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河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
1 緒論
目前，我國(guó)沖壓技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)?shù)穆浜螅饕蚴俏覈?guó)在沖壓基礎(chǔ)理論及成形工藝、模具標(biāo)準(zhǔn)化、模具設(shè)計(jì)、模具制造工藝及設(shè)備等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家尚有相當(dāng)大的差距，導(dǎo)致我國(guó)模具在壽命、效率、加工精度、生產(chǎn)周期等方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的模具相比差距相當(dāng)大。
1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1.1.1國(guó)內(nèi)模具的現(xiàn)狀
我國(guó)模具近年來(lái)發(fā)展很快，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)約有2萬(wàn)多家，從業(yè)人員約50多萬(wàn)人，2004年模具行業(yè)的發(fā)展保持良好勢(shì)頭，模具企業(yè)總體上訂單充足，任務(wù)飽滿，2004年模具產(chǎn)值530億元。進(jìn)口模具18.13億?美元，出口模具4.91億美元，分別比2003年增長(zhǎng)18%、32.4%和45.9%。進(jìn)出口之比2004年為3.69:1，進(jìn)出口相抵后的進(jìn)凈口達(dá)13.2億美元，為凈進(jìn)口量較大的國(guó)家。
在2萬(wàn)多家生產(chǎn)廠點(diǎn)中，有一半以上是自產(chǎn)自用的。在模具企業(yè)中，產(chǎn)值過(guò)億元的模具企業(yè)只有20多家，中型企業(yè)幾十家，其余都是小型企業(yè)。?近年來(lái)，?模具行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命中高檔模具及模具標(biāo)準(zhǔn)件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；專(zhuān)業(yè)模具廠數(shù)量增加，能力提高較快；"三資"及私營(yíng)企業(yè)發(fā)展迅速；國(guó)企股份制改造步伐加快等。
雖然說(shuō)我國(guó)模具業(yè)發(fā)展迅速，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。我國(guó)尚存在以下幾方面的不足:
第一，體制不順，基礎(chǔ)薄弱。 “三資”企業(yè)雖然已經(jīng)對(duì)中國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起了積極的推動(dòng)作用，私營(yíng)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展較快，國(guó)企改革也在進(jìn)行之中，但總體來(lái)看，體制和機(jī)制尚不適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，再加上國(guó)內(nèi)模具工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，因此，行業(yè)發(fā)展還不盡如人意，特別是總體水平和高新技術(shù)方面。
第二，開(kāi)發(fā)能力較差，經(jīng)濟(jì)效益欠佳.我國(guó)模具企業(yè)技術(shù)人員比例低，水平較低，且不重視產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，在市場(chǎng)中經(jīng)常處于被動(dòng)地位。我國(guó)每個(gè)模具職工平均年創(chuàng)造產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元，國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多是15～20萬(wàn)美元，有的高達(dá)25～30萬(wàn)美元，與之相對(duì)的是我國(guó)相當(dāng)一部分模具企業(yè)還沿用過(guò)去作坊式管理，真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化企業(yè)管理的企業(yè)較少。
第三，工藝裝備水平低，且配套性不好，利用率低．雖然國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用了先進(jìn)的加工設(shè)備，但總的來(lái)看裝備水平仍比國(guó)外企業(yè)落后許多，特別是設(shè)備數(shù)控化率和CAD/CAM應(yīng)用覆蓋率要比國(guó)外企業(yè)低得多。由于體制和資金等原因，引進(jìn)設(shè)備不配套，設(shè)備與附配件不配套現(xiàn)象十分普遍，設(shè)備利用率低的問(wèn)題長(zhǎng)期得不到較好解決。裝備水平低，帶來(lái)中國(guó)模具企業(yè)鉗工比例過(guò)高等問(wèn)題。
第四，專(zhuān)業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低、協(xié)作差． 由于長(zhǎng)期以來(lái)受“大而全”“小而全”影響，許多模具企業(yè)觀念落后，模具企業(yè)專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)水平低，專(zhuān)業(yè)化分工不細(xì)，商品化程度也低。目前國(guó)內(nèi)每年生產(chǎn)的模具，商品模具只占45%左右，其馀為自產(chǎn)自用。模具企業(yè)之間協(xié)作不好，難以完成較大規(guī)模的模具成套任務(wù)，與國(guó)際水平相比要落后許多。模具標(biāo)準(zhǔn)化水平低，標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率低也對(duì)模具質(zhì)量、成本有較大影響，對(duì)模具制造周期影響尤甚。
第五，模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后．模具材料性能、質(zhì)量和品種往往會(huì)影響模具質(zhì)量、壽命及成本，國(guó)產(chǎn)模具鋼與國(guó)外進(jìn)口鋼相比，無(wú)論是質(zhì)量還是品種規(guī)格，都有較大差距。塑料、板材、設(shè)備等性能差，也直接影響模具水平的提高。
1.1.2 國(guó)內(nèi)模具的發(fā)展趨勢(shì)
巨大的市場(chǎng)需求將推動(dòng)中國(guó)模具的工業(yè)調(diào)整發(fā)展。雖然我國(guó)的模具工業(yè)和技術(shù)在過(guò)去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需求。未來(lái)的十年，中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括以下幾方面:????
1） 模具日趨大型化；???
? 2）在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；??
? 3）模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)；???
? 4）在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；?
?? 5）提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；???
6）發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；???
7）模具的精度將越來(lái)越高；?
? 8）模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化；??
?? 9）研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；??
?10）開(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
1.2 國(guó)外模具的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
模具是工業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車(chē)、電機(jī)、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產(chǎn)制作表現(xiàn)出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無(wú)法替代的。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平高低的重要標(biāo)志，并在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。近幾年，全球模具市場(chǎng)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的局面，世界模具市場(chǎng)年交易總額為600～650億美元左右。美國(guó)、日本、法國(guó)、瑞士等國(guó)家年出口模具量約占本國(guó)模具年總產(chǎn)值的三分之一。?
國(guó)外模具總量中,大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的比例占到50%以上；國(guó)外模具企業(yè)的組織形式是"大而專(zhuān)"、"大而精"。2004年中國(guó)模協(xié)在德國(guó)訪問(wèn)時(shí)，從德國(guó)工、模具行業(yè)組織--德國(guó)機(jī)械制造商聯(lián)合會(huì)（VDMA）工模具協(xié)會(huì)了解到，德國(guó)有模具企業(yè)約5000家。2003年德國(guó)模具產(chǎn)值達(dá)48億歐元。其中（VDMA）會(huì)員模具企業(yè)有90家，這90家骨干模具企業(yè)的產(chǎn)值就占德國(guó)模具產(chǎn)值的90%，可見(jiàn)其規(guī)模效益。
隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的一些掌握和能運(yùn)用新技術(shù)的人才如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具工藝設(shè)計(jì)、高級(jí)鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術(shù)水平比較高．故人均產(chǎn)值也較高．我國(guó)每個(gè)職工平均每年創(chuàng)造模具產(chǎn)值約合1萬(wàn)美元左右，而國(guó)外模具工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家大多15～20萬(wàn)美元，有的達(dá)到 25～30萬(wàn)美元。國(guó)外先進(jìn)國(guó)家模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率達(dá)70%以上，而我國(guó)才達(dá)到45％。
1.3 扣耳模具設(shè)計(jì)與制造方面
1.3.1 扣耳模具設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路
沖孔落料是沖壓基本工序之一，它是利用沖裁模在壓力機(jī)作用下，將平板坯料進(jìn)行沖孔或落料的加工方法。一般情況下，一般精度的工件IT8～I(xiàn)T7級(jí)精度的普通沖裁模；較高精度的工件采用IT7～I(xiàn)T6級(jí)精度的高級(jí)沖裁模。
只有加強(qiáng)沖裁件基礎(chǔ)理論的研究，才能提供更加準(zhǔn)確、實(shí)用、方便的計(jì)算方法，才能正確地確定沖裁工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀與尺寸，解決沖裁中出現(xiàn)的各種實(shí)際問(wèn)題，從而，進(jìn)一步提高制件質(zhì)量。
支撐件沖孔落料件是最典型的沖裁件，其工作過(guò)程很簡(jiǎn)單就沖孔落料，可采用單工序模、復(fù)合模具或級(jí)進(jìn)模具，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和選用的標(biāo)準(zhǔn)模架。為了保證制件的順利加工和順利取件，模具必須有足夠高度。要改變模具的高度，只有從改變導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度。導(dǎo)柱和導(dǎo)套的高度可根據(jù)凸模與凹模工作配合長(zhǎng)度決定．設(shè)計(jì)時(shí)可能高度出現(xiàn)誤差，應(yīng)當(dāng)邊試沖邊修改高度。
1.3.2扣耳沖孔落料彎曲件模具設(shè)計(jì)的進(jìn)度
1.了解目前國(guó)內(nèi)外沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀，所用時(shí)間20天；
2.確定加工方案，所用時(shí)間5天；
3.模具的設(shè)計(jì)，所用時(shí)間30天；
4．模具的調(diào)試．所用時(shí)間5天。
在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，將有一定的困難，但有指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和自己的努力，相信會(huì)完滿的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。由于學(xué)生水平有限，而且缺乏經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，肯請(qǐng)各位老師指正。
2.整體零件的工藝性
2.1沖壓件工藝分析
工件名稱(chēng)：扣耳
生產(chǎn)批量：大量
材 料：Q235
厚 度：1.5mm
工件簡(jiǎn)圖：如圖1所示
圖1 扣耳
沖裁件材料為Q235，是結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的可沖壓性能。分析此沖壓件的結(jié)構(gòu)可知，其結(jié)構(gòu)非對(duì)稱(chēng)，由直線和圓弧構(gòu)成。
零件的精度要求不高，選定IT14確定尺寸的公差。零件圖上未標(biāo)注尺寸偏差，為自由尺寸。
2.2工藝方案的確定
由零件的結(jié)構(gòu)圖1可知，在沖孔工序的時(shí)候孔邊距明顯小，因此要對(duì)孔邊距進(jìn)行校核。對(duì)于帶空的彎曲件，若預(yù)先沖好的孔位于彎曲變形區(qū)內(nèi)，由于彎曲過(guò)程中材料的塑性流動(dòng)，會(huì)使原有的孔發(fā)生變形，為此，空的位置應(yīng)位于彎曲變形區(qū)外?？走呏翉澢€的距離與材料的厚度有關(guān)，一般應(yīng)滿足一下條件：
當(dāng)t<2mm 時(shí)，a≥t;
當(dāng)t≥2mm時(shí)，a≥2t；
當(dāng)b＜25mm時(shí)，a＞2.5t；
當(dāng)b＞50mm時(shí)，a＞3t；
根據(jù)以上公式，已知t=1.5mm，a=2，經(jīng)比較可知孔的位置位于彎曲變形區(qū)之外。
該零件所需的沖壓工序?yàn)槁淞?、沖孔和彎曲，根據(jù)其工序可擬定出一下幾種工藝方案：
方案一：用簡(jiǎn)單模具分三次加工，即落料、沖孔和彎曲。
方案二：采用兩套模具，即一套落料沖孔復(fù)合模和一套彎曲模。
方案三：采用落料、沖孔、彎曲級(jí)進(jìn)模。
若采用方案一，生產(chǎn)率低，工件的累積誤差大，操作不方便。方案二采用兩套模具，其中復(fù)合模的形位精度和尺寸精度容易保證，且生產(chǎn)率也高，盡管模具結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，由于零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模具制造并困難。方案三，級(jí)進(jìn)模雖然生產(chǎn)率也高，但零件的沖裁精度稍差，欲保證沖裁件的形位精度，需要在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷(xiāo)導(dǎo)正，故模具制造安裝較復(fù)合模復(fù)雜。通過(guò)以上三種方案的比較分析該零件的沖壓生產(chǎn)方案二為佳。
3.沖壓工藝計(jì)算
3.1排樣設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)復(fù)合模時(shí)，首先要設(shè)計(jì)排樣圖。根據(jù)該零件的形狀特點(diǎn)，形狀簡(jiǎn)單，采用直排材料的利用率并不算低，故此零件的排樣設(shè)計(jì)為直排。
查最小工藝搭邊值表，確定搭邊值。兩側(cè)搭邊值各取a=1.8mm,兩工件間的搭邊值為1.5mm。查表?xiàng)l料寬度偏差△＝0.5mm。
計(jì)算條料寬度：
B=26+1.8×2=29.6mm
步距：
S=32＋1.5=33.5mm
計(jì)算沖壓件毛坯的面積：
A=2026+=633mm
材料利用率的計(jì)算：
根據(jù)一般的市場(chǎng)供應(yīng)情況，原材料選用1000mm×2000mm×1.5mm的冷軋薄鋼板。
每板的條數(shù)n1=2000/29.6=67.57
每條的工件數(shù)：n2=1000/33.5=29.85
每板的件數(shù)：n= n1× n2=2016.96
利用率：A/10002000=79%
排樣圖2如下：
圖2 排樣圖
3.2計(jì)算凸凹模刃口尺寸
查表得間隙值=0.240mm Z=0.132mm
3.2.1沖孔凸凹模刃口尺寸的計(jì)算
由于制件的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度要求不高，所以利用凸模和凹模分開(kāi)加工的方法制作凸凹模。其凸凹模刃口尺寸計(jì)算如下：
查表得凸凹模制造公差：
=0.020mm =0.030mm
校核：
Z—Z=0.108mm 而+=0.050mm 滿足Z—Z+的條件。
查表得IT14級(jí)時(shí)候的磨損系數(shù)x=0.5
按式d=(d+x)=(8+0.5)=8.15mm
d=( d+ Z)=(8.15+0.132)=8.282mm
3.2.2外形落料凸凹模刃口尺寸的計(jì)算
對(duì)外形輪廓的落料，由于形狀復(fù)雜，故采用配合加工法，這種方法有利于獲得最小的合理間隙，放寬對(duì)模具的加工設(shè)備的精度的要求，其凸凹模刃口部分尺寸計(jì)算如下：
當(dāng)以凹模為基準(zhǔn)件時(shí)，凹模磨損后，刃口部分尺寸都增大，因此都屬于A類(lèi)尺寸。
工件圖中未標(biāo)注尺寸查相關(guān)文獻(xiàn)得出其極限偏差R6，26
查表得磨損系數(shù)X為 當(dāng)0.5時(shí)，X=0.5
當(dāng)＜0.5時(shí)，X=0.75
按式A=（A—X）
20=（20—0.75） =9.69mm
14=（14—0.50.5）=13.75mm
26=（26—0.5=25.64mm
R6=（6—0.75=5.7mm
落料凸模的基本尺寸與凹模的相同，分別為19.69，13.75，25.64，5.7
不必標(biāo)注公差，但要在技術(shù)條件下注明，凸模實(shí)際刃口尺寸與落料凹模配制，保證最小雙面間隙值Z=0.132mm
3.2.3沖壓力的計(jì)算
已知 t=1.5mm L=202+14+20+2=125.68mm
L=20+8=65.12mm
落料力 F=Lt=84.834KN F=Lt=43.956KN
沖孔時(shí)的推件力 F=nKF
取直口形刃口的凹模刃口形式，由表查得h=6mm 則n=h/t=4個(gè)
查表得K=0.05
F=40.0543.956=8.792KN
落料時(shí)的卸料力 F=KF
查表得 K=0.03
故 F=0.0384.834=2.55KN
總沖壓力 F= F+ F+ K+ F=140.14KN
為了保證沖壓力足夠，一般沖裁時(shí)的壓力機(jī)噸位比計(jì)算的沖壓力大30%左右，即F=1.3 F=182.182KN
3.2.4壓力中心的計(jì)算
用分析法求模具的壓力中心的坐標(biāo)，按比例畫(huà)出工件尺寸，選用坐標(biāo)系XOY，坐標(biāo)如圖3所示。
圖3 壓力中心
因工件左右對(duì)稱(chēng)，即X=0.故只需計(jì)算Y將工件周邊分成L、L、L、L、L基本線段。求出各段長(zhǎng)度的重心位置：
L=32mm Y=0
L=37.68mm Y=6mm
L=28mm Y=19mm
L=20mm Y=26mm
L=65.12mm Y=6mm
Y= LY+ LY+ LY+ LY+L Y/ L+ L+ L+ L+L
=9.13mm
4.模具總體設(shè)計(jì)
根據(jù)上述分析，本零件的沖壓工藝包括沖孔和落料兩個(gè)工序，以為孔邊距較小，所以采用正裝復(fù)合膜，彈性的頂件裝置、卸料裝置對(duì)工件和條料起到壓平作用，沖裁精度高，模內(nèi)不會(huì)積聚工件或廢料，有利于減小凸凹模的最小壁厚。工件留在落料凹模內(nèi)，須在凹?？自O(shè)置推件塊，其中沖孔廢料從上?？滓?。
因是大量生產(chǎn)，采用手動(dòng)送料方式，由前往后送料。
5.模具主要結(jié)構(gòu)零部件的設(shè)計(jì)
5.1凸模、凹模、凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括以下幾個(gè)方面：
5.1.1落料凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在落料凹模的內(nèi)部，由于需要設(shè)置推件塊，所以凹模刃口應(yīng)采用直筒形刃口，查表得，取刃口高度h=6mm。該凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，宜采用整體式。
查表得，k=0.35
即凹模高度H=kb=0.526=13mm
凹模壁厚C=1.5H=1.513=19.5mm
凹模外型尺寸的確定：凹模外形長(zhǎng)度L=26+219.5=65mm
凹模外形寬度B=32+219.5=71mm
凹模整體尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，取為80mm84mm36mm
5.1.2沖孔凸模設(shè)計(jì)
由于凸模為直線和圓弧組成的結(jié)構(gòu)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為非圓行凸模，可設(shè)為直壁式，且它的外形尺寸較大，固定板的形孔加工較復(fù)雜，凸模固定板厚度取28mm，凸模長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)上的需要來(lái)確定
L=h+h=28+13=41mm（取45mm）由于此凸模尺寸較大且長(zhǎng)度小，剛度和強(qiáng)度足夠，所無(wú)需對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。沖裁時(shí)，凸模進(jìn)入凹模刃口1mm。
5.1.3凸凹模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本模具為復(fù)合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個(gè)凸凹模。根據(jù)整體模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要，凸凹模的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
如右圖所示：
確定凸凹模安排在模架上的位置時(shí)，要依據(jù)計(jì)算的壓力中心的數(shù)據(jù)，使壓力中心與模柄中心重合。
校核凸凹模的強(qiáng)度：查表得凸凹模的最小壁厚為1.8mm，而凸凹模實(shí)際最小壁厚為2mm，故復(fù)合強(qiáng)度要求，。凸凹模的刃口尺寸按落料凹模的尺寸配置，并保證雙面間隙為0.132mm~0.240mm。凸凹模上孔中心與邊緣距離尺寸6mm的公差，應(yīng)比零件所標(biāo)注的精度高3~4級(jí)，即定為
（60.15）mm。
5.2彈性元件的設(shè)計(jì)
此沖壓模具的彈性元件選擇橡皮，橡皮允許承受的負(fù)荷較彈簧大，且安裝調(diào)試方便，在沖裁中被廣泛采用。
平面尺寸按其所產(chǎn)生的壓力計(jì)算
F=Sq
所以S=，由此式可以求出D，其中F為所需要的材料的卸料力為2.55KN
D橡皮的直徑，S橡皮的橫截面積， q與橡皮的壓縮量有關(guān)的單位，按橡皮的壓縮特性曲線選用查表得q為0.02,求得D為12mm
橡皮的高度必須滿足工藝要求與模具結(jié)構(gòu)空間的要求，并考慮橡皮的壽命。橡皮最大壓縮量不宜超過(guò)自由高度H的10%~45%,取20%
橡皮安裝在模具上，一般預(yù)先壓縮（10%~15%）H,取10%。使預(yù)壓的壓力達(dá)到所需要的卸料力。
壓縮工作行程為H=25%H
橡皮的自由高度為
H= H/25%
高度的校核：0.51.5
式中H=15mm，D為12mm 0.5=1.251.5符合要求。
5.3模架的設(shè)計(jì)
模架各零件標(biāo)記如下：
上模座：222mm222mm30mm
下模座：252mm252mm32mm
導(dǎo) 柱：B35h5×182mm×30mm
導(dǎo) 套：B35h6×81mm×42mm
模 柄：30mm38mm
墊板厚度：114mm×84mm×6mm
卸料板厚度：114mm×84mm×12mm
凸凹模固定板厚度：15mm
模具的閉合高度：170mm
6、沖壓設(shè)備的選擇
選擇型號(hào)為JB23—100的開(kāi)式雙柱可頃壓力機(jī)能滿足使用要求。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
公稱(chēng)壓力：1000KN
滑塊行程：130mm
最大閉合高度：480mm
最大裝模高度：380mm
連桿調(diào)節(jié)長(zhǎng)度：100mm
工作臺(tái)尺寸（前后左右）:710mm1080mm
墊板尺寸（厚度孔徑）：100mm250mm
模柄孔尺寸：30mm30mm
最大傾斜角度：30°
7、彎曲模具的設(shè)計(jì)
7.1彎曲件的工藝分析
此工件是典型的L型彎曲件，零件圖中的尺寸公差為未標(biāo)注公差，在處理這類(lèi)零件公差等級(jí)的時(shí)候均按IT14級(jí)要求。彎曲圓角半徑R為1，大于最小彎曲半徑，其最小彎曲半徑為r=0.6×1.5=0.9mm,故此件形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝的要求，可用彎曲工藝加工。
7.2工藝方案的確定
該零件所需的沖壓工藝為彎曲，采用彎曲単工序模。
7.3彎曲工藝計(jì)算
（1）彎曲件展開(kāi)長(zhǎng)度的計(jì)算
由上個(gè)沖裁工序可知彎曲件的展開(kāi)長(zhǎng)度為26mm。
（2）彎曲模工作部分尺寸計(jì)算
7.3.1凸模圓角半徑
由于工件的R/t=1/1.5=0.67較小，且R為1mm大于最小彎曲半徑0.9mm，所以凸模圓角半徑為1mm。
7.3.2凹模圓角半徑
凹模圓角半徑r一般按材料厚度t來(lái)選取，因?yàn)椴牧虾穸葹?.5mm，所以r=（2~3）t，故凹模圓角半徑取r=3mm。
7.3.3凹模工作部分深度的設(shè)計(jì)計(jì)算
凹模工作部分的深度將板料的進(jìn)模深度，同時(shí)也影響到彎曲件直邊的平行度，對(duì)工件的尺寸精度造成一定得影響。此彎曲件直邊高度13mm，板厚1.5mm，查表得凹模的底部最小厚度h=4mm，因此，工作部分深度
h=（13+4）mm=17mm。
7.3.4凸凹模間隙
當(dāng)工件精度要求不高或校正彎曲時(shí)候，生產(chǎn)中常采用調(diào)整凸凹模間隙的方法來(lái)解決工件回彈問(wèn)題。設(shè)計(jì)彎曲模結(jié)構(gòu)時(shí)，把凹模做成可調(diào)式，由于凹模設(shè)計(jì)為可調(diào)，故也將模具的凸凹模間隙初選為材料厚度t，即
=1.5mm。
7.3.5凸凹模橫向尺寸及公差
工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，以凹模為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，間隙取在凸模上，查表得=0.025m =0.020mm。
凹模橫向尺寸
L=（L-0.75）=（15-0.750.6）mm=14.55mm
凸模橫向尺寸
L=（L-Z）=（14.55-2）mm=12.55mm
7.3.6彎曲件回彈值得計(jì)算
小變形程度時(shí)，回彈大，先計(jì)算凸模圓角半徑，再計(jì)算凸模圓角;大變形程度時(shí)，卸載后圓角半徑變化小，僅考慮彎曲中心角的回彈變化。彎曲時(shí)，彎曲中心角為90，因此查相關(guān)手冊(cè)得回彈角為3.
7.3.7彎曲力的計(jì)算
L形件彎曲時(shí)，彎曲力指的是壓力機(jī)完成預(yù)定的彎曲工序所需施加的壓力，是選擇壓力機(jī)和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一，算一必須進(jìn)行計(jì)算，但要從理論上計(jì)算彎曲力是很復(fù)雜的，并且計(jì)算的值還不是十分的準(zhǔn)確，因此，再生產(chǎn)中通常采用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。
Fz=0.6Kbt2§b/(r+t)
式中： Fz——沖壓行程結(jié)束時(shí)自由彎曲的彎曲力（N）;
K——安全系數(shù)，一般取1.3；
b——彎曲件寬度（mm）;
t——彎曲件材料厚度（mm）;
§b——彎曲件材料的抗拉強(qiáng)度（Mpa）;
r——彎曲件的彎曲半徑（mm）;
Fz=0.61.3141.5450（1+1.5）=27.65KN
預(yù)件力Fd可近似取自由彎曲力的30﹪～80﹪，即
Fd=(30﹪～80﹪) Fz=(8.259~22.12)KN
故取Fd=22KN
校正彎曲時(shí)校正彎曲力是在壓力機(jī)工作到下死點(diǎn)的位置，且校正力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自由彎曲力（或接觸彎曲力），而在彎曲工作的過(guò)程中而這又不是同時(shí)存在的，因此查表得P=70Mpa,所以校正力F為：
F=AP=2014270=39.3KN
7.4 初選壓力機(jī)
⑴公稱(chēng)壓力的選擇 選擇壓力機(jī)時(shí)，要根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)來(lái)確定，當(dāng)施力行程較大時(shí)（50﹪～60﹪）F0﹥F,即沖壓時(shí)工藝力的總和不能大于壓力機(jī)公稱(chēng)壓力的50﹪～60﹪，校正彎曲時(shí)，更要使額定壓力有足夠的富裕量。
對(duì)于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大的多的多，故頂件力可以忽略，但這里為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，在計(jì)算公稱(chēng)壓力時(shí)還是將頂件力考慮進(jìn)去。
F0≥（1.2～1.3）（F+Fd）= （1.2～1.3）（ 39.3+ 22）
=（1.2～1.3）61.3
=73.56KN~79.69KN
初選壓力機(jī)的公稱(chēng)壓力為100KN，即J23——10型。
⑵行程次數(shù) 選擇用于彎曲的壓力機(jī)的行程次數(shù)主要考慮以下因素：
① 考慮操作方式（進(jìn)出料速度的快慢）；
② 彎曲時(shí)，金屬變形需要過(guò)程限制了行程次數(shù)的增加；
③ 該件為小批量，不需要以較大形成來(lái)提高生產(chǎn)效率；
⑶滑塊行程（S） 滑塊行程是指滑塊的最大運(yùn)動(dòng)距離，即曲柄旋轉(zhuǎn)一周上死點(diǎn)至下死點(diǎn)的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。
選擇用于彎曲的壓力計(jì)的滑塊行程主要考慮以下因素：
① 要保證毛坯和工件的取出，應(yīng)使滑塊的行程大于工件高度的兩倍；
② 該件為小批量生產(chǎn)，不需要以限制行程來(lái)增加行程次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
⑷閉合高度 壓力計(jì)的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)上平面之間的距離。
① 壓力機(jī)的最高閉合高度可以通過(guò)調(diào)整連桿的長(zhǎng)度來(lái)改變其大小，將連桿調(diào)至最短時(shí)閉合高度最大，稱(chēng)之為最大閉合高度；將連桿調(diào)至最長(zhǎng)時(shí)閉合高度最小，稱(chēng)之為最小閉合高度。
J23——10型壓力機(jī)的最大閉合高度為180mm。
③ 當(dāng)壓力機(jī)工作臺(tái)面上有墊板時(shí)，用壓力機(jī)的閉合高度減去墊板厚度就是壓力機(jī)的裝模高度；沒(méi)有墊板的壓力機(jī)，其裝模高度與閉合高度相等。其中模具的閉合高度是指滑塊在下死點(diǎn)時(shí)，滑塊底面到工作臺(tái)上平面之間的距離。
⑸工作臺(tái)面尺寸。壓力機(jī)工作臺(tái)尺寸應(yīng)大于下模周界50 mm～70mm, J23——10型壓力機(jī)的工作臺(tái)尺寸（前后×左右）為240mm×370mm，那么設(shè)計(jì)時(shí)模具的下模座（寬×長(zhǎng)）不要超過(guò)40mm×370mm。
⑹模柄孔尺寸 直徑×深度為φ30mm×35mm，那么設(shè)計(jì)時(shí)模具的模柄要與模柄孔尺寸匹配。
其主要技術(shù)參數(shù)如下表1。
表1
公稱(chēng)壓力/KN
100
發(fā)生公稱(chēng)壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm
4
滑塊行程/mm
45
滑塊調(diào)節(jié)行程/mm
60/8
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)(不小于)(次/min)
145
(快速型)發(fā)生公稱(chēng)壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離/mm
1.5
(快速型)滑塊行程/mm
30
(快速型)行程次數(shù)(不小于)(次/min)
300
(最大閉合高度)固定臺(tái)和可傾/mm
180
封合高度調(diào)節(jié)量/mm
35
(標(biāo)準(zhǔn)型)滑塊中心到機(jī)身距離(吼深)/mm
130
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)尺寸(左右×前后)/mm
370×240
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(左右×前后)/mm
180×90
(標(biāo)準(zhǔn)型)工作臺(tái)孔尺寸(直徑)/mm
130
(標(biāo)準(zhǔn)型)立柱間距離(不小于)/mm
180
模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm
Ф30×50
工作臺(tái)板厚度/mm
50
床身最大傾斜角(°)
35
8、彎曲模的總體設(shè)計(jì)
8.1模具的類(lèi)型選擇
由沖壓工藝分析可知，采用單工序模，所以模具類(lèi)型為單工序模具。
8.2定位方法的選擇
因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖切l料，控制調(diào)料的送進(jìn)方向采用定位銷(xiāo)定位和坯了外形定位，因?yàn)榱慵某叽缇纫蟛皇呛車(chē)?yán)格，此定位方法就可以滿足要求。
8.3頂件及出料方式的選擇
因?yàn)楣ぜ暮穸葹?.5mm相對(duì)較薄，力頂件也比較小，故可以采用彈性卸料裝置。
根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)分析我們選擇采用前后送進(jìn)坯料的后出料方式，可以提高生產(chǎn)效率.
9.模具的裝配調(diào)試
9.1沖裁模的裝配調(diào)試要點(diǎn)
（1）裝配 模架選擇好以后，裝配時(shí)需要對(duì)模架進(jìn)行補(bǔ)充加工，然后進(jìn)行凸模、模柄、凹模等進(jìn)行裝配。
1.凸模與凹模的裝配 凸模、凹模與固定板的配合常采用H7/n6或H7/m6.總裝前應(yīng)先將凸模壓入固定板，并在平面磨床上將上平面磨平，使其固定端面與固定板的支撐面處于同一平面，凸模應(yīng)和固定板的支撐面垂直。
2.模柄的裝配 本模具選用旋入式模柄，通過(guò)螺紋與上模座板連接，并加螺釘加以固定。
3.沖裁模的總裝 沖壓模具上模部分是通過(guò)模柄安裝在壓力機(jī)的滑塊上的，是模具的活動(dòng)部分。下模部分被固定在壓力機(jī)的工作臺(tái)上，是模具的固定部分。
模具工作的時(shí)，上模部分和下模部分的工作零件必須保證正確的位置，才能使模具正常的工作。模具裝配時(shí)，為了方便地將上、下兩部分的工作零件調(diào)整到正確位置，并使凸模、凹模具有均勻的間隙，要正確安排上、下模的裝配順序。
裝配有模架的模具時(shí)，一般是先裝配模架，再進(jìn)行模具工作零件和其它結(jié)構(gòu)零件裝配。上、下模的裝配順序應(yīng)根據(jù)上模和下模上所安裝的模具零件在裝配和調(diào)整過(guò)程中所受限制的情況來(lái)決定。如果上模部分的模具零件在裝配和調(diào)整時(shí)所受限制最大，則應(yīng)先裝上模具的下模部分，并以它為基準(zhǔn)調(diào)整下模部分的零件，保證凸、凹模配合間隙均勻。反之，則應(yīng)先裝模具的下模部分，并以它為基準(zhǔn)調(diào)整上模部分的零件。
上、下模的裝配順序應(yīng)根據(jù)的結(jié)構(gòu)來(lái)決定。對(duì)于無(wú)導(dǎo)柱的模具，凸、凹模的配合間隙是在模具安排到壓力機(jī)上時(shí)才進(jìn)行調(diào)整，上、下模的裝配可以分別進(jìn)行。
9.2調(diào)試
1.模具閉合高度調(diào)整 模具應(yīng)與沖壓設(shè)備配合好，保證模具應(yīng)有的閉合高度和開(kāi)啟高度。
2.凸、凹模刃口及間隙調(diào)整 刃口要鋒利，間隙均勻。
3.定位裝置的調(diào)試 定位要可靠、精確
4.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的調(diào)試 導(dǎo)柱、導(dǎo)套要有好的配合精度，保證模具運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、可靠。
9.3沖裁模試沖時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題及調(diào)整方法
表2
存在的問(wèn)題
產(chǎn)生原因
調(diào)整方法
送料不暢通
或料被卡住
凸模與卸料板之間間間隙過(guò)大，使搭邊翻扭
兩導(dǎo)料板之間的尺寸過(guò)小或有斜度
減小凸模與卸料板之間的間隙
根據(jù)情況挫修或磨或重裝
制件不平
頂料桿和工件接觸面過(guò)小
凹模有倒錐度
導(dǎo)正銷(xiāo)與預(yù)沖孔配合過(guò)緊，將沖件壓出凹陷
更換頂料桿，增加與工件接觸面積
修正凹模
制件有毛刺
刃口不鋒利或淬火硬度低
配合間隙過(guò)小或過(guò)大
間隙不均勻使沖件一邊有帶斜角的毛刺
刃磨刃口，使其鋒利
調(diào)整凸、凹模之間間隙，使其均勻一致
刃口向肯
凸模、導(dǎo)柱等零件安裝不垂直
凸、凹模相對(duì)位置沒(méi)對(duì)正
卸料板的孔位不正確或彎斜使沖孔凸模位移
導(dǎo)柱、導(dǎo)套配合間隙過(guò)大，使導(dǎo)向不正
重裝凸?；?qū)е?，保持垂?
調(diào)整凸凹模，使其對(duì)正并保證間隙均勻
修正或更換卸料板
更換導(dǎo)柱或?qū)?
卸料不正常
凹模與下模座的漏料孔沒(méi)有對(duì)正，料被堵死而排不出來(lái)
彈簧或橡皮的彈力不足
修正漏料孔
更換彈簧或橡皮
內(nèi)孔與外形位置不正或扁位位置
落料凸模上導(dǎo)正銷(xiāo)尺寸過(guò)小
導(dǎo)料板與凹模送料中心線不平行，使孔偏斜
擋料塊位置不正
更換導(dǎo)正銷(xiāo)
修正導(dǎo)料板
修正擋料塊
凹模被脹裂
凹?？子械瑰F現(xiàn)象，即上口大，下口小，或凹模刃口深度太長(zhǎng)，積存的件數(shù)太多，張力太大
修正凹模刃口，消除倒錐現(xiàn)象或減小凹模刃口長(zhǎng)度，使沖下的制件盡快漏下
制件產(chǎn)生回彈
彈性變形的存在
增加凹模型槽的深度
改變凸模的形狀和角度大小
減小凸、凹模之間的間隙
增加校正力或使校正力集中在角部變形區(qū)
制件表面有擦傷
凹模的內(nèi)壁和圓角處表面不光、太粗糙
板料被粘附在凹模表面
將凹模內(nèi)壁與圓角修光，在凹?；蛲鼓５墓ぷ鞅砻驽冇层t厚0.01-0.03mm.
將凹模進(jìn)行化學(xué)處理
制件不平
壓料力不足
增加壓料力，最好校正一下
彎曲角變形部分有裂紋
彎曲半徑太小
材料的紋向與彎曲線平行
材料的塑性差
加大彎曲半徑
將板料退火后再?gòu)澢冃位蚋淖兟淞系呐艠?
將板料進(jìn)行退火處理
U形件左右高度不一致
凹模的圓角半徑左、右兩邊加工不一致
定位不穩(wěn)定或定位位置不準(zhǔn)
壓料不牢
凹、凸模左右兩邊間隙不均勻
修正圓角半徑使左右一致
調(diào)整定位裝置
增加壓料力
調(diào)整凸、凹模之間的間隙
9.4裝配其他零件并試模
上模安裝頂桿，頂件塊，檢查打料機(jī)構(gòu)工作的可靠性。頂件塊在最低位置時(shí)，應(yīng)突出凸凹模刃口0.2-0.5mm.安裝卸料板，安裝后的卸料板下平面比凸凹模刃口面低0.2-0.5mm.在設(shè)計(jì)指定的壓力機(jī)上，裝配好的模具進(jìn)行試沖。
試模時(shí)重點(diǎn)檢查打料機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)的動(dòng)作是否及時(shí)、可靠。每一次沖壓后，上模隨壓力機(jī)上行到上死點(diǎn)時(shí)，條料和頂出的工件都應(yīng)該出現(xiàn)在下模凹模工作面上，以便及時(shí)清除。
裝配后應(yīng)保證間隙均勻，落料凹模刃口面應(yīng)高出沖孔凸模工作端面2mm.
10. 模具裝配圖
圖4 扣耳沖孔落料復(fù)合模
圖5 扣耳彎曲單工序模
結(jié)束語(yǔ)
彎板屬于典型的沖裁彎曲件，分析其工藝性，并確定工藝方案。根據(jù)計(jì)算確定該制件的沖裁力及模具刃口尺寸，然后選取相應(yīng)的壓力機(jī)。本設(shè)計(jì)主要是落料凸、凹模及沖孔凸、凹模的設(shè)計(jì)，需要計(jì)算凸凹模的間隙、工作零件的尺寸和公差。此外,還需要確定模具工藝零件和結(jié)構(gòu)零件以及模具的總體尺寸，然后根據(jù)上面的設(shè)計(jì)繪出模具的總裝圖。
由于在零件制造前進(jìn)行了預(yù)測(cè)，分析了制件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的缺陷，采取了相應(yīng)的工藝措施。因此，模具在生產(chǎn)零件的時(shí)候才可以減少?gòu)U品的產(chǎn)生。
彎板沖裁件的形狀結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，但是其尺寸相對(duì)較大不適合選用標(biāo)準(zhǔn)模架。要保證零件的順利加工和取件，模具必須有足夠的長(zhǎng)度，因此需要改變上、下模座的長(zhǎng)度，以達(dá)到要求。模具工作零件的結(jié)構(gòu)也較為簡(jiǎn)單，它可以相應(yīng)的簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)。便于以后的操作、調(diào)整和維護(hù)。
彎板沖孔落料模具的設(shè)計(jì)，是理論知識(shí)與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，更加系統(tǒng)地對(duì)理論知識(shí)做了更深切貼實(shí)的闡述。也使我認(rèn)識(shí)到，要想做為一名合格的模具設(shè)計(jì)人員，必須要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，并不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，樹(shù)立終身學(xué)習(xí)的觀念，把理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，并堅(jiān)持科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的精神，大膽創(chuàng)新，突破新技術(shù)，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的騰飛做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
致 謝
首先我衷心地感謝我的導(dǎo)師于智宏老師，她仔細(xì)審閱了我設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容并對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容提出了許多寶貴的建設(shè)性建議。于老師淵博的學(xué)識(shí)，誠(chéng)懇的為人，使我受益匪淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，特別是遇到困難時(shí)，她給了我極大的鼓勵(lì)和幫助，在這里我向她表示真誠(chéng)的感謝！
感謝母校——河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校的辛勤培育之恩！感謝材料工程系給我提供的良好學(xué)習(xí)及實(shí)踐環(huán)境，使我學(xué)到了許多新的知識(shí)，掌握了一定的操作技能。
最后，我非常慶幸在三年的的學(xué)習(xí)、生活中認(rèn)識(shí)了很多可親可敬的老師和團(tuán)結(jié)友愛(ài)的同學(xué)，并感激師友的教誨和幫助！我殷切地希望我們模具專(zhuān)業(yè)能在全系師生的齊心協(xié)力下越辦越好！衷心祝愿我們的學(xué)校和我們所有的師生都能青春永駐！活力無(wú)限！步步登高！
參 考 文 獻(xiàn)
[1]劉建超、張寶忠主編.沖壓模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京：高等教育出版社，2006
[2]王孝培主編.沖壓手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004
[3]許發(fā)樾主編.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000
[4]翟德梅、段維峰主編.模具制造技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版.2005
[5]翟德梅主編.金屬與塑料成型機(jī)械[M].河南機(jī)電高等專(zhuān)科學(xué)校2005
[6楊占堯主編.沖壓模具圖冊(cè)[M].北京：高等教育出版社，2006
[7]寇世瑤主編.機(jī)械制圖[M].北京：高等教育出版社，2004
[8]王曉江主編. 模具設(shè)計(jì)與制造專(zhuān)業(yè)英語(yǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006
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機(jī) 械 加 工 工 序 卡
工序名稱(chēng)
粗銑
工序號(hào)
02
零件名稱(chēng)
凸凹模
零件號(hào)
00-15
零件重量
同時(shí)加工零件數(shù)
1
材 料
毛 坯
牌 號(hào)
硬 度
型 號(hào)
重 量
Cr12
HRC56
40㎜×45㎜×50㎜
設(shè) 備
夾 具
名 稱(chēng)
輔 助
工 具
名 稱(chēng)
型 號(hào)
銑床
虎鉗
游標(biāo)卡尺
安 裝
工 步
安裝及工步說(shuō)明
刀 具
量 具
走 刀
長(zhǎng) 度
走 刀
次 數(shù)
切 削 深 度
進(jìn)給量
主 軸
轉(zhuǎn) 速
切 削
速 度
基 本
工 時(shí)
一次
1
銑上平面
75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
1
銑下平面
75面銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
2
1
200㎜/ min
800r/min
一次
2
銑兩端面
20立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min1
300r/mi
一次
2
銑兩端面
20立銑刀
游標(biāo)卡尺
0.5
1
1
60㎜/ min1
300r/mi
設(shè) 計(jì) 者
翁坤
指 導(dǎo) 教 師
于智宏
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