CN211206100U - 一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于力学检测标准试样的硬度自动检测技术领域，本实用新型公开了一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，控制柜固定设置在放置台的左后侧位置，PLC控制模块固定设置在上位计算机的正下方位置，PLC控制模块与上位计算机通过连接线固定连接；控制柜的内部上部位置固定设置有用于储存、控制硬度计算程序的上位计算机，硬度计算程序储存在上位计算机中，数值显示屏固定设置在固定体的左侧面上，数值显示屏与通过连接线与上位计算机固定连接；标准试样通过夹紧装置夹紧固定。这种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，大大提高了对力学检测标准试样表面硬度的检测效率，提高了所检测表面硬度的精准度，实现了对力学检测标准试样表面硬度的自动检测。

Description

一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置

技术领域

本实用新型属于力学检测标准试样的硬度自动检测技术领域，具体涉及一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置。

背景技术

力学检测用标准试样是金属材料力学实验中不可或缺的标准试样，用于检定和校准力学性能测量仪器、评价分析测试方法、进行量值传递或溯源、考核操作人员的技术水平等作用。用于力学性能检测试验的标准试样可以分为：拉伸检测标准试样、硬度检测标准试样、抗折检测标准试验等；因此力学检测标准试样在金属材料力学检测试验中发挥着重要的作用。金属材料的硬度是金属材料局部表面在接触压力的任何作用下抵抗塑性变形的一种能力，硬度指标是金属材料重要的指标，直接关系到金属材料的机械性能。特别是对于力学检测试验用标准试样来说，对其金属材料的硬度的要求会更高，才能满足金属的机械性能试验要求，满足对金属工件的拉伸、弯曲、屈服、压扁、硬度等方面的性能进行试验检测的要求。

现有技术中对于力学检测标准试样表面硬度的试验方法主要是采用压入法，其具体的过程是将硬质合金压头以一定的压力压入到力学检测标准试样中，使力学检测标准试样的表面产生压痕，然后根据压痕的面积大小和所加载压力的大小，通过布氏硬度计算公式，计算出标准试样表面的硬度值。目前行业中所使用的力学检测标准试样表面硬度试样设备，一般还是采用传统的方式，根据压头的已知压入面积和加载在压头上的压力，通过布氏硬度公式人工计算出力学检测标准试样表面硬度，上述这种硬度试验方式工作效率低，硬度计算误差大，不能满足高精度检测力学检测标准试样表面硬度的要求；发明人基于现有技术中的缺陷研发了一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，能够很好地解决现有技术中存在的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述技术问题，提供一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其结构设计简单、科学合理、能够实现对力学检测标准试样的表面硬度的自动化检测。解决了采用传统的方式，根据压头的已知压入面积和加载在压头上的压力，通过布氏硬度公式人工计算出力学检测标准试样表面硬度，其工作效率低，表面硬度计算误差大的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，包括底盘、放置台、支撑台；用于稳定支撑的底盘固定设置在放置台的底部位置，放置台固定设置在底盘的左侧位置，支撑台固定设置在在放置台的右侧位置，放置台和支撑台与底盘的上部固定连接；固定轴座固定设置在支撑台的上部位置，位移丝杆穿过固定轴座的轴承内圈固定连接，位移丝杆的上部穿过固定体的右侧中间位置与步进电机的动力输出轴固定连接，固定体的右侧上部位置固定设置有固定支撑杆，步进电机通过固定支撑杆与固定体的上部固定连接；压头固定体固定设置在固定体的左侧底部位置，压头固定体的底部中间位置固定设置有压头；固定螺杆固定设置在压头固定体和固定体连接处，固定螺杆穿过固定体的底部和压头固定体的上部拧紧固定；夹紧装置在放置台的上部呈左右对称设置，标准试样的两端被左右对称设置的夹紧装置固定夹紧；控制柜固定设置在放置台的左后侧位置，PLC控制模块固定设置在上位计算机的正下方位置，PLC控制模块与上位计算机通过连接线固定连接；控制柜的内部上部位置固定设置有用于储存、控制硬度计算程序的上位计算机，硬度计算程序储存在上位计算机中，数值显示屏固定设置在固定体的左侧面上，数值显示屏与通过连接线与上位计算机固定连接；标准试样通过夹紧装置夹紧固定。

所述放置台包括支撑体，支撑体的上部固定设置有支撑座，支撑座的上部设置有压力传感器，放置圆台固定设置在支撑座上，压力传感器固定设置在放置圆台的底部中心位置。

所述压力传感器通过连接线与数值显示屏固定连接，压力传感器通过连接线与上位计算机和硬度计算程序固定连接。

所述固定体的右侧中间位置通体设置的丝孔中设置有用于和位移丝杠配合啮合的螺纹。

所述压头为硬质合金材料制成，压头在压头固定体的下部呈垂直设置，压头的底部为圆球形，压头垂直对应设置在放置台的放置圆台的中心位置。

所述固定支撑杆在固定体的右侧上部围绕步进电机动力输出轴的四周呈四方形设置。

所述步进电机竖直设置在固定支撑杆上，步进电机通过连接线与PLC控制模块和上位计算机固定连接。

所述夹紧装置包括滑道，滑道横向前后对称固定设置在放置圆台的左后侧位置，移动夹紧块分别套装固定设置在滑道上，固定夹紧块固定设置在移动夹紧块的右侧位置，移动夹紧块和固定夹紧块侧部中间位置设置有弧形夹紧部；扣紧体固定设置在移动夹紧块的上部位置，扣紧体为左端凹入的弧形状；活动口件固定设置在固定夹紧块的上部位置。

所述活动扣件包括底座凸台，底座凸台为中间凸起状，底座凸台中间凸起处设置有用于铰接轴固定铰接的孔；扣紧把手的左端侧部固定设置有用于和底座凸台的中间凸起固定铰接的铰接孔，铰接轴通过铰接孔将扣紧把手的左端与底座凸台的中间凸起固定铰接；连接孔固定设置在扣紧把手接近中间位置，固定连接杆被U型扣的右端穿过其本体并通过螺母固定连接，固定连接杆穿过扣紧把手的连接孔将扣紧把手和U型扣固定连接在一起。

所述PLC控制模块与步进电机通过连接线固定连接，同时PLC控制模块与上位计算机通过连接导线与电源固定连接。

这种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置的使用过程为：当需要用这种用于检测标准试样的硬度检测机，对标准试样的表面硬度进行检测时，首先将标准试样放置在放置台的放置圆台上，推动夹紧装置中的移动夹紧块向固定夹紧块的位置移动，将标准试样放置在移动夹紧块和固定夹紧块的弧形夹紧部中，同时将扣紧把手向推动，当扣紧把手通过铰接孔中铰接轴转动，利用固定连接杆带动U型扣向扣紧体的位置靠近并将U型扣卡扣在扣紧体的弧形凹部，将标准试样固定扣紧；此时通过步进电机的控制开关启动步进电机转动，步进电机的正转或反转通过动力输出轴使位移丝杆正转或反转，在位移丝杆的转动下同固定体丝孔中螺纹转动啮合，带动固定体实现其上下位置的移动；当固定体不断向标准试样移动的过程中，设置在固定体下部的压头固定体底部的压头随着固定体的下移而接近标准试样的表面，当压头压入标准试样表面的瞬间，立即通过步进电机的控制开关停止步进电机工作，当压头与标准试验接触的瞬间，位置放置圆台底部的压力传感器感应到压力的压力，压力传感器将获得的压力值传输给PLC控制模块，然后通过PLC控制模块将压力传感器检测的压力信号传输给上位计算机，在压头的表面积已知的条件下，通过上位计算机中的硬度计算程序将计算出标准试样表面的布氏硬度值；以此同时通过步进电机的控制开关使步进电机反转，通过位移丝杆和固定体的旋转啮合作用使压头离开标准试样的表面。以上过程就是这种用于检测标准试样的硬度检测机的使用过程。

所述本实用新型中的布氏硬度的计算公式为：布氏硬度(HB)=P/F；其中P为载入压力即为压头压入标准试样表面的压力，其中F压头的表面积，压头的表面积为已知数值。

所述放置台固定设置在底盘的左侧位置；这样设置的主要目的是为了通过放置台中的放置圆台的设置，为标准试验提供放置的平台，从而为标准试样表面硬度的计算提供可能。

所述固定轴座固定设置在支撑台的上部位置，位移丝杆穿过固定轴座的轴承内圈固定连接，位移丝杆的上部穿过固定体的右侧中间位置与步进电机的动力输出轴固定连接，固定体的右侧上部位置固定设置有固定支撑杆，步进电机通过固定支撑杆与固定体的上部固定连接；这样设置的主要目的是为了一方面让位移丝杆随着步进电机的正转或反转带动位移丝杆自身的转动，另一方面通过位移丝杆正转或反转在固定体丝孔的配合啮合作用下，让固定体随着位移丝杆的正转或反转使固定体下部的压头在其上下位置移动，从而实现对标准试样表面的压入。

所述压力传感器固定设置在支撑座的上部为与放置圆台贴紧接触，压力传感器通过连接线与数值显示屏固定连接，压力传感器和数值显示屏通过连接线与电源固定连接；这样设置的主要目的是通过压力传感器的设置，获得压头压入标准试样表面时的压力，并通过数值显示屏显示压头的准确压力值，方便对标准试样表面布氏硬度的快速计算。

所述PLC控制模块固定设置在上位计算机的正下方位置，PLC控制模块与上位计算机通过连接线固定连接；这样设置的主要目的是为了通过PLC控制模块的实现将压力传感器检测获得的压力信号传输给上位计算机，同时起到对步进电机的自动开闭控制。

所述控制柜固定设置在放置台的左后侧位置，控制柜的内部上部位置固定设置有用于储存、控制硬度计算程序的上位计算机，硬度计算程序储存在上位计算机中，数值显示屏固定设置在固定体的左侧面上，数值显示屏与通过连接线与上位计算机固定连接；这样设置的主要目的是：在压头的表面积已知的条件下，通过硬度计算程序中预先编写的布氏硬度(HB)=P/F的参数控制变量指令，计算出标准试样表面的布氏硬度值。

本实用新型的有益效果：本技术方案提供一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其结构设计简单、科学合理、能够实现对力学检测标准试样的表面硬度的自动化检测。大大提高了对力学检测标准试样表面硬度的检测效率，提高了所检测表面硬度的精准度，实现了对力学检测标准试样表面硬度的自动检测。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型夹紧装置的结构示意图；

图3为本实用新型的控制流程图；

图中标记：1、底盘，2、放置台，201、支撑体，202、支撑座，203、放置圆台，204、压力传感器，3、支撑台，4、固定轴座，5、位移丝杆，6、固定体，7、压头固定体，8、压头，9、固定支撑杆，10、步进电机，11、固定螺杆，12、夹紧装置，121、滑道，122、移动夹紧块，123、固定夹紧块，124、弧形夹紧部，125、扣紧体，126、活动扣件，1261、底座凸台，1262、扣紧把手，1263、铰接孔，1264、连接孔，1265、U型扣，1266、固定连接杆，13、控制柜，14、PLC控制模块，15、上位计算机，16、硬度计算程序，17、数值显示屏，18、标准试样。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的详细说明。

如图所示，本实用新型所采用的技术方案是：一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，包括底盘1、放置台2、支撑台3；用于稳定支撑的底盘1固定设置在放置台2的底部位置，放置台2固定设置在底盘1的左侧位置，支撑台3固定设置在在放置台2的右侧位置，放置台2和支撑台3与底盘1的上部固定连接；固定轴座4固定设置在支撑台3的上部位置，位移丝杆5穿过固定轴座4的轴承内圈固定连接，位移丝杆5的上部穿过固定体6的右侧中间位置与步进电机10的动力输出轴固定连接，固定体6的右侧上部位置固定设置有固定支撑杆9，步进电机10通过固定支撑杆9与固定体6的上部固定连接；压头固定体7固定设置在固定体6的左侧底部位置，压头固定体7的底部中间位置固定设置有压头8；固定螺杆11固定设置在压头固定体7和固定体6连接处，固定螺杆11穿过固定体6的底部和压头固定体7的上部拧紧固定；夹紧装置12在放置台2的上部呈左右对称设置，标准试样13的两端被左右对称设置的夹紧装置12固定夹紧；控制柜13固定设置在放置台2的左后侧位置，PLC控制模块14固定设置在上位计算机15的正下方位置，PLC控制模块14与上位计算机15通过连接线固定连接；控制柜13的内部上部位置固定设置有用于储存、控制硬度计算程序的上位计算机15，硬度计算程序16储存在上位计算机15中，数值显示屏17固定设置在固定体6的左侧面上，数值显示屏17与通过连接线与上位计算机15固定连接；标准试样18通过夹紧装置12夹紧固定。

所述放置台2包括支撑体201，支撑体201的上部固定设置有支撑座202，支撑座202的上部设置有压力传感器204，放置圆台203固定设置在支撑座202上，压力传感器204固定设置在放置圆台203的底部中心位置。

所述压力传感器204通过连接线与数值显示屏17固定连接，压力传感器206通过连接线与上位计算机15和硬度计算程序16固定连接。

所述固定体6的右侧中间位置通体设置的丝孔中设置有用于和位移丝杠5配合啮合的螺纹。

所述压头8为硬质合金材料制成，压头8在压头固定体7的下部呈垂直设置，压头8的底部为圆球形，压头8垂直对应设置在放置台2的放置圆台205的中心位置。

所述固定支撑杆9在固定体6的右侧上部围绕步进电机10动力输出轴的四周呈四方形设置。

所述步进电机10竖直设置在固定支撑杆9上，步进电机10通过连接线与PLC控制模块14和上位计算机15固定连接。

所述夹紧装置12包括滑道121，滑道121横向前后对称固定设置在放置圆台205的左后侧位置，移动夹紧块122分别套装固定设置在滑道121上，固定夹紧块123固定设置在移动夹紧块122的右侧位置，移动夹紧块122和固定夹紧块123侧部中间位置设置有弧形夹紧部124；扣紧体125固定设置在移动夹紧块122的上部位置，扣紧体125为左端凹入的弧形状；活动口件126固定设置在固定夹紧块123的上部位置。

所述活动扣件126包括底座凸台1261，底座凸台1261为中间凸起状，底座凸台1261中间凸起处设置有用于铰接轴固定铰接的孔；扣紧把手1262的左端侧部固定设置有用于和底座凸台1261的中间凸起固定铰接的铰接孔1263，铰接轴通过铰接孔1263将扣紧把手1262的左端与底座凸台1261的中间凸起固定铰接；连接孔1264固定设置在扣紧把手1262接近中间位置，固定连接杆1266被U型扣1265的右端穿过其本体并通过螺母固定连接，固定连接杆1266穿过扣紧把手1262的连接孔1264将扣紧把手1262和U型扣1265固定连接在一起。

所述PLC控制模块14与步进电机10通过连接线固定连接，同时PLC控制模块14与上位计算机15通过连接导线与电源固定连接。

这种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置的使用过程为：当需要用这种用于检测标准试样的硬度检测机，对标准试样的表面硬度进行检测时，首先将标准试样放置在放置台2的放置圆台203上，推动夹紧装置12中的移动夹紧块122向固定夹紧块123的位置移动，将标准试样18放置在移动夹紧块122和固定夹紧块123的弧形夹紧部124中，同时将扣紧把手1262向推动，当扣紧把手1262通过铰接孔1263中铰接轴转动，利用固定连接杆1266带动U型扣1265向扣紧体125的位置靠近并将U型扣1265卡扣在扣紧体125的弧形凹部，将标准试样13固定扣紧；此时通过步进电机10的控制开关启动步进电机10转动，步进电机10的正转或反转通过动力输出轴使位移丝杆5正转或反转，在位移丝杆5的转动下同固定体6丝孔中螺纹转动啮合，带动固定体6实现其上下位置的移动；当固定体6不断向标准试样移动的过程中，设置在固定体6下部的压头固定体7底部的压头随着固定体6的下移而接近标准试样18的表面，当压头8压入标准试样18表面的瞬间，立即通过步进电机10的控制开关停止步进电机10工作，当压头8与标准试验接触的瞬间，位置放置圆台203底部的压力传感器204感应到压力8的压力，压力传感器204将获得的压力值传输给PLC控制模块14，然后通过PLC控制模块14将压力传感器204检测的压力信号传输给上位计算机15，在压头8的表面积已知的条件下，通过上位计算机15中的硬度计算程序16将计算出标准试样18表面的布氏硬度值；以此同时通过步进电机10的控制开关使步进电机反转，通过位移丝杆5和固定体6的旋转啮合作用使压头8离开标准试样的表面。以上过程就是这种用于检测标准试样的硬度检测机的使用过程。

对上述实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，包括底盘、放置台、支撑台；用于稳定支撑的底盘固定设置在放置台的底部位置，放置台固定设置在底盘的左侧位置，支撑台固定设置在放置台的右侧位置，放置台和支撑台与底盘的上部固定连接；其特征在于：固定轴座固定设置在支撑台的上部位置，位移丝杆穿过固定轴座的轴承内圈固定连接，位移丝杆的上部穿过固定体的右侧中间位置与步进电机的动力输出轴固定连接，固定体的右侧上部位置固定设置有固定支撑杆，步进电机通过固定支撑杆与固定体的上部固定连接；压头固定体固定设置在固定体的左侧底部位置，压头固定体的底部中间位置固定设置有压头；固定螺杆固定设置在压头固定体和固定体连接处，固定螺杆穿过固定体的底部和压头固定体的上部拧紧固定；夹紧装置在放置台的上部呈左右对称设置，标准试样的两端被左右对称设置的夹紧装置固定夹紧；控制柜固定设置在放置台的左后侧位置，PLC控制模块固定设置在上位计算机的正下方位置，PLC控制模块与上位计算机通过连接线固定连接；控制柜的内部上部位置固定设置有用于储存、控制硬度计算程序的上位计算机，硬度计算程序储存在上位计算机中，数值显示屏固定设置在固定体的左侧面上，数值显示屏与通过连接线与上位计算机固定连接；标准试样通过夹紧装置夹紧固定。

2.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：放置台包括支撑体，支撑体的上部固定设置有支撑座，支撑座的上部设置有压力传感器，放置圆台固定设置在支撑座上，压力传感器固定设置在放置圆台的底部中心位置。

3.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：压力传感器通过连接线与数值显示屏固定连接，压力传感器通过连接线与上位计算机和硬度计算程序固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：固定体的右侧中间位置通体设置的丝孔中设置有用于和位移丝杠配合啮合的螺纹。

5.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：压头为硬质合金材料制成，压头在压头固定体的下部呈垂直设置，压头的底部为圆球形，压头垂直对应设置在放置台的放置圆台的中心位置。

6.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：固定支撑杆在固定体的右侧上部围绕步进电机动力输出轴的四周呈四方形设置。

7.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：步进电机竖直设置在固定支撑杆上，步进电机通过连接线与PLC控制模块和上位计算机固定连接。

8.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：夹紧装置包括滑道，滑道横向前后对称固定设置在放置圆台的左后侧位置，移动夹紧块分别套装固定设置在滑道上，固定夹紧块固定设置在移动夹紧块的右侧位置，移动夹紧块和固定夹紧块侧部中间位置设置有弧形夹紧部；扣紧体固定设置在移动夹紧块的上部位置，扣紧体为左端凹入的弧形状；活动口件固定设置在固定夹紧块的上部位置。

9.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：活动扣件包括底座凸台，底座凸台为中间凸起状，底座凸台中间凸起处设置有用于铰接轴固定铰接的孔；扣紧把手的左端侧部固定设置有用于和底座凸台的中间凸起固定铰接的铰接孔，铰接轴通过铰接孔将扣紧把手的左端与底座凸台的中间凸起固定铰接；连接孔固定设置在扣紧把手接近中间位置，固定连接杆被U型扣的右端穿过其本体并通过螺母固定连接，固定连接杆穿过扣紧把手的连接孔将扣紧把手和U型扣固定连接在一起。

10.根据权利要求1所述的一种力学检测标准试样表面硬度的自动检测装置，其特征在于：PLC控制模块与步进电机通过连接线固定连接，同时PLC控制模块与上位计算机通过连接导线与电源固定连接。

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