CN213766087U - 一种纤维增强复合材料预制体裁切夹具 - Google Patents

Abstract

一种裁切纤维增强复合材料预制体的夹具，属于试验夹具技术领域。万能试验机与连接轴之间通过销接，顶板通过T型槽与滑块连接，双向丝杠穿过滑块成井字形排布，通过调节滑块来调节裁切试样的大小，滑块通过刀片夹持装置连接梯形刀片，刀片规格根据试样大小选择。弹簧五穿套在伸缩杆外表面，上接连接板下表面，下接弹簧底座四上表面。本实用新型实现了纤维增强复合材料预制体定尺寸试样的裁切，提高了试样大小的重复率，整个过程通过机械控制，避免了人为因素的影响。施加载荷时，通过弹簧传递给织物试样表面一定压力，减小了复杂的裁切过程对试样造成的变形，大幅提高了后期试验的效率、可重复性和准确性。

Description

一种纤维增强复合材料预制体裁切夹具

技术领域

本实用新型涉及一种裁切夹具，具体涉及一种裁切纤维增强复合材料预制体的夹具。

背景技术

纤维增强复合材料是20世纪60年代中期发展起来的一种新型材料，因其具有比强度高、比刚度高和可设计性强等优点，在航空、航天和国防领域得到广泛的应用。高性能纤维织物作为纤维增强复合材料预制体，对复合材料的力学性能有着决定性影响。纤维增强复合材料制备过程中往往涉及到织物的复杂变形，如平板状的织物转换为发动机叶片、机匣和飞行器罩体等复杂外形时发生的变形。

通过试验来研究织物的力学性能和变形特性是最直接有效的。然而，织物是一种柔性结构，其裁切比较困难。织物试样在裁切过程中容易发生纤维抽拔、滑移和屈曲等失效行为，尤其对于高厚的三维立体织物而言，如何保证织物试样的裁切能够较小的影响织物力学性能和变形特性的测试结果是首先需要解决的难题。目前关于织物裁切方法的研究较少，国内外学者在进行织物力学行为测试时，均不考虑试样的裁切过程对织物力学性能的影响。一些学者采用裁纸机等工具对三维立体织物进行裁切，这种方法会导致织物厚度方向纤维发生严重的剪切滑移，从而严重影响试验结果。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种纤维增强复合材料预制体裁切夹具。该夹具能够实现不同厚度、不同大小平板织物的裁切，夹具结构简单，能够连续调节丝杠，实现不同大小的织物试样的裁切。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种能够实现纤维增强复合材料预制体裁切的夹具。其特征在于：包括连接轴(1)、顶板(2)、四个丝杠(3)、四个弹簧底座(4)、四个弹簧(5)、四个伸缩杆(6)、四个梯形刀片(7)、四个刀片夹持装置(8)、四个垫板(9)、织物试样(10)、底板(11)、四个滑块(12)、连接板(13)及八个轴销(14)；

所述连接轴(1)固定在顶板(2)上，所述滑块(12)与顶板(2)之间滑动配合，所述丝杠(3)与滑块(12)通过螺纹连接，所述滑块(12)与连接板(13)固定连接。所述滑块(12)通过所述轴销(14)与所述刀片夹持装置(8)连接，所述刀片夹持装置(8)与不同规格梯形刀片(7)配合连接，所述连接板(13)与伸缩杆顶面(6)固定连接。所述弹簧(5)套在伸缩杆(6)外表面，弹簧上表面与连接板(13)接触，下表面与弹簧底座(4)接触。所述弹簧底座(4)与伸缩杆底面(6)固定连接。所述弹簧底座(4)与垫板(9)相互接触，所述织物试样(10)位于垫板(9)下方，底板(11)上方。进行织物裁切时，所述连接轴(1)与万能试验机相连，向下运动。

本实用新型相对于现有技术的有益效果是：

本实用新型能够保证较高的裁切效率和尺寸重复率，实现试样的整体裁切，减小试样制备的时间，提高试验效率；裁切过程通过弹簧(5)和伸缩杆(6)施加给织物一定的压力，减小织物裁切变形，提高裁切精度，减小对后期试验测试的影响。

附图说明

图1是本实用新型的纤维增强复合材料预制体裁切夹具装配结构示意图；

图2是本实用新型的纤维增强复合材料预制体裁切夹具三视图；

图3是本实用新型的连接轴和顶板结构局部示意图；

图4是本实用新型双向丝杠控制结构局部示意图；

图5是本实用新型单向丝杠控制结构局部示意图；

图6是本实用新型的梯形刀片及其夹持装置示意图；

图中零部件名称及标号如下：

连接轴1、顶板2、丝杠3、弹簧底座4、弹簧5、伸缩杆6、梯形刀片7、刀片夹持装置8、垫板9、织物试样10、底板11、滑块12、连接板13、轴销14。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。

实施例的纤维增强复合材料预制体裁切夹具及裁切方法，包括以下步骤：

(1)如图1到图6所示，本实施方式披露了一种裁切纤维增强复合材料预制体的夹具，包括连接轴1、顶板2、丝杠3、弹簧底座4、弹簧5、伸缩杆6、梯形刀片7、刀片夹持装置8、垫板9、织物试样10、底板11、滑块12、连接板13、轴销14；

连接轴一上与万能试验机连接，下固定在顶板二上，滑块十二与顶板二之间滑动配合，丝杠三与滑块通过螺纹连接，滑块十二与连接板十三固定连接。滑块十二通过轴销十四与刀片夹持装置八连接，刀片夹持装置八与梯形刀片七配合连接，连接板十三与伸缩杆顶面六固定连接。弹簧五套在伸缩杆六外表面，弹簧上与连接板十三接触，下与弹簧底座四接触。弹簧底座四与伸缩杆底面六固定连接。弹簧底座四与垫板九相互接触；

(2)根据所需裁切的试样尺寸，选择相应规格的梯形刀片，将纤维增强复合材料预制体裁切夹具装配好后，通过连接轴与万能强力机连接，放置好织物及垫板。缓慢降下裁切夹具，将梯形刀片与织物试样计划裁切的位置对齐，调整好垫板位置；

(3)位置调整完毕，降下裁切夹具至弹簧底座与垫板接触，使织物在厚度方向上保持一定张力，清零仪器载荷；

(4)设置加载速率，设置限定位移加载，利用万能试验机进行加载，得到织物裁切后的试样。采集试验过程中载荷与位移数据，用于分析总结出最优的加载速率。

通过上述实施方式可见，本实用新型能够提高试样制备的效率和尺寸重复率，大大缩短了试样制备的时间，减小了力学性能测试的试验成本；垫板受弹簧底座的压力铺放在织物上，使织物在裁切过程中能够保持稳定，保证了试样裁切条件的可重复性，减小了复杂的裁切过程对试样造成的变形；整个试样裁切过程通过机械控制，避免了人为因素的影响，从而提高了后期试验的效率、可重复性和准确性。

本实用新型提供了一种纤维增强复合材料预制体裁切夹具，该复合材料预制体可以是针织物，机织物，编织物，非织造物以及缝合织物等低厚度或高厚度的织物，本实用新型所述的夹具可通过与万能试验机连接，在保证织物计划裁切区域与梯形刀片对齐的情况下，对织物施加初始压力，设定加载速率和限位移的加载方式后，开始加载裁切，整个过程由机械自动控制，提高了试样裁切的重复性。

以上所述，仅为实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化和替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种纤维增强复合材料预制体裁切夹具，其特征在于：包括连接轴(1)、顶板(2)、四个丝杠(3)、四个弹簧底座(4)、四个弹簧(5)、四个伸缩杆(6)、四个梯形刀片(7)、四个刀片夹持装置(8)、四个垫板(9)、织物试样(10)、底板(11)、四个滑块(12)、连接板(13)及八个轴销(14)；

所述连接轴(1)固定在顶板(2)上，所述滑块(12)与顶板(2)之间滑动配合，所述丝杠(3)与滑块(12)通过螺纹连接，所述滑块(12)与连接板(13)固定连接，所述滑块(12)通过所述轴销(14)与所述刀片夹持装置(8)连接，所述刀片夹持装置(8)与不同规格梯形刀片(7)配合连接，所述连接板(13)与伸缩杆(6)顶面固定连接，所述弹簧(5)套在伸缩杆(6)外表面，弹簧上表面与连接板(13)接触，下表面与弹簧底座(4)接触，所述弹簧底座(4)与伸缩杆(6)底面固定连接，所述弹簧底座(4)与垫板(9)相互接触，所述织物试样(10)位于垫板(9)下方，底板(11)上方。

2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料预制体裁切夹具，其特征在于，所述顶板(2)下表面具有井字T型槽，可限定滑块(12)的运动方向。

3.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料预制体裁切夹具，其特征在于，所述丝杠(3)与滑块(12)通过螺纹连接，两滑块(12)在丝杠方向上相向或相背运动。

4.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料预制体裁切夹具，其特征在于，所述四个丝杠(3)成井字形排布，分别控制两个垂直方向上滑块的运动。

5.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料预制体裁切夹具，其特征在于，滑块(12)与刀片夹持装置(8)通过轴销(14)连接，不同规格梯形刀片(7)从侧面穿插进入刀片夹持装置(8)。

6.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料预制体裁切夹具，其特征在于，所述弹簧(5)穿套在伸缩杆(6)外表面，上与连接板(13)接触，下与弹簧底座(4)接触。

7.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料预制体裁切夹具，其特征在于，所述弹簧底座(4)与垫板相互接触，垫板(9)位于织物试样待裁切区域上表面。

8.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料预制体裁切夹具，其特征在于，所述底板(11)位于织物试样(10)下方，底板(11)上表面设有一层弹性橡胶。

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