CN109085037A - 一种加强片粘贴的通用工装及其使用方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通用工装领域，具体涉及一种加强片粘贴的通用工装及其使用方法和应用，其中，所述通用工装包括：一L形的直角主定位臂；一垂直于所述直角主定位臂一边的第一滑动臂；一垂直于所述直角主定位臂另一边的第二滑动臂；一将所述第一滑动臂和所述第二滑动臂连接起来的定位滑钮；一用于加强片的定位及确保测试试验件的标距长度的限位块；所述限位块设置在所述直角主定位臂、所述第一滑动臂和所述第二滑动臂形成的矩形中。所述通用工装可实现不同类型及规格复合材料试验件加强片的粘贴，辅助完成带加强片试验件的快速制备，简化加强片粘贴工序，降低加强片粘贴工装成本，提高粘贴效率与试验件加工尺寸精度。

Description

一种加强片粘贴的通用工装及其使用方法和应用
技术领域
本发明属于通用工装领域，具体涉及一种加强片粘贴的通用工装及其使用方法和应用。
背景技术
复合材料试验件级力学性能测试时，无论是国标还是ASTM标准，部分试验件都需要粘贴加强片以保证测试过程中产生有效的破坏模式，比如拉伸强度试样 (ASTMD3039)和压缩强度试样(ASTM D695)制备，都需要粘贴加强片，且根据测试试样的厚度变化，加强片的尺寸、厚度和种类都有所不同。尤其是拉伸强度加强片和压缩强度加强片的尺寸差别较大。
现有的加强片粘贴方法通常是针对不同的试样分别设计专用的加强片粘贴工装，工装只适用于特定种类试验件的加强片粘贴，且只适用于特定尺寸、厚度加强片试验件的制备，通用性差，制备试样的数量和尺寸受限制，工序复杂，成本较高。首先，针对拉伸试样设计的加强片粘贴工装，不适用于压缩强度复合材料试验件加强片的粘贴，不同种类试验件需要设计专门的专用工装，成本较高。同时，现有工装多采用上下闭合模具，模具清理困难，工序复杂，而粘贴加强片无论是采用胶膜还是粘接胶，粘接层厚度都需要通过加强片厚度和模具间隙人为计算控制，加强片厚度受模具尺寸限制，粘接层厚度和均匀性难以保证。此外，现有工装没有统一的定位基准，粘贴加强片的质量对人员依赖程度较大，对后续试验件精加工和切割带来困难，难以保证最后测试试验件的加工精度。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种加强片粘贴的通用工装及其使用方法和应用，所述通用工装可实现不同类型及规格复合材料试验件加强片的粘贴，辅助完成带加强片试验件的快速制备，简化加强片粘贴工序，降低加强片粘贴工装成本，提高粘贴效率与试验件加工尺寸精度。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种加强片粘贴的通用工装，所述通用工装包括：
一L形的直角主定位臂；
一第一滑动臂，所述第一滑动臂垂直于所述直角主定位臂一边；
一第二滑动臂，所述垂直于所述直角主定位臂另一边；
一定位滑钮，所述定位滑钮将所述第一滑动臂和所述第二滑动臂连接起来；
一限位块，所述限位块用于加强片的定位及确保测试试验件的标距长度的；
所述限位块设置在所述直角主定位臂、所述第一滑动臂和所述第二滑动臂形成的矩形中。
进一步地，所述直角主定位臂包括第一定位臂和第二定位臂，所述第一定位臂与所述第一滑动臂垂直连接，所述第二定位臂与所述第二滑动臂垂直连接。
进一步地，所述第一定位臂内侧设置第一边线定位。
进一步地，所述第二定位臂内侧设置第二边线定位。
进一步地，所述第一边线定位的量程范围为：80mm-300mm；所述第一边线定位的量程的大小由复合材料标准试验件的长度或宽度和数量决定；
进一步地，所述第二边线定位的量程范围为：30mm-400mm，所述第二边线定位的量程由复合材料标准试验件的宽度和数量决定；
进一步地，所述第一定位臂与所述第一滑动臂通过第一滑块垂直连接。
进一步地，所述第二定位臂与所述第二滑动臂通过第二滑块垂直连接。
进一步地，所述第一滑动臂和所述第二滑动臂上均设置一滑动槽，所述定位滑钮通过所述滑动槽固定所述第一滑动臂和所述第二滑动臂。
进一步地，所述通用工装包括多个不同尺寸的限位块，所述限位块的尺寸选择依据不同类型试验件所要求的测试标距段的长度。
进一步地，所述限位块的尺寸长×宽×高范围是：(4.65mm-100mm)* (30mm-400mm)*(1.5mm-3mm)。
进一步地，所述第一定位臂、所述第二定位臂、所述第二滑动臂和所述限位块围成A区域。
进一步地，所述第一定位臂、所述第一滑动臂、所述第二滑动臂和所述限位块围成B区域。
本发明还提出一种加强片粘贴的通用工装的使用方法，所述使用方法是将试验件固定后，根据不同类型试验件所要求的测试标距段的长度，移动所述第一滑动臂、所述第二滑动臂和所述限位块将加强片粘贴在所述试验件上。
进一步地，所述使用方法的具体内容如下：
步骤1，确定试验件所要求的测试标距段的规格，选择相应尺寸的限位块；
步骤2，以所述第一边线定位为基准，滑动所述第二滑动臂来卡住所述试验件；
步骤3，将均匀涂抹粘接胶的加强片A粘贴在所述试验件位于所述A区域的部分，所述限位块固定所述加强片A位于所述限位块一侧；
步骤4，以所述限位块正对所述第一滑动臂的一侧为基准，按照步骤1中试验件所要求的测试标距段的规格，滑动所述第一滑动臂直至所述要求的规格，锁紧所述定位滑钮。
步骤5，将已均匀涂抹粘接胶的加强片B粘贴在所述试验件位于所述B区域的部分；
所述限位块固定所述加强片B位于所述限位块的一侧；
步骤6，将粘好加强片的所述通用工装，采用包饺子的形式装入真空袋，进而抽真空加压；此时，所述加强片受力(真空压力)均匀，在真空作用下将整个所述通用工装加热，按固化程序固化后，即完成加强片粘贴。
进一步地，步骤6中抽真空后，真空度达到-90kPa以上，并在加热固化过程中保持真空度不变，可保证固化过程中所述加强片受力(真空压力)均匀且恒定，脱模后完成加强片粘贴，改善粘贴效果。
需要知道的是，所述加强片A与所述A区域之间、所述加强片B与所述B 区域之间均无任何关系，只是为了使该技术方案显得更加清楚明白而用字母进行区分，也就是说所述加强片A也可以粘贴在所述B区域，所述加强片B也可以粘贴在所述A区域。
本发明还提出一种加强片粘贴的通用工装的应用，所述加强片粘贴的通用工装应用于力学性能测试中。
本发明还提出一种加强片粘贴的通用工装的应用，所述加强片粘贴的通用工装应用于力学性能测试试验件制备中。进一步地，所述加强片粘贴的通用工装应用于力学性能测试中时，只需更换所述限位块尺寸即可适用于多种不同试验件所要求的测试标距段。
本发明具有如下有益技术效果：
(1)本发明的一种加强片粘贴的通用工装，可实现不同类型及规格复合材料试验件加强片的粘贴，辅助完成带加强片试验件的快速制备，简化加强片粘贴工序，降低加强片粘贴工装成本，提高粘贴效率与试验件加工尺寸精度。
(2)本发明的一种加强片粘贴的通用工装适用于不同类型和规格复合材料试验件加强片的粘贴，无需多次设计不同类型复合材料试验件加强片粘贴工装，有助于降低成本。
(3)本发明的一种加强片粘贴的通用工装可实现后续加工基准的统一定位，并直接保证测试标距区尺寸，有助于提高试验件尺寸精度，确保试验件满足标准要求。
(4)本发明的一种加强片粘贴的通用工装及其使用方法，便于定位试验件加工基准，确保试验件标距段精度，提高加强片粘贴效率与精度。
(5)本发明的一种加强片粘贴的通用工装及其使用方法为真空控制厚度方法，可实现加强片粘贴层的简便、有效、均匀控制，无需反复测量验证，加强片厚度不受工装尺寸限制，提高了试样制备精度与效率。
附图说明
图1为本发明实施例中一种加强片粘贴的通用工装的结构示意图。
图2为本发明实施例中一种加强片粘贴的通用工装使用时试验件、加强片和限位块的横截面结构示意图。
图3为本发明实施例中采用现有方法粘贴加强片后做压缩强度实验得到的载荷-位移曲线示意图。
图4为本发明实施例中采用本发明的加强片粘贴的通用工装粘贴加强片后做压缩强度实验得到的载荷-位移曲线示意图。
图5为本发明实施例中采用本发明的加强片粘贴的通用工装粘贴加强片后做拉伸强度实验得到的载荷-位移曲线示意图。
图6为本发明实施例中真空包装后的加强片粘贴的通用工装示意图。
附图标记说明：1-直角主定位臂，11-第一定位臂，111-第一边线定位，12- 第二定位臂，121-第二边线定位；2-第一滑动臂，3-第二滑动臂；4-定位滑钮； 5-限位块；6-A区域；7-B区域；8-第一滑块；9-第二滑块；10-滑动槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
本实施例提出一种加强片粘贴的通用工装，所述通用工装包括：
一L形的直角主定位臂1；
一第一滑动臂2，所述第一滑动臂2垂直于所述直角主定位臂1一边的；
一第二滑动臂3，第二滑动臂3所述垂直于所述直角主定位臂1另一边；
一定位滑钮4，所述定位滑钮4将所述第一滑动臂2和所述第二滑动臂3连接起来；
一限位块5，所述限位块5用于加强片的定位及确保测试试验件的标距长度；
所述限位块5设置在所述直角主定位臂1、所述第一滑动臂2和所述第二滑动臂3形成的矩形中。
所述直角主定位臂1包括第一定位臂11和第二定位臂12，所述第一定位臂 11与所述第一滑动臂2垂直连接，所述第二定位臂12与所述第二滑动臂3垂直连接。
所述第一定位臂11内侧设置第一边线定位111。
所述第二定位臂12内侧设置第二边线定位121。
所述第一边线定位111的量程为：80mm-300mm，其决定于复合材料标准试验件的长度；
所述第二边线定位121的量程为：30mm-400mm，其决定于复合材料标准试验件的宽度和数量；
所述第一定位臂11与所述第一滑动臂2通过第一滑块8垂直连接。
所述第二定位臂12与所述第二滑动臂3通过第二滑块9垂直连接。
所述第一滑动臂2和所述第二滑动臂3上均设置一滑动槽10，所述定位滑钮4通过所述滑动槽10固定所述第一滑动臂2和所述第二滑动臂3。
所述通用工装包括多个不同尺寸的限位块5，所述限位块5用于加强片的定位及确保测试试验件的标距长度，所述限位块5的尺寸根据不同类型试验件所要求的测试标距段的长度不同而不同，
所述限位块5的尺寸尺寸长×宽×高范围是：(4.65mm-100mm)* (30mm-400mm)*(1.5mm-3mm)。
所述第一定位臂11、所述第二定位臂12、所述第二滑动臂3和所述限位块 5围成A区域。
所述第一定位臂11、所述第一滑动臂2、所述第二滑动臂3和所述限位块5 围成B区域。
为使所述通用工装的结构作用显得更加清楚明白，本实施例还提出一种加强片粘贴的通用工装的使用方法，所述使用方法的具体内容如下：
步骤1，确定试验件所要求的测试标距段的规格，选择相应尺寸的限位块5；
步骤2，以所述第一边线定位111为基准，滑动所述第二滑动臂3来卡住所述试验件；
步骤3，将均匀涂抹粘接胶的加强片A粘贴在所述试验件位于所述A区域6 的部分，所述限位块5固定所述加强片A位于所述限位块5一侧；
步骤4，以所述限位块5正对所述第一滑动臂2的一侧为基准，按照步骤1 中试验件所要求的测试标距段的规格，滑动所述第一滑动臂2直至所述要求的规格，锁紧所述定位滑钮4。
步骤5，将已均匀涂抹粘接胶的加强片B粘贴在所述试验件位于B区域7的部分；
所述限位块5固定所述加强片B位于所述限位块5一侧；
步骤6，将粘好加强片的所述通用工装，采用包饺子的形式装入真空袋，进而抽真空加压；此时，所述加强片受力(真空压力)均匀，在真空作用下将整个所述通用工装加热，按固化程序固化后，即完成加强片粘贴。
步骤6中抽真空后，真空度达到-90kPa以上，并在加热固化过程中保持真空度不变，可保证固化过程中所述加强片受力(真空压力)均匀且恒定，脱模后完成加强片粘贴，改善粘贴效果。
需要知道的是，所述加强片A与所述A区域6之间、所述加强片B与所述B 区域7之间均无任何关系，只是为了使该技术方案显得更加清楚明白而用字母进行区分，也就是说所述加强片A也可以粘贴在所述B区域7，所述加强片B也可以粘贴在所述A区域6。
为体现出本发明实施例的加强片粘贴的通用工装的优势，本实施例通过压缩强度实验比较采用现有方法粘贴加强片与采用本发明的加强片粘贴的通用工装粘贴加强片得到的载荷-位移曲线，如图3和图4所示。
由图3可知，采用现有方法粘贴加强片后的6个压缩强度试样(即 Compression-1#、Compression-2#、Compression-3#、Compression-4#、Compression -5#、Compression-6#)做压缩强度实验得到6条载荷-位移曲线，可以看出6个试验件间的载荷-位移曲线差异较大，重复性差，导致最终测试得到的压缩强度离散性也较大；
由图4可知，采用本发明的加强片粘贴的通用工装粘贴加强片后的3 个压缩强度试样(即Compression-7#、Compression-8#、Compression-9#)做压缩强度实验得到3条载荷-位移曲线，可以看出3个试验件间的载荷-位移曲线差异较小，重复性好，最终测得的压缩强度性能离散性较小；
为体现本发明实施例的加强片粘贴的通用工装，可实现不同类型及规格复合材料试验件加强片的粘贴，本实施例将采用所述加强片粘贴的通用工装粘贴加强片后的试验件用来做拉伸强度实验，得到该拉伸强度实验的载荷-位移曲线，如图5所示。
由图5可知，采用本发明的加强片粘贴的通用工装粘贴加强片后的5 个拉伸性能试样(即Tension-1#、Tension-2#、Tension-3#、Tension-4#、Tension-5#) 做拉伸强度实验得到5条载荷-位移曲线，可以看出5个试验件间的载荷-位移曲线差异较小，重复性好，最终测得的拉伸强度性能离散性较小；
结合图4可知，本实施例提出的一种加强片粘贴的通用工装，可实现不同类型及规格复合材料试验件加强片的粘贴，辅助完成带加强片试验件的快速制备，简化加强片粘贴工序，降低加强片粘贴工装成本，提高粘贴效率与试验件加工尺寸精度。

Claims (10)

1.一种加强片粘贴的通用工装，其特征在于，所述通用工装包括：
一L形的直角主定位臂；
一第一滑动臂，所述第一滑动臂垂直于所述直角主定位臂一边；
一第二滑动臂，所述垂直于所述直角主定位臂另一边；
一定位滑钮，所述定位滑钮将所述第一滑动臂和所述第二滑动臂连接起来；
一限位块，所述限位块用于加强片的定位及确保测试试验件的标距长度的；
所述限位块设置在所述直角主定位臂、所述第一滑动臂和所述第二滑动臂形成的矩形中。
2.根据权利要求1所述的一种加强片粘贴的通用工装，其特征在于，所述直角主定位臂包括第一定位臂和第二定位臂，所述第一定位臂与所述第一滑动臂垂直连接，所述第二定位臂与所述第二滑动臂垂直连接。
3.根据权利要求2所述的一种加强片粘贴的通用工装，其特征在于，所述第一定位臂内侧设置第一边线定位；
所述第二定位臂内侧设置第二边线定位。
4.根据权利要求1所述的一种加强片粘贴的通用工装，其特征在于，所述第一滑动臂和所述第二滑动臂上均设置一滑动槽，所述定位滑钮通过所述滑动槽固定所述第一滑动臂和所述第二滑动臂。
5.根据权利要求2所述的一种加强片粘贴的通用工装，其特征在于，所述第一定位臂与所述第一滑动臂通过第一滑块垂直连接；
所述第二定位臂与所述第二滑动臂通过第二滑块垂直连接。
6.根据权利要求1所述的一种加强片粘贴的通用工装，其特征在于，所述通用工装包括多个不同尺寸的限位块。
7.根据权利要求5所述的一种加强片粘贴的通用工装，其特征在于，所述限位块的尺寸长×宽×高范围是：4.65mm-100mm * 30mm-400mm* 1.5mm-3mm。
8.根据权利要求1~7任一项所述的一种加强片粘贴的通用工装的使用方法，其特征在于，所述使用方法是将试验件固定后，根据不同类型试验件所要求的测试标距段的长度，移动所述第一滑动臂、所述第二滑动臂和所述限位块将加强片粘贴在所述试验件上。
9.根据权利要求8所述的一种加强片粘贴的通用工装的使用方法，其特征在于，所述使用方法的具体内容如下：
步骤1，确定试验件所要求的测试标距段的规格，选择相应尺寸的限位块；
步骤2，以所述第一边线定位为基准，滑动所述第二滑动臂来卡住所述试验件；
步骤3，将均匀涂抹粘接胶的加强片A粘贴在所述试验件位于A区域的部分，所述限位块固定所述加强片A位于所述限位块的一侧；
步骤4，以所述限位块正对所述第一滑动臂的一侧为基准，按照步骤1中试验件所要求的测试标距段的规格，滑动所述第一滑动臂直至所述要求的规格，锁紧所述定位滑钮；
步骤5，将已均匀涂抹粘接胶的加强片B粘贴在所述试验件位于B区域的部分；
所述限位块固定所述加强片B位于所述限位块的一侧；
步骤6，将粘好加强片的所述通用工装，采用包饺子的形式装入真空袋，进而抽真空加压；此时，所述加强片受力均匀，在真空作用下将整个所述通用工装加热，按固化程序固化后，即完成加强片粘贴。
10.根据权利要求1~7任一项所述的一种加强片粘贴的通用工装的应用，其特征在于，所述加强片粘贴的通用工装应用于力学性能测试中。
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