CN105588770B - 一种法兰面紧固件疲劳试验工装 - Google Patents

一种法兰面紧固件疲劳试验工装 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种法兰面紧固件疲劳试验工装，包括上垫片，上垫片上设有竖向中心孔和水平支撑面，试验工装还包括用于在水平支撑面上装夹定位待试验法兰面紧固件以使其与所述上垫片的竖向中心孔同轴布置的中心定位装置，中心定位装置具有用于同轴定位装夹待试验法兰面紧固件的法兰支撑部的外圆柱面的中心定位型腔，中心定位装置和所述上垫片之间设有用于使中心定位装置的中心定位型腔与上垫片的竖向中心孔同轴布置的定位结构。借助中心定位装置及上垫片之间的定位结构，实现法兰面紧固件与上垫片的竖向中心孔的同轴配合，由于法兰面紧固件的法兰支撑部的外圆柱面和杆部是同轴布置的，进而有效保证杆部在竖向中心孔中不会出现偏移而产生局部磨蹭。

Description

一种法兰面紧固件疲劳试验工装
技术领域
本发明涉及一种法兰面紧固件疲劳试验工装。
背景技术
随着近几年航天航空领域的大力发展，越来越多的法兰面细杆紧固件被使用在航天航空领域中。这种法兰细杆紧固件的结构如图1、图2所示，包括杆体401及布置在杆体401前端的头部，杆体后端设有外螺纹段402，头部具有供扳手扳拧的施力段403，在紧固件的头部和杆体之间设有超出施力段径向尺寸的法兰支撑部404，法兰支撑部404的支撑外周面405为圆柱面。
在疲劳试验时，将法兰面细杆紧固件安装如3所示的用于对普通紧固件进行疲劳试验的试验工装上进行相应试验，现有的疲劳试验的试验工装包括沿上下方向间隔对应布置的上夹具100和下夹具200，上夹具100的对应穿孔中设有上垫片101，下夹具200的对应穿孔中设有下垫片201，将待试验的紧固件试件300穿装在上下上垫片的对应穿孔中，将试验螺母301对应选装在紧固件试件300的外螺纹段上，然后对应进行疲劳试验。
由于上述的法兰面细杆紧固件在尺寸上有别于普通紧固件，试验后常常出现细杆紧固件的头部与杆部过渡的头杆结合处有部分地方存在较为严重的磨蹭，这说明试验样件在试验过程中中心定位不准而与工装发生了局部磨蹭，在这种情况下出现试验件掉头的情况下，无法保证试验结果的准确性，容易遭到质疑，影响正常测量。
发明内容
本发明提供一种法兰面紧固件疲劳试验工装，以解决现有技术中采用在普通紧固件的疲劳试验工装上对法兰面细杆紧固件进行疲劳试验时容易出现因为试验样件中心定位不准导致与工装发生局部磨蹭的技术问题。
本发明所提供的法兰面紧固件疲劳试验工装的技术方案是：一种法兰面紧固件疲劳试验工装，包括用于定位装配待试验法兰面紧固件的上夹具和用于装配在上夹具上的上垫片，上垫片上设有供待试验法兰面紧固件的杆部间隙穿过的竖向中心孔和用于与待试验法兰面紧固件的法兰支撑部支撑顶压配合的水平支撑面，试验工装还包括用于在水平支撑面上装夹定位待试验法兰面紧固件以使其与所述上垫片的竖向中心孔同轴布置的中心定位装置，中心定位装置具有用于同轴定位装夹待试验法兰面紧固件的法兰支撑部的外圆柱面的中心定位型腔，中心定位装置和所述上垫片之间设有用于使中心定位装置的中心定位型腔与上垫片的竖向中心孔同轴布置的定位结构，定位结构包括设置在中心定位装置和上垫片的其中一个上的定位销及设置在另一个上的与定位销对应定位插配的定位孔或定位槽。
所述的中心定位装置包括用于在水平面内相向运动以夹持所述待试验法兰紧固件的法兰支撑部的两水平夹持块和向两水平夹持块施加迫使两者相向运动的作用力的弹性件，两水平夹持块具有相向布置的相向夹持面，两相向夹持面形成所述的中心定位型腔。
所述的两相向夹持面中的其中一个相向夹持面上设有V型定位槽、另一个相向夹持面具有与所述V型定位槽配合的平面段，V型定位槽和平面段配合形成所述的中心定位型腔。
所述的定位结构包括设置在上垫片的水平支撑面上的两定位销和设置在所述中心定位装置上的两定位孔或两定位槽，所述两定位销关于所述上垫片的竖向中心孔的中心线中心对称布置，所述两定位孔或两定位槽则关于所述中心定位装置的中心定位型腔的中心线中心对称布置。
所述的中心定位装置上设有与所述两定位销对应插配的两定位槽，两定位槽设置在所述两相向夹持面的其中一个相向夹持面上。
所述的两水平夹持块之间设有用于引导两水平夹持块相向水平运动的导向杆，两水平夹持块为沿水平方向间隔布置的第一水平夹持块和第二水平夹持块，导向杆与第一水平夹持块固定连接、与第二水平夹持块上设有的导向孔导向移动装配。
所述的导向杆具有沿着远离第一水平夹持块的方向穿出所述第二水平夹持块上的导向孔的穿出段，穿出段的末端固设有动力挡板，所述弹性件为套装在所述穿出段上且两端对应顶压在第二水平夹持块和动力挡板上的压簧。
所述的第二水平夹持块上设有用于供操作人员施力以克服弹性件的作用力迫使第一水平夹持块和第二水平夹持块相背移动的施力部。
所述的施力部为施力长槽。
本发明的有益效果是：本发明所提供的法兰面紧固件疲劳试验工装在使用时，将上垫片布置在相应上夹具上，并使待试验的法兰面紧固件的杆部间隙穿过上垫片的竖向中心孔，法兰面紧固件的法兰支撑部与上垫片的水平支撑面支撑顶压配合，并且，为避免出现局部磨蹭，利用与上垫片定位装配的中心定位装置实现对法兰面紧固件的中心定位，使用时，利用布置在上垫片和中心定位装置之间的定位结构使得装配在在一起的上垫片的竖向中心孔与中心定位装置的中心定位型腔同轴布置，并使待试验的法兰面紧固件的法兰支撑部的外圆柱面同轴的定位装配在中心定位型腔中，这样一来，借助中心定位装置及上垫片之间的定位结构，实现法兰面紧固件与上垫片的竖向中心孔的同轴配合，由于法兰面紧固件的法兰支撑部的外圆柱面和杆部是同轴布置的，进而有效保证杆部在竖向中心孔中不会出现偏移而产生局部磨蹭，消除夹具对待试验的法兰面紧固件的干扰，有效保证测量结果。
进一步地，中心定位装置包括两相向运动的水平夹持块来夹持定位待试验的法兰面紧固件，结构较为简单，操作较为方便。
进一步地，通过布置在两相向夹持面上的V型定位槽和平面段形成中心定位型腔，定位性能较好，便于实现中心定位装置对待试验法兰面紧固件的中心定位。
进一步地，，设置在上垫片上的两定位销关于上垫片的竖向中心孔的中心线中心对称布置，而设置在中心定位装置上的定位孔或定位槽则关于所述中心定位装置的中心定位型腔的中心线中心对称布置，这样一来，只要将定位销与定位孔或定位槽对应配合，即可有效保证中心定位型腔与竖向中心孔的同轴布置，定位结构简单可靠。
进一步地，采用布置在中心定位装置上的两定位槽与上垫片上的定位销定位插配，且将定位槽设在其中一个相向夹持面上，这样可以利用定位销和定位槽的定位插配，结合弹性件的弹性作用力来依据定位销的定位调整中心定位装置的位置，最终使得两相向夹持面夹持定位的待试验的法兰面紧固件与上垫片的竖向中心孔同轴布置。
进一步地，利用导向杆和导向孔相配合的结构实现两水平夹持块在水平面内的相向运动，导向结构导向可靠。
进一步地，在第二水平夹持块上设有用于供操作人员施力以克服弹性件的作用力迫使第一水平夹持块和第二水平夹持块相背移动的施力部，这样便于试验人员操作第二水平夹持块以使得两水平夹持块相分离，便于将待试验的法兰面紧固件送入两相向夹持面之间。
附图说明
图1是法兰面细杆紧固件的结构示意图；
图2是图1所示法兰面细杆紧固件的左侧示意图；
图3所示为现有的普通紧固件的疲劳试验工装的结构示意图；
图4是本发明所提供的法兰面紧固件疲劳试验工装的一种实施例的结构示意图；
图5是图4所示试验工装的俯视图；
图6是图4中法兰面紧固件中心定位装置的结构示意图；
图7是图6所示中心定位装置在上垫片上对法兰面细杆紧固进行中心定位的定位原理图。
具体实施方式
如图4至图7所示，一种法兰面紧固件疲劳试验工装的实施例，该实施例中的疲劳试验工装与现有技术中的常用的疲劳试验工装同样包括上夹具和下夹具以及对应布置在上下夹具上的上垫片及下垫片，上垫片上设有供待试验法兰面紧固件的杆部间隙穿过的竖向中心孔和用于与待试验法兰面紧固件的法兰支撑部支撑顶压配合的水平支撑面。
与现有技术不同的是：本实施例中的试验工装还包括用于在上垫片的水平支撑面上装夹定位待试验法兰面紧固件50以使其与上垫片的竖向中心孔同轴布置的中心定位装置40，此处的中心定位装置40主要在试验前安装待试验件时使用，在定位完成后，加预载荷，之后就可以将中心定位装置取下来。
本实施例中，中心定位装置40具有用于同轴定位装夹待试验法兰面紧固件50的法兰支撑部的外圆柱面的中心定位型腔8，此处的中心定位装置40具体包括用于在水平面内相向运动以夹持所述待试验法兰紧固件50的法兰支撑部的两水平夹持块和向两水平夹持块施加迫使两者相向运动的作用力的弹性件，两水平夹持块分别为沿水平方向间隔布置的第一水平夹持块1和第二水平夹持块2，两水平夹持块具有相向布置的相向夹持面，两相向夹持面为设置在第一水平夹持块1上的第一相向夹持面11和设置在第二水平夹持块2上的第二相向夹持面21，两相向夹持面形成中心定位型腔8，具体来说，在第二相向夹持面21上设有V型定位槽22，第一相向夹持面11具有与V型定位槽22配合的平面段，V型定位槽22和平面段配合形成中心定位型腔8。使用时，通过弹性件的作用使两水平夹持块相向运动以在中心定位型腔中实现对待试验的法兰面紧固件的装夹定位。
本实施例中，在中心定位装置和上垫片之间设有用于使中心定位装置的中心定位型腔与上垫片的竖向中心孔同轴布置的定位结构，该定位结构具体包括设置上垫片30上的定位销32及设置在中心定位装置上的定位槽9。
具体来讲，设置在上垫片30的水平支撑面33上的两定位销32关于上垫片30的竖向中心孔31的中心线中心对称布置，而设置在中心定位装置上的两定位槽9则关于中心定位型腔8的中心线中心对称布置。本实施例中，将两定位槽9对应设在第二水平夹持块2上的第二相向夹持面22上。
本实施例中，两水平夹持块之间设有用于引导两水平夹持块相向水平运动的导向杆4，导向杆4与第一水平夹持块1固定连接、与第二水平夹持块2上设有的导向孔3导向移动装配。并且，导向杆4具有沿着远离第一水平夹持块的方向穿出第二水平夹持块2上的导向孔3的穿出段，在穿出段的末端固设有动力挡板6，弹性件为套装在穿出段上且两端对应顶压在第二水平夹持块2和动力挡板6上的压簧5。
并且，在第二水平夹持块2上设有用于供操作人员施力以克服弹性件的作用力迫使第一水平夹持块和第二水平夹持块相背移动的施力部，该施力部具体为施力长槽7。
使用时，将待试验的法兰面紧固件对应安装在高频疲劳试验机的试验工装中，将中心定位装置放置在上夹具60的上垫片30上，操作人员在施力长槽7中施加作用力以将第一水平夹持块1和第二水平夹持块2分开，以便于可以容纳夹持待试验的法兰面紧固件50的法兰支撑部，然后使第二水平夹持块2上的两定位槽9与上垫片30上的两定位销32对应定位插配，放开动力挡板6，在压簧5的作用下将两水平夹持块相向运动以夹持待试验的法兰面紧固件。此时，待试验的法兰面紧固件50的法兰支撑部与中心定位型腔同轴布置，而中心定位型腔则与上垫片33的竖向中心孔同轴布置，进而使得法兰面紧固件上的法兰支撑部及杆部均与上垫片的竖向中心孔同轴布置，然后对试验施加载荷，让试验的位置与上下垫片的位置固定，取下中心定位装置，开始进行疲劳试验。
实际上，从图7中可以较为清楚的看到中心定位装置与上垫片配合而实现对法兰面紧固件的定位原理，定位时，分成a-a向定位与b-b向定位，a-a向与b-b向相互垂相交且相交的中心线经过上垫片的竖向中心孔的中心线，a-a向的定位是靠上垫片上的两个定位销与第二水平夹持块上的两个定位槽来实现配合实现的，而b-b向的定位是第一水平夹持块和第二水平夹持块来实现的。
实际上，针对每一尺寸的法兰面紧固件需要设计一种中心定位装置或者是需要设计一种第二水平夹持块，以保证两定位槽正好关于中心定位装置的中心定位型腔的中心线呈中心对称布置，才能保证在定位槽与定位销对应插配时，使得中心定位型腔的中心线与上垫片的竖向中心孔的中心线同轴布置。
上述实施例中，中心定位装置包括两水平夹持块，两水平夹持块的相向夹持面上的设有的V型定位槽和平面段形成中心定位型腔，在其他实施例中，两水平夹持块的两相向夹持面上也可以分别设置半圆形定位槽来配合实现对法兰面紧固件的法兰支撑面的定位。在其他实施例中，中心定位装置也可以采用其他形式，如设置具有中心孔的三角形中心定位架，并在三角形中心定位架的三个侧面上分别加装弹性装配的夹持块，利用三个移动的夹持块共同形成用于装夹定位待试验法兰面紧固件的中心定位型腔，相应的，此时，可以在三角形中心定位架上设置绕周向均布的三个定位孔，利用设置在上垫片上的三个定位销对应实现对三角形中心定位架的定位，保证中心定位装置上的中心定位型腔与上垫片的法兰中心孔同轴布置。
上述实施例中，在上垫片上设置定位销，而在中心定位装置上设置定位槽，在其他实施例中，也可以中心定位装置上设置定位孔。相应的，也可以在上垫片上设置定位孔或定位槽，而将定位销设在中心定位装置上。上述实施例中，弹性件为压簧，在其他实施例中，也可以将弹性件设计成拉簧，此时可以省去动力挡板。

Claims (7)

1.一种法兰面紧固件疲劳试验工装，包括用于定位装配待试验法兰面紧固件的上夹具和用于装配在上夹具上的上垫片，上垫片上设有供待试验法兰面紧固件的杆部间隙穿过的竖向中心孔和用于与待试验法兰面紧固件的法兰支撑部支撑顶压配合的水平支撑面，其特征在于：试验工装还包括用于在水平支撑面上装夹定位待试验法兰面紧固件以使其与所述上垫片的竖向中心孔同轴布置的中心定位装置，中心定位装置具有用于同轴定位装夹待试验法兰面紧固件的法兰支撑部的外圆柱面的中心定位型腔，中心定位装置和所述上垫片之间设有用于使中心定位装置的中心定位型腔与上垫片的竖向中心孔同轴布置的定位结构，定位结构包括设置在中心定位装置和上垫片的其中一个上的定位销及设置在另一个上的与定位销对应定位插配的定位孔或定位槽；所述的中心定位装置包括用于在水平面内相向运动以夹持所述待试验法兰面紧固件的法兰支撑部的两水平夹持块和向两水平夹持块施加迫使两者相向运动的作用力的弹性件，两水平夹持块具有相向布置的相向夹持面，两相向夹持面形成所述的中心定位型腔；所述的两相向夹持面中的其中一个相向夹持面上设有V型定位槽、另一个相向夹持面具有与所述V型定位槽配合的平面段，V型定位槽和平面段配合形成所述的中心定位型腔。
2.根据权利要求1所述的法兰面紧固件疲劳试验工装，其特征在于：所述的定位结构包括设置在上垫片的水平支撑面上的两定位销和设置在所述中心定位装置上的两定位孔或两定位槽，所述两定位销关于所述上垫片的竖向中心孔的中心线中心对称布置，所述两定位孔或两定位槽则关于所述中心定位装置的中心定位型腔的中心线中心对称布置。
3.根据权利要求2所述的法兰面紧固件疲劳试验工装，其特征在于：所述的中心定位装置上设有与所述两定位销对应插配的两定位槽，两定位槽设置在所述两相向夹持面的其中一个相向夹持面上。
4.根据权利要求1所述的法兰面紧固件疲劳试验工装，其特征在于：所述的两水平夹持块之间设有用于引导两水平夹持块相向水平运动的导向杆，两水平夹持块为沿水平方向间隔布置的第一水平夹持块和第二水平夹持块，导向杆与第一水平夹持块固定连接、与第二水平夹持块上设有的导向孔导向移动装配。
5.根据权利要求4所述的法兰面紧固件疲劳试验工装，其特征在于：所述的导向杆具有沿着远离第一水平夹持块的方向穿出所述第二水平夹持块上的导向孔的穿出段，穿出段的末端固设有动力挡板，所述弹性件为套装在所述穿出段上且两端对应顶压在第二水平夹持块和动力挡板上的压簧。
6.根据权利要求4所述的法兰面紧固件疲劳试验工装，其特征在于：所述的第二水平夹持块上设有用于供操作人员施力以克服弹性件的作用力迫使第一水平夹持块和第二水平夹持块相背移动的施力部。
7.根据权利要求6所述的法兰面紧固件疲劳试验工装，其特征在于：所述的施力部为施力长槽。
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