1.目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1研究背景

模具是高新技术产业的一个组成部分，是工业生产的重要基础装备，用模具生产的产品，其价值往往是模具价值的几十倍。模具技术是一门技术综合性强的精密基础工艺装备技术，涉及新技术、新工艺、新材料、新设备的开发与推广应用，是冶金、材料、计量、机电一体化、计算机等多门学科以及铸、锻、热处理、机加工、检测等诸多工种共同打造的系统工程。用模具生产制品具有高效率、低消耗、高一致性、高精度和高复杂程度等特点，这是其他任何加工制造方法所不及的。目前，模具工业技术水平的高低已成为衡量国家制造业水平的重要标志之一。 对任何国家来说，制造产业是综合国力及技术水平的体现，而模具行业的发展是制造产业的基础和关键。针对这种情况，国家出台了相应的政策，正积极发展模具制造产业^[1]。

与此同时，众多厂家和技术人员发现在竞争日益激烈的世界里生产效率是生存的关键，而快速更换模具是生产效率的一个关键因素,而与生产持续时间无关。

目前模具的夹紧基本有两种常规解决方法：

1.纯机械法：用压铁(压板)、紧固螺栓和模柄。该方法有如下一些优点：购置和安装费用低;都是标准零件到处可以买到;几乎可在所有压力机和模具上使用;无需在模具上进行标准化和改动。然而,该法有很多缺点并且不能满足提高的要求:装夹时间长(不合理),特别是当夹紧位置的数目多时;夹紧力取决于操作者,不均匀、不能重复,夹紧力的总数(大小)有限;不能接触的位置操作麻烦 (例如在压边圈上),不能检测夹紧力^[2]。

2.液压夹紧，是唯一可以取代机械夹紧的方法，因为很高的压力(400巴)以达到很大的压力密度(夹紧压力 安装空间)并且能源(泵)和消耗器(汽缸)可以相互独立的布置。液压夹紧系统的优点表现在很多方面:很多夹紧构件同时用按钮(开关)集中操纵,因而提高了机床生产能力的有效利用系数,在换模时几乎没有时间损失；压力分布均匀,因此不会夹的过紧夹紧压力大且；可精确地调整；在生产过程中,夹紧力保持不变,不会超载 ；通过弹性夹紧, 夹紧力检验和机床的安全装置,因而具有更高的安全性,没有停机时间对模具和机床没有损害事故危险甚微；全自动化的,由操作人员随意夹紧,在很难接触的位置也是这样；在模座内部夹紧,充分利用夹紧面积。但是液压夹紧同时具有一定的缺点：购里费用相对较高；对于规底的元件,换装费用较高；模具和压力机工作台需要标准化 ；需要很大的可变性(适应小批量生产)；夹紧位置的数目大于6个；夹紧位置难以接触；要求很高的质量和很少的废品；压力机的行程次数很高；模具是精密模具；在冲压生产线、多工位压力机上或自动传送多工位压力机上生产时,换模夹紧压力必须进行检测^[3]。

以上常规夹紧方法存在着不小的局限性，同时越来越难以满足如今快速的生产节奏，本课题研究一种新的快速夹紧与更换装置结构，利用带孔板的弹性应变进行凸模的夹紧与定位。

1.2研究现状

冷冲压模具工业现状

目前我国冲压模具无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，仍具有较大的差异，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档模具每年仍大量进口，特别是中高档轿车的覆盖件模具，目前仍主要依靠进口。而一些低档次的简单冲模，则已供过于求，市场竞争非常激烈^[4]。

带孔板的有限元应力应变研究现状

黎方娟，古远兴发表的GH536带孔平板试样蠕变分析中，采用有限元方法对GH536带孔平板试样的蠕变响应进行了数值模拟，以圆孔半径为尺寸参数，研究了不同圆孔半径试样的蠕变应力、蠕变应变分布及其随时间的变化。计算结果表明：圆孔半径对应力分布影响显著，圆孔半径越小，最大等效应力越大，最大等效应力随时间的松弛越明显，蠕变引起的应力重新分布越明显；对含局部应力集 中部位结构进行持久强度储备和寿命分析时，必须考虑局部应力分布特性的影响^[7]。

罗林，向宇，王启智发表的拉伸偏心椭圆孔板的应力集中系数表达式中，先用半解析半经验的方法推导出拉伸中心椭圆孔有限宽板应力集中系数的显式表达式。其计算结果和Durelli的光弹性实验结果、Isida公式以及有限元分析结果比较可知，新推导公式的精度较高，且适用范围更广。再用类似的方法推导出拉伸偏心椭圆孔板应力集中系数的显式表达式经。与Isida的公式和有限元分析结果比较可知，该公式适用范围更广、精度更高当偏心。距在一定范围内，误差小8%。根据应力集中系数与应力强度因子的关系，由已得到的应力集中系数得出拉伸中心裂纹有限宽板和拉伸偏心裂纹板的应力强度因子。经与已有公式以及有限元分析结果比较可知，该应力强度因子表达式也有足够的精度^[8]。

利用ansys软件进行有限元分析的技术已经非常成熟，较容易掌握，由此看来本课题开展的前几步应该较容易进行与实现。

利用带孔板进行凸模快速夹紧的研究现状

而把带孔板的弹性应变应用到凸模快速夹紧装置上来，几乎没有文献支持，暂无先例，由此看来本课题具有极大的创新性和研究价值。

1.3研究目的及意义

3．进度安排

第13-14周：制定快速夹紧装置设计规范，完成并修改毕业论文

第15周：论文答辩。

4.参考文献

[1] 李焕芳.冷冲压模具发展现状[j].中国高兴技术企业,2015,150(15):1.

[2] 杨庆生,傅岩姜,澎涛.机械压力机快速更换模具控制装置[j].齿轮先进制造技术专题,2011,(17):11-13.

[3]王华程.机械压力机新型快速更换模具控制装置[j].科技论坛,2014,(23)：1-3.

[4]李焕芳.冷冲压模具发展现状[j].中国高兴技术企业,2015,150(15):5.

[5]Dam Daniels[美],王恩权.快速更换模具的一些方法[j].模具技术,1989,(06):57-58.

[6]余五新,杨俊杰,李尧.可快换冲裁模具设计[j].工艺·装备,(08):23-25.

[7]黎方娟,古远兴.GH536带孔平板试样蠕变分析[j].燃气涡轮试验与研究,2014,27(1):23-27.

[8]罗林,向宇.王启智发表的拉伸偏心椭圆孔板的应力集中系数表达式[j].应用数学与力学,2012,33(1):113-118.

[9]《冲模设计手册》编写组.冲模设计手册[M].北京:机械工业出版社,2013.

[10]王孝培.冲压设计资料[M].北京：机械工业出版社,2010.

[11]马正元.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社,2003.

[12]李硕本.冲压工艺学[M].北京：机械工业出版社,2015.