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南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
學(xué) 生 姓 名:
張磊
學(xué) 號(hào):
05010142
專 業(yè):
機(jī)械工程及自動(dòng)化
設(shè)計(jì)(論文)題目:
外殼零件的注射模設(shè)計(jì)
指 導(dǎo) 教 師:
李連波
2009 年 3 月 22 日
開題報(bào)告填寫要求
1.開題報(bào)告(含“文獻(xiàn)綜述”)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效;
2.開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式(可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載)打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見;
3.“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi),學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量,一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量(不包括辭典、手冊(cè));
4.有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
1.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫
2000字左右的文獻(xiàn)綜述:
文 獻(xiàn) 綜 述
摘要 本課題主要是針對(duì)盒蓋的模具設(shè)計(jì),通過對(duì)塑件進(jìn)行工藝的分析和比較,最終設(shè)計(jì)出一副注塑模。該課題從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)工藝性,具體模具結(jié)構(gòu)出發(fā),對(duì)模具的澆注系統(tǒng)、模具成型部分的結(jié)構(gòu)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、注塑機(jī)的選擇及有關(guān)參數(shù)的校核、都有詳細(xì)的設(shè)計(jì),同時(shí)并簡(jiǎn)單的編制了模具的加工工藝。通過整個(gè)設(shè)計(jì)過程表明該模具能夠達(dá)到此塑件所要求的加工工藝。
關(guān)鍵詞 塑料? 盒蓋? 模具?
1 前言
隨著中國(guó)當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的日趨好轉(zhuǎn),在“實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興”口號(hào)的倡引下,中國(guó)的制造業(yè)也日趨蓬勃發(fā)展;而模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一,模具工業(yè)能促進(jìn)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的發(fā)展和質(zhì)量提高,并能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益,因而引起了各國(guó)的高度重視和贊賞。在日本,模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕的原動(dòng)力”,德國(guó)則冠之為“金屬加工業(yè)的帝王”,在羅馬尼亞則更為直接:“模具就是黃金”。可見模具工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要地位。我國(guó)對(duì)模具工業(yè)的發(fā)展也十分重視,早在1989年3月頒布的《關(guān)于當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策要點(diǎn)的決定》中,就把模具技術(shù)的發(fā)展作為機(jī)械行業(yè)的首要任務(wù)[1,2]。
近年來,塑料模具的產(chǎn)量和水平發(fā)展十分迅速,高效率、自動(dòng)化、大型、長(zhǎng)壽命、精密模具在模具產(chǎn)量中所戰(zhàn)比例越來越大。注塑成型模具就是將塑料先加在注塑機(jī)的加熱料筒內(nèi),塑料受熱熔化后,在注塑機(jī)的螺桿或活塞的推動(dòng)下,經(jīng)過噴嘴和模具的澆注系統(tǒng)進(jìn)入模具型腔內(nèi),塑料在其中固化成型 [3,4] 。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是盒蓋注塑模具的設(shè)計(jì)。也就是設(shè)計(jì)一副注塑模具來生產(chǎn)盒蓋塑件產(chǎn)品,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高產(chǎn)量。針對(duì)盒蓋的具體結(jié)構(gòu),通過此次設(shè)計(jì),使我對(duì)點(diǎn)澆口雙分型面模具的設(shè)計(jì)有了較深的認(rèn)識(shí)。同時(shí),在設(shè)計(jì)過程中,通過查閱大量資料、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、期刊等,結(jié)合教材上的知識(shí)也對(duì)注塑模具的組成結(jié)構(gòu)(成型零部件、澆注系統(tǒng)、導(dǎo)向部分、推出機(jī)構(gòu)、排氣系統(tǒng)、模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng))有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),拓寬了視野,豐富了知識(shí),為將來獨(dú)立完成模具設(shè)計(jì)積累了一定的經(jīng)驗(yàn) [5,6] 。
2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析
在國(guó)外,注塑模CAE技術(shù)的應(yīng)用已相當(dāng)普遍,而在我國(guó)注塑模具設(shè)計(jì)仍停留在以經(jīng)驗(yàn)為主導(dǎo)的設(shè)計(jì)模式,成熟的注塑模CAE用戶屈指可數(shù)。我國(guó)的模具設(shè)計(jì)還停留在一個(gè)比較落后的層次。未來我國(guó)模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向?qū)⑹牵捍罅ζ占?、廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù),逐步走向集成化。現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)制造不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)信息的集成,更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)技術(shù)、人和管理的集成。未來我國(guó)模具的發(fā)展方向?qū)?huì)向以下方向發(fā)展[7]:
提高大型、精密、復(fù)雜與長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù),逐步減少模具的進(jìn)口量,增加模具的出口量。
在塑料注射成型模具中,積極應(yīng)用熱流道,推廣氣輔或水輔注射成型,以及高壓注射成型技術(shù),滿足產(chǎn)品的成型需要。
提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率。模具標(biāo)準(zhǔn)件是模具基礎(chǔ),其大量應(yīng)用可縮短模具設(shè)計(jì)制造周期,同時(shí)也顯著提高模具的制造精度和使用性能,大大地提高模具質(zhì)量。我國(guó)模具商品化、標(biāo)準(zhǔn)化率均低于30%,而先進(jìn)國(guó)家均高于70%,每年我們要從國(guó)外進(jìn)口相當(dāng)數(shù)量的模具標(biāo)準(zhǔn)件,其費(fèi)用約占年模具進(jìn)口額的3%~8%。
發(fā)展快速制造成型和快速制造模具,即快速成型制造技術(shù),迅速制造出產(chǎn)品的原型與模具,降低成本推向市場(chǎng)。
積極研究與開發(fā)模具的拋光技術(shù)、設(shè)備與材料,滿足特殊產(chǎn)品的需要。
推廣應(yīng)用高速銑削、超精度加工和復(fù)雜加工技術(shù)與工藝,滿足模具制造的需要。
開發(fā)優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù),提高模具的可靠性。
研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)、逆向工程與并行工程,最大限度地提高模具的開發(fā)效率與成功率 [8,9] 。
3 Pro/ENGINEER在模具中的應(yīng)用
Pro/ENGINEER(簡(jiǎn)稱Pro/E)是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司(PTC)于1988年首先推出的使用參數(shù)特征造型技術(shù)的大型CAD/CAM/CAE集成化軟件,它集成了零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、模具開發(fā)、自動(dòng)測(cè)量和機(jī)構(gòu)模擬等功能,在機(jī)械、模具、工業(yè)設(shè)計(jì)等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。在模具設(shè)計(jì)與加工過程中,采用Pro/E軟件可以進(jìn)行產(chǎn)品造型、模具設(shè)計(jì)、注射模擬到模具加工。通過模擬仿真對(duì)模具型腔的設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn),可將問題發(fā)現(xiàn)于正式生產(chǎn)前,大大縮短制模時(shí)間,提高模具加工精度。目前采用Pro/E軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)正逐漸成為塑料模具設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。
3.1 集成制造技術(shù)
模具CAD/CAM/CAE系統(tǒng)的集成關(guān)鍵是建立單一的圖形數(shù)據(jù)庫,在CAD/CAM/CAE的各單元之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)傳遞與轉(zhuǎn)換,使CAM/CAE階段完全吸收CAD階段的三維圖形,縮短建模時(shí)間并減少誤差;借助計(jì)算機(jī)對(duì)模具性能、結(jié)構(gòu)、加工精度、熔體在模具中的流動(dòng)情況及模具工作過程中的溫度分布情況等進(jìn)行分析和優(yōu)化[10,11]。Pro/E軟件采用面向?qū)ο蟮慕y(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和參數(shù)化造型技術(shù),具備概念設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)的功能,為模具的集成制造提供了優(yōu)良的平臺(tái)。
3.2 并行工程技術(shù)
模具采取訂單式的生產(chǎn)方式,屬于單件生產(chǎn),制造過程復(fù)雜,交貨期短;而利用CAD、CAM單元技術(shù)制造模具,則制造精度低、周期長(zhǎng)。為了解決上述難題,在模具制造過程中引入了并行工程技術(shù)[12]。并行工程是設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)時(shí),就開始考慮模具的成型工藝、模具使用壽命等因素,并進(jìn)行校對(duì)、檢查,預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤;在初步確立產(chǎn)品的三維模型后,設(shè)計(jì)、制造及輔助分析部門的設(shè)計(jì)人員同時(shí)進(jìn)行模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工程詳圖設(shè)計(jì)、模具性能輔助分析及數(shù)控機(jī)床加工指令的編程,而且每一個(gè)設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品所做的修改可自動(dòng)反映到其他部門,大大縮短設(shè)計(jì)、數(shù)控編程的時(shí)間[13]。
傳統(tǒng)的串行工藝路線為:模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→模具型腔、型芯二維設(shè)計(jì)→工藝準(zhǔn)備→模具型腔、型芯設(shè)計(jì)三維造型→數(shù)控加工指令編程→數(shù)控加工;采用Pro/E軟件將其改為由不同部門設(shè)計(jì)人員同時(shí)進(jìn)行高度工藝準(zhǔn)備的并行路線,不但提高了模具的制造精度,而且可以縮短設(shè)計(jì)、數(shù)控編程時(shí)間達(dá)40%以上[14]。
并行工程的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)零件三維圖形數(shù)據(jù)共享,使每個(gè)設(shè)計(jì)者所使用的圖形數(shù)據(jù)絕對(duì)相同,任何改動(dòng)均能自動(dòng)反映給其他設(shè)計(jì)人員,保證數(shù)據(jù)的唯一性和可靠性[15,16]。Pro/E軟件所具有的單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化實(shí)體特征造型技術(shù),為實(shí)現(xiàn)并行工程提供了可靠的技術(shù)保證。
3.3 塑料模具設(shè)計(jì)專家——EMX
EMX模具設(shè)計(jì)專家是PTC公司為模具設(shè)計(jì)人員開發(fā)的專業(yè)模具設(shè)計(jì)的一個(gè)外掛模塊,它能大大縮短模具設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建、定制和細(xì)化模架部件以及模具組件所需的時(shí)間。EMX提供了智能、自動(dòng)化模架和模具組件。組件就位后,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成相鄰模板和組件上的余隙切口以及鉆孔和螺紋孔的操作,從而把模具設(shè)計(jì)人員從耗時(shí)的、重復(fù)性的模具細(xì)化工作中解放出來。EMX可以實(shí)現(xiàn)以下功能:
(1)快速設(shè)計(jì)、定制和細(xì)化模架部件和組件;
(2)自動(dòng)完成余隙切口、螺紋孔、組件安裝、頂桿修飾等工作;
(3)可以同時(shí)向15個(gè)以上的模架及相關(guān)模具標(biāo)準(zhǔn)件廠商預(yù)先定制模具組件和部件;
(4)自動(dòng)生成組件和部件的2D工程圖及BOM表;
(5)對(duì)開模過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真及干涉檢查。
3.4 塑料模具設(shè)計(jì)功能
Pro/E中的Moldesign模塊提供了方便、實(shí)用的三維模具設(shè)計(jì)與分析的各種工具,可輔助設(shè)計(jì)人員由產(chǎn)品的三維模型建立模具、裝配模型,設(shè)計(jì)分型面、澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等,從而完成模具成型(即凹模和凸模)部分的設(shè)計(jì);并利用EMX提供的標(biāo)準(zhǔn)件庫和標(biāo)準(zhǔn)模架庫,完成頂出機(jī)構(gòu)與模具總體裝配設(shè)計(jì)。
另外可以在Pro/E中進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì)。它能讓模具設(shè)計(jì)人員創(chuàng)建、修改和分析模具構(gòu)件,并在模具設(shè)計(jì)變化時(shí),快速將其更新。利用Pro/E進(jìn)行模具設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)以下功能[17]:
(1)評(píng)估零件:使用“拔模檢測(cè)”和“厚度檢測(cè)”功能,分析產(chǎn)品零件是否符合開模條件。
(2)創(chuàng)建模具成型零件:裝配模具模型→對(duì)零件進(jìn)行收縮率設(shè)置→創(chuàng)建分型面(包括滑塊、嵌件的分型面)→分割工件以創(chuàng)建模具體積塊→抽取模具體積塊來產(chǎn)生模具成型零件(模具零件的實(shí)體模型與產(chǎn)品模型相關(guān),可用于數(shù)控加工)。
(3)組裝模具標(biāo)準(zhǔn)件:組裝注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架→模具型腔的放置和陳列→頂桿及其他模具標(biāo)準(zhǔn)件的組建→流道的自動(dòng)創(chuàng)建→冷卻水路的自動(dòng)創(chuàng)建(包括3D冷卻水路干涉檢測(cè))→定義開模動(dòng)作,進(jìn)行開模模擬及干涉檢查。
(4)創(chuàng)建模具工程圖:生成二維模具工程圖,以指導(dǎo)模具生產(chǎn)。
總之,采用Pro/E軟件進(jìn)行塑料模具設(shè)計(jì),可大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,降低成本,提高設(shè)計(jì)精度和效率。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 曹宏深.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999
[2] 馬曉曾.模具用鋼和熱處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989
[3] 廖念釗.互換性與技術(shù)測(cè)量[M].北京:計(jì)量出版社,1982
[4] 屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999
[5] 李秦蕊.塑料模具設(shè)計(jì)[M].西安:西安工業(yè)出版社,1988
[6] 馮炳堯.模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M].上海:上??萍汲霭嫔?,1985
[7] 馬金駿.塑料模具設(shè)計(jì)[M].北京:輕工業(yè)出版社,1984
[8] 劉昌祺.塑料模具設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998
[9] 成都科技大學(xué).塑料成型工藝學(xué)[M].北京:輕工業(yè)出版社,1985
[10] 手冊(cè)編寫組著編.塑料模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1982
[11] 黃毅宏.模具制造工藝[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988
[12] 張明善.塑料成型工藝與設(shè)備[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998
[13] 申開智.塑料成型模具[M].北京:輕工業(yè)出版社,1982
[14] 王興夭.塑料成型技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1985
[15] 陳萬林.實(shí)用塑料注射模設(shè)計(jì)與制造[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000
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[17] 李翔鵬, 康順利. Pro/ENGINEER Wildfire 3.0 模具設(shè)計(jì)[M]. 中國(guó)鐵道出版社.
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
2.本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段(途徑):
一、課題研究?jī)?nèi)容
塑料件在各行各業(yè)及日常生活中使用越來越多,塑料模具的設(shè)計(jì)制造的社會(huì)需求日益增長(zhǎng),要求也越來越高,同時(shí)社會(huì)對(duì)具有三維CAD設(shè)計(jì)能力的人才需求也日益增長(zhǎng)
此塑件為專用零件,其材料為聚丙烯(PP)。PP 有優(yōu)良的介電性能,耐水性,化學(xué)穩(wěn)定性,成型性好,吸水性小,熔融狀態(tài)流動(dòng)性好。但是收縮率大,易產(chǎn)生縮孔,凹痕,變形等缺陷,成型溫度低時(shí),方向性明顯,凝固速度較快,易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。因此應(yīng)注意控制成型溫度,模具溫度。
二、研究途徑
1、機(jī)構(gòu)的材料:ABS
2、根據(jù)要求模具用兩半模,一模兩穴,一點(diǎn)進(jìn)膠,對(duì)于模具的基本方案是:
(1)對(duì)于注塑機(jī)的選擇,由于機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)量以及所給的各項(xiàng)要求,進(jìn)行綜合的考慮,采用臥式注塑機(jī);
(2)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)
所給設(shè)計(jì)要求是一模兩腔,因此將型腔對(duì)稱放置,使用圓錐型主流道,使用球型頭的拉料桿的冷料井。將分流道對(duì)稱設(shè)置,分流道截面采用錐形截面,澆口采用潛伏式澆口,利用分型面或配合間隙排氣;
4、分型面的選擇
A-A′為分型面
1.1 分型面的位置
5、成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
陰模使用整體嵌入式,上下模板上均嵌入陰模。由于結(jié)構(gòu)的上下結(jié)構(gòu)特征,在上下模板均設(shè)計(jì)了型芯;
6、合模導(dǎo)向和定位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
使用導(dǎo)向柱兩根,同時(shí)與導(dǎo)套配合,既能夠?qū)颍帜軌蚨ㄎ唬?
7、脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
使用自動(dòng)脫螺紋進(jìn)行脫模;
8、注塑模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)
對(duì)型芯使用噴流式冷卻回路,凹模使用多層水道。
9、零件圖的繪制
在對(duì)模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了基本的設(shè)計(jì)后,首先要進(jìn)行三維圖以及零件圖的繪制,以為后一部的加工提供必要的尺寸及一些數(shù)據(jù)參數(shù)。
10、對(duì)模具進(jìn)行模具的CAD設(shè)計(jì)
在對(duì)模具進(jìn)行基本設(shè)計(jì)之后,就要進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算,在得到正確的數(shù)據(jù)后,利用CAD進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì),通過進(jìn)行人機(jī)交互,即可得到簡(jiǎn)單又優(yōu)良的設(shè)計(jì)。在對(duì)模具進(jìn)行設(shè)計(jì)完成之后,我們得到了模具的三維圖,并生成模具的裝配圖,同時(shí)生成我們所需要的所有零件的圖紙。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見:
1.對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語:
通過對(duì)文獻(xiàn)資料的查詢與總結(jié),從國(guó)內(nèi)外模具技術(shù)發(fā)展以及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了概述,文獻(xiàn)綜述基本反映了我國(guó)模具制造業(yè)尤其是塑料模具制造的情況,通過分析完成了模具的初步設(shè)計(jì)方案,為課題的研究作了先期準(zhǔn)備。
2.對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)(論文)結(jié)果的預(yù)測(cè):
課題主要根據(jù)給定外殼零件進(jìn)行測(cè)繪,按塑件成型完成模具設(shè)計(jì)與制造工藝,并運(yùn)用CAD輔助軟件完成一定的設(shè)計(jì)任務(wù)。
課題具有較強(qiáng)的工程訓(xùn)練性,塑件外形、結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜,因此成型注射模具也不太復(fù)雜,需要采用側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)要涉及模具設(shè)計(jì)、制造工藝及CAD等方面,涉及面較廣,難度適中,工作量適中,根據(jù)該學(xué)生的現(xiàn)有基礎(chǔ),通過設(shè)計(jì)期間的努力可以較好地完成課題設(shè)計(jì)任務(wù)。
指導(dǎo)教師:
年 月 日
所在專業(yè)審查意見:
負(fù)責(zé)人:
年 月 日