窗帘挂钩模具设计毕业设计.doc

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1、毕业设计题目：窗帘挂钩模具设计系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 模具设计与制造 班 级 模 具 1111 班 塑料窗帘挂钩模具设计与制造摘 要本次毕业设计的注塑模主要从塑料的性能，产品使用性能和要求出发，利用了塑料模具具有结构简单，生产效率高，使用方便可靠，经济效益好的特点。重点对材料性能、模具结构、工作原理成型分析及理论计算几个方面，同时运用软件（UG）对实体造型进行仿真加工的步骤完成了本次模具设计。关键词：塑料挂钩；注射模；装配。目 录1 绪论11.1 研究背景11.2 研究意义11.3 研究内容22 方案设计32.1 塑件工艺分析32.1.1 塑件形状与尺寸32.1.2 塑件的精度

2、32.1.3 材料特性42.1.4 塑件工艺参数42.1.5 型腔分布52.2 注射模模架选用及参数校核62.2.1 模架的选用62.2.2 注射机参数校核72.3 注射模浇注系统设计82.3.1 主流道设计92.3.2 分流道设计112.4注射模具推出机构132.4.1 推出机构的组成132.4.2 推杆的基本形状及工作端面形状142.5 模具结构、尺寸的设计计算152.5.1 型腔径向尺寸152.5.2 型腔大小尺寸152.5.3 型芯径向尺寸162.5.4 模具加热、冷却系统的计算172.6 模具主要零件图及加工工艺规程202.6.1 模具定模板零件及加工工艺过程202.6.2 模具动模

3、板零件及加工工艺过程：202.7 模具总装图及模具的装配试模212.7.1 总装图212.7.2 技术要求23结论24致谢25参考文献261 绪论1.1 研究背景随着科学技术的迅猛发展，我国模具工业作为一个独立的新兴的工业，成为国民经济的基础工业之一，目前正在处于飞速发展时期，并且有十分广泛的发展前景。模具是工业生产的重要工艺装备，模具工业是国民经济各部门发展的重要基础之一。塑料模具是指用于成型塑料制品的模具，它是型腔模的一种类型。在塑料成型生产中,先进的模具设计，高质量的模具制造，优良的模具材料，合理的加工工艺和现代化的成型设备等是成型优质塑件的重要条件。塑料模具是型腔模具中的一种类型，其模

4、具型腔由凸模和凹模所组成。1.2 研究意义 在如今21世纪，从长远来看，全世界所有不可再生资源在逐渐的减少，对资源的重复利用率在重点强调，从而产品的替代材料也在扩大，不仅有原材料的优点，同时还添加跟多的好处，塑料再生行业前景广阔。塑料业是国民经济的支柱，回收利用是塑料业持续发展的必由之路。塑料再生既可节约资源，缓解塑料原料供需矛盾，又可为环境保护作出重要贡献。据了解，一个中等城市一年产生的塑料废弃物，回收利用后可满足二十来家中小型塑料制品企业的原料需求。而我国这方面做得显然不够。原国家经贸委作过统计，“九五”期间，我国每年大约有1400万吨废旧塑料没有得到回收利用，回收利用率只有25%，直接资

5、源浪费高达280亿元/年。让塑料再生行业健康、持续地发展下去，是利国利民的大好事。应该说，这一行业近几年已经获得了不小进步，一些地方形成了一定规模，当地政府因势利导，培植出年产值数亿元的再生塑料工业园。人们期望，政府更好地发挥其职能，出台相关的法规、标准来正确引导废旧塑料的回收利用。这一行业的经营者要改进生产技术，把科技融入到生产中去，提高产品质量，创造品牌产品，同时注意节约资源，防止环境污染，既为自己带来利益，也为社会造福。中国人均能源等重要资源的占有量严重不足，据统计，中国人均能源占有量不到世界平均水平的一半，石油仅为十分之一。因此，党中央、国务院提出了建设资源节约型、环境友好型社会、节能

6、减排等国家发展战略，推广应用塑料建材制品具有节能效果，符合国家发展战略。1.3 研究内容该塑件结构比较简单，精度要求底，运用常用的拉杆、顶杆、通过充模、保压、开模至推出塑件。具体过程，详见以后说明书内容分析和计算，本设计过程是根据塑料成型工艺及模具设计上的相关工艺编写的，本说明书的内容包括：目录、课程设计指导书、课程设计说明书、参考文献等。2 方案设计2.1 塑件工艺分析2.1.1塑件形状与尺寸图2-1 塑件图2.1.2塑件的精度塑件尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获塑件尺寸的准确度。影响塑件尺寸精度的因素很多，如模具制造精度及使用后的磨损程度，塑料收缩率的波动，成形

7、工艺条件的变化，塑件的形状等。一般来讲，为了降低模具的加工难度和模具制造成本，在满足塑件使用要求的前提下应尽可能把塑件尺寸精度设计得低一些。此产品形状相当于塑料衣架的挂钩头，大体尺寸为30mm10mm60mm，表面精度与粗糙度要求不高，由表可得，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯）材料精度为5级，对应的尺寸公差为0.46。塑件注塑后须经过表面磨砂处理，使得产品光泽度好，使用过后不留痕迹，外观稳重而又耐用。表2-1 塑料等级参数表（GB/T 14486） 基本尺寸/mm精度等级12345678公差数值/mm130.040.060.080.120.160.240.320.46360.050.070.0

8、80.140.180.280.360.566100.060.080.100.160.200.320.400.6410140.070.090.120.180.220.360.440.7214180.080.100.120.200.240.400.480.8018240.090.110.140.220.280.440.560.5624300.100.120.160.240.320.480.640.9630400.110.130.180.260.360.520.721.0040500.120.140.200.280.400.560.801.250-650.130.160.220.320.460.64

9、0.921.42.1.3材料特性根据交塑料模具设计要求与特点，塑料窗帘挂钩其本身是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS），三元共聚物，是人们在对聚苯乙烯的改变中开发出的一种新型塑料材料。由于ABS是由有三种单体共聚物耐而成，因此兼具了三种组分的性能，即保证了聚苯乙烯的光泽性、成型加工流动性和良好的着色性，又表现出丙烯腈的耐油、耐化学腐蚀性和一定的表面硬度，同时还兼具橡胶组分的耐寒性、韧性和良好的冲击性能。价格便宜，原料易得，是目前产量最大、应用最广的工程塑料之一。ABS无毒、无味，为呈微黄色或白色不透明粒料，成形的塑料件有较好的光泽。2.1.4 塑件工艺参数密度为： 1.021.05g/cm收

10、缩率： 0.3%0.8%模具温度： 4080喷嘴温度： 190200料筒温度、前段温度： 200220中段温度： 220240后段温度： 190200注射压力： 70120MPa注射机类型： 螺杆式保压压力： 5060 MPa注射时间： 05S保压时间： 2060S冷却时间： 1550S成形周期： 40120S2.1.5 型腔分布从图纸上来看，型腔由定模板5、动模板6共两部分组成。定膜板5构成塑件的上部与侧上部，动模板成形塑件的下部和侧下部，而且点浇口开在定模板上，这样使加工方便，有利于型腔的抛光。根据参考文献塑件模具与制造见表3-4 型腔数目的确定方法从塑件精度为准，根据经验，在模具中每增加

11、一个型腔，塑件的尺寸精度就要降低4%，一模一腔时，塑件的尺寸公差如下：表2-2 塑件的尺寸公差聚甲醛0.2%尼龙660.3%聚碳酸酯、聚氯一烯、ABS0.05%所以对于高精度的塑件，通常采用一腔多模，在本设计中，具体问题而分析，ABS材料，用一腔双模更适合。图2-2 型腔布置2.2 注射模模架选用及参数校核2.2.1 模架的选用我国目前标准化注射模零件的国家标准有12个；另外还制订了塑料注射模具的标准模架，分中小型模架（GB/T12556.190）和大型模架（GB/T12555.190）两种。中小型模架标准中规定，模架的周界尺寸范围为：560mm900mm，并规定模架的形式为品种型号，即基本型

12、，A1、A2、A3和A4四个品种。四种模架的组成、功能及用途如表2-3所示。表2-3 四种模架的组成、功能及用途 型号组成、功能及用途A1型定模采用两块模板，动模采用一块模板，与推杆推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机。A2型 动、定模均采用两块模板，与推件机构组成模架，适用于立式和卧式注射机，可用于带有斜导柱侧向抽芯的模具，也可用于斜滑块侧向分型的模具A3型定模采用两块模板，动模采用一块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。A4型动、定模均采用两块模板，它们中间设置了一块推件板，用于推件板件的模具，适用于立式和卧式注射机。根据以上四种模架的组成，功能

13、及用途可以看出，A4型模型适用于本次模具的设计，故选用A4模架。中小型模架的周界尺寸参数、规格有：100L、125L、160L、180L、200L、250L、315L、355L、400L、450L和500L等模 架规格。根据模具型腔布置可以选用的模架规格为：250mm250mm，再根据所选取的模架规格可通过标准模架。表查得上、下模板的厚度为40mm，垫板厚度为63mm。2.2.2 注射机参数校核（1）最大注射量校核注射机的最大注塑量应大于制品的重量或体积（包括流道及流口凝料和飞边），通常注塑机的实际注塑量最好在注塑机的最大注塑量80%。所以，选用的注塑机最大注塑量。 （2-1）式中 注塑机的最

14、大注塑量，单位； 注塑的体积，单位。由给出的工件可大概计算出工件的质量约为30g，两个工件的总质量为60克，可计算浇注系统的体积大概为。所以 （2-2） 式中 浇注系统体积，单位。 因该产品= （2-3） 确定的注塑机注塑量为：，在200400范围中。所以，满足要求。（2）模具闭合高度校核模具实际厚度H模=215mm； 注塑机最小闭合厚度H最小=200 mm；即 H模H最小满足要求。（3）开模行程校核所选的注塑机的最大行程与模具厚度有关，故注塑机的开模行程应满足下式： （2-4）因为 式中 H1推出距离；H2包括注射系统在内的塑件高度；S机注射机最大开模行程。故满足要求。通过对注射机各个参数的

15、校核，都满足这次设计的要求，所以选用G54-S200/400注射机。2.3 注射模浇注系统设计在设计浇注系统的时候对塑料的成形性能、产生熔接痕、排气、嵌件的位移几项原则进行了综合考虑，本设计的浇注系统如下图2-3所示。图 2-3 浇注系统2.3.1 主流道设计主流道设在定模板上，并且位于模具的中心，与注射机喷喷嘴在同一轴线上，其为一圆锥孔，其小头正对注射机的喷嘴。因喷嘴外形为球面，所以主流道小头孔端的外形应为一凹球面。为了配合紧密，防止溢料，凹球面的半径应比喷嘴的球面半径略大23mm 。主流道衬套的材料常用T8A、T10A制造，热处理后硬度为5055HRC。主流道衬套与定模板采用H7/m6的过

16、渡配合，主流道衬套与定位圈采用H9/m9的过渡配合。由于受型腔或分流道的反压力作用，主流道衬套会产生轴向定位移动，所以主流道衬套的轴向定位要可靠。主流道设计应注意的问题：（1）便于流道凝料从主流道衬套中拔出，方便卸料，主流道设计成圆锥形。锥角 粗糙度与喷嘴对接处设计成半球形凹坑，球半径略大于喷嘴头半径。 （2）主流道要求耐高温和摩擦，要求设计成可拆卸的衬套，以便选用优质材料单独加工和热处理。 （3）衬套大端高出定模端面，并与注射机定模板的定位孔成间隙配合，起定位隙作用。 （4）主流道衬套与塑料接触面较大时，由于腔体内反压力的作用使衬套易从模具中退出，可设计定住。 （5）直角式注射机中，主流道设

17、计在分型面上，不需沿轴线上拔出凝料可设计成粗的圆柱形。主流道直径计算的经验公式：（出自塑料成形工艺与模具设计手册P253） （2-5）式中 主浇道大头直径 ； 流经主浇道的熔体体积注射量为 125； 因熔体材料而异的常数。表2-4 塑料常数K值塑料种类PSPE/PPPAPCPOMCAK值2.5451.52.12.25故 所以主流流道的大头直径确定为6.31mm。图2-4 主流道表2-5 注射机尺寸的选择d116202530d注射机喷嘴直径+（0.51）D与注射机定位孔间隙配合SR注射机喷嘴球面半径+（12）2.3.2 分流道设计分流道的截面形状有：圆形、梯形、u形、半圆形、矩形；分流道的长度应

18、尽可能的短，少弯折的减少压力损失和热量损失；分流道的表面粗糙度为R1.6mm。分流道截面形状和特征比较如表2-5所示。表2-6 分流道截面形状和特征比较截面形状特征热量损失加工性能流动阻力效果圆形小较难小最佳梯形较小易较小良矩形大易大不良通过以上截面形状的对比，显然圆形截面形状效果最佳，但其加工较难，为此选用梯形截面形状。分流道的尺寸见公式2-6计算。 （2-6） 所以 式中 b梯形大底边宽度； m塑件的质量； L分流道的长度； H梯形的高度。 图2-5 分流道截面图又由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有内部的熔体流动状态比较理想，因此分流道表面粗糙度数值不能太小，一般Ra值0.16

19、左右，这可增加对外层塑料熔体的流动力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层。2.3.3 浇口设计注射模的浇注系统组成如图2-6所示，在本设计中；塑件采用侧浇口成形，其浇注系统如图2-3所示，侧浇口直径为0.8mm，点浇口长度为1mm，头部球R1.52mm锥角为。分流道采用半圆截面流道，其半径R为33.5mm。主流道为圆锥形，上部直径与注射机喷嘴相配合，下部直径为68mm。图2-6 点浇口浇注系统2.4 注射模具推出机构塑件在模腔中成形后，便可以从模具中取下，但在塑件取下以前，模具必须完成一个将塑件从模腔中推出的动作，模具上完成这一动作机构称为脱模推出机构。2.4.1推出机构的组成第一部分是直接作

20、用在塑件上将塑件推出的零件；第二部分是用来固定推出零件的零件，有推杆固定板、推板等；第三部分是用作推出零件推出动作的导向及和模时推迟推出零件复位的零件。推出机构应使塑件脱模时不发生变形或损伤塑件的外观；推力的分布依脱模阻力的大小合理合理安排；推出机构的结构力求简单，动作可靠，不发生误动作，和模时要正确复位。推模力的计算要将塑件从模腔中推出必须克服推出所遇到的阻力，因此塑件脱模时必须有一个足够大的脱模力，由文献塑料模具设计与制造,脱模力可用下式计算： （2-7）式中 脱模力，单位N； 型芯的脱模斜度，该模具为； 塑件包容型芯的面积，单位为m 该模具为6.45x10 m； 塑件对钢的摩擦系数，通常

21、取为0.10.3 取0.2； 塑件对型芯的单位面积上的包紧力，模外冷却时。=（2.4-3.9）10 Pa 2.4.2推杆的基本形状及工作端面形状推杆的基本形状如图所示。在本设计中结合实际情况，采用了直通式推杆，尾部采用台肩固定；因为塑件本身是一个曲面体，而推杆的工作端面是成形塑件部分的内表面，如果推杆的端面高于或低于该型面，则在塑件上就会产生凸台或凹痕，影响塑件的使用及美观，所以在本设计中所采用的工作端面为半圆圆弧，刚好紧贴塑件表面。图2-7 推杆的基本结构推杆的材料、热处理及固定形式：推杆的材料形式多样，考虑到实用性，故使用的是T10A,热处理要求的硬度为5054HRC，推杆工作端配合部分的

22、粗糙度值Ra取0.8um。由文献塑料模具设计与制造P128，直径为d的推杆，在推杆固定板上的孔应为d+1mm,推杆台肩部分的直径为d+6mm；则在下图中，直径为3mm的推杆，在推杆固定板上的孔为4mm，推杆台肩部的直径为9mm。图2-8 推杆的固定形式2.5 模具结构、尺寸的设计计算2.5.1 型腔径向尺寸模具最大磨损量取塑件公差的；模具的制造公差；取。（1） （2-8） （2） （2-9） 2.5.2型腔大小尺寸模具最大磨损量取塑件公差的；模具的制造公差；取。（3） （2-10） （4） （2-11） 2.5.3型芯径向尺寸模具最大磨损量取塑件公差的；模具的制造公差；取。（1） （2-12）

23、 （2） （2-13） 2.5.4模具加热、冷却系统的计算（1）模具加热一般生产ABS材料塑件的注塑模具不需要外加热。（2）模具冷却模具的冷却分为两部分，一部分是型腔的冷却，另一部分是型芯的冷却。在本设计中主要研究型腔的冷却。型腔的冷却是由在定模板上的两条mm的冷却水道完成的，如图2-9所示。图2-9 模板冷却水道冷却回路的设计应做到回路系统内流动的介质能充分吸收成形塑件所传导的热量，使模具成形表面的温度稳定地保持在所需的温度范围内，并且要做到使冷却介质在回路系统内流动畅通,无滞留部位。却回路所需总表面积可按下式计算。由文献得式： （2-14） 式中 冷却回路总表面积，； 单位时间内注入模具中

24、树脂的质量，； Q单位质量树脂在模具内释放的热量，值可查表； 冷却水的表面传热系数，； 模具成形表面的温度，； 冷却水的平均温度， 。 PP成形时放出的热量 =5.9 冷却水的表面传热系数可用下式计算： （2-15） 式中 冷却水的表面传热系数，； 冷却水在该温度下的密度，； 冷却水的流速，； 冷却水孔直径,； 与冷却水温度有关的物理系数。表2-7 水的值与其温度的关系 平均水温/5101520253035404556值6.166.607.067.507.958.408.849.289.6610.05冷却回路总长度可用下式计算： （2-16）式中 冷却回路总长度，； 冷却回路总表面积，； 冷却

25、水孔直径，。确定冷却水孔的直径时应注意，无论多大的模具，水孔的直径不能大于14mm，否则冷却水难以成为湍流状态，以致降低热交换效率。一般水孔的直径可根据塑件的平均壁厚来确定。平均壁厚为2mm时，水孔直径可取12mm。计算塑料树脂传给模具的热量与自然对流散发到空气中的模具热量、辐射散发到空气中的模具热量及模具传给注射机热量的差值，即为用冷却水扩散的模具热量。假如塑料树脂在模内释放的热量全部由冷却水传导的话，即忽略其他传热因素，那么模具所需的冷却水体积流量则可用下式计算： （2-17） 式中 冷却水体积流量，； 单位时间注射入模具内的树脂质量，； 单位质量树脂在模具内释放的热量，； 冷却水比热容，

26、； 冷却水的密度，； 冷却水出口处温度，； 冷却水入口处温度， 。2.6 模具主要零件图及加工工艺规程2.6.1模具定模板零件及加工工艺过程图2-10 定模板（中间板）零件图2.6.2模具动模板零件及加工工艺过程：（1）以基准角定位，加工mm和mm的型腔孔，可以采用坐标镗床加工中心完成。（2）以基准角定位，加工和的螺钉孔，可以采用铣床或加工中心完成。（3）以侧面的基准角定位，加工mm的冷却水孔，由钻床或深孔钻床完成。动模板（型芯固定板）加工工艺如下：（1）以基准角定位，加工mm和mm的型腔孔，可以采用坐标镗床加工中心完成。（2）以基准角定位，加工mm孔，可以用镗床完成。（3）钳工装配型芯。图2

27、-11 动模板（型芯固定板）零件图2.7 模具总装图及模具的装配试模2.7.1总装图塑料注射模具应优先按GB/T12555.190和GB4169.111选用标准模架和标准件。试模是模具制造中的一个重要环节，试模具中的修改、补充和调整是对于模具设计的补充。一是要在试模具前的准备，二是模具的安装及调式。模具成形零件材料和热处理要求，优先按下表2-8内容选用。表2-8模具成形零件优先选用材料和热处理硬度参数零件名称模具材料热处理硬度牌号标准号HBSHRC型腔定模镶件、动模镶件、活动镶件45GB69921626040454CrGB3077216260404540CrNiMOAGB30772162604

28、0453Cr2MoGB1299预硬状态35454Cr 5MoSiV1GB129924628045553Cr13GB12202462804555图2-12 装配图2.7.2 技术要求表2-9 总装技术要求条目编号条目内容1定模（式定模板）与动模（式动模应板）安装平面的平行度按GB/T12555.2和GB/T125556.2规定2导柱、导套对定、动模安装面（式定、动模座半安装面）的垂直度按GB/T12555.2和GB/T125556.23模具所有活动部分应保证位置准确动作可靠，不得有歪斜和卡滞现象。要求固定的零件不得相对窜动4塑件的嵌件或机外脱模的成形零件在模具上安放位置应定位准确、安放可靠，具有

29、防止错位措施5流道转接处应光滑圆弧连接、镶拼处应密合，浇注系统表面粗糙度为Ra0.8um6热流道模具，其浇注系统不允许有树脂泄露现象7滑块运动应平稳，合模后镶块应压紧，接触面积不少于3/4，开模后定位准确可靠8合模后分型面应紧密结合，成形部位的固定镶件配合处应紧密贴合，其间隙应小于塑料的额最大不落料间隙，其值应符合如下规定：塑料流动性好一般较差塑料间隙/mm0.030.050.089冷却加热（不包括电加热）系统应畅通，不应有泄漏现象10气动式液压系统应畅通，不应有泄漏现象11电气系统应绝缘可靠，不允许有漏电式短路现象。12在模具上装有吊环螺钉时，应用符号GB825的规定。13分型面上应尽可能避

30、免有螺钉式销钉的穿孔，以免积存溢料。根据上表所示，在设计时应保证模具活动部分位置准确，动作可靠，要求固定的零件不能相对窜动，流道转接处应光滑圆弧连接，合模后分型面应紧密结合，成形部位的固定镶件配合处应紧密贴合。结 论通过对零件工艺分析、冷却系统的设计、模具总体设计、零件设计与绘制、模具装配图绘制,可以得出一套完整的箱体锁扣注塑模具，该模具有结构简单，操作方便，安全，易于制造，装配和具有很高的经济性的特点。此模具的作用主要是用于大型窗帘，帷布挂饰。注塑成形，冷却开模即可投入使用。采用此方法生产，可以减少制造时间。提高生产效率具有很好的经济价值。致 谢这次毕业设计论文的写作过程中，得到了李恩田亲切

31、关怀和耐心的指导,，在设计过程中，老师给我提出了大量宝贵的意见，从课题的选择到项目的最终完成，李老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，所以我要大力感谢我的指导老师李恩田，他严谨的治学态度和一丝不苟的工作作风使我终身受益匪浅，也学到了一些课本上无法学到的东西。我对李老师耐心细致的讲解及给我们提供相关的材料表示大力的感谢。老师从一开始就非常关注我们的设计,过几天就要我们把设计好的内容让他看，并指出我们设计中的不足之处。同时还要感谢我们班的几位同学, 可以说,没有李老师这位负责的指导老师和他们的帮助,我们的毕业设计也不可能这样顺利的完成。由于我自己的能力、时间和精力有限，设计过程中肯定有许多不尽人

32、意和不完善的地方，我将在以后的工作、学习中不断的完善。在这里我向评阅本方案并提出宝贵意见的各位评委老师表示最真诚的谢意，同时向在这三年里所有关心、帮助和支持我的老师和同学表示衷心的感谢，祝他们工作顺利、身体健康、万事如意！ 参考文献1 齐卫东. 塑料模具设计与制造.北京：高等教育出版社，20082 吕思科，周宪珠. 机械制图（机械类）北京：北京理工大学出版社，20093 徐茂功. 公差配合与技术测量.上海：机械工业出版社，2010 4 陈志刚. 塑料成型工艺及模具设计.北京：机械工业出版社，20075 侯维芝，杨金凤. 模具制造工艺与装备.北京：高等教育出版社，20106 陈立德. 机械设计基础.北京：高等教育出版社，19877 张重华. 模具设计师.中国劳动社会保障出版社. 20088 阎亚林. 塑料模具图册M.北京：高等教育出版社，20049 陈锡栋，周小玉.实用模具技术手册M.北京：机械工业出版社，200210 屈华昌. 塑料成形工艺与模具设计M.北京：高等育出版社，200111 洪慎章. 注塑加工速查手册M北京：机械工业出版社，200912 模具设计与制造技术教育丛书编委会编著.模具常用机械设计.北京：机械工出版社，2003