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《模具设计概述》word文档

1概述

2设计步骤

3五金模具设计流程

4塑料模具设计步骤

5模具CAD/CAE

1概述

2设计步骤

3五金模具设计流程

4塑料模具设计步骤

5模具CAD/CAE

6模具设计师

模具设计-概述

模具设计模具，是以特定的结构形式通过一定方式使材料成型的一种工业产品，同时也是能成批生产出具有一定形状和尺寸要求的工业产品零部件的一种生产工具。

大到飞机、汽车，小到茶杯、钉子，几乎所有的工业产品都必须依靠模具成型。

用模具生产制件所具备的高精度、高一致性、高生产率是任何其它加工方法所不能比拟的。

模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品开发能力。

所以模具又有“工业之母”的荣誉称号。

什么是模具设计呢？

按国家职业定义，模具设计是：

从事企业模具的数字化设计，包括型腔模与冷冲模，在传统模具设计的基础上，充分应用数字化设计工具，提高模具设计质量，缩短模具设计周期的人员。

模具设计-设计步骤

模具CAD1、对所设计模具之产品进行可行性分析，以电脑机箱为例，首先将各组件产品图纸利用设计软件进行组立分析，即我们工作中所说的套图，确保在模具设计之前各产品图纸的正确性，另一方面可以熟悉各组件在整个机箱中的重要性，以确定重点尺寸，这样在模具设计中很有好处的，具体的套图方法这里就不做详细的介绍了。

2、在产品分析之后所要进行的工作，对产品进行分析采用什么样的模具结构，并对产品进行排工序，确定各工序冲工内容，并利用设计软件进行产品展开，在产品展开时一般从后续工程向前展开，例如一产品需要量五个工序，冲压完成则在产品展开时从产品图纸开始到四工程、三工程、二工程、一工程，并展开一个图形后复制一份再进行前一工程的展开工作，即完成了五工程的产品展开工作，然后进行细致的工作，注意，这一步很重要，同时需特别细心，这一步完成的好的话，在绘制模具图中将节省很多时间，对每一工程所冲压的内容确定好后，包括在成型模中，产品材料厚度的内外线保留，以确定凸凹模尺寸时使用，对于产品展开的方法在这里不再说明，将在产品展开方法中具体介绍。

产品展开图？

3、备料，依产品展开图进行备料，在图纸中确定模板尺寸，包括各固定板、卸料板、凸凹模、镶件等，注意直接在产品展开图中进行备料，这样对画模具图是有很大好处的，

我所见到有很多模具设计人员直接对产品展开图进行手工计算来备料，这种方法效率太低，直接在图纸上画出模板规格尺寸，以组立图的形式表述，一方面可以完成备料，另一方面在模具各配件的工作中省去很多工作，因为在绘制各组件的工作中只需在备料图纸中加入定位、销钉、导柱、螺丝孔即可。

4、在备料完成后即可全面进入模具图的绘制，在备料图纸中再制一份出来，进行各组件的绘制，如加入螺丝孔，导柱孔，定位孔等孔位，并且在冲孔模中各种孔需线切割的穿丝孔，在成型模中，上下模的成型间隙，一定不能忘记，所以这些工作完成后一个产品的模具图差不多已完成了80%，另外在绘制模具图的过程中需注意：

各工序，指制作，如钳工划线，线切割等到不同的加工工序都有完整制作好图层，这样对线切割及图纸管理有很大的好处，如颜色的区分等，尺寸的标注也是一个非常重要的工作，同时也是一件最麻烦的工作，因为太浪费时间了。

5、在以上图纸完成之后，其实还不能发行图纸，还需对模具图纸进行校对，将所有配件组立，对每一块不同的模具板制作不同的图层，？

并以同一基准如导柱孔等到进行模具组立分析，并将各工序产品展开图套入组立图中，确保各模板孔位一致以及折弯位置的上下模间隙配合是否正确。

模具设计-五金模具设计流程

五金模具设计一.设计准备

1.必需的图纸、金型仕样书的内容等的确认：

在正式的金型设计之前，下列图纸或文件通常要具备：

①部品图；②金型设计制作仕样书；③设计制作契约书；④其他

并且要对上述资料完全理解，不明确处要得到客户的确认。

2.把握图面的概要

部品图决定了金型设计的最终目的，必须透彻地理解。

日本客户提供的部品图是按照JIS制图规定采用三角法绘制的，通常由以下部分构成：

正面图、平面图、侧面图、断面图、详细图、参考图、注记、公差一览、仕上记号一览、标题栏、其他

在视图过程中要注意以下方面：

①公差要求较严格处；②对金型构造有影响的部位；

②现有图面无法理解的部分；④注记中特别突出的事项

⑤特殊的材料和热处理要求；⑥部品壁厚较薄处（t<0.6mm）

⑦部品壁厚较厚处；⑧外观上有无特别仕样要求

⑨三维曲面部分；⑩设计者、日期、纳期、价格等

3.部品立体形状的理解

部品图是二维绘制的，要通过视图转换成设计者头脑中的三维形状，而手绘立体图对此很有帮助。

准备好纸和铅笔。

首先绘制出制品的大致外形轮廓，然后再根据自己对部品图的理解，绘制出部品各部位的断面图。

上述这些对将来分型面的确定、入子的分割非常重要。

如果条件允许，使用粘土等辅助物来帮助理解会更好。

4.标题栏的检讨

部品图的标题栏一般注明了图面中的公差、部品的材料等一些内容，必须要认真研读。

①部品名；②图名；③图番；④材质（包括收缩率）；⑤仕样，指材质的详细仕样，如生产厂家、商品名、树脂代号；⑥尺度；⑦设计者；⑧变更栏；

5.注记部分的检讨

⑴浇口种类、位置、数量

如无特殊要求，则金型设计者在自行决定后需征得客户的同意。

⑵入子分割线的要求

由于入子分隔线会在制品表面形成接痕，影响外观，尤其对折叠部位有害，所以设计者应遵守部品图的规定。

⑶成型品表面划伤等缺陷的规定

金型设计者应避免可能发生上述缺陷的金型结构设计。

⑷未注公差的要求。

⑸成型品形状及尺寸上的变更需征得客户的同意，作为金型设计者来说，不可自行决断。

⑹主视图的检讨

主视图是图面中尺寸较集中的地方，确认两侧公差及片侧公差，并标记其中较严格者。

⑺其他各视图的检讨。

方法同上

⑻必要型缔力的检讨

熔融树脂在注射时，会在金型分型面上产生一个相当大的注射压力。

如注射机最大型缔力小于注射压力，则模板之间就会产生缝隙，发生溢边现象。

必要型缔力的计算如下：

F=P×AF：

必要型缔力（Kg）

P：

注射压力（Kg/cm2），取300～500，视成型条件而定

A：

制品在注射方向上的投影面积cm2

⑽必要射出体积的检讨

在选择注射机时，要进行射出体积的检讨。

包括聊吧、制品在内的体积总和要小于注射机最大注射量的1/2～2/3

⑾其他事项

如客户提供的资料不全，需跟客户联系，取得全部资料。

使用彩笔标记出自己认为较重要的，以利于下一步的设计。

二.成型品基本图的设计

下图是金型设计工作的大致流程：

初期检讨→成型品基本图设计→金型构造设计→部品图设计→检图→出图

塑料注射金型的设计从成型品基本图的设计入手，其正确与否决定了成型制品的好坏。

下面就成型品基本图的设计手法进行讲解：

1.了解成型材料的特性

最关键的是流动性能的好坏和收缩率的大小

2.可充填性的检讨

应全面考虑以下几个方面:

①型腔可否完全填充；②溶接痕的位置；③气泡的发生；

③成型品的变形；⑤点浇口的切断痕；⑥其他

在设计工作中，根据工作条件，采用下述方法来分析验证：

①类似金型的比较；②流动比（L/T）的计算；③CAD、CAE

3.浇口位置的确定

4.浇口形状的确定

5.分型面的确定

应参照下述原则:

①尽量采用平面;②易于加工;③无离型不良发生;④外观上分割线无影响处.

6.金型制作寸法的决定

由于塑料冷却以后的收缩性，故金型制作寸法要考虑“成型收缩率”，方法如下：

（以收缩率0.2%为例）

①两侧公差:

L=25±0.05→L0=1.02×25=25.5

②片侧公差:

L=3-0.2→L0=[（3+2.8）/2]×1.02=2.96

经过上述方法计算出的寸法，要经过以下两方面的补正：

①金型制作上可修改性的补正。

②奇数寸法的偶数化。

？

？

？

7.拔模斜度的决定（固定侧）

为防止离型不良，有必要在固定侧型芯处设置拔模斜度，但要在成型品公差范围内，一般以30’～3°为宜。

8.拔模斜度的决定（可动侧）

如有必要，可动侧也可加拔模斜度，但一般可不加。

如有顶出不良，可通过加装顶杆的方法来解决。

9.顶杆的配置

按照以下原则：

①顶出面积尽可能大，因细小的顶杆孔难以加工。

②尽量采用圆顶杆，因方顶出孔难以加工（但利用镶件分割线做出的较简单）。

③顶杆要配置在型芯附近。

④顶杆孔周围最小1mm壁厚保证。

10.生产数的记入

三.金型构造设计

成型品基本图完成以后，即可开展最重要的工作-金型构造图面的设计。

这部分工作占金型设计全部研讨工作的80%。

下面就是具体的设计流程：

1.成型机金型取付仕样的确认：

①滑杆间距的确认

金型大小不可超过滑杆间距，通常要留20mm以上的安全距离。

②最小型厚的确认

金型的型厚要大于注射机的最小型厚

③最大开模行程的确认

④最大锁模力的确认

⑤理论射出容量的确认

⑥定位圈直径的确认（以选择定位圈型号）

⑦注射机喷嘴先端形状的确认（以选择浇口套型号）

⑧最大型厚的计算

T=最小型厚+最大开模距离-S1-S2-S

2.型腔配置方法的检讨

对于多型腔模具而言，要妥善安排型腔位置，使之投影中心完全位于模架中心上，并使流道最短地达到均衡进料。

3.型腔壁厚度的确定

4.模架的选择

对于塑料注射模具而言，模架均已标准化。

我公司均采用日本FUTABA（双叶）的模架。

在选择模架时，除了大小规格外，应确认以下方面：

①导柱导套的位置，有的导柱在固定侧，而有的在可动侧。

根据需要来选择。

②对于各模板的厚度，应结合成型品基本图来确认。

一般来说，要使镶件非成形部分的长度在30mm左右为宜。

③目前我们有FUTABA的标准模架CAD库，可使用它来快速生成模架图。

5.分型动作的决定

在模板厚度确定后，进行分型动作的检讨。

①固定侧型板与流道板之间的开模距离S1

S1=点浇口套长度+浇口套长度+10～20

②流道板与固定侧座板之间的开模距离S2

S2=拉料勾勾头长度+3mm安全距离

③止动螺栓长度决定

L=固定侧型板厚+S1

④止动螺栓头部长度决定

⑤支撑导柱长度决定

L=固定侧型板厚+S1+流道板厚+S2+固定侧座板厚

⑥拉料勾长度决定

⑦流道顶出装置决定

⑧浇口套周边机构决定

⑨要做到使成形品顶出后自然落下的模具布局

6.浇口套采用PUNCH市贩品

7.开模次序的确定,并采用相应机构来确保这种开模次序的实现.

8.流道从流道板顺利脱出的方法:

采用RUNNEREJECTINGSET（MISUMI）

9.支撑柱配置的检讨

在注射时,注射机会在可动侧型板的底部产生一个瞬间的注射压力,引起型板变形.为防止此种现象发生,可在模架中设置支撑柱,以不妨碍顶杆和力征安排在每个型腔附近为原则.

10.冷却水孔的决定

为了恒定模具温度，必须开设冷却水孔，通以冷却用水。

冷却水孔的大小与冷却效率关系不大，中等大小的模具一般采用ф8.5的水孔即可，接口处采用PT1/8的管螺纹。

冷却水孔的位置与数量与冷却效果有密切关系，在确定时，应尽可能地靠近型腔和尽可能地多，但不要发生干涉。

11.顶出部分的配置

结合成形品基本图，合理配置顶杆位置，注意不要与冷却水孔及支撑柱等部件发生干涉。

12.浇口套的配置

浇口套头部SR寸法要比注射机喷嘴的SR寸法大1mm左右。

浇口套开口处ф寸法要比注射机喷嘴的ф寸法大0.5mm左右。

对于锥度来说，采用片侧1°比较好。

13.定位圈的配置

结合成形机仕样，采用PUNCH市贩品。

14.排气道的配置

为了使型腔内空气顺利排出，有时需设排气道。

不过一般设计中不予考虑，生产中如发现有排气不良，再予以解决。

15.顶出导柱与顶出导套的设计

为了提高顶出部件运动的精度，从而延长顶杆、型芯寿命，防止顶杆拉伤，可设计顶出导柱与顶出导套。

16.部品番号的确定

本公司制定有金型用部品番号的命名规则，按此规则进行确定。

17.其他

至此，金型的构造设计基本完成。

四.部品图设计

在进行构造设计完成以后，根据成形品基本图和金型构造图进行金型部品图设计，包括下述内容：

⑴设计需加工的部品图面。

⑵外构件追加工部品图面。

⑶购入部品仕样书。

1.型腔部分的设计：

⑴从金型构造图中把型腔部分的外形提取出来。

X-Y方向与模板嵌合，注意公差与配合。

Z方向采用螺钉或挂钩或键固定均可。

⑵成形部分形状与寸法

根据成形品基本图来决定，并考虑以下方面：

①成形品寸法公差。

②与别的部品之间的关系（配合）等。

③便于金型的修正。

④机械加工方法所能达到的加工能力。

⑤加工费用。

⑥其他。

⑶型芯均采用挂钩的形式与型腔件配合，X-Y方向用公差来严格控制。

⑷浇口设计

⑸固定方法

⑹材质、硬度的决定

考虑以下方面：

①成形品的形状、寸法精度维持机能。

②成形品表面品质决定机能。

③耐冲击，刚性、强度要足够。

④耐腐蚀性。

⑤耐磨性。

⑥机加工性。

⑦镜面特性。

⑧热传导性。

⑨热处理性。

⑩材料价格。

2.固定侧型芯的设计

形状与寸法根据成形品基本图确定。

材质的选择参考上面的内容。

可动侧型芯、型腔设计大致与固定侧相同，但多出顶出部分的设计内容。

至此，金型部品图中与成形有关的部分已完成，下面进行金型构造部分的部品设计。

五.检图

部品图设计完了以后要进行检图，这与设计工作同等重要。

在投入生产前发现错误，要比在生产中或完成后才发现要节省大量的金钱与精力。

检图工作，可由设计者自身承担，也可由第三者担任。

在检图中应把握如下原则：

⑴详细设计、重要设计检查时，最好在精力充沛时进行。

⑵连续工作1～2小时，应休息10～15分钟，保持头脑清醒。

⑶不要惧怕失败，在失败中取得成长的经验。

⑷不要从详细设计着手，应从总体方案开始，这样容易发现大的原则性的错误。

⑸可调查类似金型在使用过程中发生的问题，并与自己的设计工作相对照。

检图工作主要内容如下：

1.重要的原则性的项目

⑴根据型芯、型腔明细表，有无遗漏设计的部分。

⑵金型取数是否合适。

⑶分型面的设置是否正确？

是否满足金型仕样书的要求？

⑷型腔可否完全填充？

⑸制作费用是否在预算范围内？

⑹成形品生产成本是否在预算范围内？

⑺金型纳期可否完成？

⑻为保证纳期，是否采取了合理的措施？

⑼成形品型腔可否顺利脱出？

⑽成形品型芯可否顺利脱出？

⑾浇口、流道的配置有无不当？

⑿冷却水道有无干涉处？

⒀支撑柱、顶杆、定出导向柱有无干涉？

⒁成形收缩率计算是否正确？

⒂镶件分割方式是否正确？

⒃两侧相互配合的部件设计是否正确？

⒄成形机取付仕样是否满足要求？

⒅其他特殊要求是否满足？

2.金型构造方面的检讨

⑴目前的设计正确与否，有无可以改进之处？

⑵树脂流动的预想是否正确？

⑶型芯、型腔离型对策正确与否？

⑷滑块与滑动型芯的设计是否正确？

⑸配合处公差是否正确？

⑹排气道是否合适？

⑺配合间隙是否合适？

⑻装配时是否困难？

⑼拆卸是否方便？

⑽对白化现象有无预防？

⑾两侧各部件之间有无干涉？

3.进行详细检讨的部分：

⑴有无尺寸相互不一致处？

⑵断面形状正确与否？

⑶部品个数是否正确？

⑷部品材质是否正确？

⑸型板刚性是否满足要求？

⑹型腔刚性、强度是否满足要求？

⑺浇口形状是否合适？

⑻加工方法是否经过妥善考虑？

⑼电极设计是否正确？

⑽标准部品发注书是否有误？

⑾客户仕样变更部分是否已全部变更？

⑿废旧图面是否已被替换？

⒀寸法公差、表面粗糙度有无过于严格处？

⒁机械加工性是否适当？

模具设计-塑料模具设计步骤

塑胶模具设计一、接受任务书

成型塑料制件的任务书通常由制件设计者提出，其内容如下：

1、经过审签的正规制制件图纸，并注明采用塑料的牌号、透明度等。

2、塑料制件说明书或技术要求。

3、生产产量。

4、塑料制件样品。

通常模具设计任务书由塑料制件工艺员根据成型塑料制件的任务书提出，模具设计人员以成型塑料制件任务书、模具设计任务书为依据来设计模具。

二、收集、分析、消化原始资料

1、收集整理有关制件设计、成型工艺、成型设备、机械加工及特殊加工资料，以备设计模具时使用。

2、消化塑料制件图，了解制件的用途，分析塑料制件的工艺性，尺寸精度等技术要求。

例如塑料制件在外表形状、颜色透明度、使用性能方面的要求是什么，塑件的几何结构、斜度、嵌件等情况是否合理，熔接痕、缩孔等成型缺陷的允许程度，有无涂装、电镀、胶接、钻孔等后加工。

选择塑料制件尺寸精度最高的尺寸进行分析，看看估计成型公差是否低于塑料制件的公差，能否成型出合乎要求的塑料制件来。

此外，还要了解塑料的塑化及成型工艺参数。

3、消化工艺资料，分析工艺任务书所提出的成型方法、设备型号、材料规格、模具结构类型等要求是否恰当，能否落实。

成型材料应当满足塑料制件的强度要求，具有好的流动性、均匀性和各向同性、热稳定性。

根据塑料制件的用途，成型材料应满足染色、镀金属的条件、装饰性能、必要的弹性和塑性、透明性或者相反的反射性能、胶接性或者焊接性等要求。

4、确定成型方法采用直压法、铸压法还是注射法。

5、选择成型设备根据成型设备的种类来进行模具设计，因此必须熟知各种成型设备的性能、规格、特点。

例如对于注射机来说，在规格方面应当了解以下内容：

注射容量、锁模压力、注射压力、模具安装尺寸、顶出装置及尺寸、喷嘴孔直径及喷嘴球面半径、浇口套定位圈尺寸、模具最大厚度和最小厚度、模板行程等，具体见相关参数。

要初步估计模具外形尺寸，判断模具能否在所选的注射机上安装和使用。

三、具体结构方案

1、确定模具类型

如压制模（敞开式、半闭合式、闭合式）、铸压模、注射模等。

2、确定模具类型的主要结构

选择理想的模具结构在于确定必需的成型设备，理想的型腔数，在绝对可靠的条件下能使模具本身的工作满足该塑料制件的工艺技术和生产经济的要求。

对塑料制件的工艺技术要求是要保证塑料制件的几何形状，表面光洁度和尺寸精度。

生产经济要求是要使塑料制件的成本低，生产效率高，模具能连续地工作，使用寿命长，节省劳动力。

影响模具结构及模具个别系统的因素很多，很复杂：

如型腔布置。

根据塑件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、模具制造难易、模具成本等确定型腔数量及其排列方式。

对于注射模来说，塑料制件精度为3级和3a级，重量为5克，采用硬化浇注系统，型腔数取4-6个；塑料制件为一般精度（4-5级），成型材料为局部结晶材料，型腔数可取16-20个；塑料制件重量为12-16克，型腔数取8-12个；而重量为50-100克的塑料制件，型腔数取4-8个。

对于无定型的塑料制件建议型腔数为24-48个，16-32个和6-10个。

当再继续增加塑料制件重量时，就很少采用多腔模具。

7-9级精度的塑料制件，最多型腔数较之指出的4-5级精度的塑料增多至50%。

3、确定分型面

4、分型面的位置要有利于模具加工，排气、脱模及成型操作，塑料制件的表面质量等。

5、确定浇注系统

主浇道、分浇道及浇口的形状、位置、大小）和排气系统（排气的方法、排气槽位置、大小）。

6、选择顶出方式

（顶杆、顶管、推板、组合式顶出），决定侧凹处理方法、抽芯方式。

7、决定冷却、加热方式及加热冷却沟槽的形状、位置、加热元件的安装部位

根据模具材料、强度计算或者经验数据，确定模具零件厚度及外形尺寸，外形结构及所有连接、定位、导向件位置。

8、确定主要成型零件，结构件的结构形式

9、考虑模具各部分的强度，计算成型零件工作尺寸

以上这些问题如果解决了，模具的结构形式自然就解决了。

这时，就应该着手绘制模具结构草图，为正式绘图作好准备。

四、绘制模具图

要求按照国家制图标准绘制，但是也要求结合本厂标准和国家未规定的工厂习惯画法。

1、在画模具总装图之前，应绘制工序图，并要符合制件图和工艺资料的要求。

由下道工序保证的尺寸应在图上标写注明“工艺尺寸”字样。

如果成型后除了修理毛刺之外，再不进行其他机械加工，那么工序图就与制件图完全相同。

在工序图下面最好标出制件编号、名称、材料、材料收缩率、绘图比例等。

通常就把工序图画在模具总装图上。

2、绘制总装结构图

绘制总装图尽量采用1：

1的比例，先由型腔开始绘制，主视图与其它视图同时画出。

3、模具总装图应包括以下内容：

（1）模具成型部分结构

（2）浇注系统、排气系统的结构形式。

（3）分型面及分模取件方式。

（4）外形结构及所有连接件，定位、导向件的位置。

（5）标注型腔高度尺寸（不强求，根据需要）及模具总体尺寸。

（6）辅助工具（取件卸模工具，校正工具等）。

（7）按顺序将全部零件序号编出，并且填写明细表。

（8）标注技术要求和使用说明。

4、模具总装图的技术要求内容：

对于模具某些系统的性能要求。

例如对顶出系统、滑块抽芯结构的装配要求。

对模具装配工艺的要求。

例如模具装配后分型面的贴合面的贴合间隙应不大于0.05mm模具上、下面的平行度要求，并指出由装配决定的尺寸和对该尺寸的要求。

模具使用，装拆方法。

防氧化处理、模具编号、刻字、标记、油封、保管等要求。

有关试模及检验方面的要求。

5、绘制全部零件图

由模具总装图拆画零件图的顺序应为：

先内后外，先复杂后简单，先成型零件，后结构零件。

图形要求：

一定要按比例画，允许放大或缩小。

视图选择合理，投影正确，布置得当。

为了使加工专利号易看懂、便于装配，图形尽可能与总装图一致，图形要清晰。

标注尺寸要求统一、集中、有序、完整。

标注尺寸的顺序为：

先标主要零件尺寸和出模斜度，再标注配合尺寸，然后标注全部尺寸。

在非主要零件图上先标注配合尺寸，后标注全部尺寸。

表面粗糙度。

把应用最多的一种粗糙度标于图纸右上角，如标注“其余3.2。

”其它粗糙度符号在零件各表面分别标出。

其它内容，例如零件名称、模具图号、材料牌号、热处理和硬度要求，表面处理、图形比例、自由尺寸的加工精度、技术说明等都要正确填写。

五、校对、审图、描图、送晒

自我校对的内容是：

1、模具及其零件与塑件图纸的关系

2、模具及模具零件的材质、硬度、尺寸精度，结构等是否符合塑件图纸的要求。

3、塑料制件方面

塑料料流的流动、缩孔、熔接痕、裂口，脱模斜度等是否影响塑料制件的使用性能、尺寸精度、表面质量等方面的要求。

图案设计有无不足，加工是否简单，成型材料的收缩率选用是否正确。

4、成型设备方面有，拒注射量、注射压力、锁模力够不够，模具的安装、塑料制件的南芯、脱模有无问题，注射机的喷嘴与哓口套是否正确地接触。

5、模具结构方面

分型面位置及精加工精度是否满足需要，会不会发生溢料，开模后是否能保证塑料制件留在有顶