CN103394732B - 一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，由底座和安装在底座上的可调支撑架以及连接在可调支撑架上伸长回形杆的钻孔夹具组成，属于应力测试技术领域。本发明可以通过转动底座，调节可调支撑架和转动钻孔夹具完成对分布于一条线或一片区域的应变片进行钻孔；不需要反复挪动夹具；不需要考虑钻孔位置是否为水平位置还是垂直位置，特别适合钻孔面为弧形面、凹槽管状面及仰视面的钻孔定位。本发明较现有的小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，减少了反复调节螺纹、拆夹具、涂胶水、等胶水干等工步，大大提高了小孔法测试残余应力效率和精度。

Description

一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具

技术领域

本发明涉及小孔法钻孔应力测试技术领域，尤其涉及一种在复杂工件复杂空间位置上进行小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具。

背景技术

小孔法测量残余应力时，需要采用专用夹具定位，才能保证所钻小孔正好是测量点粘贴应变片的中心。目前小孔法测应力主要采用三脚或者四脚的固定夹具；利用螺纹和螺母进行水平和垂直的调节，采用胶水将定位夹具固定在测试件上。其主要存在以下缺点：对于水平面的测量可以使用，但是测量弧形面、管状面、凹槽、仰视面和一些其它非水平位置时普通夹具就不能满足使用要求；而工程应用中残余应力的测量主要处于应力复杂处也就是结构复杂处，所以其不能适应工程使用,只能适用于实验室；每测试一个点，夹具需要拆除安装和固定，工作效率很低，损耗大量时间。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题和不足，提供一种结构简单，调节、操作方便，缩短测量时间，提高测量效率和精度的小孔法测量残余应力测试的钻孔定位夹具。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，由底座1，安装在底座1上的可调支撑架和连接在可调支撑架顶端的钻孔夹具组成。

所述底座1由上下两块板组成，下板底部设置有用于辅助底座固定的磁铁，下板上平面以中心为半径设置有一圈若干个定位销孔，四角处分别设有固定螺钉孔，上板设置有中心孔，并通过螺钉和下板连接，上板与下板可相对转动，上板对应下板设置有的一圈若干个定位销孔任一孔中心设有一定位销，测量时上板转到所需角度放下定位销拧紧螺钉。

所述可调支撑架包括下回形杆2、左回形杆3、右回形杆4、伸长上回形杆5和滑动可伸缩锁紧固定杆6，其中伸长上回形杆5的长度比下回形杆2的长度长若干倍；所述下回形杆2的左端与左回形杆3的下端相铰接，所述下回形杆2的右端与右回形杆4的下端相铰接，所述右回形杆4的上端与所述伸长上回形杆5的右端相铰接，所述左回形杆3的上端与所述伸长上回形杆5对应下回形杆2的长度位置相铰接，通过至少2根撑杆分别与2根伸长上回形杆5相垂直连接构成一相互隔离的双层立体平行四边形连杆机构；所述双层立体平行四边形连杆机构相邻伸长上回形杆5、下回形杆2和左右回形杆3、4之间对角安装有滑动可伸缩锁紧固定杆6；所述滑动可伸缩锁紧固定杆6的一端连接在下回形杆2与右回形杆4相铰接支点上，另一端连接在左回形杆3与伸长上回形杆5相铰接支点上。通过调节滑动可伸缩锁紧固定杆6可使双层立体平行四边形连杆机构相对转动，当达到所需高度时锁紧滑动可伸缩锁紧固定杆6。所述下回形杆2与所述底座1的上板相连接。

所述钻孔夹具由翻转板7和与翻转板7相连接的钻孔靠模构成。其中所述翻转板7为一侧平面上对称设置有分别与2根伸长上回形杆5的伸长端相连接的2个耳环，耳环通过设置的旋转轴与伸长上回形杆5的伸长端开有的孔相连接，翻转板7可绕旋转轴180°转动；所述伸长上回形杆5的端头为设有齿条的半圆弧形面，所述翻转板7对应齿条的两侧分别设有安放定位销的孔，翻转板7到达所需角度后放下定位销，定位销则卡在伸长上回形杆5端头的齿条中，拧紧螺钉。所述钻孔靠模包括固定套筒8和安置在固定套筒8内孔中的钻套9；所述固定套筒8外侧连接有齿条分度盘，所述翻转板7对应分度盘齿条设有安放定位销的孔，所述固定套筒8通过分度盘中心螺钉与翻转板7连接，并可相对翻转板7做360°转动；调节固定套筒8角度时，先调好所需角度，放下翻转板7上的定位销，然后拧紧固定螺钉。所述固定套筒8分为上下两部分，上下部分通过螺纹连接；所述钻套9卡在固定套筒8上下部分之间，在锁紧螺钉作用下完成定心。

所述固定套筒8的上下两个圆筒体，其中下圆筒体的内圆为上大下小直径，外圆设有与分度盘相连接的孔。所述固定套筒8外圆周上还均等设有4个用于调整钻套定心的螺钉孔。

所述钻套9为外圆设有与所述固定套筒8大内圆相配合的一凸圆的圆筒体，所述钻套9的内圆为系列大小不同直径。

本发明的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的主要优点和有益效果是：

1、本发明中的底座、可调支撑架和钻孔夹具均可转动和调节，通过转动底座，调节可调支撑架和转动钻孔夹具可完成对分布于一条线或一片区域的应变片进行钻孔，不需要反复挪动夹具，不需要考虑钻孔位置是否为水平位置还是垂直位置，适用范围宽，特别适合钻孔面为弧形面、凹槽管状面及仰视面的钻孔定位。

2、本发明较现有的小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，减少了反复调节螺纹、拆夹具、涂胶水、等胶水干等工步，大大提高了小孔法测试残余应力的效率和精度。

附图说明

图1为本发明的结构立体示意图。

图2为本发明的底座下板构造示意图。

图3为本发明的底座上板构造示意图。

图4为本发明的翻转板示意图。

图5为本发明的翻转板正视图。

图6为本发明的钻孔靠模图。

图7为本发明的钻孔靠模齿条分度盘图。

图8为本发明的固定套筒与钻套装配剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，由底座1，安装在底座上的可调支撑架和连接在可调支撑架顶端的钻孔夹具组成。

所述底座1由上下两块板组成，下板底部设置有用于辅助底座固定的磁铁，下板上平面以中心为半径设置有一圈若干个定位销孔，四角处分别设有固定螺钉孔，上板设置有中心孔，并通过螺钉和下板连接，上板与下板可相对转动，上板对应下板设置有的一圈若干个定位销孔中心设有一定位销，测量时上板转到所需角度放下定位销拧紧螺钉。

所述可调支撑架包括下回形杆2、左回形杆3、右回形杆4、伸长上回形杆5和滑动可伸缩锁紧固定杆6，其中伸长上回形杆5的长度比下回形杆2的长度长若干倍；所述下回形杆2的左端与左回形杆3的下端相铰接，所述下回形杆2的右端与右回形杆4的下端相铰接，所述右回形杆4的上端与所述伸长上回形杆5的右端相铰接，所述左回形杆3的上端与所述伸长上回形杆5对应下回形杆2的长度位置相铰接，通过至少2根撑杆分别与2根伸长上回形杆5相垂直连接构成一相互隔离的双层立体平行四边形连杆机构；所述双层立体平行四边形连杆机构相邻伸长上回形杆5、下回形杆2和左右回形杆3、4之间对角安装有滑动可伸缩锁紧固定杆6；所述滑动可伸缩锁紧固定杆6的一端连接在下回形杆2与右回形杆4相铰接支点上，另一端连接在左回形杆3与伸长上回形杆5相铰接支点上。通过调节滑动可伸缩锁紧固定杆6可使双层立体平行四边形连杆机构相对转动，当达到所需高度时锁紧滑动可伸缩锁紧固定杆6。所述下回形杆2与所述底座1的上板相连接，

所述钻孔夹具由翻转板7和与翻转板7相连接的钻孔靠模构成。其中所述翻转板7为一侧平面上对称设置有分别与2根伸长上回形杆5的伸长端相连接的2个耳环，耳环通过设置的旋转轴与伸长上回形杆5的伸长端开有的孔相连接，翻转板7可绕旋转轴180°转动；所述伸长上回形杆5的端头为设有齿条的半圆弧形面，所述翻转板7对应齿条的两侧分别设有安放定位销的孔，翻转板7到达所需角度后放下定位销，定位销则卡在伸长上回形杆5端头的齿条中，拧紧螺钉。

所述钻孔靠模包括固定套筒8和安置在固定套筒8内孔中的钻套9；所述固定套筒8外侧连接有齿条分度盘，所述翻转板7对应分度盘齿条设有安放定位销的孔；所述固定套筒8通过分度盘中心螺钉与翻转板7连接，并可相对翻转板7做360°转动；调节固定套筒8角度时，先调好所需角度，放下翻转板7上的定位销，然后拧紧固定螺钉。所述固定套筒8分为上下两部分，上下部分通过螺纹连接；所述钻套9卡在固定套筒8上下部分之间，调整固定套筒8圆周上设有的4个螺钉，完成钻套9的定心。

测量时，先在测量区域外固定好钻孔定位夹具的底座1，调节可调支撑架的四边形机构，使固定套筒8位于测量区域上方，锁紧滑动可伸缩锁紧固定杆6的定位销。然后调节翻转板7和固定套筒8，使固定套筒8的轴线垂直于所测量平面，并使钻套9中心对准应变片中心。

图2和图3所示为小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的底座1示意图。底座1由上下两块板组成，下板四角设有固定螺钉孔1-1，用于固定底座；底座下板还安装有磁铁1-4，用于辅助固定底座；上板通过螺钉孔1-2和下板相连；调节时旋转上板到一定角度时，放下定位销1-5，拧紧固定螺钉孔1-2处螺钉。

图4和图5所示为小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的翻转板7示意图。翻转板7为一侧平面上对称设置有2个耳环，2耳环分别与2根伸长上回形杆5的伸长端相连接；耳环设置有安装旋转轴的孔，通过旋转轴与伸长上回形杆5的伸长端开有的孔相连接，实现翻转板7绕旋转轴180°转动；翻转板7对应齿条的两侧分别设有安放定位销的孔7-1；翻转板7对应钻孔靠模齿条分度盘处设有安放定位销的孔7-2；翻转板7中部设有与钻孔靠模相连接的旋转轴心孔。

图6和图7所示为小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的固定套筒8的构造示意图。固定套筒8分为分度盘8-1和筒体8-2两部分；分度盘8-1连接在筒体8-2外圆一侧，通过3个螺钉连接在筒体8-2上，分度盘8-1与翻转板7上部设有的定位销共同作用实现固定套筒8的定位；筒体8-2分为上下两部分，上下两部分通过螺纹连接。

图8所示为小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的固定套筒8与钻套9装配图。固定套筒8分为上下两部分，上部分8-2-1通过螺纹与下部分8-2-2连接，用来夹紧钻套9；调节时，先旋转固定套筒8到达所需角度，放下翻转板7上定位销，然后拧紧螺钉，使得钻套9的中心位于应变片中心。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，其特征在于：由底座和安装在底座上的可调支撑架以及连接在可调支撑架上伸长回形杆的钻孔夹具组成；

所述底座由上下两块板组成，下板上平面以中心为半径圆周设置有若干个定位销孔，四角处分别设有固定螺钉孔，上板设置有中心孔，并通过螺钉和下板相连接，上板与下板可相对转动，上板对应下板设置的定位销孔任一孔中心设有一定位销；

所述可调支撑架包括下回形杆、左回形杆、右回形杆、伸长上回形杆和滑动可伸缩锁紧固定杆，其中所述下回形杆的左端与左回形杆的下端相铰接，所述下回形杆的右端与右回形杆的下端相铰接，所述右回形杆的上端与所述伸长上回形杆的右端相铰接，所述左回形杆的上端与所述伸长上回形杆对应下回形杆的长度位置相铰接，通过至少2根撑杆分别与2根伸长上回形杆相垂直连接构成一相互隔离的双层立体平行四边形连杆机构；所述双层立体平行四边形连杆机构相邻上下回形杆和左右回形杆之间对角安装有滑动可伸缩锁紧固定杆；

所述钻孔夹具由翻转板和与翻转板相连接的钻孔靠模构成，其中所述翻转板为一侧平面上对称设置有分别与2根伸长上回形杆的伸长端相连接的2个耳环，耳环设有安装旋转轴的孔与伸长上回形杆的伸长端开有的孔相连接，翻转板可绕旋转轴180°转动；所述伸长上回形杆的端头为设有齿条的半圆弧面，所述翻转板对应齿条的两侧分别设有安放定位销的孔；所述钻孔靠模包括固定套筒和安置在固定套筒内孔中的钻套；所述固定套筒外侧连接有带齿的分度盘，所述翻转板的上部对应分度盘齿宽中心设有安放定位销的孔，所述固定套筒通过分度盘中心设有的螺钉与翻转板连接，并可相对翻转板做360°转动。

2.根据权利要求1所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，其特征在于：所述底座的下板底部还设置有用于辅助底座固定的磁铁。

3.根据权利要求1所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，其特征在于：所述滑动可伸缩锁紧固定杆的一端连接在下回形杆与右回形杆相铰接支点上，另一端连接在左回形杆与伸长上回形杆相铰接支点上。

4.根据权利要求1所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，其特征在于：所述固定套筒为分别设有连接螺纹的上下两个圆筒体，其中下圆筒体的内圆为上大下小，外圆设有与分度盘相连接的孔。

5.根据权利要求1所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，其特征在于：所述钻套为外圆设有与所述固定套筒大内圆相配合的一凸圆的圆筒体。

6.根据权利要求1或5所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，其特征在于：所述钻套的内圆为系列大小不同直径。

7.根据权利要求1或4所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，其特征在于：所述固定套筒外圆周上还均等设有4个用于调整钻套定心的螺钉孔。

8.根据权利要求1所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具，其特征在于：所述伸长上回形杆的长度为下回形杆长度的若干倍。