CN106840859A - 异面拉伸夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异面拉伸夹具，用于夹紧待测试连接强度的两件相互连接的零件。该异面拉伸夹具包括固定基座、移动基座、连接件、压块和挡板。其中，在该移动基座上设有腔体，该腔体沿该移动基座的厚度方向设置并沿该移动基座的厚度方向贯穿整个移动基座，该压块安装于该腔体内，该挡板连接于该移动基座的两侧并将该压块限定在该腔体内，该移动基座可滑动地连接于该固定基座上，该连接件的一端与该固定基座连接，该连接件的另一端与万能试验机连接，从而将该固定基座连接于万能试验机。本发明的异面拉伸夹具可以与普通拉伸夹具配合使用，具有结构简单，使用方便，测试准确、价格便宜等优点，具有很好的使用推广价值。

Description

异面拉伸夹具

技术领域

本发明涉及材料性能测试领域，具体涉及一种异面拉伸夹具。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料具有质轻高强、耐腐蚀、抗疲劳、可设计等一系列优点，现已在航空航天、国防军工、汽车建筑、电子电气等领域获得了广泛的应用。相对于钣金零部件，纤维增强树脂基复合材料的一大特点就是可大面积一体化成型，显著减少结构件和紧固件数量，对于提高整体结构的可靠性和安全性具有重要意义。但是限于目前的技术水平和模具尺寸，复合材料零部件之间的连接仍然是不可避免的。连接质量的好坏大大影响了复合材料的结构强度，因此胶接、铆接、螺栓连接成为当前复合材料连接研究的热点问题。

评价复合材料连接强度的最常用手段是将两块搭接连接在一起的复合材料试样置于万能材料试验机中，夹紧上下两端，然后采用拉伸方法测量连接处的断裂载荷，计算搭接剪切强度，最终评价连接质量的高低。由于连接后的两块复合材料样件处于两个不同的平面内，因此该方法不同于普通的拉伸测试，属于异面拉伸测试。普通的拉伸测试夹具处于同一个平面内，为了做到异面拉伸，需要在测试样件的两端粘结垫片，而垫片粘结质量不仅会影响测试成败和准确性，而且还费时费力，影响测试效率；另外一种方法是配置专门的异面拉伸夹具，但成套夹具价格昂贵，不是普通实验室能够随意配置。

发明内容

本发明的目的是提供一种异面拉伸夹具，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种异面拉伸夹具，用于夹紧待测试连接强度的两件相互连接的零件，所述异面拉伸夹具包括固定基座、移动基座、连接件、压块和挡板，其中，在所述移动基座上设有腔体，所述腔体沿所述移动基座的厚度方向设置并沿所述移动基座的厚度方向贯穿整个移动基座，所述压块安装于所述腔体内，所述挡板连接于所述移动基座的两侧并将所述压块限定在所述腔体内，所述移动基座可滑动地连接于所述固定基座上，所述连接件的一端与所述固定基座连接，所述连接件的另一端与万能试验机连接，从而将所述固定基座连接于万能试验机。

较佳地，在使用时两件相互连接的零件的一端伸入所述腔体内并通过所述压块压紧，两件相互连接的零件的另一端通过万能试验机夹紧，通过调整所述移动基座相对所述固定基座的位置，从而使得两件相互连接的零件的伸入所述腔体内的一端向左或向右移动一个零件厚度的距离。

较佳地，所述异面拉伸夹具用于测试复合材料的连接强度。

较佳地，通过螺钉将所述挡板连接于所述固定基座上。

较佳地，在所述移动基座的与所述固定基座连接的一端设有连接部，所述连接部上设有第一卡槽，在所述固定基座的与所述移动基座连接的一端设有第二卡槽，在所述第二卡槽内设有凸出部，通过将所述连接部伸入所述第二卡槽内以及将所述凸出部卡入所述第一卡槽中，从而将所述移动基座可滑动地连接到所述固定基座。

较佳地，在所述固定基座的所述第二卡槽的侧壁上设有固定孔，所述固定孔贯穿所述第二卡槽的侧壁，在所述固定孔内安装固定螺栓来对所述固定基座进行固定。

较佳地，所述固定基座的端部设有进样孔，所述进样孔与所述腔体垂直连通，待测试连接强度的两件相互连接的零件从所述进样孔伸入所述腔体内并由所述压块压紧。

较佳地，所述进样孔设于所述固定基座的端部的中部。

较佳地，在所述进样孔两侧的所述移动基座的端面上设有刻度。

较佳地，在所述移动基座的上表面和/或下表面设有刻度，且所述刻度设于所述腔体的外周的前部和/或后部。

较佳地，所述刻度设于所述进样孔的上方。

较佳地，在所述腔体的前方的中点设置零刻度，且从零刻度分别向左和右依次设置其他刻度。

较佳地，所述移动基座的宽度大于所述固定基座的宽度，从而当所述移动基座安装于所述固定基座上时，所述移动基座的两端从所述固定基座的两侧突出。

较佳地，所述移动基座的宽度是所述固定基座的宽度的15％-30％。

较佳地，所述移动基座比所述固定基座宽20-30mm。

较佳地，所述移动基座的一端设有连接部，在所述连接部上设有刻度，该刻度设于所述移动基座的所述连接部与所述固定基座接触的侧面。

较佳地，所述移动基座的顶端设有连接件安装孔，所述连接件的下端连接于所述连接件安装孔内。

较佳地，在所述腔体内设置两块压块，在所述两块压块的彼此相对的两个侧面上设有锯齿，从而在所述压块夹紧待测试连接强度的两件相互连接的零件时不发生滑移。

较佳地，所述两块压块的尺寸与所述腔体匹配，且所述两块压块的厚度之和小于所述腔体的宽度，从而所述压块能够在所述固定基座内左右滑动并夹紧或松开待测试连接强度的两件相互连接的零件。

较佳地，所述异面拉伸夹具还包括紧固套环，通过所述紧固套环将所述连接件分别与所述固定基座和万能试验机锁紧。

较佳地，在所述移动基座的所述腔体的两侧壁上设有多个调节孔，所述调节孔贯穿所述腔体的侧壁，在所述调节孔内安装调节螺栓来对所述压块进行固定。

较佳地，所述连接件为连接销，在所述连接销的一端设有连接孔，通过所述连接孔与万能试验机的接头进行插销式连接，以及所述连接销的另一端与所述固定基座螺纹连接。

本发明的异面拉伸夹具可以与普通拉伸夹具配合使用，具有结构简单，使用方便，测试准确、价格便宜等优点，具有很好的使用推广价值。

附图说明

图1是本发明异面拉伸夹具的立体图；

图2是本发明异面拉伸夹具的分解图；

图3是本发明异面拉伸夹具的固定基座的立体图；以及

图4是本发明异面拉伸夹具的移动基座的立体图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

本发明的异面拉伸夹具主要用于夹紧待测试连接强度的两件相互连接的零件。其通常包括固定基座、移动基座和连接件。其中，在移动基座上设有腔体，在腔体内设有压块，移动基座的一端可滑动地连接于固定基座上，连接件用于将固定基座连接于万能试验机。使用时，两件相互连接的零件的一端伸入所述腔体内并通过所述压块压紧，两件相互连接的零件的另一端通过万能试验机夹紧，通过调整所述移动基座相对所述固定基座的位置，从而使得两件相互连接的零件的伸入所述腔体内的一端向左或向右移动一个零件厚度的距离。

在本文的描述中，待测试样品、测试样品、两件相互连接的零件、以及待测试连接强度的两件相互连接的零件具有相同的含义。

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。

图1为本发明的异面拉伸夹具100的立体图。如图1所示，异面拉伸夹具100包括固定基座10、移动基座20、连接件30和压块40。移动基座20设有腔体21，压块40安装于腔体21内。移动基座20的一端可滑动地连接于固定基座10上，连接件30将固定基座10连接于万能试验机(图未示)。使用时，两件相互连接的零件(图未示)的一端伸入腔体(11)内并通过压块40压紧，另一端通过万能试验机夹紧，通过调整所述移动基座20相对所述固定基座10的位置，从而使得两件相互连接的零件的伸入腔体21内的一端向左或向右移动一个零件厚度的距离。

图2为本发明的异面拉伸夹具100的分解图，图3为本发明的异面拉伸夹具100的固定基座10的立体图。如图1-2所示，固定基座10整体上为棱柱状，其中，在基座10的底部(图3所示的方向)设有第二凹槽12，在基座10的顶部设有连接件安装孔11，在第二凹槽12的内部两侧设有凸起121。其中，第二凹槽12用于与移动基座20上的连接部22配合，凸起121用于与移动基座20上的第一凹槽23配合，连接件安装孔11用于与连接件30配合。在第二凹槽12的侧壁上设有固定孔13，固定孔13为通孔，其贯穿第二凹槽12的侧壁，固定螺栓131穿过固定孔13与移动基座20的连接部22接触，当在测试时调整好移动基座20相对于固定基座10的相对位置后，旋紧固定螺栓131将移动基座20固定于固定基座10上，下文将会详细描述。

图4为本发明的异面拉伸夹具100的移动基座20的立体图。如图4所示，移动基座20整体上也呈棱柱状，在移动基座20的上部(图4所示的方向)设有连接部22，在移动基座20的中下部设有腔体21，在腔体21的底部设有进样孔24，在腔体21的下方的移动基座20前表面上设有刻度25，刻度25位于进样孔24的外侧壁上。在移动基座20的腔体21的两侧壁上设有多个调节孔26，调节孔26为通孔，其贯穿腔体21的侧壁，调节螺栓42穿过调节孔26并抵靠在压块40上，从而对两块压块40之间的距离进行调节，并进一步调节压块施加于测试样品上的力。

在本发明的异面拉伸夹具100中，移动基座20的宽度大于固定基座10的宽度，从而当移动基座20安装于固定基座10上时，移动基座20的两端从固定基座10的两侧突出，较佳地，移动基座20的宽度是固定基座10的宽度的15％-30％，更佳地，移动基座20比固定基座10宽20-30mm。

如图2、4所示，在移动基座20的连接部22上设有刻度221，较佳地，刻度221设于连接部22的侧面220上。在本实施例中，通过如下方式设置刻度221。即将移动基座20安装于固定基座10上后，调整移动基座20相对于固定基座10的位置，当固定基座10位于移动基座20的正中位置时，即移动基座20的两侧突出固定基座10的部分相等时，也即移动基座20关于固定基座10对称时，在移动基座20两侧的突出于固定基座10的部分上设置刻度221。通过这样设置刻度221，可以使得加工量最小，节省加工成本，同时方便操作。这是因为刻度221主要是用于当需要对测试样品进行测试时，调整移动基座20相对于固定基座10的位置，因此，这样设置刻度221，在调整移动基座20相对于固定基座10的相对位置时，只需要移动相应的刻度单位即可。

虽然本实施例中刻度221设置于移动基座20的突出于固定基座10的部分，然而本领域的技术人员可以理解，也可以沿移动基座20的连接部22的与固定基座10接触的整个侧面设置刻度。

如图2所示，连接件30为连接销，该连接销为圆柱体，连接销30上端的直径比下端小，从而在连接销30的上端形成一个伸入万能实验机(图未示)的接头的伸出部31。在伸出部31上设有连接孔310，通过连接孔310与万能试验机的接头进行插销式连接。连接销30的下端伸入固定基座10上的连接件安装孔11内。较佳地，连接销30的下端与固定基座10螺纹连接。

本发明的异面拉伸夹具100还包括紧固套环32、33，其中上端的紧固套环32通过螺纹将连接销30与万能试验机的接头锁紧，下端的紧固套环33通过螺纹将连接销30与固定基座10锁紧。

如图2所示，本发明的异面拉伸夹具100包括两块压块40，每一块压块40呈棱柱状，且压块40的尺寸与移动基座20的腔体21相比配，在本实施例中，压块40的长度比腔体21的长度略小，从而将压块40安装于腔体21中。压块40的厚度小于移动基座20的腔体21的宽度的1/2，即两块压块40合在一起时其厚度小于腔体21的宽度，较佳地，两块压块40合在一起时，该两块压块的总厚度是腔体21的宽度的9/10，更佳地，两块压块40合在一起时，该两块压块的总厚度比腔体21的宽度小10mm。

其中，两块压块40的相对的表面(即接触面)上设有锯齿，用于将测试样品夹紧，使得测试时不发生滑移，从而保证测试的准确性和精确性。

如图2所示，本发明的异面拉伸夹具100还包括挡板50、51。挡板50、51别安装于移动基座20的前、后表面上，用于将压块40固定于移动基座20的腔体21内。在本实施例中，挡板50、51通过螺钉52固定于移动基座20上。虽然本实施例中使用螺钉52将挡板50、51固定于移动基座20上，然而本领域的技术人员可以理解，也可以使用本领域通常采用的其它连接方式将挡板50、51固定于移动基座20上。

如图1-2所示，安装时，压块40安装于移动基座20的腔体21中并通过挡板50、51固定，其中，挡板50、51通过螺钉52连接于移动基座20上，将移动基座20的连接部22从侧面插入固定基座10的第二凹槽12中，从而将连接部22容纳与第二凹槽12内，其中固定基座10的凸起121容纳于第一凹槽23内，连接部22可以在第二凹槽12中左右(横向)滑动，从而带动移动基座20相对于固定基座10滑动，从而调整移动基座20相对于固定基座10的位置。连接销30的下端伸入连接件安装孔11内，并通过紧固套环33将连接销30与固定基座10锁紧，连接销30的上端与万能试验机连接，并通过紧固套环32将连接销30与万能试验机的接头锁紧。最后将调节螺栓51安装于调节孔26内，将固定螺栓131安装于固定孔13内。组装好后的异面拉伸夹具100如图1所示。

下面对本发明的异面拉伸夹具100使用方法进行详细说明。

本发明的异面拉伸夹具100主要用来测试两块搭接连接在一起的复合材料(下文简称为试样)的连接强度。

(1)向内旋紧调节螺栓42，使两个压紧块40接触，并且接触线与移动基座20上的中央刻线处于同一直线上；根据试样的厚度反向调整压紧块40的位置，如试样厚度为3mm，则旋松调节螺栓42，使两个压紧块40分别向后移动1.5mm，此时压紧块间隙为3mm；

(2)将试样一端通过移动基座20底部的进样孔24放入压紧块40之间，根据测试标准确定夹紧长度，并且调整试样使其与移动基座20的所有底边垂直，然后使用扭力扳手旋紧调节螺栓42(例如扭力为40～55N·m)，检查试样是否处于进样孔21的中间位置；

(3)将连接销30与固定基座10连接在一起并安装在万能试验机的接头上，旋紧上下两个紧固套环32；

(4)将移动基座20插入固定基座10的第二凹槽12内，调整移动基座20水平位置，使其两端伸出固定基座10的长度相同，然后根据试样放置情况，向某一端移动，移动距离为试样的厚度，然后旋紧固定螺栓131；

(5)降低异面拉伸夹具的高度，使试样能够被万能试验机的下夹头夹住，夹紧长度根据测试标准而定；

(6)在万能试验机中选择测试方法，输入测试和样品参数，开始试验；

(7)同组试样的厚度一般是一致的，所以一个试样测试完成后不需要再调整移动基座20的位置，只需要稍微旋松调节螺栓42，将测完的试样取出，再放置新的试样，使用扭力扳手重新旋紧即可；若是不同厚度的试样，则需取下移动基座20，重复步骤(1)-(6)。

下面以一个测试实例具体说明本发明的异面拉伸夹具100的使用方法。

假设待测样品为连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料电阻焊接试样，总长度为178mm，宽度为25.4mm，搭接长度为25.4mm，复合材料厚度为3mm，搭接区厚度为6mm，参考标准ASTM D1002。

首先向内旋紧两侧的压紧螺栓42，使两个压紧块40接触，并且接触线与移动基座上的中央刻线处于同一直线上；

然后旋松压紧螺栓，使两个压紧块分别向后移动1.5mm，此时压紧块间隙为3mm；

将试样一端通过进样孔24放入压紧块40之间，夹紧长度为25.4mm，并且调整试样使其与移动基座20的所有底边垂直，使用扭力扳手旋紧压紧螺栓42，扭力为50N·m；

将连接销30与固定基座10连接在一起，然后安装在万能试验机的接头上，旋紧上下两个紧固套环52；

将移动基座20插入固定基座10的第一凹槽12，调整移动基座20的水平位置，使其两端伸出固定基座10的长度相同，然后向某一端移动3mm，旋紧固定螺栓131；

降低异面拉伸夹具的高度，使试样能够被万能试验机的夹头夹住，夹紧长度为25.4mm；

在万能试验机中选择测试方法，输入测试和样品参数，开始试验。

本发明的异面拉伸夹具可以与普通拉伸夹具配合使用，具有结构简单，使用方便，测试准确、价格便宜等优点，具有很好的使用推广价值。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种异面拉伸夹具，用于夹紧待测试连接强度的两件相互连接的零件，其特征在于，所述异面拉伸夹具包括固定基座、移动基座、连接件、压块和挡板，其中，在所述移动基座上设有腔体，所述腔体沿所述移动基座的厚度方向设置并沿所述移动基座的厚度方向贯穿整个移动基座，所述压块安装于所述腔体内，所述挡板连接于所述移动基座的两侧并将所述压块限定在所述腔体内，所述移动基座可滑动地连接于所述固定基座上，所述连接件的一端与所述固定基座连接，所述连接件的另一端与万能试验机连接，从而将所述固定基座连接于万能试验机。

2.根据权利要求1所述的异面拉伸夹具，其特征在于，在所述移动基座的与所述固定基座连接的一端设有连接部，所述连接部上设有第一卡槽，在所述固定基座的与所述移动基座连接的一端设有第二卡槽，在所述第二卡槽内设有凸出部，通过将所述连接部伸入所述第二卡槽内以及将所述凸出部卡入所述第一卡槽中，从而将所述移动基座可滑动地连接到所述固定基座。

3.根据权利要求1所述的异面拉伸夹具，其特征在于，所述固定基座的端部设有进样孔，所述进样孔与所述腔体垂直连通，待测试连接强度的两件相互连接的零件从所述进样孔伸入所述腔体内并由所述压块压紧。

4.根据权利要求1所述的异面拉伸夹具，其特征在于，在所述移动基座的上表面和/或下表面设有刻度，且所述刻度设于所述腔体的外周的前方和/或后方。

5.根据权利要求1所述的异面拉伸夹具，其特征在于，所述移动基座的宽度大于所述固定基座的宽度，从而当所述移动基座安装于所述固定基座上时，所述移动基座的两端从所述固定基座的两端突出。

6.根据权利要求5所述的异面拉伸夹具，其特征在于，所述移动基座的一端设有连接部，在所述连接部上设有刻度，该刻度设于所述移动基座的所述连接部与所述固定基座接触的侧面上。

7.根据权利要求1所述的异面拉伸夹具，其特征在于，在所述腔体内设置两块压块，在所述两块压块的彼此相对的两个侧面上设有锯齿，从而在所述压块夹紧待测试连接强度的两件相互连接的零件时不发生滑移。

8.根据权利要求1所述的异面拉伸夹具，其特征在于，所述异面拉伸夹具还包括紧固套环，通过所述紧固套环将所述连接件分别与所述固定基座和万能试验机锁紧。

9.根据权利要求1所述的异面拉伸夹具，其特征在于，在所述移动基座的所述腔体的两侧壁上设有多个调节孔，所述调节孔贯穿所述腔体的侧壁，在所述调节孔内安装调节螺栓来对所述压块进行固定。

10.根据权利要求1所述的异面拉伸夹具，其特征在于，所述连接件为连接销，在所述连接销的一端设有连接孔，通过所述连接孔与万能试验机的接头进行插销式连接，以及所述连接销的另一端与所述固定基座螺纹连接。