗糙度取1.6,内表0.8.
2.4收缩率
常见塑料的收缩率如下表:
常用塑料的收缩率
塑料名称
聚乙烯
聚丙烯
聚氯乙烯
聚苯乙烯
尼龙
ABS
缩写
PE
PP
PVC
PS
N6
ABS
收缩率
1.5～3.6
1.0～2.5
0.6～1.5
0.6～0.8
0.8～2.5
0.3～0.8
对于该接线盒，材料为聚乙烯，理论收缩率为1.5～3.6，而实际与理论是有区别的。
设计时常取收缩率为0.05。
2.5塑件形状分析
该塑件有侧孔，但模具结构简单，塑件形状对称，有利于型腔填充，适合注射成型。
2.5.1塑件厚度
塑件厚度制品应有一定的厚度，这不仅是因为制品在使用中有足够的强度和刚度，而且也为了塑料在成型时有良好的流动性。
有时制品在使用中需要的强度虽然很小，但是为了使制品便于从模具中顶出以及部件的装配，仍需要有适当的厚度。
一般说来，塑件的厚度越厚就越能满足产品的强度和刚度的性能要求，但是从塑件的成型过程看来，塑件的壁厚越厚，冷却的时间就越长，整个塑件的成型周期就要延长，提高了生产的成本，降低了生产的效率，同时，塑件的壁厚越厚，收缩率就增大，这样使的得产品的尺寸不稳定性增加，降低了产品的质量。
因此产品的厚度必须得适中，根据材料的的特性，一般热塑性塑件的壁厚取1,该塑件在使用时对强度和刚度要求稍高，故最大壁厚取2mm。
2.5.2脱模斜度
拔模斜度是为了便于脱模，防止塑件表面在脱模是划伤，擦毛，在设计塑件表面沿脱模方向应具有合理的脱模斜度。
塑件的脱模斜度大小跟塑件的性质、收缩率、摩擦因素、塑件的壁厚和几何形状有关。
为了使制品易于从模具内脱出，设计时必须保证制品的内外壁厚具有足够斜度，以保证塑件脱模。
由于脱模斜度没有比较精确的计算公式。
一般情况下脱模斜度取0.5º,最小取15¹～20¹.本设计选择的拔模斜度为20º.
2.6塑件圆角
塑料制品除了在使用上要求采用尖角之外,其余所有转角处均应尽可能采用圆角过度,因为带尖角的塑件,往往会在尖角处产生应力集中.在受力或受冲击振动时会发生破裂,甚至在脱模过程中由于成型应力而开列,特别是塑件的内角处.
塑件上转角处采用圆弧过度,有利于物料充模，同时也有利于融料在模具型腔内的流动和塑件的脱模。
不仅避免了应力集中,而且还使塑件变的美观,有利于塑料充型的流动。
2.7零件体积及质量估算
图2-2体积分析
单个塑件V=19.4cm3,质量m=19.4g.
图2-3体积分析
塑件和浇注系统凝料总体积V总=129.6cm3,质量m=129.6g.
第三章模具方案分析
3.1分型面的确定
塑料制品在成型模具中的位置，是由模具的分型面决定的。
在注射模具的设计中，必须根据塑件的结构、形状，首先确定成型时塑件在模具中的位置，也即是确定分型面；再根据成形特点、塑件的生产批量，来确定一模成型件数（即一模几腔）、浇口形式、排气系统及脱模方式等。
分型面是模具上用于取出塑件和浇注系统冷凝料的可分离的接触表面。
分型面决定着塑料制品在成型模具中的位置。
按形状分类分型面可分为：
平面分型面，曲面分型面，阶
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