CN210803120U - 一种铆接接头拉伸试验工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铆接接头拉伸试验工装，包括同心且关于同心圆圆心呈中心对称的上、下圆弧块，以及上、下拉伸轴头；上圆弧块沿圆周方向间隔设有多组上固定孔组，上拉伸轴头的下端通过其中一组上固定孔组与上圆弧块固连，其上端与拉伸试验机的上夹头相连；下圆弧块沿圆周方向间隔设有多组下固定孔组，下拉伸轴头的上端通过其中一组下固定孔组与下圆弧块固连，其下端与下夹头相连；上、下圆弧块之间具有铆接接头的安装空间，第一构件与上圆弧块固连，第二构件与下圆弧块固连，铆钉的中心轴线沿同心圆的某一径向方向且铆接点与同心圆的圆心重合。本实用新型可实现在普通拉力试验机上进行铆接接头不同角度的力学性能测试。

Description

一种铆接接头拉伸试验工装

技术领域

本实用新型涉及拉伸试验工装技术领域，尤其涉及铆接接头拉伸试验工装。

背景技术

热熔自攻丝（Flow Drill Screw，FDS）工艺是通过高速旋转使板料热变形后攻丝铆接的成型工艺。FDS热熔自攻丝是一种适合于连接多层异质板的单侧成型铆接方式，具有自穿刺和挤压效果的紧固件，可钻透2-4层薄板并实现连接，凭借其在异种材料连接方面的优势，逐渐在各大主机厂中得到广泛应用。

为分析铆接接头性能的优劣，需要制备不同铆接接头试样，并通过试验，以获得在拉伸和剪切载荷共同作用下的力学性能。

如图1和2所示，铆接接头试样7种类较多，一般都包括第一构件71和第二构件72，第一构件71和第二构件72通过铆钉73相连。如图1所示的H型接头构件，第一构件71和第二构件72均为U型构件，两个U型构件的开口背向设置，两个U型构件底板的中心位置通过FDS螺钉相连。如图2所示的十字接头构件，第一构件71和第二构件72均为试板，两块试板十字交叉后重叠部分的中心位置通过FDS螺钉相连。为了获得FDS异形连接接头在拉伸和剪切载荷共同作用下的力学性能，需对这些铆接接头在0-90°进行拉伸试验，如0度拉伸指的是拉伸方向与螺钉轴线平行，90度拉伸指的是拉伸方向与螺钉轴线方向垂直，45度拉伸则是拉伸方向与螺钉轴线成45度角。但由于异形试样特有的结构形式，普通拉伸实验机无法夹持，专用实验机成本高，设备昂贵，维护成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单，应用方便、可在普通拉伸试验机上进行铆接接头不同角度拉伸试验且试验精度和一致性高的铆接接头拉伸试验工装。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种铆接接头拉伸试验工装，包括上圆弧块、下圆弧块、上拉伸轴头和下拉伸轴头；

所述上圆弧块和下圆弧块为同心圆弧块，所述上圆弧块和下圆弧块关于所述同心圆的圆心呈中心对称设置；

所述上圆弧块沿圆周方向间隔设有多组上固定孔组，所述上拉伸轴头的下端通过其中一组上固定孔组与上圆弧块固连，所述上拉伸轴头的上端用于与拉伸试验机的上夹头相连；所述下圆弧块沿圆周方向间隔设有多组下固定孔组，所述下拉伸轴头的上端通过其中一组下固定孔组与下圆弧块固连；所述下拉伸轴头的下端用于与拉伸试验机的下夹头相连；多组上固定孔组和多组下固定孔组关于所述同心圆的圆心呈中心对称设置；

所述上圆弧块和下圆弧块之间具有铆接接头的安装空间，所述铆接接头的第一构件与上圆弧块固连，所述铆接接头的第二构件与下圆弧块固连，所述铆接接头的铆钉的中心轴线沿所述同心圆的某一径向方向，且所述铆接接头的铆接点与所述同心圆的圆心重合。

由此，随着拉伸试验机的加载，夹具的上下分体带着试样的样片向上下两个方向延伸，直至试样发生破坏。通过将拉伸轴头与不同的固定孔组相连，即可改变拉伸方向与螺钉轴线方向之间的夹角，从而进行铆接接头不同方向的拉伸试验。

作为上述技术方案的进一步改进：

为确保拉伸的过程中工装与力学拉伸试验机之间没有相对滑动，所述上拉伸轴头和下拉伸轴头的中心轴线，以及拉伸试验机的拉伸轴线位于同一直线上，所述直线经过所述同心圆的圆心。

每组上固定孔组包括多个沿所述同心圆的径向均布的上固定孔；每组下固定孔组包括多个沿所述同心圆的径向均布的下固定孔。

所述第一构件与上圆弧块通过上固定件相连，所述第二构件与下圆弧块通过下固定件相连。

所述上固定件沿铆钉中心轴线的一端与上圆弧块固定，所述上固定件沿铆钉中心轴线的另一端与第一构件固连；所述下固定件沿铆钉中心轴线的一端与下圆弧块固定，所述下固定件沿铆钉中心轴线的另一端与第二构件固连。

所述铆接接头为H型构件，所述上固定件沿沿铆钉中心轴线的另一端插入所述H型构件第一U型构件的U型槽中并与第一U型构件通过螺栓固连；所述下固定件沿铆钉中心轴线的另一端插入所述H型构件第二U型构件的U型槽中并与第二U型构件通过螺栓固连。

所述铆接接头为十字型构件，所述十字型构件的第一构件位于铆钉两侧的端部均与所述上固定件固连；所述十字型构件的第二构件位于铆钉两侧的端部均与所述下固定件固连。

所述上固定件朝向第一构件的端部具有与第一构件两个端部一一对应的凸起，所述下固定件朝向第二构件的端部也具有与第二构件两个端部一一对应的凸起，所述凸起与相应的构件端部通过螺栓固连，所述螺栓的螺栓头与相应的构件端部之间设有卡块，所述卡块具有与凸起配合的卡槽，所述凸起卡入相应卡块的卡槽中。

所述上拉伸轴头的圆周面上开设有用于与上夹头固定的上插销孔，所述下拉伸轴头的圆周面上开设有用于与下夹头固定的下插销孔，所述上插销孔和下插销孔的轴向方向平行。

本实用新型的整套夹具为分体式对称结构设计，拉伸轴头、圆弧块、试样固定件、试样之间通过螺栓进行装配，充分保证了试验过程试样在四个加载点和两个受力方向成指定的角度，确保了试验结果的准确性。同时，此套夹具体积小，结构简单，拆卸方便，有助于提高试验效率，适用于各式普通拉力试验机上。

上下试样固定件均参考试样尺寸规格设计，保证了试验安装过程的方便快捷，同时确保试验过程中试样受力的均匀性。试样安装完成后，上下拉伸轴头的轴线与螺钉轴线成指定的角度，确保加载方向与受力方向呈确定的角度关系。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型可实现在普通拉力试验机上进行铆接接头不同角度的力学性能测试。利用普通的钢材，经过独特的设计、加工和安装配合，安全、高效。实现了钢/铝异种材料铆接接头的H型不同方向和十字拉伸试验的目的。同时，降低了设备采购和维护成本，丰富了钢/铝异种材料采用铆接接头的研究手段，促进了钢/铝异种材料连接接头研究的速度。

附图说明

图1为H型构件的结构示意图。

图2为十字型构件的结构示意图。

图3为本实用新型的铆接接头拉伸试验工装对H型构件进行0°拉伸试验的示意图。

图4为本实用新型的铆接接头拉伸试验工装对H型构件进行45°拉伸试验的示意图。

图5为本实用新型的铆接接头拉伸试验工装对H型构件进行90°拉伸试验的示意图。

图6为本实用新型的铆接接头拉伸试验工装对十字型构件进行0°拉伸试验的示意图。

图例说明：1、上圆弧块；11、上固定孔；2、下圆弧块；21、下固定孔；3、上拉伸轴头；31、上插销孔；4、下拉伸轴头；41、下插销孔；5、上固定件；6、下固定件；7、铆接接头；71、第一构件；72、第二构件；73、铆钉；8、凸起；9、卡块；91、卡槽；10、螺栓。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

实施例：

如图3-6所示，本实施例的铆接接头拉伸试验工装，包括上圆弧块1、下圆弧块2、上拉伸轴头3和下拉伸轴头4。

上圆弧块1和下圆弧块2为同心圆弧块，上圆弧块1和下圆弧块2关于同心圆的圆心呈中心对称设置。

上圆弧块1沿圆周方向间隔设有多组上固定孔组，每组上固定孔组包括多个沿同心圆的径向均布的上固定孔11；上拉伸轴头3的下端通过其中一组上固定孔组与上圆弧块1经由螺栓10固连。上拉伸轴头3的圆周面上开设有用于与上夹头固定的上插销孔31，上拉伸轴头3的上端与拉伸试验机的上夹头通过插销相连。

下圆弧块2沿圆周方向间隔设有多组下固定孔组，每组下固定孔组包括多个沿同心圆的径向均布的下固定孔21；下拉伸轴头4的上端通过其中一组下固定孔组与下圆弧块2经由螺栓10固连。下拉伸轴头4的圆周面上开设有用于与下夹头固定的下插销孔41，上插销孔31和下插销孔41的轴向方向平行，下拉伸轴头4的下端与拉伸试验机的下夹头通过插销相连。

其中，多组上固定孔组和多组下固定孔组关于同心圆的圆心呈中心对称设置。上拉伸轴头3和下拉伸轴头4的中心轴线，以及拉伸试验机的拉伸轴线位于同一直线上，直线经过同心圆的圆心。

上圆弧块1和下圆弧块2之间具有铆接接头7的安装空间，铆接接头7的第一构件71与上圆弧块1通过上固定件5固连，具体地，上固定件5沿铆钉73中心轴线的一端与上圆弧块1通过螺栓10固定，上固定件5沿铆钉73中心轴线的另一端与第一构件71通过螺栓10固连。铆接接头7的第二构件72与下圆弧块2通过下固定件6固连，具体地，下固定件6沿铆钉73中心轴线的一端与下圆弧块2通过螺栓10固定，下固定件6沿铆钉73中心轴线的另一端与第二构件72通过螺栓10固连。铆接接头7的铆钉73的中心轴线沿同心圆的某一径向方向，且铆接接头7的铆接点与同心圆的圆心重合。

通过将拉伸轴头与不同的固定孔组相连，即可改变拉伸方向与螺钉轴线方向之间的夹角，从而进行铆接接头在0°到90°之间的不同角度的拉伸试验。

如图3-5中的铆接接头7为H型构件，上固定件5沿铆钉73中心轴线的另一端插入H型构件第一U型构件的U型槽中并与第一U型构件通过螺栓10固连；下固定件6沿铆钉73中心轴线的另一端插入H型构件第二U型构件的U型槽中并与第二U型构件通过螺栓10固连。

如图6中铆接接头7为十字型构件，十字型构件的第一构件71位于铆钉73两侧的端部均与上固定件5固连；十字型构件的第二构件72位于铆钉73两侧的端部均与下固定件6固连。

上固定件5朝向第一构件71的端部具有与第一构件71两个端部一一对应的凸起8，下固定件6朝向第二构件72的端部也具有与第二构件72两个端部一一对应的凸起8，凸起8与相应的构件端部通过螺栓10固连，螺栓10的螺栓头与相应的构件端部之间设有卡块9，卡块9具有与凸起8配合的卡槽91，凸起8卡入相应卡块9的卡槽91中。

试样固定件5和6上的装配孔参考H型试样和十字拉伸试样安装固定孔φ10mm的尺寸设计。设计装配孔M10mm，便于试样与试样固定件5和6用螺栓10连接。

上述铆接接头不同角度拉伸试验专用工装夹具的装配过程如下：

首先将上拉伸轴头3与上圆弧块1（也即角度盘）用螺栓10拧紧连接，再将上固定件5与上圆弧块1也用螺栓10拧紧连接在一起。随后把试样通过螺栓10与上固定件5拧紧连接在一起，保持试样与上固定件5的边缘对齐。

重复上述步骤，完成另一侧夹具和试样的安装，此时试样与夹具连为一体，将试样与夹具通过上下上拉伸轴头3和4固定到拉伸实验机上。

设置合理的实验加载速度进行实验，随着加载位移的增加，试样上侧的第一构件71（U型样片或矩形试片）跟随夹具上半部分向上移动，试样下侧的第二构件72（U型样片或矩形试片）跟随夹具下半部分向下移动。当试样上下两个U型或矩形样片完全分离或是螺钉失效时，实验结束。

实验过程中，拉伸实验设备完成载荷-位移曲线等相关参数的记录，无需后续进行相关处理。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，包括上圆弧块（1）、下圆弧块（2）、上拉伸轴头（3）和下拉伸轴头（4）；

所述上圆弧块（1）和下圆弧块（2）为同心圆弧块，所述上圆弧块（1）和下圆弧块（2）关于所述同心圆的圆心呈中心对称设置；

所述上圆弧块（1）沿圆周方向间隔设有多组上固定孔组，所述上拉伸轴头（3）的下端通过其中一组上固定孔组与上圆弧块（1）固连，所述上拉伸轴头（3）的上端用于与拉伸试验机的上夹头相连；所述下圆弧块（2）沿圆周方向间隔设有多组下固定孔组，所述下拉伸轴头（4）的上端通过其中一组下固定孔组与下圆弧块（2）固连；所述下拉伸轴头（4）的下端用于与拉伸试验机的下夹头相连；多组上固定孔组和多组下固定孔组关于所述同心圆的圆心呈中心对称设置；

所述上圆弧块（1）和下圆弧块（2）之间具有铆接接头（7）的安装空间，所述铆接接头（7）的第一构件（71）与上圆弧块（1）固连，所述铆接接头（7）的第二构件（72）与下圆弧块（2）固连，所述铆接接头（7）的铆钉（73）的中心轴线沿所述同心圆的某一径向方向，且所述铆接接头（7）的铆接点与所述同心圆的圆心重合。

2.根据权利要求1所述的铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，所述上拉伸轴头（3）和下拉伸轴头（4）的中心轴线，以及拉伸试验机的拉伸轴线位于同一直线上，所述直线经过所述同心圆的圆心。

3.根据权利要求1所述的铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，每组上固定孔组包括多个沿所述同心圆的径向均布的上固定孔（11）；每组下固定孔组包括多个沿所述同心圆的径向均布的下固定孔（21）。

4.根据权利要求1所述的铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，所述第一构件（71）与上圆弧块（1）通过上固定件（5）相连，所述第二构件（72）与下圆弧块（2）通过下固定件（6）相连。

5.根据权利要求4所述的铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，所述上固定件（5）沿铆钉（73）中心轴线的一端与上圆弧块（1）固定，所述上固定件（5）沿铆钉（73）中心轴线的另一端与第一构件（71）固连；所述下固定件（6）沿铆钉（73）中心轴线的一端与下圆弧块（2）固定，所述下固定件（6）沿铆钉（73）中心轴线的另一端与第二构件（72）固连。

6.根据权利要求5所述的铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，所述铆接接头（7）为H型构件，所述上固定件（5）沿沿铆钉（73）中心轴线的另一端插入所述H型构件第一U型构件的U型槽中并与第一U型构件通过螺栓（10）固连；所述下固定件（6）沿铆钉（73）中心轴线的另一端插入所述H型构件第二U型构件的U型槽中并与第二U型构件通过螺栓（10）固连。

7.根据权利要求5所述的铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，所述铆接接头（7）为十字型构件，所述十字型构件的第一构件（71）位于铆钉（73）两侧的端部均与所述上固定件（5）固连；所述十字型构件的第二构件（72）位于铆钉（73）两侧的端部均与所述下固定件（6）固连。

8.根据权利要求7所述的铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，所述上固定件（5）朝向第一构件（71）的端部具有与第一构件（71）两个端部一一对应的凸起（8），所述下固定件（6）朝向第二构件（72）的端部也具有与第二构件（72）两个端部一一对应的凸起（8），所述凸起（8）与相应的构件端部通过螺栓（10）固连，所述螺栓（10）的螺栓头与相应的构件端部之间设有卡块（9），所述卡块（9）具有与凸起（8）配合的卡槽（91），所述凸起（8）卡入相应卡块（9）的卡槽（91）中。

9.根据权利要求1-8任一项所述的铆接接头拉伸试验工装，其特征在于，所述上拉伸轴头（3）的圆周面上开设有用于与上夹头固定的上插销孔（31），所述下拉伸轴头（4）的圆周面上开设有用于与下夹头固定的下插销孔（41），所述上插销孔（31）和下插销孔（41）的轴向方向平行。

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