CN210803121U - 一种h型构件0°拉伸试验工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种H型构件0°拉伸试验工装，包括相对设置的上拉伸构件和下拉伸构件；所述上拉伸构件的上端用于与拉伸试验机的上夹头相连，所述上拉伸构件的下端用于插入H型构件的第一U型构件的U型槽中并与第一U型构件固连；所述下拉伸构件的下端用于与拉伸试验机的下夹头相连，所述下拉伸构件的上端用于插入H型构件的第二U型构件的U型槽中并与第二U型构件固连。本实用新型可实现在普通拉力试验机上进行热熔自攻丝连接接头的H型0º拉伸试验。降低了设备采购和维护成本。

Description

一种H型构件0°拉伸试验工装

技术领域

本实用新型涉及异形构件拉伸试验工装技术领域，尤其涉及一种H型构件0°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。

热熔自攻丝H型试样结构如图1所示，H型构件包括第一U型构件5和第二U型构件6，第一U型构件5和第二U型构件6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。为了获得热熔自攻丝H型连接接头在拉伸和剪切载荷共同作用下的力学性能，需对该构件进行0度拉伸试验，0度拉伸指的是拉伸方向与螺钉轴线平行。但由于这种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试验且试验精度和一致性高的H型构件0°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H型构件0°拉伸试验工装，包括相对设置的上拉伸构件和下拉伸构件；所述上拉伸构件的上端用于与拉伸试验机的上夹头相连，所述上拉伸构件的下端用于插入H型构件的第一U型构件的U型槽中并与第一U型构件固连；所述下拉伸构件的下端用于与拉伸试验机的下夹头相连，所述下拉伸构件的上端用于插入H型构件的第二U型构件的U型槽中并与第二U型构件固连。

由此，第一U型构件跟随上拉伸构件向上移动，第二U型构件跟随下拉伸构件向下移动。当试样上下两个U型构件完全分离或是螺钉失效时，实验结束。拉伸的过程中在工装与试样之间、工装与万能力学拉伸机之间没有相对滑动，可以保证输出真实可靠的载荷-位移曲线。

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试样之间无相对滑动，所述第一U型构件的U型槽的两个侧壁与所述上拉伸构件下端部相应的侧面贴合；所述第二U型构件的U型槽的两个侧壁与所述下拉伸构件下端部相应的侧面贴合。

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，所述上拉伸构件通过上拉伸轴头与上夹头固连，所述下拉伸构件通过下拉伸轴头与下夹头固连，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H型构件两个U型槽底壁的几何中心。

所述上拉伸构件上设有用于与上夹头抵接的上定位圈，所述下拉伸轴头上设有用于与下夹头抵接的下定位圈。

所述上拉伸构件与第一U型构件之间，以及所述下拉伸构件与第二U型构件之间均通过第一螺栓相连。

所述上拉伸构件和上拉伸轴头之间、所述下拉伸构件和下拉伸轴头之间均通过第二螺栓相连。

所述上拉伸构件和上拉伸轴头彼此相对的端面、所述下拉伸构件和下拉伸轴头彼此相对的端面上均开设有供第二螺栓伸入的螺纹孔，以便于拉伸构件通过螺栓与拉伸轴头固定连接。为便于螺栓安装并避免螺栓干涉H型构件的安装，所述上拉伸构件和下拉伸构件彼此相对的端面上开设有与相应的螺纹孔贯通的工艺槽，所述工艺槽具有供第二螺栓安装的操作空间，所述第二螺栓的螺栓头置于所述工艺槽中。

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。拉伸轴头与拉力试验机通过间隙配合的插销连接。

所述上拉伸构件的顶端面上设有上凹槽，所述上凹槽贯穿所述上拉伸构件沿上插销孔轴向方向的两个端面，所述上拉伸轴头的下端面上设有与上凹槽配合的上凸条，所述上凸条卡入上凹槽中；和/或

所述下拉伸构件的底端面上设有下凹槽，所述下凹槽贯穿所述下拉伸构件沿下插销孔轴向方向的两个端面，所述下拉伸轴头的下端面上设有与下凹槽配合的下凸条，所述下凸条卡入下凹槽中。

凸条和凹槽的配合连接，可确保工装装配过程中上插销孔和下插销孔的轴向方向始终平行，防止装配过程中拉伸轴头的旋转，导致拉伸轴头与拉力试验机的插销连接出现问题。

本实用新型的整套工装为分体式对称结构设计，拉伸轴头、拉伸构件、H型构件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平行，确保了试验结果的准确性。同时，此套工装体积小，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。

上下拉伸构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在一条直线上，确保加载方向与受力平行。

使用本实用新型的热熔自攻丝连接接头的H型0º拉伸实验专用夹具工装进行试验时，随着拉伸试验机的加载，夹具的上下分体带着试样的两个U型样片向上下两个方向延伸，直至试样发生破坏。

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热熔自攻丝连接接头的H型0º拉伸试验。利用普通的钢材，经过独特的设计、加工和安装配合，安全、高效的实现了钢/铝异种材料热熔自攻丝连接接头的H型0º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热熔自攻丝连接接头的研究手段，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为本实用新型实施例的H型构件0°拉伸试验工装的立体结构示意图。

图3为本实用新型实施例的H型构件0°拉伸试验工装的纵剖面结构示意图。

图4为上拉伸轴头的立体结构示意图。

图5为上拉伸构件的立体结构示意图。

图6为下拉伸构件的立体结构示意图。

图7为下拉伸轴头的立体结构示意图。

图例说明：1、上拉伸构件；11，21、工艺槽；12、上凹槽；2、下拉伸构件；22、下凹槽；3、上拉伸轴头；31、上插销孔；32、上凸条；4、下拉伸轴头；41、下插销孔；42、下凸条；5、第一U型构件；6、第二U型构件；7、上定位圈；8、下定位圈；9、第一螺栓；10、第二螺栓。

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2和图3所示，本实施例的H型构件0°拉伸试验工装，包括相对设置的上拉伸构件1和下拉伸构件2。上拉伸构件1的上端通过第二螺栓10固连有上拉伸轴头3，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与拉伸试验机的上夹头通过插销相连。上拉伸构件1上设有用于与上夹头抵接的上定位圈7，上拉伸构件1的下端用于插入H型0°构件的第一U型构件5的U型槽中并与第一U型构件5通过第一螺栓9固连；第一U型构件5的U型槽的两个侧壁与上拉伸构件1下端部相应的侧面贴合。下拉伸构件2的下端通过第二螺栓10固连有下拉伸轴头4，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与拉伸试验机的下夹头通过插销相连。下拉伸轴头4上设有用于与下夹头抵接的下定位圈8，下拉伸构件2的上端用于插入H型0°构件的第二U型构件6的U型槽中并与第二U型构件6通过第一螺栓9固连；第二U型构件6的U型槽的两个侧壁与下拉伸构件2下端部相应的侧面贴合。

如图3所示，上拉伸构件1和上拉伸轴头3彼此相对的端面、下拉伸构件2和下拉伸轴头4彼此相对的端面上均开设有供第二螺栓10伸入的螺纹孔，上拉伸构件1和下拉伸构件2彼此相对的端面上开设有与相应的螺纹孔贯通的工艺槽（11，21），工艺槽（11，21）具有供第二螺栓10安装的操作空间，第二螺栓10的螺栓头置于工艺槽（11，21）中。

如图4-5所示，上拉伸构件1的顶端面上设有上凹槽12，上凹槽12贯穿上拉伸构件1沿上插销孔31轴向方向的两个端面，上拉伸轴头3的下端面上设有与上凹槽12配合的上凸条32，上凸条32卡入上凹槽12中。

如图6-7所示，下拉伸构件2的底端面上设有下凹槽22，下凹槽22贯穿下拉伸构件2沿下插销孔41轴向方向的两个端面，下拉伸轴头4的下端面上设有与下凹槽22配合的下凸条42，下凸条42卡入下凹槽22中。

上述整套工装为分体式对称结构设计，上拉伸构件1与上夹头固连，下拉伸构件2与下夹头固连，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H型构件两个U型槽底壁的几何中心。

本实施例中，上拉伸构件1和下拉伸构件2上的装配孔参考H型0º拉伸试样安装固定孔φ10mm的尺寸设计。设计装配孔M10mm，便于试样与上下拉伸构件用第一螺栓9连接。

热熔自攻丝连接接头H型0º拉伸专用工装夹具的装配如下：

经过热熔自攻丝螺钉连接得到的H型0º拉伸试样如图1所示。首先将上定位圈7装配到上拉伸轴头3上之后，再将上拉伸轴头3和上定位圈7的整体结构与上拉伸构件1用第二螺栓10拧紧连接在一起。随后把H型构件试样通过第一螺栓9与上拉伸构件1拧紧连接在一起，保持试样与上拉伸构件1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，将试样与夹具通过插销固定到拉伸实验机上，其中上插销分别经过上插销孔31和拉伸实验机上夹头套管的销孔，下插销分别经过下插销孔41和拉伸实验机下夹头套管的销孔，销孔间隙配合。同时分别采用上定位圈7和下定位圈8拧紧固定。

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U型构件5跟随夹具上半部分向上移动，试样下侧的第二U型构件6跟随夹具下半部分向下移动。当试样上下两个U型构件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H型构件0°拉伸试验工装，其特征在于，包括相对设置的上拉伸构件（1）和下拉伸构件（2）；所述上拉伸构件（1）的上端用于与拉伸试验机的上夹头相连，所述上拉伸构件（1）的下端用于插入H型0°构件的第一U型构件（5）的U型槽中并与第一U型构件（5）固连；所述下拉伸构件（2）的下端用于与拉伸试验机的下夹头相连，所述下拉伸构件（2）的上端用于插入H型0°构件的第二U型构件（6）的U型槽中并与第二U型构件（6）固连。

2.根据权利要求1所述的H型构件0°拉伸试验工装，其特征在于，所述第一U型构件（5）的U型槽的两个侧壁与所述上拉伸构件（1）下端部相应的侧面贴合；所述第二U型构件（6）的U型槽的两个侧壁与所述下拉伸构件（2）下端部相应的侧面贴合。

3.根据权利要求1或2所述的H型构件0°拉伸试验工装，其特征在于，所述上拉伸构件（1）通过上拉伸轴头（3）与上夹头固连，所述下拉伸构件（2）通过下拉伸轴头（4）与下夹头固连，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H型构件两个U型槽底壁的几何中心。

4.根据权利要求3所述的H型构件0°拉伸试验工装，其特征在于，所述上拉伸构件（1）上设有用于与上夹头抵接的上定位圈（7），所述下拉伸轴头（4）上设有用于与下夹头抵接的下定位圈（8）。

5.根据权利要求3所述的H型构件0°拉伸试验工装，其特征在于，所述上拉伸构件（1）与第一U型构件（5）之间，以及所述下拉伸构件（2）与第二U型构件（6）之间均通过第一螺栓（9）相连。

6.根据权利要求3所述的H型构件0°拉伸试验工装，其特征在于，所述上拉伸构件（1）和上拉伸轴头（3）之间、所述下拉伸构件（2）和下拉伸轴头（4）之间均通过第二螺栓（10）相连。

7.根据权利要求6所述的H型构件0°拉伸试验工装，其特征在于，所述上拉伸构件（1）和上拉伸轴头（3）彼此相对的端面、所述下拉伸构件（2）和下拉伸轴头（4）彼此相对的端面上均开设有供第二螺栓（10）伸入的螺纹孔，所述上拉伸构件（1）和下拉伸构件（2）彼此相对的端面上开设有与相应的螺纹孔贯通的工艺槽（11，21），所述工艺槽（11，21）具有供第二螺栓（10）安装的操作空间，所述第二螺栓（10）的螺栓头置于所述工艺槽（11，21）中。

8. 根据权利要求3所述的H型构件0°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。

9.根据权利要求8所述的H型构件0°拉伸试验工装，其特征在于，所述上拉伸构件（1）的顶端面上设有上凹槽（12），所述上凹槽（12）贯穿所述上拉伸构件（1）沿上插销孔（31）轴向方向的两个端面，所述上拉伸轴头（3）的下端面上设有与上凹槽（12）配合的上凸条（32），所述上凸条（32）卡入上凹槽（12）中；和/或

所述下拉伸构件（2）的底端面上设有下凹槽（22），所述下凹槽（22）贯穿所述下拉伸构件（2）沿下插销孔（41）轴向方向的两个端面，所述下拉伸轴头（4）的下端面上设有与下凹槽（22）配合的下凸条（42），所述下凸条（42）卡入下凹槽（22）中。

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