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摘 要
本次設(shè)計(jì)是在原有沖壓件的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行批量生產(chǎn)的一系列設(shè)計(jì)和加工制造的全過程。定位框沖壓件的設(shè)計(jì)首先要從沖壓生產(chǎn)工藝上對(duì)我所要設(shè)計(jì)的定位框進(jìn)行沖壓工藝的分析與計(jì)算，然后在分析計(jì)算的基礎(chǔ)上并參看相關(guān)的?沖壓設(shè)計(jì)資料確定沖壓工藝方案，再在此基礎(chǔ)上確定各工序的復(fù)合關(guān)系后，再進(jìn)入沖模各具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上對(duì)各副沖壓模具的主要零部件的尺寸?進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，期間要參考大量與沖壓相關(guān)的資料和翻閱各種《沖壓手冊(cè)》，并通過計(jì)算以確定各副模具具體的結(jié)構(gòu)及尺寸，通過不斷的計(jì)算與修改，并在指導(dǎo)老師的悉心關(guān)懷和耐心指導(dǎo)下進(jìn)行不間斷的反復(fù)修改，最終確定劃出了一副裝配圖和3副零件圖。并在這個(gè)基礎(chǔ)上對(duì)各副沖模的主要工作零件如！落料凹模，拉深凸模，凸凹模以及翻邊凸模，翻邊凹模和一些定位零件和固定零件進(jìn)行制造工藝的設(shè)計(jì)，編制零件的制造加工工藝卡片。以通過制造工藝的編?制來熟悉并掌握模具由設(shè)計(jì)到加工成型再到使用的整個(gè)工藝流程，使我們?cè)谝院蟮脑O(shè)計(jì)中能更加結(jié)合工廠的實(shí)際生產(chǎn)條件，使我們的設(shè)計(jì)更加合理，更具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生產(chǎn)的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：沖壓工藝性；沖模設(shè)計(jì)；總布置與校核
目錄
摘要
第1章 緒論 1
1.1設(shè)計(jì)目的及意義 1
1.2目前發(fā)展?fàn)顩r 2
1.3主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 6
第2章 基礎(chǔ)理論分析 7
2.1 沖壓工藝介紹 7
2.2 拉深件類型 8
2.3 筒形件變形分析 9
2.4 拉深成形過程中出現(xiàn)的問題及防止措施 10
2.4.1起皺 10
2.4.2拉裂 10
2.5 拉深系數(shù)的計(jì)算 11
2.5.1 拉深系數(shù) 11
2.6 拉深次數(shù)及工序尺寸計(jì)算 11
2.6.1 拉深次數(shù)的確定 11
2.6.2各次拉深工序件尺寸的確定 12
2.7 圓筒形件拉深的壓邊力與拉深力 12
2.7.1壓邊力 12
2.7.2拉深力 12
第3章 工藝分析 13
3.1 筒形件工藝分析 13
3.2 計(jì)算毛坯直徑D 14
3.3 判斷拉深次數(shù) 15
3.4 壓邊力的計(jì)算 16
3.5 拉深力的計(jì)算 17
3.6 拉深總壓力的計(jì)算 17
3.7公稱壓力的計(jì)算 17
第4章 模具工作部分尺寸的計(jì)算 17
4.1 拉深模的間隙 17
4.2 拉深模的圓角半徑 18
4.2.1凹模的圓角半徑 18
4.2.2凸模圓角半徑 19
4.2.3凸模圓角半徑 19
4.3 模具主要零部件設(shè)計(jì) 20
4.3.1凸、凹模外形尺寸計(jì)算 20
4.3.2 壓邊圈 20
4.3.3空心墊板的設(shè)計(jì) 21
4.3.4模柄的選擇 21
4.3.5模架的選擇 22
4.3.6上下模座的設(shè)計(jì) 22
4.4模具總裝草圖 23
總結(jié)
參考文獻(xiàn)
致謝
第1章 緒論
筒形件拉深模具設(shè)計(jì)是為機(jī)制專業(yè)學(xué)生在學(xué)完基礎(chǔ)理論課、技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課的基礎(chǔ)上，所設(shè)置的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：具體應(yīng)用和鞏固本課程及有關(guān)修課的理論知識(shí)、生產(chǎn)知識(shí)，了解沖壓模模具設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法和步驟；培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力，為以后進(jìn)行設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)；結(jié)合生產(chǎn)和使用等條件，獨(dú)立地完成模具總體結(jié)構(gòu)及其零部件的設(shè)計(jì)。熟練掌握徒手測(cè)繪的能力和AutoCAD繪圖軟件的應(yīng)用能力，熟悉和運(yùn)用參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)手冊(cè)、了解有關(guān)國家（部頒）標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等，加強(qiáng)對(duì)模具設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。
1.1設(shè)計(jì)目的及意義
由于沖壓加工具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。從精細(xì)的電子元件、儀表指針到汽車的覆蓋件、高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機(jī)身等均需沖壓加工。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。
本課題為筒形件拉深模具設(shè)計(jì)，拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件毛坯，加工成其他形狀空新建的一種基本沖壓加工方法，拉深的應(yīng)用非常廣泛，是冷沖壓的基本工序之一。
因?yàn)槟＞咧圃鞂?duì)制造業(yè)的重大作用，激勵(lì)我趁此畢業(yè)設(shè)計(jì)的良機(jī)，選擇此課題，希望能夠掌握各種模具制造方法的基本原理和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)、制造模具時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況，學(xué)習(xí)如何充分考慮它們的特點(diǎn)，選用最佳的工藝方案；掌握各種制造方法對(duì)模具結(jié)構(gòu)的要求，具有分析模具結(jié)構(gòu)工藝性的能力，能夠設(shè)計(jì)出工藝性能良好的模具結(jié)構(gòu)；了解國內(nèi)先進(jìn)的模具制造技術(shù)，盡量采用新工藝、新技術(shù)。并且鞏固和加深已經(jīng)學(xué)過的理論知識(shí)，提高自己的綜合分析和解決工程實(shí)際問題的能力，為工作以后的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
1.2目前發(fā)展?fàn)顩r
模具是機(jī)械制造業(yè)中技術(shù)先進(jìn)、影響深遠(yuǎn)的重要工藝裝備,具有生產(chǎn)效率高、材料利用率高、制件質(zhì)量優(yōu)良、工藝適應(yīng)性好等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、航天、航空、輕工、電子、電器、儀表等行業(yè)。2005年中國模具工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到610億元,增長率保持在25%的高水平,行業(yè)的生產(chǎn)能力約占世界總量的10%,僅次于日本、美國而位列世界第三。當(dāng)前，我國模具制造方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，差距較大主要表現(xiàn)在：
（1）標(biāo)準(zhǔn)化程度低;
（2）模具制造精度低、周期長。
提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、擴(kuò)大沖壓工藝應(yīng)用范圍；提高沖壓零件精度、減少制造周期、提高模具壽命；模具的標(biāo)準(zhǔn)化及專業(yè)化、管理的統(tǒng)一化及等級(jí)化；提高專業(yè)人員的技術(shù)水平和素質(zhì)。
沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。由于沖壓加工具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其是大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。從精細(xì)的電子元件、儀表指針到汽車的覆蓋件、高壓容器封頭以及航空航天器的蒙皮、機(jī)身等均需沖壓加工。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，不少過去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。
我國沖壓模具無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型精密、復(fù)雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進(jìn)口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進(jìn)口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場(chǎng)競(jìng)爭激烈。我國沖壓模具產(chǎn)品質(zhì)量水平低主要表現(xiàn)在精度、表面粗糙度、壽命及模具的復(fù)雜程度上；生產(chǎn)工藝水平低則主要表現(xiàn)在加工工藝、加工裝備等方面。
現(xiàn)代模具工業(yè)有“不衰亡工業(yè)”之稱。世界模具市場(chǎng)總體上供不應(yīng)求，市場(chǎng)需求量維持在600億至650億美元，同時(shí)，我國的模具產(chǎn)業(yè)也迎來了新一輪的發(fā)展機(jī)遇。近幾年，我國模具產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值保持13%的年增長率（據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2004年國內(nèi)模具進(jìn)口總值達(dá)到600多億，同時(shí)，有近200個(gè)億的出口）。目前，中國17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬。 工業(yè)總產(chǎn)值中企業(yè)自產(chǎn)自用的約占三分之二，作為商品銷售的約占三分之一。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。
由于沖壓工藝具有生產(chǎn)率、生產(chǎn)成本低、材料利用率高、能成形復(fù)雜零件、適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，在某些領(lǐng)域已取代機(jī)械加工，并正逐步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。據(jù)國際生產(chǎn)技術(shù)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到本世紀(jì)中，機(jī)械零部件中60%的粗加工、80%的精加工要由模具來完成。因此，沖壓技術(shù)對(duì)發(fā)展生產(chǎn)、增加效益、更新產(chǎn)品等方面具有重要作用。在近半個(gè)世紀(jì)以來，我國的冷沖壓工藝和其它生產(chǎn)工藝一樣，得到了迅速的發(fā)展。在一些工廠中，建立了具有現(xiàn)代規(guī)模和技術(shù)先進(jìn)的冷沖壓生產(chǎn)車間，并建立了專門研究冷沖壓技術(shù)的科研機(jī)構(gòu)及專業(yè)性工廠，培養(yǎng)了大批從事冷沖壓生產(chǎn)的科技人員，廣泛地開展了冷沖壓生產(chǎn)的科技及學(xué)術(shù)活動(dòng)，編輯出版了各種冷沖壓技術(shù)資料，從而使冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。在冷沖壓生產(chǎn)中，出現(xiàn)了很多可喜的高科技成果。沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷地發(fā)展，例如精密沖裁、冷擠壓、多工位自動(dòng)沖壓、高速成形、液壓成形、超塑沖壓等，把冷沖壓生產(chǎn)技術(shù)提高到了新的水平。為了適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高，我國對(duì)沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。近年來，出現(xiàn)了很多制造周期短、使用壽命長的新型沖模結(jié)構(gòu)。并且，模具加工工藝及模具材料也相應(yīng)地在不斷革新，例如采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金或低熔點(diǎn)合金澆注模具、采用電加工技術(shù)及計(jì)算機(jī)制造沖模等以適用于不同的生產(chǎn)條件。從而使沖壓生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率大大提高，成本也大幅度下降，有利地推動(dòng)了我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。
我國的模具工業(yè)的發(fā)展，日益受到人們的重視和關(guān)注，在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60%-80%的零部件都要依靠模具成形（型）。用模具生產(chǎn)制件所具備的高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比擬的。近幾年，我國模具工業(yè)一直以每年15%左右的增長速度發(fā)展，2003年，我國模具總產(chǎn)值超過400億元人民幣。模具工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，在很大程度上取決于模具加工設(shè)備、軟件及切削刀具的制造水平。如今，人們對(duì)手機(jī)、電腦、汽車、手表、數(shù)碼電子等商品的要求一點(diǎn)也不低于發(fā)達(dá)國家。但另一方面，我國生產(chǎn)這些商品所需模具的工作母機(jī)即模具加工設(shè)備的制造水準(zhǔn)，從總體上來說還是比較低的。這就出現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，這些年我國模具生產(chǎn)所需的先進(jìn)加工設(shè)備、制造軟件及切削刀具進(jìn)口越來越多。去年，我國機(jī)床進(jìn)口約60億美元，其中用于模具生產(chǎn)的就占十分之一；去年我國模具生產(chǎn)所需超硬質(zhì)合金和陶瓷等超硬刀具銷售額約12億元，其中90%依賴進(jìn)口。 隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，CAD/CAE/CAM 技術(shù)也日臻成熟，其現(xiàn)代模具中的應(yīng)用將越來越廣泛。可以預(yù)料不久的將來，模具制造業(yè)將從機(jī)械制造業(yè)中分離出來，而獨(dú)立成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的支柱產(chǎn)業(yè)，與此同時(shí)，也進(jìn)一步促進(jìn)了模具制造技術(shù)向集成化、智能化、益人化、高效化方向發(fā)展。因此，大力發(fā)展模具工業(yè)可以促進(jìn)我國更快的走向工化國家。
模具技術(shù)的發(fā)展應(yīng)該為適應(yīng)模具產(chǎn)品“交貨期短”、“精度高”、“質(zhì)量好”、“價(jià)格低”的要求服務(wù)。達(dá)到這一要求急需發(fā)展如下幾項(xiàng)：
(1) 全面推廣CAD/CAM/CAE技術(shù)：模具CAD/CAM/CAE技術(shù)是模具設(shè)計(jì)制造的發(fā)展方向。隨著微機(jī)軟件發(fā)展和進(jìn)步，普及CAD/CAM/CAE技術(shù)的條件已基本成熟，各企業(yè)將加大CAD/CAM技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)服務(wù)的力度；進(jìn)一步擴(kuò)大CAE技術(shù)的應(yīng)用范圍。計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展正使CAD/CAM/CAE技術(shù)跨地區(qū)、跨企業(yè)、跨院所地在整個(gè)行業(yè)中推廣成為可能，實(shí)現(xiàn)技術(shù)資源重新整合，使虛擬制造成為可能。
(2) 高速銑削加工：國外近年來發(fā)展的高速銑削加工，大幅度提高了加工效率，并可獲得極高的表面光潔度。
(3) 模具掃描及數(shù)字化系統(tǒng)：高速掃描機(jī)和模具掃描系統(tǒng)提供了從模型或?qū)嵨飹呙璧郊庸こ銎谕哪Ｐ退璧闹T多功能，大大縮短了模具的在研制制造周期。有些快速掃描系統(tǒng)，可快速安裝在已有的數(shù)控銑床及加工中心上，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)生成各種不同數(shù)控系統(tǒng)的加工程序、不同格式的CAD數(shù)據(jù)，用于模具制造業(yè)的“逆向工程。?
(4) 電火花銑削加工。
(5) 提高模具標(biāo)準(zhǔn)化程度：我國模具標(biāo)準(zhǔn)化程度正在不斷提高，估計(jì)目前我國模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率已達(dá)到30%左右。國外發(fā)達(dá)國家一般為80%左右。
(6) 優(yōu)質(zhì)材料及先進(jìn)表面處理技術(shù)：選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用相應(yīng)的表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。
(7) 模具研磨拋光將自動(dòng)化、智能化：模具表面的質(zhì)量對(duì)模具使用壽命、制件外觀質(zhì)量等方面均有較大的影響，研究自動(dòng)化、智能化的研磨與拋光方法替代現(xiàn)有手工操作，以提高模具表面質(zhì)量是重要的發(fā)展趨勢(shì)。
(8) 模具自動(dòng)加工系統(tǒng)的發(fā)展。然近年來我國模具行業(yè)職工隊(duì)伍發(fā)展迅速，估計(jì)目前已達(dá)近百萬人，但由于模具企業(yè)數(shù)量的急劇膨脹、傳統(tǒng)教育的力不從心以及模具技師的老齡化，模具人才遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上行業(yè)的發(fā)展需求，主要表現(xiàn)在：
1）總量不足。對(duì)中國的模具企業(yè)來說，如何更好地管理人才，如何留住人才，如何為人才提供足夠的平臺(tái)和發(fā)展空間是擺在眼前的一個(gè)嚴(yán)峻的、迫切需要解決的課題，否則，人才緊缺問題將成為中國模具工業(yè)繼續(xù)高速發(fā)展的一個(gè)重要障礙。
2） 因選材和用材不當(dāng)，致使模具過早失效，大約占失效模具的45%以上。在整個(gè)模具價(jià)格構(gòu)成中，材料所占比重不大，一般在20% ～30% 。因此，選用優(yōu)質(zhì)鋼材和應(yīng)用表面處理技術(shù)來提高模具的壽命就顯得十分必要。對(duì)于模具鋼來說，要采用電渣重熔工藝，如采用粉末冶金工藝制造的粉末高速鋼等。
3)模具鋼品種規(guī)格多樣化、產(chǎn)品精細(xì)化、制品化，盡量縮短供貨時(shí)間亦是重要發(fā)展趨勢(shì)。
這只是發(fā)展模具工業(yè)的三個(gè)重要部分，要向使模具工業(yè)在我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮更大的作用，需要國家更大的關(guān)注與投入，帶動(dòng)相關(guān)人員研究和發(fā)展。
模具的出現(xiàn)可以追溯到幾千年以前的陶瓷燒制和青銅器鑄造，但其大規(guī)模應(yīng)用確是隨著現(xiàn)代工業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。從世界范圍看，當(dāng)時(shí)美國的沖壓技術(shù)走在最前列，而瑞士的精沖、德國的冷擠壓技術(shù)、蘇聯(lián)對(duì)塑性加工的研究也處于世界先進(jìn)行列。20世紀(jì)50年代以前模具設(shè)計(jì)多憑經(jīng)驗(yàn)，參考已有的圖紙和感性認(rèn)識(shí)，根據(jù)用戶的要求，制作能滿足產(chǎn)品要求的模具，但對(duì)所設(shè)計(jì)模具零件的機(jī)械性能缺乏了解。從1955年到1965年，人們通過對(duì)模具主要零件的機(jī)械性能和受力狀況進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，對(duì)金屬塑性加工工藝及原理進(jìn)行深入探討，使得沖壓技術(shù)得到迅猛發(fā)展。在這期間歸納出的設(shè)計(jì)原則使得壓力機(jī)械、沖壓材料、加工方法、模具結(jié)構(gòu)、模具材料、模具制造方法、自動(dòng)化裝置等領(lǐng)域面貌一新，并向?qū)嵱没姆较蛲七M(jìn)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，不斷涌現(xiàn)出各種高效率、高精度、高壽命的多功能的自動(dòng)模具。從20世紀(jì)70年代至今，計(jì)算機(jī)逐漸進(jìn)入了模具生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、制造、管理等各個(gè)領(lǐng)域；輔助進(jìn)行零件圖形輸入、毛胚展開、調(diào)料排樣、確定模具尺寸和標(biāo)準(zhǔn)、繪制裝配圖和零件圖、輸出NC程序等工作，使得模具設(shè)計(jì)、加工精度與復(fù)雜性不斷提高，模具制造周期不斷縮短。當(dāng)前國際上計(jì)算機(jī)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）的發(fā)展趨勢(shì)是：繼續(xù)發(fā)展幾何圖形系統(tǒng)以滿足復(fù)雜零件和模具的要求；在CAD和CAM的基礎(chǔ)上建立生產(chǎn)集成系統(tǒng)（CIMS）；開展塑性成形模擬技術(shù)的研究，以提高工藝分析和模具CAD的理論水平和實(shí)用性；開發(fā)智能數(shù)據(jù)庫和分布式數(shù)據(jù)庫，開發(fā)專家系統(tǒng)和智能CAD等。
隨著工業(yè)技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和快速適應(yīng)工業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代和提高質(zhì)量的要求，發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)50年代就開始了模具CAD/CAM技術(shù)的研究。如美國通用汽車公司早在20世紀(jì)50年代就將CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用于汽車覆蓋件的設(shè)計(jì)與制造；20世紀(jì)70年代日本機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室和日本旭光學(xué)工業(yè)公司分別開發(fā)了連續(xù)模設(shè)計(jì)系統(tǒng)MEL和沖空彎曲模系統(tǒng)PENTAX；1982年，日立公司研制了沖裁模CAD系統(tǒng)。到20世紀(jì)80年代，模具CAD/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于冷沖模具的設(shè)計(jì)與制造。
冷沖壓的加工工藝在我國的具有悠久的歷史。半個(gè)世紀(jì)以來，我國的冷沖壓工藝和其他生產(chǎn)工藝一樣得到了迅速的發(fā)展。冷沖壓加工的工藝和設(shè)備正在不斷的發(fā)展（包括沖壓模具技術(shù)的發(fā)展），把冷沖壓技術(shù)提高到了新的水平。為適應(yīng)冷沖壓工藝水平的提高，我國對(duì)沖模的研制也在不斷加強(qiáng)。但是總體上說，我國模具工業(yè)起步較晚、基礎(chǔ)差，就總量來看，大型、精密、浮渣、長壽名命模具產(chǎn)需矛盾仍然十分突出。雖然在模具的制造方法、手段方面達(dá)到了國際水平，模具結(jié)構(gòu)、功能方面也接近國際水平，但是在制造的質(zhì)量、精度、制造周期和成本方面和國外還存在一定的差距。我國模具CAD/CAM技術(shù)從20世紀(jì)80年代才起步，長期處于低水平重復(fù)開發(fā)階段，許多軟件依賴于進(jìn)口，對(duì)許多引進(jìn)的CAD/CAM系統(tǒng)缺乏二次開發(fā)。
1.3主要設(shè)計(jì)內(nèi)容
本文對(duì)拉深模具設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的介紹和分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)拉深模具進(jìn)行了設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括工藝性分析擬定零件的工藝方案及模具結(jié)構(gòu)，計(jì)算工具壓力選取壓力機(jī)及確定壓力中心，確定模具結(jié)構(gòu)及繪制模具總裝配圖，凹凸模公差的計(jì)算及半徑的確定，確定各主要零件的尺寸，設(shè)計(jì)并繪制總圖，繪制部分非標(biāo)準(zhǔn)零件圖等一系列工作。
第2章 基礎(chǔ)理論分析
2.1 沖壓工藝介紹
沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實(shí)際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個(gè)工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。
沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對(duì)沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強(qiáng)度均勻，無明顯方向性； 均勻延伸率高；屈強(qiáng)比低；加工硬化性低。
在實(shí)際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗(yàn)，如拉深性能試驗(yàn)、脹形性能試驗(yàn)等檢驗(yàn)材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。
模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。 模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計(jì)和制造需要較多的時(shí)間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。
模座、模架、導(dǎo)向件的標(biāo)準(zhǔn)化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級(jí)進(jìn)模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于減少?zèng)_壓生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量和縮短準(zhǔn)備時(shí)間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進(jìn)沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。
沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機(jī)成形外，一般都采用機(jī)械壓力機(jī)。以現(xiàn)代高速多工位機(jī)械壓力機(jī)為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機(jī)械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計(jì)算機(jī)程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動(dòng)沖壓生產(chǎn)線。
在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、 數(shù)百件沖壓件的情況下， 在短暫時(shí)間內(nèi)完成送料、 沖壓、 出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個(gè)非常重要的問題。
拉深是利用拉深模具將沖裁好的平板毛坯壓制成各種開口的空心件，或?qū)⒁阎瞥傻拈_口空心件毛坯，加工成其他形狀空新建的一種基本沖壓加工方法，拉深的應(yīng)用非常廣泛，是冷沖壓的基本工序之一。
利用拉深工藝可以制得筒形、階梯形、球形、錐形、拋物線形等旋轉(zhuǎn)體零件，也可以制得方盒形等非旋轉(zhuǎn)體零件，若將拉深與其他工藝（如膨脹、翻邊等）復(fù)合，就可以加工出形狀非常復(fù)雜的零件，因此拉深的應(yīng)用非常廣泛。如圖2-1所示為典型的拉深件。
圖2-1 拉深件示意圖
2.2 拉深件類型
拉深可分為不變薄拉深和變薄拉深。前者拉深成形后的零件，其各部分的壁厚與拉深前的坯料相比基本不變；后者拉深成形后的零件，其壁厚與拉深前的坯料相比有明顯的變薄，這種變薄是產(chǎn)品要求的，零件呈現(xiàn)是底厚、壁薄的特點(diǎn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用較多的是不變薄拉深。本章介紹不變薄拉深工藝與模具設(shè)計(jì)。
??拉深所使用的模具叫拉深模。拉深模結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡單，與沖裁模比較，工作部分有較大的圓角，表面質(zhì)量要求高，凸、凹模間隙略大于板料厚度。圖2-1為有壓邊圈的首次拉深模的結(jié)構(gòu)圖，平板坯料放入定位板6內(nèi)，當(dāng)上模下行時(shí)，首先由壓邊圈5和凹模7將平板坯料壓住，隨后凸模10將坯料逐漸拉入凹?？變?nèi)形成直壁圓筒。成形后，當(dāng)上?；厣龝r(shí)，彈簧4恢復(fù)，利用壓邊圈5將拉深件從凸模10上卸下，為了便于成形和卸料，在凸模10上開設(shè)有通氣孔。壓邊圈在這副模具中，既起壓邊和卸料的作用。
2.3 筒形件變形分析
筒形件拉深的變形綜合起來可以概括如下：平板毛坯在凸模壓力的作用下，凸模底部的材料變形很小，而毛坯的環(huán)形區(qū)的金屬在凸模壓力的作用下，要受到拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的作用，徑向伸長、切向縮短，一次流入凹、凸模的間隙里成為筒壁，最后，使平板毛坯完全變味圓筒形工件為止。
圖2-3 拉深時(shí)的材料轉(zhuǎn)移
圖2-2拉深模具示意圖
１－模柄 ２－上模座 ３－凸模固定板 ４－彈簧５－壓邊圈
6－定位板 7－凹模 8－下模座9－卸料螺釘10－凸模
2.4 拉深成形過程中出現(xiàn)的問題及防止措施
2.4.1起皺
起皺主要是由于凸緣處的切向壓應(yīng)力超過了板料的臨界壓應(yīng)力所引起的。
1）起皺的影響
起皺不利于拉深變形
a、由于起皺，毛坯不能被拉過凸凹模間隙面而拉斷
b、輕微起皺的毛坯即使拉過凸凹模間隙，也會(huì)在筒壁上留下起皺痕跡而影響質(zhì)量。
2）起皺的影響因素：
a:凸緣部分材料的相對(duì)厚度t/D
b:切向壓應(yīng)力的大小 ，拉深時(shí)，變形程度越大，就越容易起皺。
c:材料的力學(xué)性能
板料的屈強(qiáng)比小，則屈服極限小，變形區(qū)內(nèi)的切向壓應(yīng)力也相對(duì)減小，因此板料不容易起皺
3）防皺措施：主要采用壓邊圈防皺
a:用于雙動(dòng)沖床的剛性壓邊圈,主要靠調(diào)整壓邊圈與凹模表面間隙保證防皺；
b:用于單動(dòng)沖床的彈性壓邊圈，常用動(dòng)源為橡膠、彈簧、氣墊。
2.4.2拉裂
拉深時(shí)筒壁總拉應(yīng)力超過筒壁最薄弱處的材料強(qiáng)度時(shí)，拉深件產(chǎn)生破裂。
原因：
1）由于法蘭起皺，坯料不能通過凸凹模間隙，使筒壁拉應(yīng)力增大；
2）壓邊力過大，使徑向拉應(yīng)力增大；
3）變形程度太大。
防止拉裂的措施:
1）采用適當(dāng)?shù)睦畋群蛪哼吜Γ?
2）增加凸模的表面粗糙度，改善凸緣部分變形材料的潤滑條件；
3）合理設(shè)計(jì)模具工作部分的形狀；
4）選用拉深性能好的材料。
2.5 拉深系數(shù)的計(jì)算
2.5.1 拉深系數(shù)
拉深系數(shù)是指拉深后圓筒形件的直徑與拉深前毛坯（或半成品）的直徑之比 。即：
工件的直徑與毛坯直徑之比稱為總拉深系數(shù)，即工件所需要的拉深系數(shù) ：
2.6 拉深次數(shù)及工序尺寸計(jì)算
2.6.1 拉深次數(shù)的確定
當(dāng) ＞［m］〔拉深極限〕時(shí)，拉深件可一次拉成，否則需要多次拉深。
其拉深次數(shù)的確定有以下幾種方法：
（1）查表法(《模具設(shè)計(jì)與制造》表2-24）
（2）推算方法
根據(jù)極限拉深系數(shù)和毛坯直徑，從第一道拉深工序開始逐步向后推算各工序的直徑，一直算到得出的直徑小于或等于工件直徑，即可確定所需的拉深次數(shù)。
2.6.2各次拉深工序件尺寸的確定
工序件直徑的確定
式中：為第1、2、…（n-1）、n道工序的直徑；為第1、2、…n道工序的極限拉深系數(shù)；D為毛坯直徑。
2.7 圓筒形件拉深的壓邊力與拉深力
2.7.1壓邊力
壓料裝置產(chǎn)生的壓邊力大小應(yīng)該適當(dāng)：
任何形狀的拉深件：
式中――壓料圈下坯料的投影面積；
――單位面積壓料力。
圓筒形件首次拉深
（2-1）
圓筒形件以后各次拉深
（＝2、3、…、ｎ）
2.7.2拉深力
拉深力計(jì)算公式為：
（2-2）
：d-拉深件的直徑 ；；
；。
采用壓料圈拉深時(shí)
首次拉深
（2-3）
以后各次拉深
（＝2、3、…、ｎ）
K1、k2值可查《模具設(shè)計(jì)與制造》表2-25。
不采用壓料圈拉深時(shí)
首次拉深
以后各次拉深
（＝2、3、…、ｎ）
第3章 工藝分析
3.1 筒形件工藝分析
工件圖：如圖3-1所示
生產(chǎn)批量為小批量，工件材料為08鋼，具有較好的可拉深性，材料厚度為2。
3.2 計(jì)算毛坯直徑D
計(jì)算原則：
1）形狀相似原則：拉深毛坯的形狀一般與拉深件橫；
截面形狀相似。旋轉(zhuǎn)體零件的拉深毛坯可采用圓形毛坯；
2）面積相等原則：拉深前后材料的體積不變，對(duì)于不變薄拉深，可按拉深前毛坯表面積等于拉深后工件表面積進(jìn)行計(jì)算；
3）在計(jì)算毛坯尺寸時(shí)，必須計(jì)入修邊余量δ。在不變薄拉深中，一般都按“毛坯的面積等于工作的面積”的等面積法原則來確定各類拉深工件的毛坯尺寸。筒形件毛坯直徑的計(jì)算公式為：
D=
根據(jù)相對(duì)高度dt/d
可從《模具設(shè)計(jì)與制造》表2-19中查得修邊余
量△R=4.3㎜。
由上式得：D=
其中=72，=78，=84，=109.6，r=3，h=32
計(jì)算出D=152mm。
3.3 判斷拉深次數(shù)
確定拉深次數(shù)
1.毛坯相對(duì)厚度的計(jì)算
所以查表1—2可知可用壓料圈拉深。
表1—2 采用壓料圈的條件
拉深方法
第一次拉深
以后各次拉深
（t/D）/%
m1
（t/D）/%
mn
用壓料圈
<1.5
<0.60
<1
<0.80
可用可不用
1.5~2.0
0.60
1~1.5
0.80
不用壓料圈
>2.0
>0.60
>1.5
>0.80
確定拉深系數(shù)
有凸緣圓筒形件的拉深系數(shù)拉深，有凸緣圓筒形件拉深時(shí)，相當(dāng)無凸緣拉深過程的中間階段。這只需要比較工作實(shí)際所需的總拉深系數(shù)和h/d與凸緣件第一次拉深的極限拉深系數(shù)和極限拉深相對(duì)高度即可。
根據(jù)表1—3查出第一次拉深允許的拉深系數(shù)為0.50~0.53， 零件所需求的拉深系數(shù)：
表1—3 帶凸緣筒形件首次拉深時(shí)的拉深系數(shù)m1
拉深系數(shù)
毛坯相對(duì)厚度（t/D）/%
0.08~0.15
0.15~0.3
0.3~0.6
0.6~1.0
1.0~1.5
1.5~2.0
m1
0.60~0.63
0.58~0.60
0.55~0.58
0.53~0.58
0.50~0.53
0.48~0.50
m2
0.80~0.82
0.79~0.80
0.78~0.79
0.78~0.79
0.75~0.76
0.73~0.75
m3
0.82~0.84
0.81~0.82
0.80~0.81
0.80~0.81
0.78~0.79
0.76~0.78
m4
0.85~0.86
0.83~0.85
0.82~0.83
0.82~0.83
0.80~0.81
0.78~0.80
m5
0.87~0.88
0.86~0.87
0.85~0.86
0.85~0.86
0.82~0.84
0.80~0.82
m總=d/D=80/152=0.523>m1。
由此可見可見能一次拉出。
3.4 壓邊力的計(jì)算
壓邊力要選擇適當(dāng)，如果壓邊力過大，工件會(huì)被拉斷；壓邊力過小，工件凸緣會(huì)起皺。
由式2-1可知壓邊力的計(jì)算公式為：
首次拉深的凹模圓角半徑可按以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：
=0.8√(D-d)t=9.6mm
以后各次拉深的凹模圓角半徑可逐漸縮小。
=，D=，=
由《模具設(shè)計(jì)與制造》表2-27表查得。
把各已經(jīng)數(shù)據(jù)帶入上式，得壓邊力為
=34.8
3.5 拉深力的計(jì)算
單動(dòng)力機(jī)進(jìn)行拉深時(shí)，其壓邊力靠彈性元件產(chǎn)生，常用的有氣墊、彈簧、橡膠墊等。
由式2-3計(jì)算拉深力：
已知，由《模具設(shè)計(jì)與制造》表2-25中查得K=1.1，08鋼的強(qiáng)度極限。
將， ，，帶入拉深力計(jì)算公式，即：
KN
3.6 拉深總壓力的計(jì)算
拉深所需的總壓力為
3.7公稱壓力的計(jì)算
工件的拉深為深拉深，查《模具設(shè)計(jì)與制造》（2-34）公式求得公稱壓力：
所以壓力機(jī)的公稱壓力要大于334.18。
第4章 模具工作部分尺寸的計(jì)算
4.1 拉深模的間隙
拉深膜的間隙之凹凸模橫向尺寸的差值，如圖4-1所示, 雙邊間隙用z表示。
圖4-1拉深模間隙圖
間隙過小，工件質(zhì)量好，但拉深力大，工件容易拉裂，模具磨損嚴(yán)重，壽命低。間隙過大，拉深力小，模具壽命雖然提高了，但工件容易起皺、變厚，側(cè)壁不直，口部邊線不齊，工件質(zhì)量差。因此確定間隙的原則是：既要考慮版聊公差的影響，又要考慮毛坯口部增厚的現(xiàn)象，故毛坯值一般比毛坯厚度要略大一些。
由《模具設(shè)計(jì)與制造》表3-3查得拉深模的單邊間隙為： （4-1）
式中t為毛坯厚度，t=2，故
4.2 拉深模的圓角半徑
4.2.1凹模的圓角半徑
凹模圓角半徑對(duì)拉深工作影響很大。過小時(shí)，毛坯被拉入凸模的阻力就大，拉深力也增加，容易使工件產(chǎn)生劃痕、變薄甚至拉裂，還使具壽命降低。過大，會(huì)使壓邊圈下的毛坯懸空，使有效壓邊積減小，容易起皺。在不起皺的前提下，凹模圓角半徑越大越好。
首次拉深時(shí)，凹模圓角半徑可由下式確定：
以后各次拉深的凹模圓角半徑可逐漸縮小，一般可?。?
（4-2）
4.2.2凸模圓角半徑
凸模圓角半徑對(duì)拉深工 拉深膜的間隙之凹凸模橫向尺寸的差值，如圖4-1所示, 雙邊間隙用z表示。
間隙過小，工件質(zhì)量好，但拉深力大，工件容易拉裂，模具磨損嚴(yán)重，壽命低。間隙過大，拉深力小，模具壽命雖然提高了，但工件容易起皺、變厚，側(cè)壁不直，口部邊線不齊，工件質(zhì)量差。 因此確定間隙的原則是：既要考慮版聊公差的影響，又要考慮毛坯口部增厚的現(xiàn)象，故毛坯值一般比毛坯厚度要略大一些。
凹模圓角半徑對(duì)拉深工作影響很大。過小時(shí)，毛坯被拉入凸模的阻力就大，拉深力也增加，容易使工件產(chǎn)生劃痕、變薄甚至拉裂，還使具壽命降低。過大，會(huì)使壓邊圈下的毛坯懸空，使有效壓邊積減小，容易起皺。在不起皺的前提下，凹模圓角半徑越大越好。
首次拉深時(shí)，凹模圓角半徑可由下式確定：
以后各次拉深的凹模圓角半徑可逐漸縮小。
4.2.3凸模圓角半徑
凸模圓角半徑對(duì)拉深工作也有影響。
（4-2）
作也有影響。當(dāng)過小時(shí)，則腳步彎曲變形大，危險(xiǎn)斷面容易拉深。當(dāng)過大時(shí)，則毛坯底部的承壓面積減小，懸空面積增大，容易產(chǎn)生底部的變薄和起皺。
除了最后一次拉深，凸模的圓角半徑應(yīng)比凹模圓角半徑略小，即：
根據(jù)以上原則，凹模的圓角半徑等于工件的外圓角半徑，即：
=9.6mm
可取=10mm
凸模的圓角半徑
。
可取=8mm
4.3 模具主要零部件設(shè)計(jì)
4.3.1凸、凹模外形尺寸計(jì)算
a.為保證 凹模強(qiáng)度，取凹模外徑155mm，凹模高度60mm
b.凸模高度由其他零件尺寸取78mm
4.3.2 壓邊圈
外徑165，內(nèi)徑75.6，高度22，其中零件上部有一直徑152，深度為2的凹槽，是為了定位工件毛坯而設(shè)計(jì)的。
具體尺寸見下圖：
4.3.3空心墊板的設(shè)計(jì)
設(shè)置在壓邊圈和下模座之間，用來控制拉深時(shí)凸模的行程。
尺寸12x12x15mm
4.3.4模柄的選擇
選擇C型凸緣模柄。
具體尺寸見下表：
d
D
H
h
基本尺寸
極限
偏差
基本
尺寸
極限
偏差
78
18
13
62
11
18
11
40
85
4.3.5模架的選擇
根據(jù)凹模外形，選擇中間導(dǎo)柱圓形模架。
導(dǎo)柱
28x170
32x170
導(dǎo)套
28x110x38
32x110x38
4.3.6上下模座的設(shè)計(jì)
a.中間導(dǎo)柱圓形上模座
凹模周界
H
S
R
DH7
H7
155
40
170
215
45
80
42
45
b.中間導(dǎo)柱圓形下模座
凹模周界
H
h
s
R
DH7
H7
155
45
35
170
240
215
45
80
80
28
35
零件簡圖如下：
4.4模具總裝草圖
初算模具閉合高度177mm。
外輪廓尺寸375mm。
總結(jié)
對(duì)于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，主要有計(jì)算、繪圖、構(gòu)思（設(shè)計(jì)）等幾個(gè)部分。初期的計(jì)算難度并非很大，但是工作量很大。中期主要是設(shè)計(jì)模具總裝結(jié)構(gòu)，這一部分很重要，它關(guān)系著具能否正常工作。后期工作主要是在前邊工作的基礎(chǔ)上，繪出總的裝配圖以及相關(guān)零件圖。
整個(gè)環(huán)節(jié)中難度最大的還是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，需要確定很多零件的尺寸規(guī)格以及加工方式，重要的是要設(shè)計(jì)合理。這對(duì)于在課堂上學(xué)到的知識(shí)來說有點(diǎn)變化，畢竟主觀性很強(qiáng)，沒有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來執(zhí)行，這樣也正好體現(xiàn)了創(chuàng)新的觀念。
畢業(yè)設(shè)計(jì)也就這些內(nèi)容，雖然所用時(shí)間不長，但它很充實(shí)，至少?zèng)]有像以前上課那樣天天打醬油。事實(shí)上，這短時(shí)間非常累，經(jīng)常熬通宵做作業(yè)，書頁被我翻壞了，可收獲很多，至少比平時(shí)上課要有意義。做一件事結(jié)果并不重要，重要的是通過這件事所獲得的無形的財(cái)富——經(jīng)歷。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，雖然我做的不是很好，但我想任何人都沒有我所收獲的豐富。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)自己在對(duì)待困難時(shí)意志更堅(jiān)定了，沒有什么是做不到的，只要付出足夠的努力。即使失敗了，但經(jīng)歷了，也就足夠了，最起碼失敗過、嘗試過。做好一件事不僅僅要有恒心，還有有做好它的能力。就拿本次畢業(yè)設(shè)計(jì)來說，必要的機(jī)械設(shè)計(jì)及機(jī)械原理基礎(chǔ)知識(shí)還是需要的，沒有理論基礎(chǔ)做起來就很慢，甚至做不出來。畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠出了我們哪些知識(shí)沒有掌握，還需要再學(xué)習(xí)什么，它很好的反應(yīng)了我們的學(xué)習(xí)狀態(tài)，強(qiáng)化了所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性，符合新大綱教學(xué)的要求。
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲還是不少的。模具設(shè)計(jì)課程上學(xué)期剛結(jié)束，這階段的課程設(shè)計(jì)不可避免又重溫了一下相關(guān)知識(shí)。對(duì)于大一學(xué)習(xí)的CAD繪圖以及機(jī)械繪圖，過了這么久，也忘得差不多了，正好可以借畢業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)復(fù)習(xí)一下。最最重要的還是強(qiáng)化了實(shí)踐能力，在學(xué)校里成績?cè)俸眠€是要出去社會(huì)工作的，畢業(yè)設(shè)計(jì)正是運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題，也算是培養(yǎng)了實(shí)踐能力。
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致 謝
在本論文的撰寫過程中，我的指導(dǎo)劉中華老師給予了悉心的指導(dǎo)和關(guān)心，使我克服了眾多困難終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文撰寫工作。指導(dǎo)老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度及敬業(yè)精神，給我留下了深刻的印象，并將在我以后的人生道路上產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，在此論文完成之際，謹(jǐn)向知道老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。最后感謝各位評(píng)委老師對(duì)我畢業(yè)論文的審評(píng)。
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