CN107727475B - 自卸式相似模拟试验试件加工模具及其操作方法 - Google Patents

自卸式相似模拟试验试件加工模具及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自卸式相似模拟试验试件加工模具及其操作方法，用于加工圆柱形试件。包括基座、缸体、约束套管、顶部垫片、底部垫片以及承压钢柱。其特征是：基座上设有一条滑动槽轨；缸体为外侧刻有一条齿轨内部具有圆柱体空间的中空圆台，缸体沿中间轴线可分为两部分，各部分下部边缘上都设有一个槽轨滑块，缸体放在基座上并使槽轨滑块卡在基座的滑动槽轨中；约束套管上设有齿轮和旋转把手，套在缸体外侧，使齿轮与缸体的齿轨咬合；顶部垫片、底部垫片为内部装有弹簧和弹瓣的中空柱体，分别置于缸体的顶部和底部；承压钢柱置于顶部垫片上。本发明专利解决了试件拆模过程中的自动化，减少了拆模过程中试件的损坏率，提高了制作效率。

Description

自卸式相似模拟试验试件加工模具及其操作方法
技术领域
本发明专利涉及一种试件加工模具，尤其涉及一种自卸式相似模拟试验试件加工模具。
背景技术
随着岩土工程学科的不断发展，人们所面对的工程问题也变得愈加复杂，在研究和解决这些问题的过程中，相似模拟试验的方法被广大岩土工程工作者们广泛使用，而相似模拟材料试件的制作及测试是相似模拟试验中重要的一环，试件的加工制作效率和质量，将直接影响整个相似模拟试验的效率乃至成败。因此，探索研究出一种可高效制作加工满足试验要求的件的模具及其使用方法是十分必要的。
在进行相似模拟试验材料强度测试的研究时，应用传统的试件加工模具在技术上往往存在以下问题：（1）直接用普通圆柱形钢管制作圆柱形试件效率较低，试件制作周期长；（2）不同试件之间公差较大，且制作时容易存在缺陷，导致测得的力学指标误差较大，不满足试验要求；（3）当试件强度较低时，在拆模时容易造成试件的损坏，试件质量合格率较低。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有试件加工模具技术上的不足，提供一种自卸式试件加工模具，该模具能有效解决试件制作周期长、误差大、易损坏的难题。
本发明的构造为：由缸体、基座、约束套管、顶部垫片、底部垫片以及承压钢柱组成，其特征在于所述基座上设有一条滑动槽轨；所述缸体放置在所述基座上，使所述槽轨滑块卡在所述滑动槽轨中；所述顶部垫片和底部垫片分别放置在缸体内部的顶面和底面，使所述缸体、顶部垫片、底部垫片组合在一起，在缸体内部形成一个柱形空腔，所述承压钢柱放在顶部垫片上；所述缸体外部套有约束套管，约束套管内壁轮廓为圆台形，可与缸体的外侧面紧密贴合。
为实现模具的自拆卸功能，所述缸体为可从中间沿轴向分开的圆台形缸体，缸体上部开口内侧边缘有倒角处理，下部边缘设有槽轨滑块，外侧刻有一行齿轨；所述顶部垫片和底部垫片为在垫片壳体中设有两根弹簧，弹簧端部连接有弹瓣，其中顶部垫片的弹瓣下边缘有倒角处理；所述约束套管上设有通过转轴连接的旋转把手和齿轮，当约束套管套在所述缸体上时，所述齿轮可与缸体外侧齿轨相咬合，由于缸体的外轮廓和约束套管的内壁轮廓都为圆台形，因而可以通过转动旋转把手来实现约束套管的上下移动，进而控制缸体的开合。
为了实现顶部垫片能快捷的直接放入缸体，缸体的顶部垫片的弹瓣下边缘经倒角处理。
本发明自卸式相似模拟试验试件加工模具的组装和使用方法为：
组装时，首先将处于分开状态的缸体合并在一起，放在基座上，使缸体的槽轨滑块卡在基座的滑动槽轨中；然后将底部垫片置于缸体底部，再将约束套管从缸体上方套入缸体外部，使套管的齿轮和缸体的齿轨相咬合，并旋动套管上的旋转把手，使约束套管向下移动，此时缸体被约束套管约束挤紧，合并在一起，底部垫片的弹瓣回缩至垫片壳体中，弹簧被压缩。
填筑试件材料时，首先向缸体中填筑相似模拟试验材料，并分层捣实，直至填筑至试验要求的高度；材料填筑完毕后放入顶部垫片，在放入过程中，顶部垫片的弹簧也被压缩，顶部弹瓣回缩至垫片壳体内；然后在顶部垫片上放置承压钢柱，至此，模具组装填筑完毕。
压制试件时，首先将组装和填筑完毕的模具放置于电液伺服液压试验机上，对材料进行压实处理，加载至试验要求的压实荷载后继续静压5分钟。
试件拆模时，首先取出承压钢柱，旋动约束套管上的旋转把手，使约束套管向上移动，由于缸体为圆台形，约束套管内壁轮廓线也为圆台形，因此，随着套管的向上移动，套管对缸体的约束将逐渐解除；置于缸体内部的垫片中的弹瓣在弹簧的推力下弹开，同时弹瓣推动缸体向左右自动分开，而缸体的左右移动会促使齿轨和约束套管上的齿轮的继续咬合，从而实现约束套管的可连续的上下移动，最终约束套管被取出，缸体完全分开为两部分，拿掉顶部垫片，取出试件，晾干备用。
本发明自卸式相似模拟试验试件加工模具的优点是：
（1）模具的圆台形缸体，基座和约束套管都是由整块钢材料车削而成，尺寸精度高，所制成的试件公差小，可大大减少试件在制作过程中产生的缺陷；
（2）模具具有的自拆卸功能可大大提高试件的制作加工效率，减少试件在拆卸的过程中试件的损坏，提高加工试件的合格率；
（3）模具结构简单，易于操作，试件成型效果好，成型速度快。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的模具内部结构示意图（约束套管被剖开）。
图3为本发明的顶部垫片结构示意图。
图4为本发明的底部垫片结构示意图。
图5为本发明的缸体结构示意图。
图6为本发明的约束套管结构示意图。
图例说明：1-缸体；2-旋转把手；3-齿轨；4-齿轮；5-基座；6-约束套管；7-顶部垫片；8-底部垫片；9-槽轨滑块；10-滑动槽轨；11-承压钢柱；12-垫片壳体；13-顶部弹瓣；14-底部弹瓣；15-弹簧。
具体实施方式
如图2所示的一种自卸式相似模拟试验试件加工模具由基座5、缸体1、约束套管6、顶部垫片7、底部垫片8以及承压钢柱11组成，所述的基座为长方体钢块，其上设有滑动槽轨10；所述缸体为外侧面为圆台侧面形，内侧面为圆柱侧面形，直径50mm，高度150mm，上部圆口内侧经45°倒角处理，外侧面刻有齿轨；所述约束套管内壁轮廓为圆台形，外壁轮廓为圆柱形，其上设有齿轮4和旋转把手2；所述顶部垫片7由垫片壳体12、弹簧15和顶部弹瓣13组成，顶部弹瓣下边缘经45°处理；所述底部垫片8由垫片壳体12、弹簧15和底部弹瓣14组成；弹簧和弹瓣位于垫片壳体中，所述垫片壳体为在内部具有长方体空间的圆柱体；所述约束套管6上设有通过转轴连接的旋转把手2和齿轮4，当约束套管套6在所述缸体1上时，所述齿轮4可与缸体外侧齿轨3相咬合；所述承压钢柱11为两个连接在一起的圆柱，下部直径较小圆柱的的直径小于缸体1内径，上部直径较大的圆柱的直径大于缸体1内径。
使用时，首先将处于分开状态的缸体1合并在一起，放在基座5上，缸体的槽轨滑块9卡在基座的滑动槽轨10中；然后将底部垫片8置于缸体1底部，将约束套管6从缸体1上方套入，使约束套管的齿轮4和缸体1的齿轨3相咬合，并旋动约束套管6上的旋转把手2，使约束套管6向下移动，此时分开的缸体1被约束挤紧，合并在一起，底部垫片8中的弹簧15也被压缩，底部垫片的弹瓣14回缩至垫片壳体12内部；然后向合并后的缸体1中加填筑试验材料，在填筑时分层捣实；材料填筑完毕后放入顶部部垫片7，并在顶部垫片7上放置承压钢柱11，然后将填筑完毕的模具装置放置于电液伺服液压试验机上，对材料进行压实处理，加载至试验要求的压实荷载后继续静压5分钟；压制处理完毕后，取出承压钢柱11，旋动约束套管6上的旋转把手7，约束套管11向上移动，随着约束套管6的向上移动，约束套管6对缸体1的约束逐渐松弛，置于缸体1内部的顶部垫片7和底部垫片8中的顶部弹瓣13和底部弹瓣14在弹簧15的推力下弹开，同时推动缸体1向左右自动分开，而分开的缸体1的左右移动会促使齿轨3和约束套管6上的齿轮4的继续咬合，从而实现约束套管6可连续的上下移动，最终约束套管6被取出，缸体完全分开为两部分，拿掉顶部垫片7，取出试件，晾干备用。

Claims (1)

1.一种自卸式相似模拟试验试件加工模具，它由缸体、基座、约束套管、顶部垫片、底部垫片以及承压钢柱组成，其特征在于所述基座上设有一条滑动槽轨；所述缸体为可从中间沿轴向分开的圆台形缸体，缸体上部开口内侧边缘有倒角处理，下部边缘设有槽轨滑块，外侧刻有一行齿轨；所述缸体放置在所述基座上，使所述槽轨滑块卡在所述滑动槽轨中；所述顶部垫片和底部垫片分别放置在缸体内部的顶面和底面，使所述缸体、顶部垫片、底部垫片组合在一起，在缸体内部形成一个柱形空腔，所述承压钢柱放在顶部垫片上；所述缸体外部套有约束套管，约束套管内壁轮廓为圆台形，可与缸体的外侧面紧密贴合；所述顶部垫片和底部垫片为在垫片壳体中设有两根弹簧，弹簧端部连接有弹瓣，其中顶部垫片的弹瓣下边缘有倒角处理，所述垫片壳体为在内部具有长方体空间的圆柱体；所述约束套管上设有通过转轴连接的旋转把手和齿轮，当约束套管套在所述缸体上时，所述齿轮可与缸体外侧齿轨相咬合；所述的自卸式相似模拟试验试件加工模具，其特征在于操作方法具体如下：
(1)将分开的所述缸体合并，放置在所述基座上，缸体下部的槽轨滑块卡在基座的滑动槽轨中；
(2)将所述底部垫片放在缸体内部底面，使底部垫片的弹瓣弹出方向与所述基座的滑动槽轨方向平行，将所述约束套管从缸体上部套入，套在缸体外侧周围；
(3)转动所述约束套管的旋转把手，使约束套管向下移动，进而挤紧缸体以及底部的底部垫片，使底部垫片的弹瓣回缩至垫片壳体内部；
(4)向缸体内部填筑相似模拟材料，分层填筑并捣实；
(5)盖上顶部垫片，使顶部垫片弹瓣下边缘的倒角面与缸体上部开口内侧边缘的倒角面接触，对顶部垫片施加一定压力使顶部垫片的弹瓣回缩至垫片壳体中，进而将顶部垫片压入缸体，然后将所述承压钢柱放置与顶部垫片之上，直径大的圆柱在上；
(6)将组装和填筑好的模具放置于电液伺服液压试验机上，对材料进行压实处理，加载至试验要求的压实荷载后继续静压5分钟；
(7)将压制完毕的模具从试验机上取下，拿掉承压钢柱，转动旋转把手，使约束套管向上移动，在约束套管向上移动的过程中，可弹垫片的弹瓣弹出，推动可分式缸体向左右分开；
(8)从缸体上部取出约束套管，拿掉已分开的缸体和顶部垫片，取出试件，晾干备用。
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