CN104697851A - 薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具 - Google Patents

薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具 Download PDF

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向巧
何勇
苏雷
张晓峰
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Abstract

本发明提出的一种薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具，分为结构相同、镜像对称的上、下夹具，由拉杆和设置在拉杆端头上，夹持薄板拉伸试验件的楔形块夹头及其外环套组成，由两个对称楔形块组成的楔形块夹头装配在上述外环套的内锥孔内，在内锥孔大端延伸段制有邻接内螺纹，楔形块夹头在外环套螺纹预紧力作用下预紧楔形块，楔形块沿所述外环套内锥孔斜面产生位移，对薄板拉伸试验件夹持段提供垂直方向正压力和薄板拉伸试验件拉伸方向摩擦力，现拉伸过程中夹具的自锁功能。本发明克服了现有技术利用薄板拉伸试验件转接处承力，将导致材料塑性延展不充分，甚至造成应力集中问题，解决了易断裂位置接近转接处，影响对薄板拉伸试验件材料塑性性能准确判断的弊端。

Description

薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具
技术领域
本发明涉及一种主要用于板厚小于0.8mm的薄板进行高温拉伸试验的夹具，具体涉及一种薄板自锁型高温拉伸试验夹具。
背景技术
高温拉伸试验是将待检测薄板拉伸试验件与拉伸试验设备连接并升温至试验温度后，在轴向拉伸载荷下测定材料高温性能的一种试验方法。将待检测薄板拉伸试验件与拉伸试验设备连接的装置称为薄板拉伸试验件夹具。传统采用挂销式连接的薄板高温拉伸薄板拉伸试验件夹具的不足之处在于,当薄板拉伸试验件厚度较小时，薄板拉伸试验件夹持段会在销钉处起皱变形或撕裂，造成试验数据准确性降低,甚至试验结果无效。
在中国专利公开号为CN103674693A公开的一种《薄板高温拉伸试验的夹持模具》中，薄板拉伸试验模具由镜像对称的一对夹具体、内设的楔形槽、钳块、插销、外框等结构组成。该夹具虽然解决了传统薄板挂销式高温拉伸夹具容易在薄板拉伸试验件夹持段失稳撕裂的问题，但仍然存在以下不足之处：
1、该夹具利用夹具与薄板拉伸试验件夹持段的摩擦力，将轴向拉伸载荷传递至薄板拉伸试验件试验段并进行性能考核。公知的摩擦力大小与其垂直方向的压力成正比，由于两楔形槽上端处于自由状态，仅靠楔形槽自身重力不能有效预紧楔形槽与夹具体，也就不能提供足够的正压力和对薄板拉伸试验件足够的摩擦力，这将导致轴向拉伸载荷增大时，薄板拉伸试验件夹持段从楔形槽中滑出。
2、强化夹具体的外框下部开孔内径略大于薄板拉伸试验件平行段宽度，目的是使其弧形挂肩与薄板拉伸试验件转接处有足够的面积接触承力。但是，该夹持模具中薄板拉伸试验件夹持段宽度明显大于强化外框内孔直径，导致薄板拉伸试验件安装困难。同时，薄板拉伸试验件夹持段与试验段转接处的主要作用是使薄板拉伸试验件试验段与夹持段在拉伸过程中材料塑性能够更好、平稳的过度，若利用薄板拉伸试验件转接处承力，将导致材料塑性延展不充分，甚至造成应力集中，使得断裂位置接近转接处，影响到对材料塑性性能的准确判断。
发明内容
本发明的目的是针对传统挂销式夹具易撕裂薄板拉伸试验件夹持段和现有夹具薄板拉伸试验件夹持段易滑出、夹具安装困难的不足之处，提供一种结构简单、安装便捷，夹持更加稳定可靠，采用螺纹预紧自锁的薄板拉伸试验夹具。
本发明采用的技术方案是：一种螺纹预紧自锁的薄板拉伸试验夹具，分为结构相同、镜像对称的上、下夹具，分别夹持薄板拉伸试验件5的两端。夹具由拉杆1和设置在所述拉杆端头上，夹持薄板拉伸试验件的楔形块夹头4及其外环套3组成，其特征在于：所述的外环套制有与所述楔形块夹头形状一致的内锥孔，由两个对称楔形块组成的楔形块夹头4装配在上述外环套3的内锥孔内，在所述内锥孔大端延伸段制有邻接内螺纹，外环套3邻接内螺纹通过拉杆2端头的外螺纹将楔形块夹头4预紧自锁在拉杆2上，楔形块夹头在所述外环套螺纹预紧力作用下预紧楔形块，楔形块夹头4沿所述外环套3内锥孔斜面产生位移，对薄板拉伸试验件夹持段提供垂直方向正压力和薄板拉伸试验件拉伸方向摩擦力，现拉伸过程中夹具的自锁功能。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
1.夹持更加稳定可靠。本发明采用与楔形块夹头形状一致的内锥孔外环套，以螺纹锁紧方式自锁锁紧楔形块，利用薄板拉伸试验件夹持段与楔形块的摩擦力带动楔形块沿外环套内斜面方向位移形成足够的正压力，产生继续增大的摩擦力来实现楔形块夹具的自锁功能，而且轴向拉伸载荷越大，夹持越紧，由此实现薄板拉伸试验件夹持段牢固夹持，不会滑出。相较于传统的销钉连接，能够有效避免因薄板拉伸试验件夹持端的销钉孔开裂或起皱造成的试验结果无效，亦可有效避免因销钉孔机加工不同心造成的薄板拉伸试验件强度降低。
2.结构简单、安装便捷。本发明将由两个对称楔形块组成的楔形块夹头4装配在外环套的内锥孔内，楔形块夹头在外环套螺纹预紧力作用下即可预紧楔形块，结构简单、安装便捷，不需要加工薄板薄板拉伸试验件薄板拉伸试验件夹持段承力孔。可缩短薄板拉伸试验件加工周期，还可以有效减少薄板拉伸试验件夹持端的宽度，节约试验成本。
本发明采用自锁锁紧原理锁紧薄板拉伸试验件，使轴向拉伸载荷越大，夹持越紧，对薄板拉伸试验件夹持段提供足够的垂直方向正压力和薄板拉伸试验件拉伸方向摩擦力，使薄板拉伸试验件试验段与夹持段在拉伸过程中材料塑性能够更好、更加平稳的过度，克服了现有技术利用薄板拉伸试验件转接处承力，将导致材料塑性延展不充分，甚至造成应力集中问题，解决了易断裂位置接近转接处，影响对薄板拉伸试验件材料塑性性能准确判断的弊端。
本发明对板厚小于0.8mm的薄板更加适用和有效。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具构造剖视图。
图2是图1的外环套A-A剖面示意图。
图3是图1的左视图。
图中：1拉杆，2拉杆凸台，3外环套，4楔形块夹头，5薄板拉伸试验件，6矩形槽，7邻接螺纹。
具体实施方式
如图1-图3所示，本发明所公开的薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具，包括一对镜像对称的拉杆1和设置在所述拉杆端头上，夹持锁薄板拉伸试验件的楔形块夹头4及其外环套。其中，拉杆1轴端制有凸台2。外环套3制有与所述楔形块夹头形状一致的内锥孔，在内锥孔大端延伸段制有邻接内螺纹7，外环套3邻接内螺纹7通过拉杆2端头的外螺纹将楔形块夹头4预紧自锁在拉杆2上。外环套3的内孔面为斜面且与楔形块夹头4配合，外环套3底面开有图2、图3所示的矩形槽6，矩形槽6的作用是使薄板拉伸试验件夹持段能从中穿过。楔形块夹头4由两个对称楔形块组成。对称的两块楔形块装配外环套3的内锥孔。楔形块夹头4通过外环套内锥孔的后部被内接螺纹旋紧在外环套3内锥孔内。外环套3内螺纹与拉杆1镙接连接的外螺纹。楔形块夹头4在外环套螺纹预紧力作用下预紧楔形块，楔形块4沿所述外环套3内内锥孔斜面产生位移，对薄板拉伸试验件夹持段提供垂直方向正压力和薄板拉伸试验件拉伸方向摩擦力，现拉伸过程中夹具的自锁功能。
使用时，将对称的两块楔形块夹持面贴合，从外环套3的螺纹端放入外环套3中，并保证贴合面与外环套矩形槽位于一条直线上。将薄板拉伸试验件5夹持段从外环套3的矩形槽6和两块楔形块的贴合面中穿过，直至薄板拉伸试验件夹持段完全位于贴合面内。调整薄板拉伸试验件夹持段位置，使其垂直中线与楔形块垂直中线重合。将外环套与拉杆1的连接外螺纹对准并旋紧，使拉杆轴端上的凸台2顶紧外环套3内的楔形块夹头4的底部，楔形块夹头4受外环套3内锥孔的几何约束，形成对薄板拉伸试验件5夹持段的预紧压力。根据薄板拉伸试验件材料的不同，预紧压力需要增大时，可采用管钳或活动扳手继续旋紧外环套3，以增大预紧压力。采用相同步骤安装薄板拉伸试验件另一端，安装完成后即可开始试验。
拉伸过程中随着轴向载荷的增加，薄板拉伸试验件夹持段与楔形块的摩擦力将带动楔形块沿外环套3内斜面方向继续发生位移，与外环套3内孔形成更大的几何约束,使薄板拉伸试验件夹持段上的摩擦力增大，达到自锁夹持的效果。试验完成后,松开外环套3与拉杆1的连接，可非常地方便取出楔形块夹头4，对端楔形块贴合面与外环套矩形槽6，取出薄板拉伸试验件。
根据上述公开的薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具，由本领域专业技术人员可轻易实现或使用本发明。并且完全理解上述公开内容后，可设计处多种变形和修改。因此本发明将不会被限制于本文所公开的具体实施例，而是要符合与楔形预紧功能相一致的所有变形和修改及其等同物。

Claims (5)

1.一种薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具，分为结构相同、镜像对称的上、下夹具，由拉杆(1)和设置在所述拉杆端头上，夹持薄板拉伸试验件的楔形块夹头(4)及其外环套(3)组成，其特征在于：所述的外环套制有与所述楔形块夹头形状一致的内锥孔4，由两个对称楔形块组成的楔形块夹头(4)装配在上述外环套(3)的内锥孔内，在所述内锥孔大端延伸段制有邻接内螺纹，外环套(3)邻接内螺纹通过拉杆(2)端头的外螺纹将楔形块夹头(4)预紧自锁在拉杆(2)上，楔形块夹头在所述外环套螺纹预紧力作用下预紧楔形块，楔形块夹头(4)沿所述外环套(3)内锥孔斜面产生位移，对薄板拉伸试验件夹持段提供垂直方向正压力和薄板拉伸试验件拉伸方向摩擦力，现拉伸过程中夹具的自锁功能。
2.如权利要求1所述的薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具，其特征在于：外环套(3)底面开有矩形槽(6)。
3.如权利要求1所述的薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具，其特征在于：拉杆(1)轴端制有凸台(2)。
4.如权利要求1所述的薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具，其特征在于：拉杆轴端上的凸台(2)顶紧外环套(3)内的楔形块夹头(4)的底部，楔形块夹头(4)受外环套(3)内锥孔的几何约束，形成对薄板拉伸试验件(5)夹持段的预紧压力。
5.如权利要求1所述的薄板拉伸试验件螺纹预紧夹具，其特征在于：两块楔形块夹持面贴合，贴合面与外环套矩形槽位于一条直线上。
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