CN113466029A - 一种金属板材拉伸试验夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种金属板材拉伸试验夹具，包括底部安装有连接件的夹具底座，夹具底座上端面设置有两个支撑柱，两个支撑柱之间滑动设置有两个楔形压块，夹具底座设置于中空压环内；中空压环顶部开设有连接通孔，支撑柱上端穿过连接通孔后连接有连接环，支撑柱顶部靠近楔形压块的一侧设置有限位块，限位块顶部固定连接有试样限位板，试样限位板上开设有用于插设待试验样件的试样插口；楔形压块外侧开设有弧形外立面，弧形外立面上部开设有凹槽，连接环侧壁上穿设有丝杠，丝杠末端插设于凹槽内；中空压环侧壁上螺纹连接有手柄；连接通孔内壁为倾斜结构。本发明在压紧待试验试件时施加的载荷大小一致，待试验试件在拉伸过程中不会打滑，使试验误差更小。

Description

一种金属板材拉伸试验夹具

技术领域

本发明涉及拉伸试验装置技术领域，特别是涉及一种金属板材拉伸试验夹具。

背景技术

目前，用于单向拉伸试验的机械式夹具的夹紧部分主要有两种形式：楔块夹紧和平推夹紧。这两种形式的夹具均具有结构简单、操作方便的特点，在万能材料试验机上应用最多。楔块夹紧的显著特点是两个夹紧楔块各具有一个斜面，在拉伸过程中随着拉力的增大，这两个斜面使得竖直方向的拉力沿着水平方向具有分力，从而使得楔块进一步对试件水平夹紧、避免打滑。但是楔块夹紧在装卡时易对试件产生附加作用力，带来预变形。平推夹紧在装卡时不会带来预变形，但是夹紧力有限，而且在拉伸过程中随着试件的变形会出现夹持松动，容易带来打滑现象。因此，平推夹紧的方式往往适用于所需夹紧力不大的材料(如树脂、高分子材料、塑料等较软材料)或使用液压动力在拉伸过程中持续提供足够的夹紧力。液压动力需要液压系统来提供，极大地增加了夹具的尺寸和设计制造成本。

综上所述，平推夹紧式机械夹具不会带来预变形，但是容易出现打滑；楔块夹紧式机械夹具不易打滑，但是存在附加作用力，因此目前的夹紧夹具适用范围窄。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属板材拉伸试验夹具，以解决上述现有技术存在的问题，在压紧待试验试件时施加的载荷大小一致，待试验试件在拉伸过程中不会打滑，使试验误差更小。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种金属板材拉伸试验夹具，包括圆柱状的夹具底座，所述夹具底座底部安装有连接件，连接件为连接销，连接件的一端设有连接孔，通过连接孔与万能试验机的接头进行插销式连接；所述夹具底座上端面固定设置有两个支撑柱，两个所述支撑柱之间滑动设置有两个对称的楔形压块，所述夹具底座设置于中空压环内，且与所述中空压环螺纹连接；所述中空压环顶部开设有连接通孔，所述支撑柱上端穿过所述连接通孔后固定连接有连接环，所述支撑柱顶部靠近所述楔形压块的一侧设置有限位块，所述限位块顶部固定连接有试样限位板，试样限位板上开有四个沉孔，两个支撑柱顶部的限位块对应位置开有四个螺纹孔，试样限位板通过四个内六角圆头螺栓安装于支撑柱顶部的限位块处；所述试样限位板上开设有用于插设待试验样件的试样插口，限位块和试样限位板均位于连接环内；所述楔形压块内侧用于夹持待试验样件，外侧开设有弧形外立面，所述弧形外立面上部开设有水平设置的凹槽，所述连接环侧壁上开设有两个对称水平螺纹通孔，所述水平螺纹通孔内穿设有丝杠，所述丝杠末端插设于所述凹槽内；所述中空压环侧壁上开设有两个对称的螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有手柄；所述连接通孔内壁为倾斜结构，且所述连接通孔内壁与所述楔形压块的弧形外立面滑动接触连接。

本发明可以将待试验样件通过试样插口插设于两个楔形压块之间，通过控制丝杠的水平进给运动，使得两个楔形压块相向运动，进而夹紧待试验样件，两个支撑柱可以对楔形压块限位，避免其水平运动过程中发生偏移；通过手柄转动中空压环，使得中空压环在夹具底座上螺纹运动，当中空压环下行时，其连接通孔内壁贴合楔形压块的弧形外立面下行，由于连接通孔内壁上端截面直径小于下端截面直径，因此随着中空压环的下行，其连接通孔通过弧形外立面进一步对楔形压块限位，依靠丝杠水平推动楔形压块来对试样施加水平推力，避免旋转式的夹紧动作，因而不会带来试样的预变形。在试样拉伸阶段，依靠中空压环和楔形压块之间的接触斜面，使竖直方向的拉力能够转化为对楔形压块水平方向的推力，从而不断夹紧试样，可以有效避免打滑问题。

可选的，两个所述支撑柱为结构相同且对称设置的第一支撑柱和第二支撑柱；所述第一支撑柱底部外侧开设有第一延展翼缘，顶部外侧开设有第二延展翼缘，所述第一延展翼缘通过六角螺栓与所述夹具底座顶部固定连接；所述连接环底部两侧开设有卡接槽，所述第二延展翼缘卡接于所述卡接槽内，且通过内六角圆头螺栓与所述连接环顶部固定连接；所述限位块位于所述第二延展翼缘内侧，且所述限位块内侧面与所述支撑柱内侧面位于同一竖直平面内。通过水平向外设置的第一延展翼缘，使得支撑柱与夹具底座连接更方便，第一延展翼缘和夹具底座上端均开设有两个对称的连接孔，从而二者可以通过穿设于该连接孔内的六角螺栓固定连接，连接更牢固；第二延展翼缘与连接环底部两侧的卡接槽固定，使得连接环与第二延展翼缘定位更精准，且第二延展翼缘和卡接槽上端均开设有两个连接孔，通过穿设于该连接孔处的内六角圆头螺栓，使得连接环与第二延展翼缘之间连接进一步加固。

可选的，所述限位块与所述支撑柱之间开设有水平设置的燕尾槽，所述燕尾槽位于所述支撑柱内侧；所述楔形压块上部两侧固定设置有燕尾，所述燕尾能够在所述燕尾槽内水平滑动。楔形压块的燕尾与支撑柱的燕尾槽能够配合设置，从而楔形压块在两个支撑柱之间水平移动时，燕尾在对应的燕尾槽的滑动，该结构使得楔形压块与支撑柱之间相对位置更为平稳和准确，楔形压块运行过程中不会与支撑柱产生碰撞和干涉。

可选的，所述楔形压块为结构相同且对称设置的第一楔形压块和第二楔形压块；所述第一楔形压块底部截面积大于顶部截面积，且所述第一楔形压块外侧开设有与所述连接通孔内壁平滑接触连接的所述弧形外立面，所述弧形外立面上部外侧开设有所述凹槽，两个所述燕尾对称设置于所述凹槽两侧，所述第一楔形压块内侧为竖直的平面结构。楔形压块上部为块状结构，凹槽开设于块状结构外侧，燕尾设置于凹槽两侧，楔形压块底部也为块状结构，弧形外立面开设于底部块状结构和顶部块状结构之间，从而既加强了楔形压块上下两端的承载能力，同时也为凹槽和燕尾提供了设置空间。

可选的，所述第一延展翼缘位于所述中空压环内，所述第二延展翼缘位于所述中空压环的连接通孔上端，且所述第一延展翼缘和第二延展翼缘的外侧面均为弧形结构。第一延展翼缘外侧的弧形结构可以避免其与中空压环内壁发生碰撞。

可选的，所述夹具底座外侧壁上开设有锯齿形外螺纹，所述中空压环内侧壁上开设有锯齿形内螺纹，且所述锯齿形内螺纹位于所述连接通孔下方；所述中空压环与所述夹具底座通过锯齿形外螺纹和锯齿形内螺纹螺纹配合连接。

可选的，所述楔形压块上部内侧面上开设有交叉网纹。交叉网纹使待试验样件夹紧后不易产生滑动。楔形压块钳口经过热处理淬硬，具有较好的耐磨性。

可选的，所述丝杠远离所述凹槽的一端固定安装有活动手柄，所述活动手柄与所述丝杠垂直设置，通过转动活动手柄，可以快速方便的带动丝杠水平转动，进而丝杠水平进给过程中可以通过凹槽挤压楔形压块水平移动。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的夹具结构综合了平推夹紧式和楔块夹紧式的结构形式，综合平推夹紧和楔块夹紧两种结构的优点、避免其缺点，有效地解决金属板材单向拉伸试验中的打滑和预变形问题。在装卡夹紧阶段，依靠丝杠水平推动楔形压块来对试样施加水平推力，避免旋转式的夹紧动作，因而不会带来试样的预变形。在试样拉伸阶段，依靠中空压环的连接通孔内壁和楔形压块的弧形外立面之间的接触斜面，使竖直方向的拉力能够转化为对楔形压块水平方向的推力，从而不断夹紧试样，可以有效避免打滑问题。因此，本发明通过巧妙的结构设计，综合了平推夹紧和楔块夹紧两种结构的优点、避免了其缺点，有效地解决了打滑和预变形问题。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明单个金属板材拉伸试验夹具装配示意图；

图2为本发明单个金属板材拉伸试验夹具爆炸示意图；

图3为单个金属板材拉伸试验夹具夹持部分装配示意图；

图4为两个金属板材拉伸试验夹具工作过程中放入待试验样件状态示意图；

图5为两个金属板材拉伸试验夹具工作过程中夹紧待试验样件状态示意图；

图6为金属板材拉伸试验夹具夹持状态局部示意图；

其中，100为金属板材拉伸试验夹具、1为夹具底座、101为锯齿形外螺纹、2为第一支撑柱、201为第一延展翼缘、202为第二延展翼缘、203为六角螺栓、204为限位块、205为燕尾槽、3为第二支撑柱、4为第一楔形压块、401为燕尾、402为凹槽、403为交叉网纹、404为弧形外立面、5为第二楔形压块、6为中空压环、601为连接通孔、602为螺纹孔、603为手柄、7为连接环、701为水平螺纹通孔、702为丝杠、703为卡接槽、704为第二内六角圆头螺栓、705为活动手柄、8为试样限位板、801为第一内六角圆头螺栓、802为试样插口、9为连接件、10为待试验样件。

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。

本发明的目的是提供一种金属板材拉伸试验夹具，以解决上述现有技术存在的问题，在压紧待试验试件时施加的载荷大小一致，待试验试件在拉伸过程中不会打滑，使试验误差更小。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考附图1～附图6所示，本发明提供一种金属板材拉伸试验夹具100，包括圆柱状的夹具底座1，夹具底座1底部安装有连接件9，连接件9为连接销，连接件9的一端设有连接孔，通过连接孔与万能试验机的接头进行插销式连接；夹具底座1上端面固定设置有两个支撑柱，两个支撑柱之间滑动设置有两个对称的楔形压块，夹具底座1设置于中空压环6内，且与中空压环6螺纹连接；中空压环6顶部开设有连接通孔601，中空压环6底部为开口结构，连接通孔601的最大直径小于中空压环6底部开口直径，支撑柱上端穿过连接通孔601后固定连接有连接环7，连接环7上下两端的开口大小相同。支撑柱顶部靠近楔形压块的一侧一体成型有限位块204，限位块204顶部固定连接有试样限位板8，试样限位板8上开有四个沉孔，两个支撑柱顶部的限位块204对应位置开有四个螺纹孔，试样限位板8通过四个第一内六角圆头螺栓801安装于支撑柱顶部的限位块204处；试样限位板8上开设有用于插设待试验样件的试样插口802，限位块204和试样限位板8均位于连接环7内；楔形压块内侧用于夹持待试验样件10，外侧开设有弧形外立面404，弧形外立面404上部开设有水平设置的凹槽402，连接环7侧壁上开设有两个对称水平螺纹通孔701，水平螺纹通孔701内穿设有丝杠702，丝杠702末端插设于凹槽402内；中空压环6侧壁上开设有两个对称的螺纹孔602，螺纹孔602内螺纹连接有手柄603；连接通孔601内壁为倾斜结构，且连接通孔601内壁与楔形压块的弧形外立面404能够滑动接触连接。

本发明可以将待试验样件10通过试样插口802插设于两个楔形压块之间，通过控制丝杠702的水平进给运动，使得两个楔形压块相向运动，进而夹紧待试验样件10，两个支撑柱可以对楔形压块限位，避免其水平运动过程中发生偏移；通过手柄603转动中空压环6，使得中空压环6在夹具底座1上螺纹运动，当中空压环6下行时，其连接通孔601内壁贴合楔形压块的弧形外立面404下行，由于连接通孔601内壁上端截面直径小于下端截面直径，因此随着中空压环6的下行，其连接通孔601通过弧形外立面404进一步对楔形压块限位，依靠丝杠702水平推动楔形压块来对待试验样件10施加水平推力，避免旋转式的夹紧动作，因而不会带来待试验样件10的预变形。在待试验样件10拉伸阶段，依靠中空压环6和楔形压块之间的接触斜面，使竖直方向的拉力能够转化为对楔形压块水平方向的推力，从而不断夹紧待试验样件10，可以有效避免打滑问题。

具体的，两个支撑柱为结构相同且对称设置的第一支撑柱2和第二支撑柱3；第一支撑柱2底部外侧开设有第一延展翼缘201，顶部外侧开设有第二延展翼缘202，第一延展翼缘201通过六角螺栓203与夹具底座1顶部固定连接；连接环7底部两侧开设有卡接槽703，第二延展翼缘202卡接于卡接槽703内，且通过第二内六角圆头螺栓704与连接环7顶部固定连接；限位块204位于第二延展翼缘202内侧，且限位块204内侧面与支撑柱内侧面位于同一竖直平面内。通过水平向外设置的第一延展翼缘201，使得支撑柱与夹具底座1连接更方便，第一延展翼缘201和夹具底座1上端均开设有两个对称的连接孔，从而二者可以通过穿设于该连接孔内的六角螺栓203固定连接，连接更牢固；第二延展翼缘202与连接环7底部两侧的卡接槽703固定，使得连接环7与第二延展翼缘202定位更精准，且第二延展翼缘202和卡接槽703上端均开设有两个连接孔，通过穿设于该连接孔处的第二内六角圆头螺栓704，使得连接环7与第二延展翼缘202之间连接进一步加固。第一延展翼缘201位于中空压环6内，第二延展翼缘202位于中空压环6的连接通孔601上端，且第一延展翼缘201和第二延展翼缘202的外侧面均为弧形结构。第一延展翼缘201外侧的弧形结构可以避免其与中空压环6内壁发生碰撞。

限位块204与支撑柱之间开设有水平设置的燕尾槽205，燕尾槽205位于支撑柱内侧；楔形压块上部两侧固定设置有燕尾401，燕尾401能够在燕尾槽205内水平滑动。楔形压块的燕尾401与支撑柱的燕尾槽205能够配合设置，从而楔形压块在两个支撑柱之间水平移动时，燕尾401在对应的燕尾槽205的滑动，该结构使得楔形压块与支撑柱之间相对位置更为平稳和准确，楔形压块运行过程中不会与支撑柱产生碰撞和干涉。

楔形压块为结构相同且对称设置的第一楔形压块4和第二楔形压块5；第一楔形压块4底部截面积大于顶部截面积，且第一楔形压块4外侧开设有与连接通孔601内壁平滑接触连接的弧形外立面404，弧形外立面404上部外侧开设有凹槽402，两个燕尾401对称设置于凹槽402两侧，第一楔形压块4内侧为竖直的平面结构。楔形压块上部为块状结构，凹槽402开设于块状结构外侧，燕尾401设置于凹槽402两侧，楔形压块底部也为块状结构，弧形外立面404开设于底部块状结构和顶部块状结构之间，从而既加强了楔形压块上下两端的承载能力，同时也为凹槽402和燕尾401提供了设置空间。楔形压块上部内侧面上开设有交叉网纹403。交叉网纹403使待试验样件10夹紧后不易产生滑动。楔形压块钳口经过热处理淬硬，具有较好的耐磨性。

夹具底座1外侧壁上开设有锯齿形外螺纹101，中空压环6内侧壁上开设有锯齿形内螺纹，且锯齿形内螺纹位于连接通孔601下方；中空压环6与夹具底座1通过锯齿形外螺纹101和锯齿形内螺纹螺纹配合连接。

丝杠702远离凹槽402的一端固定安装有活动手柄705，活动手柄705与丝杠702垂直设置，通过转动活动手柄705，可以快速方便的带动丝杠702水平转动，进而丝杠702水平进给过程中可以通过凹槽402挤压楔形压块水平移动。

本发明工作流程如下：

安装待试验试件10；将两个本发明的拉伸夹具分别安装于材料万能试验机的上下夹具安装处。操作材料万能试验机上方的夹具的中空压环6的两个手柄603，使中空压环6转动下移，然后操作丝杠702使第一楔形压块4和第二楔形压块5张开成开口，将待试验试件10通过试样插口安放于试样孔处。操作丝杠702使第一楔形压块4和第二楔形压块5相向运动，压紧待试验试件10。然后利用手柄603旋转中空压环6，使中空压环6向下运动，直到中空压环6上端连接通孔的倾斜内壁与楔形压块的弧形外立面404接触。

对材料万能试验机下方的另一个夹具重复上述步骤，将待试验试件的另一端安放进试样孔，并根据待试验试件的前后位置调整楔形压块的夹紧位置，然后进行该夹具的锁紧重复上述步骤。完成待试验试件的安装。

通过采用上述方案，两个丝杠702推动两个楔形压块在两个支撑柱中间滑动并压紧试件，中空压环的连接通孔对两个楔形压块同时作用，使两个楔形压块保持同步，从而使第一楔形压块4和第二楔形压块5在压紧待试验试件时施加的载荷大小一致，待试验试件在拉伸过程中不会打滑，使试验误差更小。

取下待试验试件；操作材料万能试验机上方的夹具的旋转中空压环6的手柄603，使中空压环6上移，然后丝杠702使第一楔形压块4和第二楔形压块5张开成开口。对材料万能试验机下方的另一个夹具重复上述动作，取下试件。本发明并不仅仅限制于上述一种使用形式，还可以将其与其他类似结构配套使用，从而完成不同的试样拉伸试验。

术语解释：

拉伸试验：拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。

拉伸试验夹具：在拉伸试验时用来夹持待试验试件两端的固定装置，拉伸夹具在结构上没有固定的模式，根据不同的试样和试验力的大小，拉伸夹具在结构上差别很大。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种金属板材拉伸试验夹具，其特征在于：包括圆柱状的夹具底座，所述夹具底座底部安装有连接件，所述夹具底座上端面固定设置有两个支撑柱，两个所述支撑柱之间滑动设置有两个对称的楔形压块，所述夹具底座设置于中空压环内，且与所述中空压环螺纹连接；所述中空压环顶部开设有连接通孔，所述支撑柱上端穿过所述连接通孔后固定连接有连接环，所述支撑柱顶部靠近所述楔形压块的一侧设置有限位块，所述限位块顶部固定连接有试样限位板，所述试样限位板上开设有用于插设待试验样件的试样插口；所述楔形压块内侧用于夹持待试验样件，外侧开设有弧形外立面，所述弧形外立面上部开设有水平设置的凹槽，所述连接环侧壁上开设有两个对称水平螺纹通孔，所述水平螺纹通孔内穿设有丝杠，所述丝杠末端插设于所述凹槽内；所述中空压环侧壁上开设有两个对称的螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有手柄；所述连接通孔内壁为倾斜结构，且所述连接通孔内壁与所述楔形压块的弧形外立面滑动接触连接。

2.根据权利要求1所述的金属板材拉伸试验夹具，其特征在于：两个所述支撑柱为结构相同且对称设置的第一支撑柱和第二支撑柱；所述第一支撑柱底部外侧开设有第一延展翼缘，顶部外侧开设有第二延展翼缘，所述第一延展翼缘通过六角螺栓与所述夹具底座顶部固定连接；所述连接环底部两侧开设有卡接槽，所述第二延展翼缘卡接于所述卡接槽内，且通过内六角圆头螺栓与所述连接环顶部固定连接；所述限位块位于所述第二延展翼缘内侧，且所述限位块内侧面与所述支撑柱内侧面位于同一竖直平面内。

3.根据权利要求2所述的金属板材拉伸试验夹具，其特征在于：所述限位块与所述支撑柱之间开设有水平设置的燕尾槽，所述燕尾槽位于所述支撑柱内侧；所述楔形压块上部两侧固定设置有燕尾，所述燕尾能够在所述燕尾槽内水平滑动。

4.根据权利要求3所述的金属板材拉伸试验夹具，其特征在于：所述楔形压块为结构相同且对称设置的第一楔形压块和第二楔形压块；所述第一楔形压块底部截面积大于顶部截面积，且所述第一楔形压块外侧开设有与所述连接通孔内壁平滑接触连接的所述弧形外立面，所述弧形外立面上部外侧开设有所述凹槽，两个所述燕尾对称设置于所述凹槽两侧，所述第一楔形压块内侧为竖直的平面结构。

5.根据权利要求2所述的金属板材拉伸试验夹具，其特征在于：所述第一延展翼缘位于所述中空压环内，所述第二延展翼缘位于所述中空压环的连接通孔上端，且所述第一延展翼缘和第二延展翼缘的外侧面均为弧形结构。

6.根据权利要求1所述的金属板材拉伸试验夹具，其特征在于：所述夹具底座外侧壁上开设有锯齿形外螺纹，所述中空压环内侧壁上开设有锯齿形内螺纹，且所述锯齿形内螺纹位于所述连接通孔下方；所述中空压环与所述夹具底座通过锯齿形外螺纹和锯齿形内螺纹螺纹配合连接。

7.根据权利要求4所述的金属板材拉伸试验夹具，其特征在于：所述楔形压块上部内侧面上开设有交叉网纹。

8.根据权利要求1所述的金属板材拉伸试验夹具，其特征在于：所述丝杠远离所述凹槽的一端固定安装有活动手柄，所述活动手柄与所述丝杠垂直设置。

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