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寧波大紅鷹學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
寧波大紅鷹學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
說(shuō) 明 書
題 目
學(xué) 生
系 別
專 業(yè) 班 級(jí)
學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師
摘 要
先分析零件的沖壓工藝；確定模具的總體結(jié)構(gòu)；結(jié)合零件的沖壓工藝及模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排樣圖；根據(jù)排樣圖，計(jì)算利用率、沖載力、壓力、選用設(shè)備及刃口的尺寸。根據(jù)資料再用PRO/E，對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后將三維圖轉(zhuǎn)成二維的裝配圖和零件圖進(jìn)行標(biāo)注，并編制零件的加工工藝卡。
關(guān)鍵詞：落料;沖孔
Abstract
First analysis of the stamping process parts; to determine the overall structure of mold; combination of parts stamping process and die design of the overall structure of the layout graph; layout plan based on calculating the utilization rate, red edge is contained, pressure, choice of equipment and cutting the size of . According to the information re-use PRO / E, the design of the mold, and then converted into two-dimensional three-dimensional map of assembly drawings and parts marked maps and compile card processing parts.
Key words: Blanking ; Punching
37
第1章 緒論
1 中國(guó)模具工業(yè)技術(shù)發(fā)展概況
80年代以來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)模具工業(yè)提出了越來(lái)越高的要求，也為其發(fā)展提供了巨大的動(dòng)力。這些年來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展。目前，中國(guó)17000多個(gè)模具生產(chǎn)廠點(diǎn)，從業(yè)人數(shù)約50多萬(wàn)。1999年中國(guó)模具工業(yè)總產(chǎn)值已達(dá)245億元人民幣(表 1)。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%。
改革開(kāi)放以來(lái)，中國(guó)模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化。除了國(guó)有專業(yè)模具廠外，其他所有制形式的模具廠家，包括集體企業(yè)、合資企業(yè)、獨(dú)資企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)，都得到了快速發(fā)展，集體和私營(yíng)的模具企業(yè)在廣東和浙江等省發(fā)展得最為迅速。例如，浙江寧波和黃巖地區(qū)，從事模具制造的集體企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)多達(dá)數(shù)千家，成為國(guó)內(nèi)知名的“模具之鄉(xiāng)”和最具發(fā)展活力的地區(qū)之一。在廣東，一些大集團(tuán)公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，為了提高其產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，紛紛加入了對(duì)模具制造的投入，例如科龍、美的、康佳和威力等集團(tuán)都建立了自己的模具制造中心。中外合資和外商獨(dú)資的模具企業(yè)多集中于沿海工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)，現(xiàn)已有幾千家。例如，江蘇無(wú)錫的微研有限公司為一日本獨(dú)資企業(yè)，員工有200余人，擁有精密數(shù)控模具加工設(shè)備60余臺(tái)，1998年其模具產(chǎn)值超過(guò)2億元。 中國(guó)模具工業(yè)的技術(shù)水平近年來(lái)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
目前，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)精度達(dá)2微米的精密多工位級(jí)進(jìn)模，工位數(shù)最多已達(dá)160個(gè)，壽命1～2億次。在大型塑料模具方面，現(xiàn)在已能生產(chǎn)48英寸電視的塑殼模具、6.5Kｇ大容量洗衣機(jī)的塑料模具，以及汽車保險(xiǎn)杠、整體儀表板等模具。在精密塑料模具方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)照相機(jī)塑料模具、多型腔小模數(shù)齒輪模具及塑封模具等。在大型精密復(fù)雜壓鑄模方面，國(guó)內(nèi)已能生產(chǎn)自動(dòng)扶梯整體踏板壓鑄模及汽車后橋齒輪箱壓鑄模。在汽車模具方面，現(xiàn)已能制造新轎車的部分覆蓋件模具。其他類型的模具，例如子午線輪胎活絡(luò)模具、鋁合金和塑料門窗異型材擠出模等，也都達(dá)到了較高的水平，并可替代進(jìn)口模具。
雖然中國(guó)模具工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中的比重還比較低，CAD/CAE/CAM技術(shù)的普及率不高，許多先進(jìn)的模具技術(shù)應(yīng)用還不夠廣泛等等。特別在大型、精密、復(fù)雜和長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上存在明顯差距，這些類型模具的生產(chǎn)能力也不能滿足國(guó)內(nèi)需求，因而需要大量從國(guó)外進(jìn)口。在中國(guó)，人們已經(jīng)越來(lái)越認(rèn)識(shí)到模具在制造中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)到模具技術(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)品質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)能力。許多模具企業(yè)十分重視技術(shù)發(fā)展，加大了用于技術(shù)進(jìn)步的投資力度，將技術(shù)進(jìn)步視為企業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿Α４送?，許多研究機(jī)構(gòu)和大專院校開(kāi)展模具技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。
目前，從事模具技術(shù)研究的機(jī)構(gòu)和院校已達(dá)30余家，從事模具技術(shù)教育的培訓(xùn)的院校已超過(guò)50余家。其中，獲得國(guó)家重點(diǎn)資助建設(shè)的有華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海交通大學(xué)CAD國(guó)家工程研究中心、北京機(jī)電研究所精沖技術(shù)國(guó)家工程研究中心和鄭州工業(yè)大學(xué)橡塑模具國(guó)家工程研究中心等。經(jīng)過(guò)多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術(shù)、模具的電加工和數(shù)控加工技術(shù)、快速成型與快速制模技術(shù)、新型模具材料等方面取得了顯著進(jìn)步；在提高模具質(zhì)量和縮短模具設(shè)計(jì)制造周期等方面做出了貢獻(xiàn)。
1.1沖模技術(shù)
以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步，東風(fēng)汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。在設(shè)計(jì)制造方法和技術(shù)手段方面不斷改善，在轎車模具國(guó)產(chǎn)化方面邁出了可喜的步伐。
多工位級(jí)進(jìn)模和多功能模具是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的精密模具品種。目前，國(guó)內(nèi)已可制造具有自動(dòng)沖切、疊壓、鉚合、計(jì)數(shù)、分組、轉(zhuǎn)子鐵芯扭斜和安全保護(hù)等功能的鐵芯精密自動(dòng)疊片多功能模具。生產(chǎn)的電機(jī)定轉(zhuǎn)子雙回轉(zhuǎn)疊片硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模的步距精度可達(dá)20μm，壽命達(dá)到1億次以上。其他的多工位級(jí)進(jìn)模，如用于集成電路引線框架的20～30工位的級(jí)進(jìn)模，用于電子槍零件的硬質(zhì)合金級(jí)進(jìn)模和空調(diào)器散熱片的級(jí)進(jìn)模，也已達(dá)到較高的水平。
1.2塑料模具技術(shù)
近年來(lái)，塑料模具發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)模具工業(yè)產(chǎn)值中塑料模具所占比例不斷擴(kuò)大。電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)等家用電器所需的塑料模具基本上可立足于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。重量達(dá)10～20噸的汽車保險(xiǎn)杠和整體儀表板等塑料模具和多達(dá)600腔的塑封模具已可自行生產(chǎn)。在精度方面，塑料尺寸精度可達(dá)IT6-7級(jí)，型面的粗糙度達(dá)到 Ra0.05-0.025μm，塑料模使用壽命達(dá)100萬(wàn)次以上。在塑料模具的設(shè)計(jì)制造中，CAD/CAM技術(shù)得到較快的普及，CAE軟件已經(jīng)在部分廠家應(yīng)用。熱流道技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，氣輔注射技術(shù)和高效多色注射技術(shù)也開(kāi)始成功應(yīng)用。
1.3 CAD/CAE/CAM技術(shù)
目前，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)中已有相當(dāng)多的廠家普及了計(jì)算機(jī)繪圖，并陸續(xù)引進(jìn)了高檔CAD/CAE/CAM，UG、Pro/Engineer、I-DEAS、 Euclid-IS等著名軟件在中國(guó)模具工業(yè)應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。一些廠家還引進(jìn)了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和 MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應(yīng)用于塑料模、沖壓模和壓鑄模的設(shè)計(jì)中。
近年來(lái)，我國(guó)自主開(kāi)發(fā)CAD/CAE/CAM系統(tǒng)有很大發(fā)展。例如，華中理工大學(xué)模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的注塑模、汽車覆蓋件模具和級(jí)進(jìn)模CAD/CAE/CAM軟件，上海交通大學(xué)模具CAD國(guó)家工程研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖研究中心開(kāi)發(fā)的冷沖模和精沖模CAD軟件，北京機(jī)電研究所開(kāi)發(fā)的鍛模CAD/CAE/CAM軟件，北航華正軟件工程研究所開(kāi)發(fā) CAXA軟件，吉林汽車覆蓋件成型技術(shù)所獨(dú)立研制的商品化覆蓋件沖壓成型分析KMAS軟件等在國(guó)內(nèi)模具行業(yè)擁有不少的用戶。
1.4 快速成形/快速制模技術(shù)
快速成形/快速制模技術(shù)在我國(guó)得到重視和發(fā)展，許多研究機(jī)構(gòu)致力于這方面的研究開(kāi)發(fā)，并不斷取得新成果。清華大學(xué)、華中理工大學(xué)、西安交通大學(xué)和隆源自動(dòng)成形系統(tǒng)公司等單位都自主研究開(kāi)發(fā)了快速成形技術(shù)與設(shè)備，生產(chǎn)出分層物體(LOM)、立體光固化(SLA)、熔融沉積(FDM)和選擇性燒結(jié)(SLS)等類型的快速成形設(shè)備。這些設(shè)備已在國(guó)內(nèi)應(yīng)用于新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、精密鑄造和快速制模等方面。快速制模技術(shù)也在國(guó)內(nèi)多家單位開(kāi)展研究，目前研究較多的有電弧噴涂成形模具技術(shù)和等離子噴涂制模技術(shù)。中、低熔點(diǎn)合金模和樹(shù)脂沖壓模制造技術(shù)已獲得成功應(yīng)用，硅橡膠模也應(yīng)用于新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中?！ ?.5其他相關(guān)技術(shù)
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)一些鋼鐵企業(yè)相繼引進(jìn)和裝備了一些先進(jìn)的工藝設(shè)備，使模具鋼的品種規(guī)格和質(zhì)量都有較大的改善。在模具制造中已較廣泛地采用新的鋼材，如冷作模具鋼D2、D3、A1、A2、LD、65Nb等；熱作模具鋼H10、H13、H21、4Cr5MoVSi、45Cr2NiMoVSi等；塑料模具鋼 P20、3Cr2Mo、PMS、SMI、SMII等。這些模具材料的應(yīng)用在提高質(zhì)量和使用壽命方面取得了較好的效果。 國(guó)內(nèi)一些單位對(duì)多種模具拋光方法開(kāi)展研究，并開(kāi)發(fā)出專用拋光工具和機(jī)械。花紋蝕刻技術(shù)和工藝水平提高較快，在模具飾紋的制作中廣泛應(yīng)用。高速銑削加工是近年來(lái)發(fā)展很快的模具加工技術(shù)。國(guó)內(nèi)已有一些公司引進(jìn)了高速銑床，并開(kāi)始應(yīng)用。國(guó)內(nèi)機(jī)床廠陸續(xù)開(kāi)發(fā)出一些準(zhǔn)高速的銑床，并正開(kāi)發(fā)高速加工機(jī)床。但是，高速銑削的應(yīng)用面在國(guó)內(nèi)尚不廣泛。
2 中國(guó)模具工業(yè)技術(shù)發(fā)展展望
2.1市場(chǎng)需求推動(dòng)模具工業(yè)發(fā)展
1999年中國(guó)大陸制造工業(yè)對(duì)模具的總市場(chǎng)需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長(zhǎng)。對(duì)于大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具需求的增長(zhǎng)將遠(yuǎn)超過(guò)每年10%的增幅。
汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國(guó)內(nèi)模具市場(chǎng)的一半左右。1999年，國(guó)內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬(wàn)輛，。保有量為1500萬(wàn)輛，預(yù)計(jì)到2005年汽車年產(chǎn)量將達(dá)300萬(wàn)輛。汽車、摩托車行業(yè)的發(fā)展將會(huì)大大推動(dòng)模具工業(yè)的高速增長(zhǎng)，特別是汽車覆蓋件模具、塑料模具和壓鑄模具的發(fā)展。例如，到2005年汽車行業(yè)將需要各種塑料件36萬(wàn)噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬(wàn)噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。
家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)很大。目前，我國(guó)的彩電的年產(chǎn)量已超過(guò)3200萬(wàn)臺(tái)，電冰箱、洗衣機(jī)和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過(guò)了1000萬(wàn)臺(tái)。家用電器行業(yè)的發(fā)展對(duì)模具的需求量也將會(huì)很大。
其他發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對(duì)模具的需求，都將對(duì)中國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。
早在1989年，在國(guó)務(wù)院頌布的《關(guān)于當(dāng)前產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中，模具被列為機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造序列的首位。1997年以來(lái)，又相繼把模具及其加工技術(shù)和設(shè)備列入《當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》和《鼓勵(lì)外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》。經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，從1997年開(kāi)始對(duì)部分模具企業(yè)實(shí)行了增值稅返還 70%的優(yōu)惠政策。所有這些國(guó)家對(duì)模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對(duì)其發(fā)展提供有力支持。
2.2 未來(lái)十年模具技術(shù)發(fā)展方向
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：
?、偬岣叽笮?、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平；
?、谠谀＞咴O(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；
?、鄞罅Πl(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù)；
?、茉谒芰夏＞咧型茝V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)；
?、萏岣吣＞邩?biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；
?、薨l(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；
?、咧鸩酵茝V高速銑削在模具加工的應(yīng)用；
?、噙M(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備；
?、嵫芯亢蛻?yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；
?、忾_(kāi)發(fā)新的成形工藝和模具。
第2章 設(shè)計(jì)任務(wù)書及產(chǎn)品圖
技術(shù)要求：
產(chǎn)品圖詳見(jiàn)圖2-1 ，材料：Q235A2
未注公差按照IT13
圖 2-1
零件的3D圖：
靜線框圖如圖2-2所示：
圖2-2
3D渲染圖如圖2-3所示：
圖2-3
第3章 零件的工藝分析
如上圖所示，此制件為簡(jiǎn)單型冷沖件，形狀比較簡(jiǎn)單。需要沖孔落料兩道工序完成加工。
首先定義沖裁：
沖裁是利用安裝在壓力機(jī)上的沖裁模，使材料產(chǎn)生分離的沖壓工序，包括落料、沖孔、切口、剖切、切斷等。
3.1 分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性
1、該零件形狀較為簡(jiǎn)單，規(guī)則。
2、該零件底面的平面度要求比較高在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的同時(shí)需要注意在這方面把好關(guān)。
3、沖件有尺寸要求
4、該產(chǎn)品中間有孔。
制件的材料為Q235，沖裁性能好。
在整個(gè)模具的設(shè)計(jì)工程中，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安排的是否合理將極大的影響整副模具的使用性能。此工件需要沖孔落料，成型兩個(gè)工序。材料為Q235，具有良好的沖壓性能，適合沖裁。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，工件尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求
3.2 分析公差和表面粗糙度
1、公差 該零件上的尺寸公差均有要求，按照其公差要求進(jìn)行計(jì)算。
2、表面粗糙度 此制件未作特殊要求。
3）被沖材料為Q235，沖裁性能比較好。材料的厚度在2mm，具有足夠的塑性、較低的屈服極限和較高的彈性模量。
根據(jù)以上分析的結(jié)果。此件的沖裁工藝性良好，適合沖裁和成型。工件結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，工件尺寸精度較低，普通沖裁完全能滿足要求.
第4章 沖壓工藝方安的制定
方案一、先落料再?zèng)_孔，采用兩幅副模具。
方案二、沖孔落料一副膜。
方案三、先沖孔再落料，在沖孔采用一級(jí)進(jìn)模。
方案一、方案三、的模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)率高，即不能能滿足要求又不經(jīng)濟(jì)。
第5章 模具結(jié)構(gòu)形式的論證和確定
分析該制件的結(jié)構(gòu)特征后，初步確定沖壓工序：采用兩幅幅模具加工。
一副沖孔落料模。足以滿足制件的精度要求。
因?yàn)榧?jí)進(jìn)模因?yàn)槌杀酒?，難度加大，所以不考慮。
第6章 胚料形狀和尺寸的確定
圖6-1
6.1毛胚尺寸的計(jì)算
據(jù)上圖6-1所示，此工件比較簡(jiǎn)單，尺寸上圖都以標(biāo)注。毛呸的尺寸L為
毛呸長(zhǎng)度方向尺寸L1
L1=40
寬度方向尺寸L2=30
產(chǎn)品的厚度尺寸為1.5
經(jīng)過(guò)計(jì)算，該彎曲件的毛胚尺寸為40X30X1.5mm.
6.2條料寬度的確定:
排樣圖既要在冷沖壓工藝規(guī)程中反映出來(lái)，以指導(dǎo)沖壓生產(chǎn)，又要在模具裝配的右邊反映出來(lái)，在模具加工和裝配中起參考作用，所以畫排樣圖是冷沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)中極為重要，且技術(shù)性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)工作。
排樣的方法有很多，如：直排、斜排、直對(duì)排、混合排、多行排，等等。方式。中和此制件的特點(diǎn)和加工工藝要求，和經(jīng)濟(jì)性的考慮，采用直排較為可行。
條料寬度的確定如圖6-2所示:
圖6-2
查表2－6得，a=1.5=1.8,考慮此制件的特殊性，取a=1.5mm =1.8mm
=（40+2X1.8）
式中：B=料寬基本尺寸
=條料寬度方向制件輪廓最大尺寸
n=側(cè)刃個(gè)數(shù)
b=側(cè)刃切料寬度
=條料剪切公差，見(jiàn)表2-7，2-8 此處查表得=0.5
附表6-1
表6-1
5.3 毛胚排樣圖
毛坯排樣圖如圖6-3所示
圖6-3
第7章 模具工作零件刃口尺寸計(jì)算
凸模和凹模刃口尺寸直接決定工件的尺寸和模具間隙的大小，是模具上最重要的尺寸。
刃口尺寸計(jì)算的基本原則
1、 由于沖孔落料件都是測(cè)量其光亮帶部分的尺寸，而沖孔的光亮帶是凸模擠入而形成的，落料的光亮帶是落料件擠入凹模型孔形成的，故沖孔時(shí)孔的尺寸由凸模決定，落料時(shí)的外形尺寸由凹模決定。
2、 由于沖裁時(shí)凸、凹模的磨損，使凸、凹模實(shí)體尺寸變小，故在設(shè)計(jì)凸、凹模尺寸時(shí)應(yīng)考慮凸、凹模的磨損方向，使其磨損之后還能保證沖件尺寸的要求。
3、 考慮凸、凹模制造公差的方向，確定凸、凹模的基本尺寸。
4、 其凸、凹模制造公差為：
刃口尺寸計(jì)算公式：
（1）、沖孔磨后變小的公式：
（2）、落料磨后變大的公式：
按以上（1）、（2）之法可得出：
（3）、沖孔磨后變大的公式：
（4）、落料磨后變小的公式：
（5）、C是磨后不變的尺寸，其公式為
以上各式中：、、、 ―― 為凸、凹模基本尺寸
、 ―― 為最大、最小極限尺寸
――為最小初始間隙
――為工件公差
――精度等級(jí)系數(shù)，并有：（高于）IT11時(shí)x=1;IT11~IT13時(shí)x=0.75;(低于)IT13級(jí)時(shí)，x=0.5
、 ――凸、凹模制造公差
具體的計(jì)算如下：
1、 查表確定初始間隙
0.04
2、 計(jì)算凸、凹模制造公差
圖7-1
3、代入公式計(jì)算各尺寸
未注公差均按IT14級(jí)計(jì)算。
尺寸Ⅰ 45 mm為落料磨后變大＝0.36mmIT14x=0.5
尺寸2 6 mm為落料磨后變大＝0.36mmIT14x=0.5
第8章 壓力計(jì)算及壓力中心的計(jì)算
落料周邊總廠
L1=150
中間沖孔總長(zhǎng)
L2=39
圖8-1
8.1沖裁力的計(jì)算
在沖裁模設(shè)計(jì)中，沖壓力是指沖裁力、卸料力、推件力和頂件力的總稱。它是沖裁時(shí)選擇壓力機(jī)，進(jìn)行模具設(shè)計(jì)、校核模具強(qiáng)度和剛度的重要依據(jù)。
1.沖裁力的計(jì)算 沖裁力是沖裁過(guò)程中凸模對(duì)板料的壓力，它是隨凸模行程而變化的。對(duì)沖裁力有直接影響的因素主要有板料的力學(xué)性能、厚度與沖裁件的輪廓周長(zhǎng)。平刃口沖裁力可按下式計(jì)算：
（公式3-12）
式中 ——沖裁力（）； ——沖裁件周邊長(zhǎng)度（）；
——材料抗剪強(qiáng)度（） ——材料厚度（）；
——系數(shù)，通常。
查表可知 抗剪強(qiáng)度按計(jì)算，沖裁力為：
2.卸料力、推件力及頂件力的計(jì)算
根據(jù)沖裁件料厚查《冷沖模設(shè)計(jì)及制造》表3-16可得：
所以：
孔的沖裁力
壓力機(jī)公稱壓力的確定
沖裁時(shí)，壓力機(jī)的公稱壓力必須大于或等于沖壓力，為沖裁力和與沖裁力同時(shí)發(fā)生的卸料力、推件力或頂出力的總和。根據(jù)不同的模具結(jié)構(gòu)，沖壓力計(jì)算應(yīng)分別對(duì)待，即
當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和下出件方式時(shí)：
（公式3-16）
當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用彈壓卸料裝置和上出件方式時(shí)：
（公式3-17）
當(dāng)模具結(jié)構(gòu)采用剛性卸料裝置和下出件方式時(shí)：
（公式3-18）
本論題模具采用彈壓卸料裝置和下出件方式，其總壓力包括：沖裁力、卸料力和推件力。所以其總壓力為：
一般按公稱壓力的80%要大于等于沖壓總壓力來(lái)選用壓力機(jī)，即
（公式3-19）
所以：預(yù)選壓力機(jī)的公稱壓力為：
8.2壓力中心的計(jì)算
模具的壓力中心，就是沖壓力合力的作用點(diǎn)。求壓力中心的方法是：采用求空間平行力系的合力作用點(diǎn)。
根據(jù)力學(xué)原理，各分力對(duì)某軸力矩之和等于某合力對(duì)同軸之矩，則可得壓力中心坐標(biāo)計(jì)算公式：
（公式3-20）
（公式3-21）
據(jù)此，本設(shè)計(jì)確定零件的壓力中心如下：
1）選坐標(biāo)x-x；y-y位置，如圖3-2所示。
2）把整個(gè)刃口輪廓按基本要素劃分成、、…，并計(jì)算各基本線段長(zhǎng)度，其具體數(shù)值見(jiàn)表3-3。
圖3-3 壓力中心計(jì)算
表3-3 壓力中心計(jì)算數(shù)據(jù)
X=15+45.3+45.8+70.29+70.29/7=17.38
Y=0.35+21.5+43+43+42.65/7=21.5
第9章 沖壓設(shè)備的選擇及核
為使壓力機(jī)能安全工作，
選擇壓力機(jī)型號(hào)為JC23-30式壓力機(jī)，其主要參數(shù)為:
公稱壓力：830KN
滑塊行程：80mm
最大封閉高度：360mm
最大封閉高度調(diào)節(jié)量:80mm
工作臺(tái)墊板孔尺寸：250
模柄孔尺寸：40X60m
墊板厚度：90mm
第10章 彈性元件的設(shè)計(jì)計(jì)算
為了得到平整的工件，模具采用彈壓式卸料結(jié)構(gòu)，使條料在沖孔后可以脫離凸模，所以用橡膠為彈性元件。卸料力由聚酯橡膠提供。
聚酯橡膠的自由高度取10m
圖10-1 沖孔落料模具
第11章 模具零件的選用、設(shè)計(jì)及必要的設(shè)計(jì)
各種結(jié)構(gòu)的沖裁模，一般都是由工作零件(包括凸模、凹模)、定位零件(包括擋料銷、導(dǎo)尺等)、卸料零件(如卸料板)、導(dǎo)向零件(如導(dǎo)柱、導(dǎo)套)和安裝固定零件(包括上下模座、墊板、凸凹模固定板、螺釘和定位銷)等5種基本零件組成。
11.1、凸模外形結(jié)構(gòu)、尺寸確定
采用彈性卸料板的沖裁模，其凸模的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)確定。采用線切割機(jī)床加工，為了使模具裝配方便將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，。采用彈性卸料板的沖裁模，基本結(jié)構(gòu)如圖11-1所示。凸模的長(zhǎng)度按式 (3—2)計(jì)算
L＝l1＋l2＋l3＋(15～20)mm (3—2)
式中 l1──凸模固定板厚度，單位mm；
l2──缷料板的厚度，單位mm；
l3──導(dǎo)尺的厚度，單位mm。
圖11-1凸模長(zhǎng)度
式中的15~20mm包括凸模進(jìn)入凹模的深度、凸模修磨量、沖模在閉合狀態(tài)下缷料板到凸模固定板間的距離。一般應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)再加以修正。
這里設(shè)計(jì)的凸模長(zhǎng)度按式 (3—3)計(jì)算
L= l1+ l2+h (3—3)
式中 l1──凸模固定板厚度，單位mm；
l2──缷料板的厚度，單位mm；
t──材料厚度，單位mm；
h──式中h取15~20mm
凸模的刃口尺寸按落料凹模尺寸配制，并保證雙面間隙在0.06mm。
凸模固定板厚度取12mm。中墊板厚度為12mm，凹模板的厚度為12mm，，緩沖長(zhǎng)度1.5mm.則凸模長(zhǎng)度根據(jù)公式L＝l1＋l2 +h，即L=(12＋12＋12－1.5)mm＝34.5mm。
結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，所以無(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3mm。如圖11-2所示
圖11-2 凸凹模
11.2凹模外型尺寸的定
凹模類型很多，凹模的外形有圓形和板形；結(jié)構(gòu)有整體式和鑲嵌式；刃口也有平刃和斜刃。這次設(shè)計(jì)凹模采用板形，結(jié)構(gòu)采用整體式，刃口采用平刃。
凹模的固定方法，采用螺釘和銷釘將凹模固定在下模座上，保證螺釘（或沉孔）間、螺孔與銷孔間及螺孔、銷孔與凹模刃壁間的距離不能太近，不然會(huì)影響模具壽命。
凹模外型尺寸按公式如下計(jì)算：
為壓力中心到最遠(yuǎn)型孔的壁間距。按照型孔的布置，凹模的外形尺寸分別為：
平行于送料方向的凹模型孔最遠(yuǎn)壁間距離：
∥＝18.6mm
垂直于送料方向的凹模型孔最遠(yuǎn)壁間距離：
⊥=13mm
為凹模型孔到孔壁的距離。
查表的=28mm，
平行于送料方向的凹模外形尺寸為
L∥=2(∥＋)=2 (18.6+28)=93.2mm
垂直于送料風(fēng)向的凹模外形尺寸為
L⊥＝2（⊥＋）＝2（13+28）=82mm
判斷送料方向：
L∥＝93.2mm L⊥＝82mm
所以為縱向送料
選擇典型組合：
由復(fù)合薄凹模典型組合為：
15mX80mm—GB2873.2-81
凹模的外型尺寸為：150X150X40MM
圖11-3
11.3 定位零件
11.3.1送料導(dǎo)向零件
該副落料沖壓冷沖模的送料導(dǎo)向零件采用用定位銷，可以很好的起到定位和導(dǎo)向的作用，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用。猶豫本次設(shè)計(jì)采用但工序模，所以在卸料板上開(kāi)有擋料銷的讓孔，可以很好的保證模具的運(yùn)作。
圖11-4
11.3.2送料定距零件
標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的固定定位銷，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，廣泛應(yīng)用于沖值中、小型沖裁件的擋料定距。擋料銷在送進(jìn)方向帶有斜面，送進(jìn)時(shí)當(dāng)搭邊碰撞斜面使擋料銷跳越搭邊而進(jìn)人下一個(gè)孔中時(shí)，然后將條料后拉，擋料銷便抵住搭邊而定位。每次送料都要先送后拉，做方向相反的兩個(gè)動(dòng)作。適用于厚度大于0.8mm的沖壓材料，因?yàn)閺U料需帶有一定的強(qiáng)度，如料太薄，則頂不起帶有彈簧的擋料銷，所以這里采用活動(dòng)擋料銷。
固定擋料銷分圓形和構(gòu)形兩種，一般安裝在凹模上。該模具采用固定圓形擋料銷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但銷孔離凹模刃壁較近，削弱了凹模強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的擋料銷，設(shè)計(jì)時(shí)使擋料銷銷孔與凹模刃壁的距離稍微遠(yuǎn)一點(diǎn)，提高凹模強(qiáng)度。
圖11-5
11.4卸料裝置和推件裝置
卸料板一般分為剛性卸料板和彈性卸料板兩種形式。彈性卸料板有敞開(kāi)的工作空間，操作方便，生產(chǎn)效率高，沖壓前可對(duì)毛坯有預(yù)壓作用，沖壓后也可使沖壓件平穩(wěn)卸料，所以這里選用彈性卸料裝置。
因?yàn)闆_裁材料較厚，而且有彎曲成型，所以沖壓時(shí)需對(duì)零件起壓料作用，所以選用彈壓卸料裝置。卸料板厚度一般取凹模厚度的（0.8～1.0）倍，所以取為14mm，其外形尺寸一般與凹模相同。
因?yàn)樵跊_壓過(guò)程中，凸模自然會(huì)將沖件從凹模中卸下，所以這里不需要有推件與頂出裝置。
卸料板采用45鋼制造，淬火硬度為40~45HRC。彈壓卸料板與凸模的單邊間隙可根據(jù)沖裁模厚度按表11-2選用，這里工件厚度為1，所以卸料板與凸模間隙取0.1。
表11-2彈壓卸料板與凸模間隙值 mm
材料厚度t
＜0.5
0.5~1
＞1
單邊間隙Z
0.05
0.1
0.15
圖11-5
11.5 導(dǎo)向零件
選用滑動(dòng)導(dǎo)柱和導(dǎo)套，其結(jié)構(gòu)和尺寸都有標(biāo)注規(guī)定。導(dǎo)套內(nèi)孔有儲(chǔ)油槽，以便儲(chǔ)油潤(rùn)滑，內(nèi)孔與導(dǎo)柱滑動(dòng)配合；導(dǎo)柱的兩端基本尺寸相同，公差不同。按照標(biāo)注選用時(shí)，L應(yīng)保證導(dǎo)柱的上端面與上模座的上平面之間的距離不小于10～15mm，以保證凸、凹模經(jīng)多次刃磨而使模具閉合高度變小后，導(dǎo)柱也不會(huì)影響模具正常工作；而下模座的下平面與導(dǎo)柱壓入端的端面之間的距離不應(yīng)小于2～3mm，以保證下模座在壓力機(jī)工作臺(tái)上的安裝固定；導(dǎo)套的上端面與上模座上平面之間的距離應(yīng)大于2～3mm，以便排氣和出油。
導(dǎo)套的外徑和上模座采用過(guò)盈配合（H7/r6）；導(dǎo)柱的下部與下模座導(dǎo)柱孔采用過(guò)盈配合（H7/r6）。導(dǎo)柱、導(dǎo)套之間采用間隙配合，其配合間隙必須小于沖裁間隙，沖裁間隙小的一般按照H6/h5配合，沖裁間隙大的一般按照H7/h6配合。
緊固零件
螺釘用于固定模具零件，而銷釘則起定位作用。查表2.27，卸料螺釘M8固定螺釘M8以及φ8銷釘。
11.6 導(dǎo)向零件
11.6.1模架設(shè)計(jì)
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，模架主要有兩大類：一類是由上模座、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)柱模架；另一類是是由彈壓導(dǎo)板、下模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成的導(dǎo)板模模架。模架及其組成零件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并對(duì)其規(guī)定了一定的技術(shù)條件。
導(dǎo)柱模模架按導(dǎo)向結(jié)構(gòu)形式分為滑動(dòng)導(dǎo)向和滾動(dòng)導(dǎo)向兩種。
滑動(dòng)導(dǎo)向模架的精度等級(jí)分為Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)，滾動(dòng)導(dǎo)向模架的精度等級(jí)分為0Ⅰ級(jí)和0Ⅱ級(jí)。各級(jí)對(duì)導(dǎo)柱、導(dǎo)套的配合精度、上模座上平面對(duì)下模座下平面的平行度、導(dǎo)柱軸心線對(duì)下模座下平面的垂直度等都規(guī)定了一定的公差等級(jí)。這些技術(shù)條件保證了整個(gè)模架具有一定的精度，也是保證沖裁間隙均勻性的前提。有了這一前提，加上工作零件的制造精度和裝配精度達(dá)到一定的要求，整個(gè)模具達(dá)到一定的精度就有了基本點(diǎn)保證。
滑動(dòng)導(dǎo)向模架的結(jié)構(gòu)形式有4種：對(duì)角導(dǎo)柱模架、中間導(dǎo)柱模架、四角導(dǎo)柱模架、后側(cè)導(dǎo)柱模架。后側(cè)導(dǎo)柱模架的特點(diǎn)是導(dǎo)向裝置在后側(cè)，橫向和縱向送料都比較方便，但如果有偏心載荷，壓力機(jī)導(dǎo)向又不精確，就會(huì)造成上模歪斜，導(dǎo)向裝置和凸、凹模都容易磨損。從而影響模具壽命。此模具一般用于較小的模架。
該模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，這種模架的導(dǎo)柱在模具的一邊。以 凹模周界尺寸為依據(jù)，選擇模架規(guī)格。查《沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例》書第231頁(yè)，得到以下數(shù)據(jù)：
125*100*173mm，上模座厚度h上模取40mm，上模墊板厚度h墊取6mm，上固定板厚度h固取14mm，卸料板厚14，中墊板厚12，下固定板厚16，下墊板后6，下模座厚度h下模取40mm，那么，該模具的閉合高度：
H閉=H上模+H墊+ H固+L+H卸料+H凹+ H墊+H下模
=173mm
式中：L——運(yùn)動(dòng)長(zhǎng)度，L=14mm
H——凹模厚度，H=14mm
h2——凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=3mm
可見(jiàn)該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23—25的最大裝模高度（200mm），可以使用。
11.6.2模座
模座分帶導(dǎo)柱和不帶導(dǎo)柱兩種，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品要求確定是否采用帶導(dǎo)柱的模座。模座一般分為上、下模座，其形式基本相似。上、下模座的作用是直接或間接地安裝沖模的所有零件，分別與壓力機(jī)滑塊和工作臺(tái)連接，傳遞壓力。因此，必須十分重視上、下模座的強(qiáng)度和剛度。模座因強(qiáng)度不足會(huì)產(chǎn)生破壞；如果剛度不足，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的彈性變形，導(dǎo)致模具的彈性零件和導(dǎo)向零件和導(dǎo)向零件迅速磨損，這是常見(jiàn)的卻又往往不為人們所重視的現(xiàn)象。
設(shè)計(jì)時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用模架或模座。在不能使用標(biāo)準(zhǔn)的情況下，設(shè)計(jì)沖模模座時(shí)注意以下幾點(diǎn)。
（1）模座的外形尺寸根據(jù)凹模周界尺寸和安裝要求來(lái)確定。對(duì)于圓形模座，其直徑應(yīng)比凹模板直徑大30~70mm。對(duì)于矩形模座，其長(zhǎng)度應(yīng)比凹模板長(zhǎng)度大40~70mm，而寬度可以等于或略大于凹模板寬度，但應(yīng)考慮有足夠位置來(lái)安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套。模座的厚度取凹模板厚度的1.0~1.5倍，根據(jù)受力情況，上模座厚度可比下模座厚度小5~10mm。對(duì)于大型非標(biāo)準(zhǔn)模座，還必須根據(jù)實(shí)際情況需要，按鑄件工藝性要求和鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（2）所設(shè)計(jì)的模座必須與所選的壓力機(jī)工作臺(tái)和滑塊的有關(guān)尺寸相適應(yīng)，并進(jìn)行必要的校核，如下模座尺寸應(yīng)比壓力機(jī)工作臺(tái)孔或墊板孔尺寸每邊大40~50mm等。
（3）模座材料根據(jù)工藝力的大小和模座的重要性選用，模座選用Q235結(jié)構(gòu)鋼。
（4）模座的上、下表面的平行度應(yīng)達(dá)到要求，平行度公差一般為4級(jí)。
（5）上、下模座的導(dǎo)柱與導(dǎo)套安裝孔的位置尺寸必須一致，其孔距公差要求在±0.02mm以下。模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的軸線應(yīng)與模座上、下面的垂直，安裝滑動(dòng)式導(dǎo)柱和導(dǎo)套時(shí)，垂直度公差一般為4級(jí)。
上、下模座已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，除特殊類型外，盡可能按標(biāo)準(zhǔn)選取。標(biāo)準(zhǔn)可查書沖壓模具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)與范例中表9-46中間導(dǎo)柱模架。具體見(jiàn)下圖4-1上模座CAD圖、圖4-2上模座三維圖、圖4-3下模座CAD圖、圖4-4下模座三維圖所示
圖11-6上模座
圖11-7下模座
設(shè)計(jì)小結(jié)
通過(guò)對(duì)模具專業(yè)的學(xué)習(xí)，掌握了常用材料在成型過(guò)程中對(duì)模具的工藝要求，掌握模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)計(jì)算的方法，以達(dá)到能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)一般模具的要求。在模具制造方面，掌握一般機(jī)械加工的知識(shí)，金屬材料的選擇和熱處理，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，根據(jù)不同情況選用模具加工新工藝。
畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠?qū)σ陨细鞣矫娴囊蠹右造`活運(yùn)用，綜合檢驗(yàn)大學(xué)期間所學(xué)的知識(shí)。
通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)收益匪淺，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1．培養(yǎng)我綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能、提高分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
2．接受模具設(shè)計(jì)工程師必須的綜合訓(xùn)練，提高實(shí)際工作能力。如調(diào)查研究、查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析的能力；制訂設(shè)計(jì)或試驗(yàn)方案的能力；設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力；總結(jié)提高撰寫論文的能力。
3．檢驗(yàn)我綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力，是畢業(yè)的重要依據(jù)。
致 謝
隨著社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的模具專業(yè)在我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中成為一個(gè)越來(lái)越重要的分支。模具滲透著整個(gè)社會(huì)。不管在那個(gè)行業(yè)，都有模具的存在。日常生活中輕重工業(yè)，都離不開(kāi)模具生產(chǎn)，模具就是為了得到所需要的產(chǎn)品。要什么樣的產(chǎn)品，就可以生產(chǎn)什么樣的模具，如（塑料模具 、冷沖壓模具、壓鑄模、橡膠模 ）。而目前形勢(shì)的需要，產(chǎn)品更新?lián)Q代更快更易，所以模具行業(yè)的發(fā)展空間很大，有待我們?nèi)ヅ?，去探索?
模具生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，生產(chǎn)模具過(guò)程中可能用到的的機(jī)器有很多種類，如（電火花成型機(jī)、數(shù)控線切割、車床、銑床、刨床、磨床、鏜床等）。
三年的學(xué)習(xí)，我對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造有了深刻的認(rèn)識(shí)。面臨畢業(yè)期間，此次單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)模具，讓我了解了很多的模具結(jié)構(gòu)、模具加工工藝、模具的用途。并且學(xué)到不少的書本上沒(méi)有的知識(shí)，就拿塑料模來(lái)說(shuō)，對(duì)于影響模具壽命的因素，主要是模具的加工精度和材料的剛度，還有模具的材料，模具生產(chǎn)批量，模具結(jié)構(gòu)等。影響模具的產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素也是模具的制造精度。。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我從理論和實(shí)踐上又更進(jìn)一步的加深。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)。中國(guó)面臨世界的挑戰(zhàn)，在模具行業(yè)這方面，我希望日后能在模具這一行有所貢獻(xiàn)。
感謝我的導(dǎo)師以及其他老師們，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。
感謝我的輔導(dǎo)老師，這片論文的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開(kāi)你的細(xì)心指導(dǎo)。而你開(kāi)朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)室。
有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！
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