CN110926934A - 一种集成夹具工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成夹具工装，包括：用以分别沿两侧夹持试样条的第一夹持件和第二夹持件；与第一夹持件连接、用以驱动第一夹持件向第二夹持件靠近的驱动机构；与驱动机构通过轴承组件配合连接、用以固定安装第二夹持件的安装座；与第一夹持件和第二夹持件相连、用以控制第一夹持件和第二夹持件的加热温度的温控模块。上述集成夹具工装可以实现三种材料相互接触时的摩擦测试试验，安装座可以定位第二夹持件以及保证驱动机构的定向运行，温控模块可以使第一夹持件和第二夹持件在温度可控的条件下进行摩擦试验，上述设置方式能够真实地模拟不同工况下三种不同种类材料相互接触时的摩擦性能，且其操作简便、可控性强、成本低，适用范围广。

Description

一种集成夹具工装

技术领域

本发明涉及摩擦测试技术领域，特别涉及一种集成夹具工装。

背景技术

各种成形加工中摩擦是非常关键的影响因素，例如在铝箔或铝板的轧制成形中，摩擦条件直接影响到轧辊寿命及产品的性能，轧制力的计算也必须准确测定摩擦系数的平均值；薄板的冲压成形过程中，板料的力学性能、板料与模具之间的接触摩擦条件这两者是模拟冲压过程的关键因素，实验已证明摩擦和润滑条件显著影响了成形零件的质量、生产过程的稳定性和效率。

另一方面，过去几十年间各国的学者们对成形过程中的材料模型进行了系统深入的研究，不仅理论成果显著，在应用上的普及程度也是有目共睹的，以LS-DYNA为例的主流有限元软件的材料模型库中就有上百种可用的模型。相比之下，塑性成形领域摩擦模型的研究受关注度低、进展缓慢。大多数的有限元模拟依然使用一个简单的库仑摩擦模型，并不考虑诸如压力，成形速度等重要参数的影响。德国等一些西方发达国家的领军汽车企业已经认识到了先进的摩擦模型是改进金属成形模拟的方向。因而迫切需要准确充分地描述板料成形过程中的摩擦以提高金属成形过程仿真的可靠性。

现有技术中提供了一种变工况摩擦磨损综合试验装置，包括实验台座02，在实验台座02的上端面设置有直线导轨03，直线导轨03包括两条平行设置的单轨，试件夹具05夹持待测试件04，待测试件04设置在两条单轨上，试件夹具05与连杆01的末端铰接；在待测试件04上方固定设置摩擦测试机构，摩擦测试机构包括测试夹具06，测试夹具06中夹持有测试体07，测试夹具06通过支架座固定设置在实验台座02的上端面上，测试体07下端设置摩擦头08，摩擦头08与待测试件04的上表面接触。这样一来，摩擦头08在摩擦力的作用下水平摆动，在摆动幅度较小的情况下，摩擦头08位移与待测试件04的摩擦力成正比，通过摩擦头08位移可以测得摩擦力、摩擦系数和磨损量，从而实现摩擦性能测试，如图1和图2所示。然而，上述类型的摩擦性能测试装置只局限于两种材料接触时摩擦性能的测试，无法满足各种不同工况下两种以上材料复杂接触时摩擦性能的测试，并且无法实现温度的自动控制。

因此，如何避免传统摩擦测试装置无法实现在自动控制温度下两个以上相互接触表面的摩擦性能测试，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成夹具工装，该集成夹具工装可以实现三种不同种类材料的装夹，同时可以实现在自动控制温度、压力下三种不同种类材料相互接触时的摩擦性能测试。

为实现上述目的，本发明提供一种集成夹具工装，包括：

用以分别沿两侧夹持试样条的第一夹持件和第二夹持件；

与所述第一夹持件连接、用以驱动所述第一夹持件向所述第二夹持件靠近的驱动机构；

与所述驱动机构通过轴承组件配合连接、用以固定安装所述第二夹持件的安装座；

与所述第一夹持件和所述第二夹持件相连、用以控制所述第一夹持件和所述第二夹持件的加热温度的温控模块。

可选地，所述安装座包括：

底板；

与所述底板固接、用以支撑所述第一夹持件和所述驱动机构的第一安装板；

与所述第一安装板相对设置、用以安装所述第二夹持件的第二安装板。

可选地，所述轴承组件包括两个设于所述第一安装板上、用以供所述第一夹持件沿水平方向移动的直线轴承，且任一所述直线轴承配合连接有能够沿水平方向移动的光轴。

可选地，所述第一夹持件通过第一连接板与所述光轴连接，所述第二夹持件通过第二连接板与所述第二安装板固接，且所述第一连接板上连接有与所述第一夹持件固接、用以供所述第一夹持件加热的第一加热体，所述第二连接板上连接有与所述第二夹持件固接、用以供所述第二夹持件加热的第二加热体。

可选地，所述第一夹持件通过第一U型压块与所述第一加热体固接，所述第二夹持件通过第二U型压块与所述第二加热体固接。

可选地，所述第一连接板固接有用以当所述第一夹持件加热时实现隔热的第一隔热体；

所述第二连接板固接有用以当所述第二夹持件加热时实现隔热的第二隔热体。

可选地，所述温控模块通过两个温度传感器分别与所述第一加热体和所述第二加热体连接，所述温控模块包括与两个所述温度传感器相连、用以控制所述第一加热体和所述第二加热体加热的控制器。

可选地，所述温控模块还包括：

面板；

两个设于所述面板上、用以分别显示所述第一加热体和所述第二加热体的加热温度的温控表。

可选地，还包括与所述驱动机构电连接、用以控制所述驱动机构启停的电控箱。

可选地，所述驱动机构具体为气缸。

相对于上述背景技术，本发明针对摩擦测试的不同要求，设计了一种集成夹具工装，具体来说，上述集成夹具工装包括第一夹持件、第二夹持件、驱动机构、安装座和温控模块，其中，第一夹持件和第二夹持件用于分别沿两侧夹持试样条；驱动机构与第一夹持件连接并用于驱动第一夹持件向第二夹持件靠近，以夹紧试样条；安装座与驱动机构配合连接并用于固定安装第二夹持件，且驱动机构通过轴承组件与安装座连接；温控模块与第一夹持件和第二夹持件相连，温控模块用于控制第一夹持件和第二夹持件的加热温度。这样一来，上述集成夹具工装通过第一夹持件和第二夹持件可以实现在夹紧试样条的基础上进行三种材料相互接触时的摩擦测试试验，安装座可以定位第二夹持件以及保证驱动机构的定向运行，从而可以保证对于试样条夹持的稳定性和准确性；同时，温控模块可以控制第一夹持件和第二夹持件的加热温度，以使第一夹持件和第二夹持件在温度可控的条件下进行摩擦试验，上述设置方式能够真实地模拟不同工况下三种不同种类材料相互接触时的摩擦性能，且其操作简便、可控性强、成本低，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中公开的一种变工况摩擦磨损综合试验装置的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明实施例公开的一种集成夹具工装的结构示意图。

其中：

01-连杆、02-实验台座、03-直线导轨、04-待测试件、05-试件夹具、06-测试夹具、07-测试体、08-摩擦头、1-第一夹持件、11-第一加热体、12-第一连接板、13-第一隔热体、2-第二夹持件、21-第二加热体、22-第二连接板、23-第二隔热体、3-安装座、4-光轴、5-直线轴承、6-驱动机构、7-温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种集成夹具工装，该集成夹具工装可以实现三种不同种类材料的装夹，同时可以实现在自动控制温度和压力下三种不同种类材料相互接触时的摩擦性能测试。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

请参考图3，图3为本发明实施例公开的一种集成夹具工装的结构示意图。

本发明实施例所提供的集成夹具工装，包括第一夹持件1、第二夹持件2、驱动机构6、安装座3和温控模块，其中，第一夹持件1和第二夹持件2分别沿两侧夹持试样条，即试样条设置于两个夹持件的中间，当两个夹持件夹紧试样条时，通过拉力机拉动试样条向上运动，从而实现试样条与两侧的两个夹持件的摩擦性能测试；驱动机构6与第一夹持件1连接并用于驱动第一夹持件1向第二夹持件2靠近，以夹紧试样条；安装座3与驱动机构6配合连接并用于固定安装第二夹持件2，且驱动机构6通过轴承组件与安装座3连接；温控模块与第一夹持件1和第二夹持件2相连，温控模块用于控制第一夹持件1和第二夹持件2的加热温度。

也就是说，上述集成夹具工装通过第一夹持件1和第二夹持件2可以实现在夹紧试样条的基础上进行三种材料相互接触的摩擦测试试验，安装座3可以定位第二夹持件2以及保证驱动机构6的定向运行，从而可以保证对于试样条夹持的稳定性和准确性；同时，温控模块可以控制第一夹持件1和第二夹持件2的加热温度，以使第一夹持件1和第二夹持件2在温度可控的条件下进行摩擦试验，上述设置方式能够真实地模拟不同工况下三种不同种类材料相互接触时的摩擦性能，且其操作简便、可控性强、成本低，适用范围广。

当然，根据实际需要，上述驱动机构6可以设置为气缸，以实现气动夹持，气缸包括缸座和相对于缸座伸缩运动的伸缩杆。当然，驱动机构6也可以设置为电动推杆，电动推杆的设置可以参照现有技术，根据试验中所需的正压力值，该气缸或者电动推杆可以选择不同的型号。

此外，上述第一夹持件1和第二夹持件2可以根据摩擦测试的不同需要由不同的材料制成(当然，如果用于两种材料的摩擦性能测试，两个夹持件也可以设置为相同的材料)，且二者可以根据不同的需要设置为不同的结构，比如，可以设置为截面为多边形的块状或者截面为不规则形状的夹持件，前提是能够保证其装夹的稳定性，本文对此并不作具体限制。

进一步地，上述安装座3具体可以设置为包括底板、第一安装板和第二安装板，其中，第一安装板和第二安装板均与底板固接，并设置在底板的上方，该安装座3的底板可以固定于试验平台上，第一安装板用于支撑第一夹持件1和驱动机构6；第二安装板与第一安装板相对设置并用于安装第二夹持件2。当然，上述安装座3具体可以设置为U型座，也就是说，上述第一安装板和第二安装板均垂直于底板设置，且底板水平设置在试验平台上。

为了保证夹持的精度，上述轴承组件可以设置为包括两个直线轴承5和两个光轴4，光轴4与直线轴承5一一对应设置，其中，任一直线轴承5可以通过螺钉固定于第一安装板上，直线轴承5用于供气缸的伸缩杆和第一夹持件1沿水平方向移动，两个直线轴承5在第一安装板上关于气缸伸缩杆的轴心呈对称分布；光轴4与直线轴承5配合连接，即在光轴4相对直线轴承5的运动下，将气缸伸缩杆的直线运动传递至第一夹持件1，以实现第一夹持件1的直线运动。

具体地说，上述第一夹持件1通过第一连接板12与光轴4连接，第二夹持件2通过第二连接板22与第二安装板固接，这样一来，上述驱动机构6可以通过直线轴承5和光轴4将直线运动传递至第一连接板12上，进而可以带动第一夹持件1沿直线方向运动，以实现夹持功能。

此外，第一连接板12上连接有与第一夹持件1固接的第一加热体11，第一加热体11用于供第一夹持件1加热，第二连接板22上连接有与第二夹持件2固接的第二加热体21，第二加热体21用于供第二夹持件2加热；其中，第一夹持件1通过第一U型压块与第一加热体11固接，第二夹持件2通过第二U型压块与第二加热体21固接，U型压块用于将夹持件压紧于加热体上，当然，为了保证夹持件与加热体连接的牢固性，还可以通过螺钉进行紧固连接。

同时，为了实现夹持件在加热过程中的保温隔热功能，上述第一连接板12还固接有第一隔热体13，当第一夹持件1加热时，第一隔热体13能够实现隔热，从而可以保证第一加热体11只为第一夹持件1加热；第二连接板22还固接有第二隔热体23，当第二夹持件2加热时，第二隔热体23能够实现隔热，从而可以保证第二加热体21只为第二夹持件2加热。

更加具体地说，上述第一隔热体13固接于第一连接板12的右侧，第二隔热体23固接于第二连接板22的左侧，其中，两个光轴4和气缸的伸缩杆固接于第一连接板12的左侧，且光轴4的端部可以设置第一内螺纹孔，进而可以通过螺钉连接于第一连接板12上，气缸的伸缩杆固定于第一连接板12的中间，伸缩杆的端部也可以设置第二内螺纹孔，进而可以通过螺钉与第一连接板12固定在一起。当然，上述轴承组件也可以替换为导柱与导套的组合件，即在第一连接板12上设置两个导套结构，两个导柱的一端固接于第一连接板12上，这样一来，在两个导柱相对导套的直线运动下，第一连接板12与第一隔热体13、第一加热体11及第一夹持件1能够实现沿水平方向的直线运动。

根据实际需要，上述第一加热体11和第二加热体21均可以在中间位置处设置用于固定安装夹持件的限位槽，其中，第一夹持件1和第二夹持件2可以设置为边长为10mm的立方体，限位槽的尺寸应大于第一夹持件1或第二夹持件2的尺寸。当然，夹持件与加热体的连接方式也可以有其他不同的设置方式，本文对此并不作具体限制，前提是能够保证加热体对夹持件的加热，且能够保证夹持件与加热体同步升温。

为了便于实现温度的可控性，温控模块通过两个温度传感器7分别与第一加热体11和第二加热体21连接，温控模块包括与两个温度传感器7相连并用于控制第一加热体11和第二加热体21加热的控制器，比如PLC，该控制器具有预设控制程序。

此外，上述温控模块还可以包括面板和两个设于面板上的温控表，两个温控表分别用于显示第一加热体11和第二加热体21的加热温度。例如，任一温控表可以设置上显示部和下显示部，其中，上显示部用于显示对应第一夹持件1预先设定的所需加热到的温度值，下显示部用于显示对应第一夹持件1实时的加热温度。

也就是说，在加热体对夹持件加热的过程中，温度传感器7能够实时检测加热体的温度值并将该温度信号传递至控制器中。这样一来，控制器能够根据温度传感器7反馈的温度值判断是否需要继续对加热体加热。当温控表上的下显示部显示的温度值小于上显示部显示的温度值时，控制器能够使加热体持续加热至预设温度值；当温控表上的下显示部显示的温度值与上显示部显示的温度值相同时，控制器能够使加热体保持相应的温度，以供夹持件的温度维持在预设温度值上。

为了优化上述实施例，集成夹具工装还可以设置电控箱，电控箱与驱动机构6电连接并用于控制驱动机构6的启停。电控箱具体可以设置为包括箱体和手动控制阀，其中，手动控制阀设置于箱体上，手动控制阀用于控制驱动机构6的启停，从而可以实现第一夹持件1和第二夹持件2对于试样条的夹紧和卸载。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的集成夹具工装进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成夹具工装，其特征在于，包括：

用以分别沿两侧夹持试样条的第一夹持件(1)和第二夹持件(2)；

与所述第一夹持件(1)连接、用以驱动所述第一夹持件(1)向所述第二夹持件(2)靠近的驱动机构(6)；

与所述驱动机构(6)通过轴承组件配合连接、用以固定安装所述第二夹持件(2)的安装座(3)；

与所述第一夹持件(1)和所述第二夹持件(2)相连、用以控制所述第一夹持件(1)和所述第二夹持件(2)的加热温度的温控模块。

2.根据权利要求1所述的集成夹具工装，其特征在于，所述安装座(3)包括：

底板；

与所述底板固接、用以支撑所述第一夹持件(1)和所述驱动机构(6)的第一安装板；

与所述第一安装板相对设置、用以安装所述第二夹持件(2)的第二安装板。

3.根据权利要求2所述的集成夹具工装，其特征在于，所述轴承组件包括两个设于所述第一安装板上、用以供所述第一夹持件(1)沿水平方向移动的直线轴承(5)，且任一所述直线轴承(5)配合连接有能够沿水平方向移动的光轴(4)。

4.根据权利要求3所述的集成夹具工装，其特征在于，所述第一夹持件(1)通过第一连接板(12)与所述光轴(4)连接，所述第二夹持件(2)通过第二连接板(22)与所述第二安装板固接，且所述第一连接板(12)上连接有与所述第一夹持件(1)固接、用以供所述第一夹持件(1)加热的第一加热体(11)，所述第二连接板(22)上连接有与所述第二夹持件(2)固接、用以供所述第二夹持件(2)加热的第二加热体(21)。

5.根据权利要求4所述的集成夹具工装，其特征在于，所述第一夹持件(1)通过第一U型压块与所述第一加热体(11)固接，所述第二夹持件(2)通过第二U型压块与所述第二加热体(21)固接。

6.根据权利要求5所述的集成夹具工装，其特征在于，所述第一连接板(12)固接有用以当所述第一夹持件(1)加热时实现隔热的第一隔热体(13)；

所述第二连接板(22)固接有用以当所述第二夹持件(2)加热时实现隔热的第二隔热体(23)。

7.根据权利要求6所述的集成夹具工装，其特征在于，所述温控模块通过两个温度传感器(7)分别与所述第一加热体(11)和所述第二加热体(21)连接，所述温控模块包括与两个所述温度传感器(7)相连、用以控制所述第一加热体(11)和所述第二加热体(21)加热的控制器。

8.根据权利要求7所述的集成夹具工装，其特征在于，所述温控模块还包括：

面板；

两个设于所述面板上、用以分别显示所述第一加热体(11)和所述第二加热体(21)的加热温度的温控表。

9.根据权利要求1至8任一项所述的集成夹具工装，其特征在于，还包括与所述驱动机构(6)电连接、用以控制所述驱动机构(6)启停的电控箱。

10.根据权利要求9所述的集成夹具工装，其特征在于，所述驱动机构(6)具体为气缸。

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