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XXXX學院
畢業(yè)設計(論文)
題 目： 側(cè)彎支座模具設計
專 業(yè)： XXXXXX
班 級： XXXX 學 號：XXXXX
學生姓名： XXXXX
指導老師：
起迄日期： 2014.XX—2014.XX
2014年 XX 月
畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要
本文闡述了采用級進模生產(chǎn)的可能性，本文分析了側(cè)彎支座的工藝特點，其中包括利用CAD軟件進行工件展開圖的尺寸計算、工件的工藝分析、沖裁力的計算、模具設計的難點，確定了級進模的模具總體結構。詳細介紹了凸模、凹模、固定板、卸料裝置等零部件的設計和制造，以及壓力機的選擇。此次模具設計的突出特點是嘗試使用復雜的級進模具，解決常規(guī)沖壓工藝模具套數(shù)多、工藝路線長、生產(chǎn)成本高、效率低等缺點，并為以后此類零件沖壓工藝的編制及模具設計提供了可靠的依據(jù)。
關鍵詞 級進模 工藝分析 模具設計
第II頁
Abstract
In this paper, the possibility of using complex mode of production, This paper analyzes the characteristics of computer support technology, Including the use of CAD software to calculate the size of the workpiece expansion plan, parts of the process analysis, punching force calculation, mold design, the difficulty to determine the overall structure of compound die. Details of the punch, die, fixed panels, unloading equipment and other parts of the design and manufacture, and press option. To solve the problem of original process, such as large numbers of die, long process of technology, high production cost, low efficiency, difficulty in keeping symmetry of working parts are solved, and a reliable evidence for the workout of stamping process and die design of these parts is provided.
Keywords Compound Die Process Analysis die design
畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要
畢業(yè)設計說明書（論文）
目 錄
前 言 5
第一章 工藝設計 7
1.1 零件介紹 7
1.2 零件工藝性分析 7
1.3工藝方案的確定 7
第二章 落料的設計 9
2.1模具總體結構組成 9
2.1.1模具總體結構形式 9
2.2工藝計算 9
2.2.1零件展開尺寸計算 9
2.2.2毛坯排樣設計 10
2.2.3沖裁工藝力的計算及設備的初選 11
2.2.4壓力中心計算 12
2.2.4計算凸、凹模工作部分尺寸及公差 13
2.2.5繪制模具總裝配圖 17
2.2.6模具零件及要求 18
第三章 彎曲模的設計 19
3.1模具總體結構 19
3.1.1模具總體結構形式 19
3.1.2模具零件結構形式 19
3.2工藝計算 19
3.2.1彎曲工藝力的計算及設備的初選 19
3.2.2壓力中心計算 20
3.2.3計算凸、凹模工作部分尺寸及公差 20
3.3模具零件的詳細設計 22
3.3.1定位零件的設計 22
3.3.2頂件零件的設計 22
3.3.3連接及固定用零件的設計 22
第四章 模具的裝配 23
4.1下模裝配 23
4.2模具總裝 24
第五章 確定模具主要零件加工工藝過程 253
5.1沖孔凸模的加工工藝 26
5.2凹模的加工工藝 28
5.3卸料板的加工工藝 29
結 論 30
參考文獻 31
致 謝 32
前 言
中文名稱：沖壓模具英文名稱：stamping tool 定義：由金屬和其他剛性材料制成的用于沖壓成形的工具。其基本零部件包括凸模、凹模以及壓邊裝置。 應用學科：材料科學技術（一級學科）；材料科學技術基礎（二級學科）；材料合成、制備與加工（二級學科）；塑性加工技術（二級學科）
沖壓模具，是在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。沖壓，是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，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。
沖壓模具是沖壓生產(chǎn)必不可少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是衡量一個國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標志之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。
沖壓模具的形式很多，沖模也依工作性質(zhì),模具構造,模具材料三方面來分類。
根據(jù)工藝性質(zhì)分類
a.沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。
b.彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線（彎曲線）產(chǎn)生彎曲變形，從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。
c.拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件，或使空心件進一步改變形狀和尺寸的模具。
d.成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復制成形，而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。
e. 鉚合模 是借用外力使參與的零件按照一定的順序和方式連接或搭接在一起，進而形成一個整體。
根據(jù)工序組合程度分類
a.單工序模 在壓力機的一次行程中，只完成一道沖壓工序的模具。
b.復合模 只有一個工位，在壓力機的一次行程中，在同一工位上同時完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
c.級進模（也稱連續(xù)模） 在毛坯的送進方向上，具有兩個或更多的工位，在壓力機的一次行程中，在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。
d.傳遞模 綜合了單工序模和級進模的特點，利用機械手傳遞系統(tǒng)，實現(xiàn)產(chǎn)品的模內(nèi)快速傳遞，可以大大提高產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，減低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)儉材料成本，并且質(zhì)量穩(wěn)定可靠。
依產(chǎn)品的加工方法分類
依產(chǎn)品加工方法的不同，可將模具分成沖剪模具、彎曲模具、抽制模具、成形模具和壓縮模具等五大類。
a. 沖剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪斷沖模、下料沖模、沖孔沖模、修邊沖模、整緣沖模、拉孔沖模和沖切模具。
b.彎曲模具：是將平整的毛胚彎成一個角度的形狀，視零件的形狀、精度及生產(chǎn)量的多寡，乃有多種不同形式的模具，如普通彎曲沖模、凸輪彎曲沖模、卷邊沖模、圓弧彎曲沖模、折彎沖縫沖模與扭曲沖模等。
c.抽制模具：抽制模具是將平面毛胚制成有底無縫容器。
d.成形模具：指用各種局部變形的方法來改變毛胚的形狀，其形式有凸張成形沖模、卷緣成形沖模、頸縮成形沖模、孔凸緣成形沖模、圓緣成形沖模。
e.壓縮模具：是利用強大的壓力，使金屬毛胚流動變形，成為所需的形狀，其種類有擠制沖模、壓花沖模、壓印沖模、端壓沖模。
沖壓模具術語基礎知識
1、卷邊 卷邊是將工序件邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。卷邊圓形的軸線呈直線形?！?
2、卷緣 卷緣是將空心件上口邊緣卷成接近封閉圓形的一種沖壓工序。
3、拉延 拉延是把平直毛料或工序件變?yōu)榍嫘蔚囊环N沖壓工序，曲面主要依靠位于凸模底部材料的延伸形成。
4、拉彎 拉彎是在拉力與彎矩共同作用下實現(xiàn)彎曲變形，使整個彎曲橫斷面全部受拉伸應力的一種沖壓工序。
5、脹形 脹形是將空心件或管狀件沿徑向往外擴張的一種沖壓工序。剖切 剖切是將成形工序件一分為幾的一種沖壓工序。
6、校平 校平是提高局部或整體平面型零件平直度的一種沖壓工序。起伏成形
7、起伏成形是依靠材料的延伸使工序件形成局部凹陷或凸起的沖壓工序。起伏成形中材料厚度的改變?yōu)榉且鈭D性的，即厚度的少量改變是變形過程中自然形成的，不是設計指定的要求。
8、彎曲 彎曲是利用壓力使材料產(chǎn)生塑性變形，從而被彎成有一定曲率、一定角度的形狀的一種沖壓工序。
9、鑿切 鑿切是利用尖刃的鑿切模進行的落料或沖孔工序。鑿切并無下模，墊在材料下面的只是平板，被沖材料絕大多數(shù)是非金屬。
10、深孔沖裁 深孔沖裁是孔徑等于或小于被沖材料厚度時的沖孔工序。
11、落料 落料是將材料沿封閉輪廓分離的一種沖壓工序，被分離的材料成為工件或工序件，大多數(shù)是平面形的。
12、縮口 縮口是將空心件或管狀件敞口處加壓使其縮小的一種沖壓工序。
13、整形 整形是依靠材料流動，少量改變工序件形狀和尺寸，以保證工件精度的一種沖壓工序。
14、整修 整修是沿外形或內(nèi)形輪廓切去少量材料，從而提高邊緣光潔度和垂直度的一種沖壓工序。整修工序一般也同時提高尺寸精度。
15、翻孔 翻孔是沿內(nèi)孔周圍將材料翻成側(cè)立凸緣的一種沖壓工序。
16、翻邊 翻邊是沿外形曲線周圍將材料翻成側(cè)立短邊的一種沖壓工序。
17、拉深 拉深是把平直毛料或工序件變?yōu)榭招募蛘甙芽招募M一步改變形狀和尺寸的一種沖壓工序。拉深時空心件主要依靠位于凸模底部以外的材料流入凹模而形成。
18、連續(xù)拉深 連續(xù)拉深是在條料（卷料）上，用同一副模具（連續(xù)拉深模）通過多次拉深逐步形成所需形狀和尺寸的一種沖壓方法。
19、變薄拉深 變薄拉深是把空心工序件進一步改變形狀和尺寸，意圖性地把側(cè)壁減薄的一種拉深工序。
20、反拉深 反拉深是把空心工序件內(nèi)壁外翻的一種拉深工序。
21、差溫拉深 差溫拉深是利用加熱、冷卻手段，使待變形部分材料的溫度遠高于已變形部分材料的溫度，從而提高變形程度的一種拉深工序。
22、液壓拉深 液壓拉深是利用盛在剛性或柔性容器內(nèi)的液體，代替凸?；虬寄Ｒ孕纬煽招募囊环N拉深工序。
23、壓筋 壓筋是起伏成形的一種。當局部起伏以筋形式出現(xiàn)時，相應的起伏成形工序稱為壓筋。
模具典型結構第一類
工藝零件，這類零件直接參與工藝過程的完成并和坯料有直接接觸，包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等；
第二類
結構零件，這類零件不直接參與完成工藝過程，也不和坯料有直接接觸，只對模具完成工藝過程起保證作用，或?qū)δ＞吖δ芷鹜晟谱饔茫ㄓ袑蛄慵?、緊固零件、標準件及其它零件等，如表1.1.3所示。應該指出，不是所有的沖模都必須具備上述六種零件，尤其是單工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。
制造技術
模具制造技術現(xiàn)代化是模具工業(yè)發(fā)展的基礎。隨著科學技術的發(fā)展，計算機技術、信息技術、自動化技術等先進技術正不斷向傳統(tǒng)制造技術滲透、交叉、融合，對其實施改造，形成先進制造技術。目前又出現(xiàn)了在沖壓模內(nèi)攻牙技術,引導了不少沖壓廠家為了降低成本,引起了一股搶購熱潮. 模具先進制造技術的發(fā)展主要體現(xiàn)在：
高速銑削加工
普通銑削加工采用低的進給速度和大的切削參數(shù)，而高速銑削加工則采用高的進給速度和小的切削參數(shù)，高速銑削加工相對于普通銑削加工具有如下特點： a.高效 高速銑削的主軸轉(zhuǎn)速一般為15000r/min～40000r/min，最高可達100000r/min。在切削鋼時，其切削速度約為400m/min，比傳統(tǒng)的銑削加工高5～10倍；在加工模具型腔時與傳統(tǒng)的加工方法(傳統(tǒng)銑削、電火花成形加工等)相比其效率提高4～5倍。 b.高精度 高速銑削加工精度一般為10μm，有的精度還要高。 c.高的表面質(zhì)量 由于高速銑削時工件溫升?。s為3°C），故表面沒有變質(zhì)層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度Ra小于1μm，減少了后續(xù)磨削及拋光工作量。 d.可加工高硬材料 可銑削50～54HRC的鋼材，銑削的最高硬度可達60HRC。 鑒于高速加工具備上述優(yōu)點，所以高速加工在模具制造中正得到廣泛應用，并逐步替代部分磨削加工和電加工。
電火花銑削加工
電火花銑削加工（又稱為電火花創(chuàng)成加工）是電火花加工技術的重大發(fā)展，這是一種替代傳統(tǒng)用成型電極加工模具型腔的新技術。像數(shù)控銑削加工一樣，電火花銑削加工采用高速旋轉(zhuǎn)的桿狀電極對工件進行二維或三維輪廓加工，無需制造復雜、昂貴的成型電極。日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E電火花創(chuàng)成加工機床，配置有電極損耗自動補償系統(tǒng)、CAD/CAM集成系統(tǒng)、在線自動測量系統(tǒng)和動態(tài)仿真系統(tǒng)，體現(xiàn)了當今電火花創(chuàng)成加工機床的水平。
慢走絲線切割技術
目前，數(shù)控慢走絲線切割技術發(fā)展水平已相當高，功能相當完善，自動化程度已達到無人看管運行的程度。最大切割速度已達300mm2/min，加工精度可達到±1.5μm，加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。直徑0.03～0.1mm細絲線切割技術的開發(fā)，可實現(xiàn)凹凸模的一次切割完成，并可進行0.04mm的窄槽及半徑0.02mm內(nèi)圓角的切割加工。錐度切割技術已能進行30°以上錐度的精密加工。 磨削及拋光加工技術 磨削及拋光加工由于精度高、表面質(zhì)量好、表面粗糙度值低等特點，在精密模具加工中廣泛應用。目前，精密模具制造廣泛使用數(shù)控成形磨床、數(shù)控光學曲線磨床、數(shù)控連續(xù)軌跡坐標磨床及自動拋光機等先進設備和技術。
數(shù)控測量
產(chǎn)品結構的復雜，必然導致模具零件形狀的復雜。傳統(tǒng)的幾何檢測手段已無法適應模具的生產(chǎn)。現(xiàn)代模具制造已廣泛使用三坐標數(shù)控測量機進行模具零件的幾何量的測量，模具加工過程的檢測手段也取得了很大進展。三坐標數(shù)控測量機除了能高精度地測量復雜曲面的數(shù)據(jù)外，其良好的溫度補償裝置、可靠的抗振保護能力、嚴密的除塵措施以及簡便的操作步驟，使得現(xiàn)場自動化檢測成為可能。 模具先進制造技術的應用改變了傳統(tǒng)制模技術模具質(zhì)量依賴于人為因素，不易控制的狀況，使得模具質(zhì)量依賴于物化因素，整體水平容易控制，模具再現(xiàn)能力強。
高強度鋼沖壓模具
當今高強鋼、超高強鋼很好的實現(xiàn)了車輛的輕量化，提高了車輛的碰撞強度和安全性能，因此成為車用鋼材的重要發(fā)展方向。但隨著板料強度的提高，傳統(tǒng)的冷沖壓工藝在成型過程中容易產(chǎn)生破裂現(xiàn)象，無法滿足高強度鋼板的加工工藝要求。在無法滿足成型條件的情況下，目前國際上逐漸研究超高強度鋼板的熱沖壓成形技術。該技術是綜合了成形、傳熱以及組織相變的一種新工藝，主要是利用高溫奧氏體狀態(tài)下，板料的塑性增加，屈服強度降低的特點，通過模具進行成形的工藝。但是熱成型需要對工藝條件、金屬相變、CAE分析技術進行深入研究，目前該技術被國外廠商壟斷，國內(nèi)發(fā)展緩慢?！?
過去在生產(chǎn)深沖或者重沖工件，大家都認為耐壓型(EP) 潤滑油是保護模具的最好選擇。硫和氯EP添加劑被混合到純油中來提高模具壽命已經(jīng)有很長的歷史了。但是隨著新金屬--高強度鋼的出現(xiàn)，環(huán)保要求的嚴格，EP油基潤滑油的價值已經(jīng)減少，甚至失去市場。
在高溫下高強度鋼的成型，EP油基潤滑油失去了它的性能，無法在極溫應用中提供物理的模具保護隔膜。而極溫型的IRMCO高固體聚合物潤滑劑則可以提供必要的保護。隨著金屬在沖壓模具中變形，溫度不斷升高，EP油基潤滑油都會變薄，有些情況下會達到閃點或者燒著（冒煙）。IRMCO高分子聚合物潤滑劑一般開始噴上去時稠度低得多。隨著成形過程中溫度的上升，會變得更稠更堅韌。實際上高分子聚合物極溫潤滑劑都有“熱尋性”而且會粘到金屬上，形成一個可以降低摩擦的隔膜。這個保護屏障可以允許工件延展，在最高要求的工件成型時沒有破裂和粘接，以此來控制摩擦和金屬流動。有效的保護了模具，延長了模具使用壽命，提高了沖壓的強度。
本文以側(cè)彎支座模具的設計為主線，依據(jù)模具的基本組成部分，采取基礎和設計技巧相結合，理論與實踐相結合，圖例與剖析相結合，模具設計與加工工藝相結合的方式，對模具結構設計中的關鍵之處以及可能出現(xiàn)的問題和處理方式進行詳細地剖析。同時，從模具的加工工藝的角度出發(fā)，分析并提供便于加工的模具結構形式，使模具設計和加工更加緊密的結合在一起。
第一章 工藝設計
1.1 零件介紹
本次畢業(yè)設計的產(chǎn)品見圖1.1所示，材料為厚1mm的Q235板料，要求批量為大批量。該零件屬于比較復雜的典型的沖裁、彎曲件的復合件，落料時候，落料時形狀規(guī)則，并且有三處地方需要彎曲，有兩處L型彎曲。變形較為復雜，對工藝與模具的要求高。
圖1.1：零件圖
1.2 零件工藝性分析
（1） 材料：圖1所示零件材料是Q235，是優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼，具有良好的沖壓性能。
（2） 工件結構：該零件形狀復雜，孔邊距遠大于凸凹模允許的最小壁厚，故可以考慮采用級進模來沖壓該零件。
（3） 尺寸精度：該零件未注公差的尺寸屬于自由尺寸，按IT14級確定工件的公差，一般沖壓均能滿足其尺寸精度要求。
（4） 結論：可以沖裁。
1.3工藝方案的確定
通過上述分析，成形該零件需要落料、、彎曲等多道工序，可列出如下兩種復合沖壓的方案：
方案一：第一副為落料模，第二副模具彎曲成形。
方案二：折彎 落料級進模。
兩方案生中第一種需要兩道模具為單工序模具制造周期短只做成本低維修方便
第二種為級進模結構雖然復雜且模具制造成本高但是高效綜合所有選擇第一種方案
圖1.2排樣圖
第二章 落料模的設計
2.1模具總體結構組成
模具總體結構組成：凸模、落料凹模、固定板、卸料板、模柄、上模座板、下模座板等組成。
2.1.1模具總體結構形式
落料模分為倒裝式和正裝。本設計采用的是正裝式落料模。其優(yōu)點是（1）結構簡單，（2）凸模裝在上模，凹模裝在下模，產(chǎn)品直接從壓力機臺面落料，從而比制件從上模推下比較容易引出去，操作方便安全。
2.2工藝計算
2.2.1零件展開尺寸計算
根據(jù)此次畢業(yè)設計的零件結構特征可知所有的彎曲半徑r均為1mm，即r>0.15(0.5t)。因此由《沖壓工藝與模具設計》中公式3.28和3.29可得零件展開尺寸：
圖2.1：產(chǎn)品展開圖
公式 (3.28)
公式 (3.29)
2.2.2毛坯排樣設計
排樣是指沖裁件在條料、帶料或板料上的布置方法。排樣設計主要確定排樣形式、最小工藝搭邊值、條料寬度、材料利用率和步距。毛坯排樣就是確定沖壓件毛坯外形在條料上的截取方位及與相鄰毛坯的關系。在沖壓零件的成本中，材料費用占有相當大得比例。因此，合理排樣對提高材料利用率、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。同時，毛坯排樣又是級進模工步排樣的主要前導，因此最佳排樣方案的獲取非常重要。
1） 排樣方式的確定。
第一種方案要求的條料寬度較小，模具寬度也小，但模具長度會較長，彎曲部分在彎曲前的切邊量也比較大，由于該制件的尺寸較小，初步擬定采用導料板進行導料，該方案彎曲部分兩邊切邊量比較大，條料兩側(cè)變形比較嚴重。
第二種方案較前兩種方案更易于實現(xiàn)復雜彎曲工序，模具結構更簡單，同時有利于提高生產(chǎn)效率，送進步距相對一方案來得更少，經(jīng)綜合考慮，擬選用第二種方案。
2） 最小工藝搭邊值的確定。
搭邊是指排樣時毛坯外形與條料側(cè)邊及相鄰毛坯外形之間設置的工藝余料。搭邊的作用是保證毛坯從條料上分離，補償由于定位誤差使條料在送進過程中產(chǎn)生的偏移所需要的工藝余料。搭邊分為側(cè)搭邊和中心搭邊。搭邊的基本要求是要有足夠的強度，而搭邊的強度主要由搭邊寬度決定。
查《沖壓手冊》表2-18，工件間最小工藝搭邊值為1、mm，可取=2mm。最小工藝邊距搭邊值為6mm，本產(chǎn)品選取帶料寬度和產(chǎn)品寬度一樣及為50.4mm所以為斷料形勢
4）5.步距
連續(xù)模的步距是確定條料在模具中每送進一次，所需要向前移動的固定距離。步距的精度直接影響到?jīng)_件的精度。設計連續(xù)模時，要合理的確定步距的基本尺寸和精度。步距的基本尺寸，就是模具中相鄰工位的距離。連續(xù)模任何相鄰兩工位間的距離都必須相等。
此次畢業(yè)設計的條料為單排，步距的基本尺寸等于沖壓件的外形輪廓尺寸和兩沖壓件間的搭邊寬度之和，其步距基本尺寸由參考文獻[2]中公式1-1得：
A = C + a
式中 A---沖裁步距
C---沿條料送進方向，毛坯外形輪廓的最大寬度值
a----沿送進方向的搭邊值
該零件的步距確定為： A=C+ a=50+2=52mm
2.2.3沖裁工藝力的計算及設備的初選
沖裁工藝力的計算是選用壓力機、模具設計以及強度校核的重要依據(jù)?？倹_壓力由沖裁力、卸料力Fx和推件力Ft組成。由于采用復合沖裁模，其沖裁力由落料沖裁力和沖裁力兩部分組成。
1.沖裁力F的計算
由于采用沖裁模，沖裁力F由落料沖裁力和沖裁力兩部分組成。
由《沖壓工藝與模具設計》中公式2.22平刃沖模的沖裁力可按下式計算：
式中 F---沖裁力（N）；
L---沖裁周邊長度（mm）；
t---材料厚度（mm）；
---材料抗剪強度（MPa）；
K---系數(shù),一般取K=1.3；
落料沖裁力=KLt=1.3×227.3×1×340=100.5KN
2）推件力。
由《沖壓工藝與模具設計》中公式2.26得：Ft=nF
查《沖壓工藝與模具設計》表2-37、2-15得=0.55，n取2
Ft=2X100.5×0.055=11.05KN
3）卸料力。
由《沖壓工藝與模具設計》中公式2.25得：Fx=Kx×F
查《沖壓工藝與模具設計》表2.15得：=0.04
Fx=0.04×100.5=4.02KN
4）總沖壓力的確定。
=+ Ft+ Fx=100.5+11.05+4.02=115.57KN
壓力機的公稱壓力應大于計算總沖壓力120.75kn ，本設計采用壓力機160的開式壓力機.
2.2.4壓力中心計算
成形力的合力中心稱為壓力中心.對于中心模具,壓力中心應于模柄中心線大體重合,以保證壓力過程中模具各零件受力均衡和工作平穩(wěn).如果壓力中心不與模柄中心線一致,就會產(chǎn)生偏心力矩,使壓力機滑塊、導軌、模具的導柱與導套、模具刃口之間發(fā)生嚴重磨損甚至啃傷，使模具過早失效。
模具的壓力中心坐標值（x，y）
取零件長孔的對稱中心為零點，計算壓力中心位置為：
經(jīng)求解得：x0=0，y0=0。
2.2.4計算凸、凹模工作部分尺寸及公差
凸、凹模刃口尺寸精度是否合理，直接影響沖裁件的尺寸精度及合理間隙值是否保證，也關系模具的加工成本和壽命。
1） 凸、凹模刃口尺寸的計算原則
計算沖裁凸、凹模刃口尺寸的依據(jù)為：（1）沖裁變形規(guī)律，即落料件尺寸與凹模刃口尺寸相等，尺寸與凸模刃口尺寸相等。（2）零件的尺寸精度。（3）合理的間隙值。（4）磨損規(guī)律，如圓形件凹模尺寸磨損后變大，凸模磨損后變小，間隙磨損后變大。（5）沖模的加工制造方法。
因而計算刃口尺寸時應按下述原則進行。
（1）保證沖出合格的零件
（2）保證模具有一定的使用壽命
（3）考慮沖模制造修理方便、降低成本
制造沖模的關鍵主要是控制凸、凹模刃口尺寸及其間隙合理。由于模具加工方法不同，凸、凹模刃口尺寸的計算和公差標注也不同。凸、凹模刃口尺寸的計算方法基本上可分為兩類。
(一)凸模與凹模分別加工
這種加工方法適用于圓形或簡單規(guī)則形狀的沖裁件。
：零件孔的尺寸，根據(jù)上述原則，首先確定基準件凸模刃口尺寸，再加上便是凹模刃口尺寸。
(3.8)
落料：零件外徑尺寸，根據(jù)上述原則，先確定基準見凹模刃口尺寸，再減去便是凸模刃口尺寸。
(3. 9)
、—凸、凹模刃口尺寸(mm)；
、—落料凸、凹模刃口尺寸(mm)；
d—零件孔徑公稱尺寸(mm)；
D—落料件外徑公稱尺寸(mm)；
—零件公差(mm)；
—最小合理間隙(mm)；
、—凸、凹模制造公差(mm)，通常按模具的制造精度來定；
—磨損量，磨損系數(shù)x是為了使零件的實際尺寸盡量接近零件公差帶的中間。x值在0.5～1之間，與零件制造精度有關。零件精度為IT10以上時，x=1；零件精度為IT11～IT13時，x=0.75；零件精度為IT14時，x=0.5。
采用凸、凹模分別加工法，采用分別標注凸、凹模刃口尺寸及公差，為了保證合理的間隙，必須滿足下列條件：｜｜＋｜｜。若出現(xiàn)｜｜＋｜｜的情況，但大得不多時，凸、凹模公差按公式和適當調(diào)整，以滿足上述條件。如果｜｜＋｜｜時，則應采用凸、凹模配做。
(二)凸模與凹模配合加工
對于形狀復雜或薄料件的沖裁，為了保證凸模與凹模之間的間隙值，一般采用配合加工。此方法是先加工好一個基準件（凸?；虬寄＃┳鳛榛鶞始?，然后以此基準件為標準件來加工另一件，使它們之間保持一定的間隙。這種加工方法的特點是：
(1) 模具間隙是在配制中保證的，因此不需要校核｜｜＋｜｜，所以加工基準件時可以適當放寬公差，使其加工容易。
(2) 尺寸標注簡單，只需在基準件上標注尺寸和公差，配制件僅標注基本尺寸并注明配作所留的間隙值。
(3) 由于形狀復雜的工件各部分尺寸性質(zhì)不同，凸模與凹模磨損也不同，有變大的、變小的、也有不變的，必須對有關尺寸進行具體分析后，按前述尺寸計算原則區(qū)別對待。
應以凸模為基準，然后配做凹模。
具體計算過程如下：
（1）凸模刃口計算公式：
變小的尺寸
增大的尺寸
凹模尺寸
L1=(50.4-0.4/8)mm=50.35mm
L2=(50-0.4/8)mm=49.95mm
L3=(10+0.4/8)mm=10.05mm
圖2.2零件圖
落料凸模根據(jù)凹模來配作。
模具零件結構尺寸的確定
1）凹模結構尺寸的確定。凹模的刃口形式，考慮到零件大批量生產(chǎn)，所以采用刃口強度較高的柱形刃口凹模。凹模外形尺寸主要包括凹模厚度，凹模壁厚，凹模寬度B和凹模長度L。
凹模厚度尺的確定。查《沖壓工藝與模具設計》表2.26凹模厚修正系數(shù)，凹模厚度尺寸H=Kb=125×0.18=22.5mm。
凹模壁厚C=(1.5~2)H，可取C=40左右。
凹模寬度B=22+140=162mm，設計時取B=160mm。
凹模長度尺寸的確定。根據(jù)排樣圖2.70，凹模長度A=b+2c，A= 105+2c=105+150=250mm，設計時取L=250mm。
2）凸模長度尺寸的確定。凸模長度尺寸與凸模固定板和推件板的厚度有關。
凸模固定板的厚度取。推件塊的厚度取，自由尺寸與修模量及進入凹模深度總計取為。
凸模長度，可取
2.2.5繪制模具總裝配圖
按已經(jīng)確定的模具形式及相關參數(shù)，選擇冷沖模標準模架。繪制模具圖
圖2.3模具裝配圖
2.2.6模具零件及要求
1） 落料凹模，材料選用Cr12MoV，熱處理58~62HRC。
2） 凸模A、凸模B。材料選用Cr12MoV，熱處理56~60HRC.
3） 凸模固定板，材料選用45，其內(nèi)孔按凸模配H7/m6。
4）卸料板，材料選用45，熱處理43~48HRC，其內(nèi)孔按凸凹模配間隙0.1mm。
第三章 彎曲的設計
3.1模具總體結構
彎曲是板料的沖壓基本工序之一，在沖壓生產(chǎn)中占有很大的比例。彎曲是對毛坯施加外彎曲力矩，使其形成具有一定的曲率，一定角度和形狀的沖壓工序。當彎曲力矩較小時，毛坯只發(fā)生彈性彎曲。當外彎曲力矩繼續(xù)增大時，毛坯的曲率半徑逐漸變小，毛坯將由彈性彎曲發(fā)展成彈——塑性彎曲或純塑性彎曲。
3.1.1模具總體結構形式
因為這副模具是彎曲L型面，所以只有一個彎曲。這副模具在設計上結構比較簡單，操作方便，無需復雜的形式。
3.1.2模具零件結構形式
1.定位方式的選擇
因為該模具采用的是上副模具彎曲取下的料，因此選用定位板兩端定位方式定位，定位穩(wěn)定可靠。
2.頂件方式的選擇
選用剛性頂件裝置，由彈頂器和卸料螺釘將頂板頂起，通過頂板將落料凹模內(nèi)的工件頂出，其頂件力大，工作可靠。
3.導向方式的選擇
為了提高模具壽命和工件質(zhì)量，方便安裝調(diào)整，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠，該級進模采用中間導柱模架。
4.固定與緊固零件的選擇
該模具選用中間導柱模架，其導向裝置安裝在模具的對稱線上，彎曲時可防止由于偏心力矩而引起模具歪斜，滑動平穩(wěn)，導向準確可靠，可前后送料出料，便于操作。
3.2工藝計算
3.2.1彎曲工藝力的計算及設備的初選
工藝計算是選用壓力機、模具設計以及強度校核的重要依據(jù)。為了充分發(fā)揮壓力機的潛力，避免因超載而損壞壓力機，所以計算是非常必要的。為了合理地選擇壓力機和模具設計，必須計算彎曲力。彎曲力的大小不僅與毛坯的尺寸、材料的力學性能、晚期半徑等有關，而且和彎曲方式也有很大的關系，從理論上計算彎曲力比較繁雜，精確度亦不高，因此生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式進行計算。此畢業(yè)設計中所涉及的彎曲均視為自由彎曲。
由參考文獻[1]中U形件彎曲公式3.23：
式中---自由彎曲力（N）；
k ---安全系數(shù)，一般取 k=1.3；
b ---彎曲件的寬度（mm）；
t ---彎曲材料的厚度（mm）；
r ---彎曲件的內(nèi)圓角半徑（半徑）；
---彎曲材料的抗拉強度（MPa）。
本設計采用10剛，其零件的彎曲材料的抗×拉強度= 340 Mpa，材料厚度為1mm。彎曲件的內(nèi)圓角半徑r=1mm，彎曲件的寬度b=19mm。
=0.7×1.3×19×1×340/2=2939.3N
因此本副模具采用的壓力機為J23-4。
3.2.2壓力中心計算
成形力的合力中心稱為壓力中心.對于中心模具,壓力中心應于模柄中心線大體重合,以保證壓力過程中模具各零件受力均衡和工作平穩(wěn).如果壓力中心不與模柄中心線一致,就會產(chǎn)生偏心力矩,使壓力機滑塊、導軌、模具的導柱與導套、模具刃口之間發(fā)生嚴重磨損甚至啃傷，使模具過早失效。
模具的壓力中心坐標值（x，y）
取零件長孔的對稱中心為零點，計算壓力中心位置為：
經(jīng)求解得：x0=0，y0=0。
3.2.3計算凸、凹模工作部分尺寸及公差
1.凸、凹模間隙
彎曲U形件時，其凸、凹模間隙c的大小，對彎曲件質(zhì)量有直接影響，過大的間隙將引起彈復角的增加，過小時，引起工件材料厚度的變薄，降低可模具使用壽命，因此必須確定出合理的間隙值。凸、凹模合理的單邊間隙值c一般按下式計算：
鋼板 c=(1.05～1.15)t
取c=1.1t，所以c=1.1×1mm=1.1mm
2.凸、凹模寬度尺寸
凸模寬度
此時凹模寬度應按凸模寬度尺寸配制，并保證單面間隙為c，即如參考文獻[1]中公式3.35：
凹模寬度
式中、---彎曲凸模、凹模寬帶尺寸（mm）；
L---彎曲件外形或內(nèi)形基本尺寸（mm）；
c---彎曲模單邊間隙（mm）；
---彎曲件尺寸公差（mm）；
---彎曲件偏差（mm）；
、---彎曲凸模、凹模制造公差，采用IT6～IT7。
3.凸、凹模圓角半徑和凹模深度
根據(jù)彎曲形狀將凸模做成整體式的，而將凹模做成組合式的。
（1）凸模圓角半徑。當彎曲件的內(nèi)側(cè)彎曲半徑為r時，凸模圓角半徑應等于彎曲件的彎曲半徑，即=r，但必須是r大于允許的最小彎曲圓角半徑。所以=r=1mm。
（2）彎曲凹模的圓角半徑。凹模圓角半徑的大小影響彎曲力、彎曲件質(zhì)量與彎曲模壽命。凹模兩邊的圓角半徑大小應一致且合適，過小，彎曲力增加，會刮傷彎曲件表面，模具的磨損增加；過大，支撐不利，其值一般根據(jù)板厚取。因為板厚t=1mm，所以取=3。
（1） 凹模工作部分深度。過小的凹模深度會使毛坯兩邊自由部分過大，造成彎曲件回彈量大，工件不平直；過大的凹模深度增大了凹模尺寸，浪費模具材料，并且需要大行程的壓力機，因此，模具設計中，要保持適當?shù)陌寄Ｉ疃取?
3.3模具零件的詳細設計
凸模寬度
=29 對應凹模寬度L=30
3.3.1定位零件的設計
此副彎曲模采用的是落料件的U型面成形，選擇定位板對零件的進行定位，用此定位比較精確。材料選用45鋼，熱處理43~48HRC。
3.3.2頂件零件的設計
頂件裝置一般式彈性的，其基本組成有頂桿、頂桿塊和裝在下模底下的彈頂器，彈頂器可以做成通用的，其彈性元件時彈簧或橡膠。這種結構的頂件力容易調(diào)節(jié)，工作可靠。頂件板材料選用45鋼，熱處理43~48HRC。
3.3.3連接及固定用零件的設計
1.模架
該模具選用后側(cè)導柱模架。
2.模柄
此副模具屬于中、小型模具，可通過模柄將上模座固定在壓力機滑塊上。
3.固定板
凸模固定板選用250×160×20，材料選用45鋼，固定板的凸模安裝孔與凸模采用過渡配合H7/m6，壓入后將凸模端面與固定板一起磨平。
4.側(cè)彎支座
側(cè)彎支座選用側(cè)彎支座選用350×260×40，材料選用45鋼，熱處理要求43～48HRC。
5.螺釘與銷釘
螺釘與銷釘都是標準件。
四模具的裝配
4.1 下模裝配
下模零件包括：下模座、凸凹模固定板、卸料版、擋料銷、緊固螺釘、卸料螺絲、導柱。
下模裝配的順序為：先將下模座放平，在下模座上放凸凹模固定板，用定位銷或銅棒保證各板上孔的中心。在凸凹模固定板上放凸凹模將導料板的緊定螺釘旋緊，并將下模座銷打入銷孔內(nèi)，將下模座旋轉(zhuǎn)并踮起放平，將下模螺釘放入并旋緊。在凸凹模上放樹脂然后再樹脂上放卸料版。最后，將導柱打入導柱孔內(nèi)。導柱左右大小要一樣。各接合表面保證密合。落料、沖孔的凹模刃口高度，按設計要求制造，其漏料口應保證暢通，一般應閉刃口大0.2～2mm。各卸料螺釘沉孔深度應保證一致。各緊固用的螺釘、鎖釘不得松動，并保證螺釘和銷釘?shù)亩嗣娌煌怀錾舷履Ｗ矫妗?
4.2 模具總裝
模具的輪廓尺寸為720×280×212。
模具的最大閉合高度為212。小于壓力機的最大閉合高度，選用J23-16的壓力機能夠滿足要求。
沖壓過程中條料精確定位，在一次沖壓工程中各工位正確的對條料進行沖孔、落料等工序，最終得到滿足要求的零件。
沖模所有活動部件的移動應平穩(wěn)靈活，無滯止現(xiàn)象。在保證使用可靠的前提下，凸模、凹模、導柱、導套等零件的固定可采用性能良好并穩(wěn)定的粘結材料澆注固定。
五 確定模具主要零件加工工藝過程
5.1 沖孔凸模加工工藝過程
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
設 備
1
備料
下Φ45×75㎜的圓柱長料
2
熱處理
退火
3
車削
對圖車端面及外圓，大端留余量0.2～0.3mm
車床
4
平磨
磨端面，保證與外圓軸線垂直
平面磨床
5
鉗
用已加工好的凹模壓印痕
6
刨
按印痕仿刨型面，間隙留在凸模上，并留余量0.1～1mm
刨床
7
熱處理
淬火、回火，保證HRC 58～60
8
外圓磨
磨外圓，留研磨余量0.01～0.015mm
外圓磨床
9
鉗工
研光刃口型面及端面，保證間隙達技術要求
5.2 中間孔凸模加工工藝過程
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
設 備
1
備料
將毛胚鍛成Φ20mm×15mm
2
熱處理
退火
3
車削
車端面留余量0.2～0.3mm，車外圓至Φ15mm
車床
4
平磨
磨端面，保證與外圓軸線垂直
平面磨床
5
鉗工
用已加工好的凹模壓印痕
6
仿刨
按印痕仿刨型面，間隙留在凸模上，并留余量0.05～0.1mm
仿形刨床
7
熱處理
淬火、回火，保證HRC 58～60
8
鉗工
研光刃口型面及端面，達技術要求
5.3 落料凹模模加工工藝過程
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
設 備
1
備料
采用鍛造塊料，600mm×200mm×45mm
2
熱處理
退火
3
銑平面
銑上下平面，留單邊余量0.2～0.3mm
銑床
4
平磨
磨厚度留單邊余量0.1～1mm，磨側(cè)面保證互相垂直
平面磨床
5
熱處理
淬火、回火，保證HRC 58～60
6
線切割
按圖切割出凸模，達尺寸要求
線切割機床
7
線切割
在凸模側(cè)面切出卡環(huán)槽
線切割機床
8
平磨
磨端面，達尺寸要求
平面磨床
5.4 卸料板加工工藝過程
工序號
工序名稱
工 序 內(nèi) 容
設 備
1
備料
將毛胚鍛成600mm×200mm×20mm
2
熱處理
退火
3
銑平面
銑六個平面，留單邊余量0.2～0.3mm
銑床
4
平磨
磨厚度留單邊余量0.1～1mm，磨側(cè)基面保證互相垂直
平面磨床
5
鉗工劃線
劃各型孔、螺紋孔、銷孔位置線，劃漏料孔輪廓線
6
銑
銑漏料孔達到要求
銑床
7
鉗工
鉆孔、攻螺紋
鉆床
8
熱處理
調(diào)制處理保證HRC45～50
9
平磨
磨厚度及側(cè)面見光，達尺寸要求
平面磨床
10
線切割
按圖切割各型孔，達尺寸要求
線切割機床
導套導柱由于材料為20鋼，需熱處理，滲碳深度為0.8～1.2㎜。墊板、卡環(huán)等零件，需經(jīng)鍛造、退火、粗加工后調(diào)質(zhì)，半精加工后淬火，精加工前正火時效等工藝制造要求。在精加工中按工序指令，分別采用精密數(shù)控磨床、慢走絲線切割機、坐標磨床等高精度設備上精密加工。應用先進制造設備和合理的工藝規(guī)程，保證各個零件的高精度和使用性能可靠。
上模座、下模座、卸料板的大件制造，分為粗加工、半精加工、精加工的三個階段：粗加工在立式銑床、橫臂鉆床等普通機床上進行，主要去除零件上的大孔及成型部位的部分余鐵量，留有適當?shù)暮蟮兰庸び嗔?。粗加工后需進行熱處理調(diào)質(zhì)，達到提高零件的韌性和強度及減少以后淬火變形量。半精加工在加工中心上進行，除零件上的導柱導套孔、銷釘孔、型孔、工藝孔及平面留適當?shù)木庸つチ客?，其余加工到位。半精加工后進行熱處理淬火，達到零件所需要的硬度值。在精加工前需進行熱處理正火時效，達到消除零件淬火后的脆性和內(nèi)應力，精加工在精密平面磨床上磨兩平面，平行度控制在0.01mm內(nèi)，然后在精密數(shù)控坐標磨床上加工導柱導套孔、銷釘孔、型孔、工藝孔等高精度部位，達到孔距位置精度在3μm內(nèi)及孔徑公差和一致性等技術要求。上下模板和卸料板上的導柱導套孔、銷釘孔、工藝孔的孔距位置，是設定好的高精度精密基準、整副模具相關的其它模板等零件、均以這精密基準定位；來保證步距位置精度及相關要求。
總結與展望
全文總結
本文首先分析了零件的工藝性，分析該制件的材料特性，形狀尺寸特點、精度要求高及生產(chǎn)批量大，符合級進模的沖裁特點。為了便于操作和保證尺寸精度的要求，模具采取了導正銷導向、側(cè)刃定距的定位方式。卸料與出料方式則采用彈性卸料和廢料用凸模直接從凹模洞口推下的下出件方式。這樣既保證尺寸精度又提高了生產(chǎn)效率，而且降低了成本。接著對沖裁零件進行排樣，并計算出了材料的利用率。選用壓力機，然后對各種力進行了計算，并對凸、凹模刃口尺寸進行了計算，確定了各部分的尺寸。最后對沖裁模具零部件進行設計與選用，計算出了模具各個零件的尺寸，并運用AutoCAD及UG對該模具進行輔助設計。
本文研究了模具在復合模具中材料的排樣中各個位置的受力和相關聯(lián)以及附近零配件的的組合關系的的相互影響：分析了幾種可行的方案，并最終確定其中一個最佳方案：結合生產(chǎn)實際編制出零件的加工工藝流程及加工中如何保證精度、硬度、材料壽命的綜合最優(yōu)進行了考究和計算，在技術可行性方面做了數(shù)次改進，希望能夠保證精度，提高壽命進而降低模具的整體成本。
我還對模具的裝配過程進行了詳細的敘述，以及反映出很形象的模具裝配過程。在沖孔凸模部分的設計上，我設計了形狀簡單、加工方便和經(jīng)濟實用的卡環(huán)來卡住沖孔凸模，從而對沖孔凸模起到固定作用。
分析了各種模具的制造方案，在這里所使用的設計方案可以制造出精度高、使用壽命長、制造周期短和模具成本低的模具。并能用該模具制造出符合要求的零件。
設計過程中按照任務書的要求和目的，循序漸進,力求數(shù)據(jù)準確，結構合理。參考了許多文獻資料。由于經(jīng)驗不足，還有許多地方?jīng)]有考慮全面，有待完善。
未來展望
本文雖用CAD軟件設計出復合模具并進行了一定的研究和探索，并在企業(yè)的模具設計中得到了一定程度的應用，但是鑒于時間限制和本人知識的局限，還存在許多實際工作需要完善。在本文所做的研究工作的基礎上，提出進一步的研究設想如下[30]：
(1) 目前，本論文只是完成了模具各組成零件的設計，還可以進一步的對模具各零件進行簡單的改進。即方便又經(jīng)濟。
(2) 本文的研究目前僅局限于CAD設計的領域，還可以擴展到?CAM領域，根據(jù)本文的研究結論加工出模具實物，以驗證本文CAD設計系統(tǒng)的可靠性與完備性。
(3) 本文設計的模具零件過于復雜，加工出的零件精度不高，未來的幾年，在成批量生產(chǎn)中可以改進模具的結構，提高模具的加工精度，從而提高
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致 謝
在此，首先要對我的導師，還有系里的各位老師，致以最深的感謝! 對幾年來辛勤教導我的老師和學校致以最崇高的敬意！畢業(yè)設計開始以來，有幸多次聆聽老師的教誨。老師們以他們寬廣的知識、高瞻遠矚的學識、在實際生產(chǎn)中所積累的經(jīng)驗。拓寬了我的視野和思維，更為重要的是老師們以他們對事業(yè)孜孜不倦的追求和待人接物謙遜的態(tài)度和豁達的胸襟，時刻都在潛移默化地影響著我，這將使我終生受益。生有吾父，教有吾師，幸甚。
也要感謝我的同學，這幾年來的朝夕相伴，他們對我的關心和幫助，讓我在幾年的大學生活中，學習上、生活上都有了質(zhì)的提高。
最后要感謝的是我的父母，他們期待的目光、未來的責任和時時可以尋求的慰藉，是我不斷進取的力量源泉。
2013年2月底，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時至今日，論文基本完成。在幾位老師的指導下，我從最初的茫然，到慢慢的進入狀態(tài)，再到對思路逐漸的清晰，整個寫作過程難以用語言來表達。回想這段日子的經(jīng)歷和感受，我擁有了無數(shù)難忘的回憶和收獲。
2013年1月初，當選題報告，開題報告定下來的時候，我當時便立刻著手資料的收集，當時面對浩瀚的書海真是有些茫然，不知如何下手。我將這一困難告訴了導師，在導師細心的指導下，終于使我對自己現(xiàn)在的工作方向和方法有了掌握。
到2月份，資料已經(jīng)查找完畢，我開始著手論文的寫作。在寫作過程中遇到困難我就及時和導師聯(lián)系，并和同學互相交流。在大家的幫助下，困難一個一個解決掉，論文也慢慢成形。當我終于完成了所有打字、繪圖、排版、校對的任務后整個人都很累，但同時看著電腦熒屏上的畢業(yè)設計稿件我的心里是甜的，我覺得這一切都值了。
幾年充實的生活告訴我，民族需要掌握先進理念、具有國際視野、熟悉具體環(huán)境的實戰(zhàn)先鋒；也告訴我，只有不斷經(jīng)歷考驗、挫折、甚至失敗，才能逼近我們最終的理想。生于斯時，長于斯境，唯有以雙倍的努力、十倍的耐心、百倍的豪情和千倍的執(zhí)著來完成原賦的使命。
即將結束再次學習的生活，相信等待我的是一片充滿機遇、風險與快樂的土地；也相信我和同仁們的事業(yè)必將如涅磐之鳳、浴火之凰；更加相信，不朽的民族精神終將引領我們創(chuàng)造新的奇跡！
我始終堅信“偉大原也出于平凡，平凡未必不含偉大”。
2013年X月X日
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