CN115326551A - 一种落锤试验机多角度冲击夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种落锤试验机多角度冲击夹具，包括：夹具固定板，其为平板；试验机安装平台，其水平设置；测试样件夹具固定板可拆卸的固定连接在测试样件试验机安装平台上，并且测试样件夹具固定板与测试样件试验机安装平台之间具有夹角；冲击空心槽，其开设在测试样件夹具固定板上；多个定位挡板，其围绕测试样件冲击空心槽设置，并且可拆卸的固定连接在测试样件夹具固定板上；夹持机构，其一一对应的安装在测试样件定位挡板上；斜面转接头，其可拆卸的固定连接在落锤试验机的锤头连接件上；其中，测试样件斜面转接头的底面为斜面，并且测试样件斜面转接头的底面与测试样件夹具固定板平行；冲击锤头，其可拆卸的固定连接在测试样件斜面转接头上。

Description

一种落锤试验机多角度冲击夹具

技术领域

本发明属于落锤试验机夹具技术领域，特别涉及一种落锤试验机多角度冲击夹具。

背景技术

随着新材料的快速发展，复合材料与工程塑料以其结构可设计性强、高性能和轻量化等特点，在航空航天、车辆工程等领域得到了越来越广泛的应用。由于复合材料层合板的结构和层间性能不一，其抗冲击性能也千差万别。因此，需要通过仿真分析和落锤冲击试验来对其冲击性能进行分析评价。目前，落锤试验机仅能对材料样件进行垂直方向的冲击试验，因缺少有效的试验夹具，难以实现对材料样件进行不同角度的冲击性能测试。在实际应用中，物体对层合板的冲击往往是各种角度、各种位置的，大部分复合材料层合板所受到的冲击多为斜向和任意不同位置的冲击。而现有的冲击试验夹具并不能满足实际需求，复合材料板需通过各种不同角度和位置的冲击试验来表征其抗冲击性能。

目前，国内有研究人员在针对落锤试验机仅能垂直角度冲击问题，提供了新的技术解决方案，如中国发明专利CN113702169A公布的一种任意角度可变位置的通用冲击夹具，该专利提供了一种通用的任意角度的落锤冲击试验夹具，但是其多角度冲击是利用转动板通过转动轴转动，并借助于螺栓与转动板上的圆弧形槽连连接实现的，当进行大冲击能量重复多次试验时，会导致螺栓连接处发生滑移，从而导致无法保证冲击的精确角度。此外，试验时转动板的微小下滑会造成复合材料板上承受的冲击载荷发生变化，使试验误差增大。又如专利CN110658059A提供的一种冲击位置稳定的落锤式多角度冲击夹具，该夹具是通过将螺栓固定在旋转架两侧定位孔来调节角度的，但所需要的冲击角度较多时，将增加定位孔数量，由此会导致冲击能量较大时在定位孔附近造成损伤甚至破坏夹具。如何设计出一种可以满足较大冲击能量且能调节角度的落锤试验机夹具，实现在大冲击能量下倾斜冲击时不产生较大变形误差、保证冲击试验精度，提高夹具使用寿命、提高试验效率，是目前该领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供了一种落锤试验机多角度冲击夹具，能够调节落锤试验的冲击角度，并且夹具稳定性好，能够保证在大冲击能量的倾斜冲击下的试验精度。

本发明提供的技术方案为：

一种落锤试验机多角度冲击夹具，包括：

夹具固定板，其为平板，所述夹具固定板的板面上开设有多个夹具连接孔；

试验机安装平台，其水平设置；

其中，所述夹具固定板可拆卸的固定连接在所述试验机安装平台上，并且所述夹具固定板与所述试验机安装平台之间具有夹角；

冲击空心槽，其开设在所述夹具固定板上；

多个定位挡板，其围绕所述冲击空心槽设置，并且通过所述夹具连接孔可拆卸的固定连接在所述夹具固定板上；

其中，所述多个定位挡板围成测试样件安装区域；

夹持机构，其一一对应的安装在所述定位挡板上，用于将测试样件固定夹持在所述测试样件安装区域；

斜面转接头，其可拆卸的固定连接在落锤试验机的锤头连接件上；

其中，所述斜面转接头的底面为斜面，并且所述斜面转接头的底面与所述夹具固定板平行；

冲击锤头，其沿竖直方向设置，所述冲击锤头可拆卸的固定连接在所述斜面转接头上。

优选的是，所述的落锤试验机多角度冲击夹具，还包括：

第一垫块，其底面可拆卸的连接在所述试验机安装平台上，顶面可拆卸的连接在所述夹具固定板上，并且靠近所述夹具固定板的一端设置；

第二垫块，其底面可拆卸的连接在所述试验机安装平台上，顶面可拆卸的连接在所述夹具固定板上，并且靠近所述夹具固定板的另一端设置；

其中，所述第二垫块的高度大于所述第一垫块的高度，并且所述第一垫块和所述第二垫块的顶面为具有同样倾斜角度的斜面；所述夹具固定板的底面同时与所述第一垫块的顶面、所述第二垫块的顶面紧密贴合，使所述夹具固定板与所述试验机安装平台之间形成夹角。

优选的是，所述多个夹具连接孔呈阵列式分布在所述夹具固定板上，所述定位挡板能够选择性的安装在不同位置的夹具连接孔上。

优选的是，所述夹具连接孔为螺纹孔，所述定位挡板通过螺栓连接在所述夹具连接孔中。

优选的是，所述定位挡板的一端具有直角缺口，所述直角缺口的两条边分别抵靠在测试样件的相邻的两个立面上。

优选的是，所述定位挡板上开设有多个螺纹孔，所述多个螺纹孔用于连接所述夹持机构或将连接所述夹具固定板。

优选的是，所述夹持机构采用快速夹钳。

优选的是，所述斜面转接头包括：

主体部，其底面为与所述夹具固定板平行的斜面；

转接螺杆，其一端固定连接在所述主体部的顶面上；

其中，所述锤头连接件上开设有螺纹孔，所述转接螺杆的另一端通过螺纹连接在所述锤头连接件的螺纹孔中；

锤头连接孔，其开设在所述主体部中，并且所述锤头连接孔与所述转接螺杆同轴设置；

其中，所述锤头同轴连接在所述锤头连接孔中。

本发明的有益效果是：

本发明提供的落锤试验机多角度冲击夹具，能够调节落锤试验的冲击角度(适用于不同冲击角度的落锤试验)，并且夹具稳定性好，能够保证在大冲击能量的倾斜冲击下的试验精度。

本发明提供的落锤试验机多角度冲击夹具，能够适用于不同尺寸的测试样件，装夹效率高，并且不易发生形变，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明所述的冲击夹具的结构示意图。

图2为本发明所述的第一垫块的结构示意图。

图3为本发明所述的第二垫块的结构示意图。

图4为本发明所述的夹具固定板的结构示意图。

图5为本发明所述的定位挡板的结构示意图。

图6为本发明所述的加持机构(快速夹钳)的结构示意图。

图7为本发明所述的斜面转接头的结构示意图。

图8为本发明所述的斜面转接头与冲击锤头、锤头连接件的连接方式示意图。

图9为本发明所述的冲击锤头与冲击夹具接触的轴侧图。

图10为冲击锤头下落至最低点的侧视图。

图11为70°冲击试验时夹具安装示意图。

图12为位90°(垂直)冲击试验时夹具安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1-12所示，本发明提供了一种落锤试验机多角度冲击夹具，主要包括：夹具固定板110、定位挡板120、夹持机构130及斜面转接头210。

试验机安装平台310水平设置，夹具固定板110可拆卸的固定连接在试验机安装平台310上，并且夹具固定板110与试验机安装平台310之间具有夹角；即夹具固定板110相对于水平面具有一定的倾斜角度。

如图1-5所示，在本实施例中，夹具固定板110为矩形板，夹具固定板110的板面上开设有多个夹具连接孔111。用于连接定位挡板120。

夹具固定板110通过第一垫块140和第二垫块150固定支撑在验机安装平台310上。第一垫块140的底面为平面，并且可拆卸的连接在试验机安装平台310上，第一垫块140的顶面可拆卸的连接在夹具固定板110上，并且靠近夹具固定板110的一端设置。第二垫块150底面为平面，并且可拆卸的连接在试验机安装平台310上，第二垫块150的顶面可拆卸的连接在夹具固定板110上，并且靠近夹具固定板110的另一端设置。其中，第二垫块150的高度大于第一垫块140的高度，并且第一垫块140和第二垫块150的顶面为具有同样倾斜角度的斜面；夹具固定板110的底面同时与第一垫块140的顶面、第二垫块150的顶面紧密贴合，使夹具固定板110与试验机安装平台310之间形成夹角。

第一垫块140和第二垫块150的具体连接方式为：第一垫块140左右两端分别具有低于垫块顶面的连接平台，第一垫块140左右两端的连接平台上各有1个第一安装圆孔141，第一垫块140顶面的两端分别设有第一安装螺孔142；安装圆孔141通过第一螺栓160与试验机安装平台310紧固连接；第一安装螺孔142通过第二螺栓170与夹具固定板110的一端的垫块连接孔112紧固连接。第二垫块150的左右两端分别具有低于垫块顶面的连接平台，第二垫块150左右两端的连接平台上各有1个第二安装圆孔151，第二垫块150顶面的两端分别设有第二安装螺孔152；第二安装圆孔151通过第一螺栓160与试验机安装平台310紧固连接，第二安装螺孔152通过第二螺栓170与夹具固定板110的另一端的垫块连接孔112紧固连接。

夹具固定板110的中心处开设有冲击空心槽113，冲击空心槽113为矩形通槽。多个定位挡板120围绕冲击空心槽113设置，并且定位挡板120通过夹具连接孔111可拆卸的固定连接在夹具固定板110上。其中，多个定位挡板120围成测试样件安装区域。设置冲击空心槽113用以冲击后使锤头穿过测试样件，防止锤头损坏。

其中，夹具连接孔111为螺纹孔，相对应的定位挡板120设置有与夹具连接孔111相匹配的挡板螺纹孔121，定位挡板120通过第三螺栓180连接在夹具连接孔111中。

作为一种优选，多个夹具连接孔111呈阵列式分布在整个夹具固定板110上，定位挡板120能够选择性的安装在不同位置的夹具连接孔111上；通过改变定位挡板的连接位置，使多个定位挡板120围成的测试样件安装区域的尺寸发生改变，以适应不同尺寸的测试样件。通过改变定位挡板120的连接位置，还能够改变测试样件的冲击位置。

作为进一步的优选，测试样件为矩形板状，如图5所示，定位挡板120的一端具有直角缺口122，直角缺口122的两条边分别抵靠在所述测试样件的相邻的两个立面上。设置四个定位挡板120分别抵靠在测试样件的四个顶角处，从而能够稳定的将测试样件限定在所述测试样件安装区域。

夹持机构130共四个，与定位挡板120一一对应设置。定位挡板120上还开设有多个螺纹孔，用于连接所述夹持机构130。如图6所示，作为一种优选，夹持机构130采用快速夹钳，为通用件，利用夹钳固定螺栓190通过夹钳底座上的通孔131将快速夹钳螺接在定位挡板120上，试验时可根据测试样件的尺寸将四个夹持机构130螺接到对应的定位挡板120的适当位置上；通过四个夹持机构130(快速夹钳)上的橡胶头132共同加紧测试样件，在保证测试样件被夹紧的同时，可防止夹紧力过大造成样件的损坏，从而影响冲击试验结果准确度。

如图7-9所示，斜面转接头210可拆卸的固定连接在落锤试验机的锤头连接件320上；其中，斜面转接头210的底面210a为斜面，并且斜面转接头210的底面210a与夹具固定板110平行。冲击锤头220沿竖直方向设置，冲击锤头220可拆卸的固定连接在斜面转接头210上。

在本实施例中，斜面转接头210包括：主体部211和转接螺杆212。其中，主体部211的底面(即为底面210a)为与夹具固定板210平行的斜面。转接螺杆212的一端固定连接在主体部211的顶面上；其中，锤头连接件320上开设有内螺纹孔，转接螺杆212的另一端具有外螺纹，并且通过外螺纹螺纹连接在所述锤头连接件320的内螺纹孔中。主体部211中开设有锤头连接孔211a；并且锤头连接孔211a与转接螺杆212同轴设置；锤头连接孔211a为螺纹孔，冲击锤头220通过螺纹连接的方式同轴连接在锤头连接孔211a中。

所述的落锤试验机多角度冲击夹具还包括：冲击力传感器330，其中锤头连接件320连接在冲击力传感器330上。进行冲击试验前，先将锤头连接件320螺接到冲击力传感器330上，再把斜面转接头210通过转接螺杆213螺接到锤头连接件320内，最后把冲击锤头220螺接到斜面转接头210的转接螺孔211a内，试验时即可由冲击力传感器330测量冲击载荷。

如图10所示，冲击锤头220冲击样件后下落至最低处，斜面转接头210与夹具固定板110相贴合，通过设置斜面转接头210能够使冲击试验的定位更准确，有效提高试验精度，避免冲击锤头220的进一步下落。

如图11所示，为进行70°落锤冲击试验时，夹具固定板110固定在试验机安装平台310上的示意图，此时，夹具固定板110与试验机安装平台310之间的夹角为20°。选择不同角度顶面的第一垫块140和第二垫块150和斜面转接头210，按图11所示进行安装固定，就可以实现样件的多角度倾斜冲击试验。

如图12所示，为进行垂直(90°)落锤冲击时试验时，夹具固定板110固定在试验机安装平台310上的示意图。此时，夹具固定板110水平设置，无需安装第一垫块140、第二垫块150及斜面转接头210。将冲击锤头220直接连接在锤头连接件320上。夹具固定板110设置有多个平台连接孔114(如图4所示)，通过在平台连接孔114中安装螺栓，将夹具固定板110连接在试验机安装平台310上。

下面结合具体实施例对样件的整个装夹过程作进一步解释说明。

本实施例选择落锤冲击试验机70°冲击试验进行说明，如图11所示。试验前，选择顶面倾斜角为20°的第一垫块140和第二垫块150，将第一垫块140和第二垫块150分别通过第一螺栓160螺接在试验机安装平台310上；再把夹具固定板110通过第二螺栓170螺接在第一垫块140和第二垫块150上。

根据测试样件的尺寸大小，在夹具固定板110上选择合适的夹具连接孔111通过第三螺栓180将4个定位挡板120安装在夹具固定板110上的相应位置上，使测试样件能被装夹在夹具固定板110的冲击空心槽112的上方。再在4个定位挡板120上选择合适的螺纹孔，把加持机构130(快速夹钳)通过夹钳固定螺栓190螺接在定位挡板120，并下压快速夹钳的把手133，使橡胶压头131压紧测试样件的四个角。

然后选取20°角斜面转接头210，通过上端的转接螺杆212将其螺接在落锤冲击试验机的锤头连接件320上，再把冲击锤头220螺接在斜面转接头210中的锤头连接孔211a内，即可操作落锤冲击试验机，进行试件的70°冲击试验。完成试验后，抬起快速夹钳把手133，取出测试样件即可。

重复上述操作即可完成其他非垂直角度的冲击夹具安装和试验。

在另一种实施例中，进行测试样件垂直(0°)冲击试验时，不再需要第一垫块140、第二垫块150和斜面转接头210，而是将夹具固定板110通过螺栓直接螺接在试验机安装平台310上，将冲击锤头220直接连接在锤头连接件320上。冲击夹具其他零部件的安装与70°冲击试验时的安装方法相同，安装完成后，即可进行冲击试验。

本发明提供的落锤试验机多角度冲击夹具，通过更换第一垫块140、第二垫块150和斜面转接头210，冲击试验时使斜面转接头210与夹具固定板110相接触并承受冲击力，不仅能进行样件的垂直冲击，而且能够实现了多角度倾斜冲击。第一垫块140、第二垫块150通过螺栓与试验机安装平台310紧固连接，可以使夹具承受较大冲击能量而不发生冲击角度的改变，提高了倾斜冲击的精度和夹具的使用寿命。通过移动定位挡板120，利用快速夹钳夹紧测试样件，实现了多种不同尺寸样样的装夹和试验，还可以较方便地变换测试样件的冲击位置。利用夹具固定板可以实现多种试验夹具的搭建，增加了冲击试验机的通用性。

本发明提供的落锤试验机多角度冲击夹具，能够完成多角度、多位置精确冲击试验。其结构简单合理，加工制造容易，通用件多，可靠性高，安装操作简捷，降低了制造成本，提高了试验效率。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种落锤试验机多角度冲击夹具，其特征在于，包括：

夹具固定板，其为平板，所述夹具固定板的板面上开设有多个夹具连接孔；

试验机安装平台，其水平设置；

其中，所述夹具固定板可拆卸的固定连接在所述试验机安装平台上，并且所述夹具固定板与所述试验机安装平台之间具有夹角；

冲击空心槽，其开设在所述夹具固定板上；

多个定位挡板，其围绕所述冲击空心槽设置，并且通过所述夹具连接孔可拆卸的固定连接在所述夹具固定板上；

其中，所述多个定位挡板围成测试样件安装区域；

夹持机构，其一一对应的安装在所述定位挡板上，用于将测试样件固定夹持在所述测试样件安装区域；

斜面转接头，其可拆卸的固定连接在落锤试验机的锤头连接件上；

其中，所述斜面转接头的底面为斜面，并且所述斜面转接头的底面与所述夹具固定板平行；

冲击锤头，其沿竖直方向设置，所述冲击锤头可拆卸的固定连接在所述斜面转接头上。

2.根据权利要求1所述的落锤试验机多角度冲击夹具，其特征在于，还包括：

第一垫块，其底面可拆卸的连接在所述试验机安装平台上，顶面可拆卸的连接在所述夹具固定板上，并且靠近所述夹具固定板的一端设置；

第二垫块，其底面可拆卸的连接在所述试验机安装平台上，顶面可拆卸的连接在所述夹具固定板上，并且靠近所述夹具固定板的另一端设置；

其中，所述第二垫块的高度大于所述第一垫块的高度，并且所述第一垫块和所述第二垫块的顶面为具有同样倾斜角度的斜面；所述夹具固定板的底面同时与所述第一垫块的顶面、所述第二垫块的顶面紧密贴合，使所述夹具固定板与所述试验机安装平台之间形成夹角。

3.根据权利要求2所述的落锤试验机多角度冲击夹具，其特征在于，所述多个夹具连接孔呈阵列式分布在所述夹具固定板上，所述定位挡板能够选择性的安装在不同位置的夹具连接孔上。

4.根据权利要求3所述的落锤试验机多角度冲击夹具，其特征在于，所述夹具连接孔为螺纹孔，所述定位挡板通过螺栓连接在所述夹具连接孔中。

5.根据权利要求3或4所述的落锤试验机多角度冲击夹具，其特征在于，所述定位挡板的一端具有直角缺口，所述直角缺口的两条边分别抵靠在测试样件的相邻的两个立面上。

6.根据权利要求5所述的落锤试验机多角度冲击夹具，其特征在于，所述定位挡板上开设有多个螺纹孔，所述多个螺纹孔用于连接所述夹持机构或将连接所述夹具固定板。

7.根据权利要求6所述的落锤试验机多角度冲击夹具，其特征在于，所述夹持机构采用快速夹钳。

8.根据权利要求7所述的落锤试验机多角度冲击夹具，其特征在于，所述斜面转接头包括：

主体部，其底面为与所述夹具固定板平行的斜面；

转接螺杆，其一端固定连接在所述主体部的顶面上；

其中，所述锤头连接件上开设有螺纹孔，所述转接螺杆的另一端连接在所述锤头连接件的螺纹孔中；

锤头连接孔，其开设在所述主体部中，并且所述锤头连接孔与所述转接螺杆同轴设置；

其中，所述锤头同轴连接在所述锤头连接孔中。

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