CN101251454A - 扭转试样同心夹持套 - Google Patents

Abstract

本发明是扭转试验机上装夹试样用的扭转试样同心夹持套，设计中增加同心定位圆3作为试样夹持段的同心保证，增加试样夹持段限位档5作为试样夹持段的推进限位，增加压块限位壁4对压块的位置限位，保证试样的正常安装；保证压块压在夹持段的固定位置。解决了扭转试样在安装、试验过程中的不同心，试样夹持段位置无法确定，以及试样装夹困难，容易打滑，试验精度低的问题。提供了一种整体结构稳固，轻巧简单、装夹方便、简捷，夹持牢固可靠，试验精度高的扭转试样同心夹持套。可广泛用于金属材料、非金属材料、机械、建筑材料等的材料生产厂家、新材料研究的试验，鉴定、技术鉴定部门及大专院校的材料力学实验等场合。

Description

扭转试样同心夹持套

技术领域

本发明属于机械技术领域，主要涉及用于测试材料性能用的测试或试验设备中的试样夹持装置，具体就是一种扭转试验机上所用的扭转试样同心夹持套。

背景技术

对一种材料或新材料进行力学性能测试时有一种常规试验即扭转试验，在做扭转试验时，由于试样受到扭转力的作用，试样在扭转过程中容易打滑，影响测试过程的正常进行，更影响测试结果的准确性。为了消除这一弊端，一般都在试样的圆柱形的夹持段上铣两个平面以便夹紧，见图3。同时在扭转试验机的夹持装置及压块形状设计制作上也做了一些改进，如将原先使用的V形压块改为采用方形压块用来辅助夹紧试样。但改进后的夹紧方式在实际使用过程中还存在一些问题，一是试样的夹持装卸过程繁琐，二是由于试样夹持装置没有限位机构，装卸过程常因为方形压块直接滑进试样的夹持位置，需要用手先将夹持装置取出，然后将方形压块分开，再将夹持装置装入卡盘，才能再将试样装入夹持装置中，进而进行下一步操作，它直接影响到试验结果的准确性和试验的效率。

目前普遍应用于工业、新材料研究和大专院校教学实验的K-50型扭转试验机、NJ-50B型扭转试验机、微机控制电子扭转试验机。其中K-50型扭转试验机，采用的是V形压块，夹持的是夹持段未铣平面的扭转试样。这种夹持方式的弊端是试样在扭转过程中容易打滑。NJ-50B扭转试验机改进了夹持方式，采用的是方形压块夹持试样的方式，弊端是试样安装定位不可靠，容易使压块夹持在试样未铣的圆柱面上，导致试样在扭转过程中打滑。而微机控制的扭转试验机采用微机对试验程序进行了自动控制，同时对夹持也进行了改进，但其对夹持装置的改进仍未解决试样以及夹持压块的装夹限位问题，它采用的是带有压块通槽的夹持装置，即在底座上简单地设有两个完全分离的半圆形定位壁，其定位壁没有对同心限定，直接是平面内壁，试样夹持段在此处的位置没有同心限定，在径向位置容易出现偏差，造成试样两夹持端夹持不同轴；另外该夹持装置只是在底座上有圆孔，底座上通槽即两定位壁平面内壁之间的宽度大于圆孔的直径，在底座的上平面与定位壁的内壁之间存在有一台阶，当扭转试样被扭断时，试样的断头部分往往会卡在其中，难于取出；该夹持装置更没有压块的前行限位和试样夹持段推进限位设定，造成试样试验段标距不准确，直接影响试验结果。综上，这种夹持装置存在以下弊端：

1)试样两端在夹持过程中容易造成不同心。2)试样夹持段的实际夹持长度无法控制，容易造成压块压在了试样的工作段。3)试验结束，试样夹持段取出后两压块容易沿压块槽移动，堵住试样入口，使试样无法装入，要装入试样，须先取出夹持装置，将两压块用手分开，再装入夹持装置，才能装入试样。这样的操作复杂繁锁，给实验带来很多不便，也影响试验的效率和准确性。

由于这种夹持装置存在的不足和缺陷，在试验中压块堵住试样装入孔的现象经常发生，每次要装试样，都需要先取出夹持装置，将两压块分开，然后再将夹持装置置入卡盘，重新装入试样。其操作复杂繁琐且不易夹紧试样，夹持机构没有限位和同心保证，影响到试验精度，并难以操作，不能一次到位，遇到试样多，时间紧的情况下，就更是连连出错。

发明内容

本发明的目的是克服上述技术和设备存在的不足，对原有的试样夹持装置进行改进，提供一种整体结构稳固、有限位，从结构上保证同心，装夹方便、简捷、一次安装到位，夹持牢固可靠，实验精度高，结构轻巧简单，实验效率高的新的试样夹持装置即扭转试样同心夹持套。

本发明是在对已有各种夹持装置的使用中倍感不方便而萌发改进的想法，其构思是增加试样夹持段的同心保证，增加试样夹持段的推进限位，增加压块的位置限位，保证试样的正常安装和准确到位；保证压块不会错位。

下面对本发明进行详细说明

本发明的实现在于扭转试样同心夹持套，包括有底座，定位壁，定位壁的外侧为圆柱形，定位壁固连在底座上，分为两个半圆状，定位壁的外径小于底座外径，在底座的边沿上形成台阶，底座平面与定位壁内外侧壁垂直，其特征在于：夹持套还设有同心定位圆(3)、压块限位壁(4)和试样夹持段限位档(5)，同心定位圆(3)穿过底座(1)中心并使得定位壁(2)的中段内壁为圆弧状内壁；试样夹持段限位档(5)连接两个定位壁(2)的端面，为平台状，其端面与定位壁(2)的端面为同一平面；在原为圆柱形本体上对称于底座(1)中心线开有两个长方形槽，长方形槽的尺寸与压块的尺寸相对应，具体就是长方形槽的宽度依据压块(8)的高度而定，压块置于其中，为动配合公差。长方形槽的深度加工尺寸为圆柱形本体的直径减去试样夹持面厚度再加1-2mm后除以2，以使得两长方形槽槽底间的厚度略小于试样夹持面厚度，这样以保证压块与试样夹持面接触，使得压块起到准确夹持作用。压块限位壁(4)是在长方形槽的加工中形成的，长方形槽的两侧是半圆状定位壁(2)的两侧平面内壁(6)，长方形槽的槽底是由同心定位圆(3)在此形成的方孔、压块限位壁(4)及试样夹持段限位档(5)的侧面或仅由同心定位圆(3)在此形成的方孔和压块限位壁(4)构成，也可以说槽底是带有框边的空心槽底。压块限位壁为两对称限位壁，均对称于过底座中心的一个中心面，压块限位壁(4)与定位壁(2)的两侧平面内壁(6)垂直。半圆状的定位壁的外壁要与扭转试验机的卡盘相配合安装，半圆状的定位壁的内壁的竖向分为三段，中间段为弧形内壁是安装试样夹持段的位置，也是同心度的保证；半圆状的定位壁的两侧段为平面限位壁，是压块的限位保证。

本发明设定了同心定位圆定位，以保证试样夹持过程的同心度，提高了试验准确率；压块限位壁保证试样的正常安装，也对压块的安装进行了安装限位；试样夹持段限位档保证了试样在安装过程一次到位，不会再推进过度，同时也限定了压块压在夹持段的固定位置。

本发明的实现还在于：扭转试样同心夹持套中设定同心定位圆(3)，其圆孔的直径以试样夹持段直径为基准，为动配合公差，定位壁(2)的外圆与扭转试验机卡盘(9)上的圆形槽(10)尺寸对应，为动配合公差，定位壁2的外圆与卡盘(9)相配合安装。起到定位作用。

本发明的实现还在于：所述的试样夹持段限位档有一定厚度，厚度为4-6mm，主要是保证结构有一定的强度。

由于本发明针对实际试验过程安装试样和压块存在没有限位，试样不能一次安装到位，常在夹持装置中打滑造成试验的误差大以及安装过程常要反复多次的问题，对试样夹持装置在原有的基础上进行改进，发明了一种新的试样夹持装置，即扭转试样同心夹持套，其中巧设了试样夹持段限位档，而其侧面与压块限位壁又共同构成了长方形槽的槽底边框，同心定位圆保证了试样的同心安装；定位壁和同心定位圆，保证试样安装定位可靠；压块限位壁，解决了压块错位，以及夹持操作复杂繁锁的问题。试样夹持段限位档，解决了试样置入时推进过位，试样装入尺寸无法确定的问题，保证了夹持位置的准确性。其方便了夹持操作，提高了夹持试样的效率，一人进行夹持操作，装夹一根试样仅需不到1分钟，而且装夹试样稳定性能好、可靠。本发明解决了长期以来试样在扭转试验机上不易装入，同心度不好，不易固定，不易夹紧的看似简单又始终没有得以解决的技术问题。

附图说明

图1是本发明的结构立体图；

图2是图1的俯视图；

图3是试样一端装入夹持套的状态示意图；

图4是试样装入夹持套中，其中一个夹持套一侧带有压块的状态示意图；

图5是扭转试验机的卡盘图；

图6是扭转试样同心夹持套的使用状态图。

具体实施方式：

下面结合附图进一步详细说明。

实施例1

作为一种扭转试样同心夹持套，参见图1，包括有底座1，定位壁2，定位壁2的外侧为圆柱形，定位壁2固连在底座1上，定位壁的外径小于底座外径，在底座的边沿上形成台阶。定位壁2为端面连接在一起的两个半圆状，连接两个端面的就是试样夹持段限位档5，底座1的平面与定位壁2垂直。定位壁2的加工：一是对原为圆柱形本体通过底座1的中心加工同心定位圆孔3，二是对底座1上原为圆柱形本体对称地轴向铣出两个一端不封口的长方形槽。又见图2，定位壁2中段的圆弧状内壁和压块限位壁4就是加工自然形成的，起到保证试样夹持段同心度及阻挡压块8前行或错位的作用。试样夹持段限位档5连接两个定位壁2的端面，为平台状，其端面与定位壁2的端面为同一平面。

长方形槽的两侧是半圆状定位壁2的两侧平面内壁6，长方形槽的槽底是由同心定位圆3在此形成的方孔、压块限位壁4以及试样夹持段限位档(5)的侧面构成，压块限位壁4与定位壁2的两侧平面内壁6垂直，并为方孔的边沿。

参见图3，扭转试样一般均采用标准件，其工作段即标距段直径为Φ10mm，试样夹持段7的直径为Φ16mm，为了夹持可靠一般在试样夹持段要铣出两个平行面，两个平行面为试样夹持面，两平面间的厚度为试样夹持面厚度。本例中通过底座1中心的同心定位圆孔3也为Φ16mm，加工公差为动配合公差。长方形槽的宽度依据压块8的高度而定，压块8也是扭转试验机的标准件。长方形槽的深度加工尺寸为原圆柱形本体的直径减去试样夹持面厚度再加1mm后除以2，本例中原为圆柱形本体直径是36mm，试样夹持面厚度为12mm，故长方形槽的加工深度尺寸为：(36-12+1)÷2＝12.5(mm)。

长方形槽的两侧是半圆状定位壁2的两侧平面内壁6，长方形槽的槽底是由同心定位圆3在此形成的方孔、压块限位壁4及试样夹持段限位档5的侧面构成，压块限位壁4与定位壁2的两侧平面内壁6垂直。

相对于已有技术中，常出现压块堵住试样装入孔，使试样无法装入，需要重新取出夹持装置，分开两个压块8后再行安装的繁琐和干扰问题得到了根治，应用本发明可以使得压块8不再错位，不需要反复取出夹持装置，只需通过调节压紧螺钉就可更换试样。

实施例2：

总体结构同实施例1，试样夹持段限位档5连接两个定位壁2的端面，为圆平台状，圆平台直径同圆柱形本体，是对底座1上原为圆柱形本体对称地轴向铣出两个封口的长方形槽而形成的，此时长方形槽的槽底是由同心定位圆3在此形成的方孔和压块限位壁4构成。

实施例3：

总体结构同实施例1，

同心定位圆3，其圆孔的直径以试样夹持段7直径为基准，为动配合公差，见图3。定位壁2的外圆与扭转试验机卡盘9上的圆形槽10尺寸对应，为动配合公差，见图5，夹持套装入卡盘9后拧紧压紧螺钉12，使得压块8与试样夹持面准确接触，见图4，试样夹持准确，牢固，保证扭转试样在扭转过程中夹持可靠。

实施例4

总体结构同实施例1，长方形槽的尺寸与压块8的尺寸相对应，即长方形槽的宽度与压块8的高度相对应，参见图4，压块8置于其中为动配合。

实施例5

总体结构同实施例1，试样夹持段限位档5有一定厚度，厚度为6mm，见图1和图3，试样夹持段限位档5的宽度小于试样夹持面厚度1.6mm，以保证压块与试样夹持面接触，使得压块准确夹持。

实施例6

总体结构同实施例5，试样夹持段限位档5厚度为5mm。

实施例7

总体结构同实施例1，试样夹持段限位档5有一定宽度，宽度小于试样夹持面厚度1mm。压块限位壁4是在原为圆柱形本体的两侧对称地铣两个长方形槽后自然形成的，参见图1、图3和图4，用于隔挡压块8，限定压块8的位置，槽宽尺寸与压块8高度相适应，槽的加工深度为12.5mm。在夹持套的顶端设有试样夹持段限位挡5，它将两定位壁2连为一体，保证试样的正常装入，起到试样的推进限位。同心定位圆3在夹持套的中心轴上，同心定位圆孔3以试样夹持段7直径为基准，以保证试样安装的同心度。

实施例8

总体结构同实施例1，试样夹持段限位档5有一定厚度，厚度为4mm，试样夹持段限位档5为圆形平台，见图1、图3，此时长方形槽为两个两端封口的长方形槽。

实施例9

总体结构同实施例4，试样夹持段限位档5的形状为桥状平台，厚度为6mm，其机械强度更大一些，平台上设有一小孔，为试样装入推进过程消气孔，见图1和图2。试样夹持段限位档5宽度小于试样夹持面厚度1mm。长方形槽的深度加工尺寸为圆柱形本体的直径减去试样夹持面厚度再加1mm后除以2，

实施例10

总体结构同实施例4，试样夹持段限位档5的形状为桥状平台，厚度为4mm，平台上设有一小孔，为试样装入推进过程消气孔。试样夹持段限位档5宽度小于试样夹持面厚度2mm。

实施例11本发明的安装操作是：

安装试样的具体操作主要是：参见5、图6

(一)安装扭转试样同心夹持套，先启动扭转试验机将扭转试验机主动端卡盘9位置调好(两压块8处于水平位置)。然后松开卡盘上的压紧螺钉12，并将两压块8分开，使其分别和两压紧螺钉12接触。然后将扭转试样同心夹持套的定位壁2装入扭转试验机卡盘9的圆形定位槽10中，使夹持套的底座1与卡盘9的端面接触。

(二)安装试样，先将扭转试样7的一端装入夹持套，安装试样时，要让试样夹持段7的两平面与压块8端面平行，并使试样的端头和夹持套的试样夹持段限位挡5接触。

(三)安装另一扭转试样同心夹持套，同样先松动扭转试验机固定端卡盘9上的压紧螺钉12，并分别将两压块8沿卡盘上的压块槽11分开，使压块8与压紧螺钉12接触，然后将扭转试样同心夹持套插入，使定位壁2装入扭转试验机固定端的卡盘9的圆形定位槽10中，使夹持套的底座1与卡盘9的端面接触。

(四)将扭转试验机的固定端调至合适位置，并将试样的另一端装入夹持套。

(五)夹紧试样，先分别转动活动端卡盘9上的压紧镙钉12，使压块8在压紧螺钉12力的作用下前行，并夹紧试样的一端。然后再分别转动固定端卡盘9上的压紧螺钉12，使压块8在压紧螺钉12力的作用下沿压块槽11前行，并夹紧试样。

(六)进行试验，测取数据至试样断裂，试验结束。

(七)松动压紧螺钉12，取出试样的两段。

(八)继续试验，以后再做实验就方便快捷多了，只需将试验机主动端卡盘9上的压块8调至水平位置，固定端卡盘9调至合适位置，就可直接将试样快捷装入夹紧，进行试验。

实施例12本发明的加工过程

参见图1，结构同实施例1，本发明的加工，采用Φ50mm的45^#钢棒料先粗车并留有余量，车外圆，加工底座1即车大外径Φ46mm，底座1厚度留8mm，接着加工圆柱形本体即车小外径Φ36mm，圆柱形本体高为34mm，加工端面，总长为42mm，定中心，钻镗孔径为Φ16mm的同心定位圆孔3，倒角，用分度头铣两对称槽即长方形槽，去毛刺，最后进行氧化处理。凡需要安装和装配之处均采用动配合公差加工。

在工业生产、新材料研究以及大专院校的教学和科研试验中经常性地要进行材料性能测试，在材料或新材料的扭转试验测试时，试样夹持套的使用频率很高，装夹不好不仅浪费时间，降低效率，还造成试验误差大，本发明结构轻巧简单、构思新颖、操作方便、成本低廉。

Claims (3)

1. 一种扭转试样同心夹持套，包括有底座，定位壁，定位壁的外侧为圆柱形，定位壁固连在底座上，分为两个半圆状，定位壁的外径小于底座外径，在底座的边沿上形成台阶，底座平面与定位壁内外侧壁垂直，其特征在于：夹持套还设有同心定位圆(3)、压块限位壁(4)和试样夹持段限位档(5)，同心定位圆(3)穿过底座(1)中心并使得定位壁(2)的中段内壁为圆弧状内壁；试样夹持段限位档(5)连接两个定位壁(2)的端面，为平台状，其端面与定位壁(2)的端面为同一平面；在原为圆柱形本体上对称于底座(1)中心线开有两个长方形槽，长方形槽的宽度依据压块(8)的高度而定，长方形槽的深度加工尺寸为圆柱形本体的直径减去试样夹持面厚度再加1-2mm后除以2，压块限位壁(4)是在长方形槽的加工中形成的，长方形槽的两侧是半圆状定位壁(2)的两侧平面内壁(6)，长方形槽的槽底是由同心定位圆(3)在此形成的方孔、压块限位壁(4)及试样夹持段限位档(5)的侧面或仅由同心定位圆(3)在此形成的方孔和压块限位壁(4)构成，压块限位壁(4)与定位壁(2)的两侧平面内壁(6)垂直。

2. 根据权利要求1所述的扭转试样同心夹持套，其特征在于：同心定位圆(3)，其圆孔的直径以试样夹持段直径为基准，为动配合公差，定位壁(2)的外圆与扭转试验机卡盘(9)上的圆形槽(10)尺寸对应，为动配合公差，定位壁2的外圆与卡盘(9)相配合安装。

3. 根据权利要求1所述的扭转试样同心夹持套，其特征在于：所述的试样夹持段限位档(5)的厚度为4-6mm。

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