CN217277358U - 一种大力值气动拉伸夹具及试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大力值气动拉伸夹具，至少包括上夹具和下夹具，上夹具和下夹具结构相同，两者的接头处均与试验机连接，上夹具和下夹具上均至少设置有气缸、夹具体、钳口和调整设备；其中，气缸设置在夹具体内部；且夹具体内部具有空腔，钳口位于夹具体夹持材料的一端，两钳口相对设置夹持材料试样，以完成材料试样的拉伸试验；调整设备与钳口连接，气缸控制调整设备调整钳口，夹紧材料试样。该装置试验力值大，操作方便、数据一致性好，且可以满足不同形状的测试样品的试验要求。

Description

一种大力值气动拉伸夹具及试验机

技术领域

本实用新型涉及气动拉伸夹具的测试设备，尤其涉及一种应用于较大试验力值情况下的材料拉向试验的夹具及试验机及装配有该夹具的试验机。

背景技术

随着科学技术的不断进步，新型材料(例如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等)得到越来越广的应用(例如，航空、航天、能源、交通、建筑、机械、信息、生物、医学和体育等领域)。人们对质量意识不断提高，材料的力学性能试验得到越来越广泛的重视。在力学性能试验中，拉向测试(包含拉伸试验、剪切试验、剥离试验等)是最基本的测试方法，实现该测试方法的基本设备是试验机。

在传统的试验机进行拉向测试时，需要使用测试夹具夹持测试材料，传统的拉向测试夹具，采用手动方式操作，由于人为误差，测试数据的离散性一直比较大。近些年随着自动化技术的发展，外置气缸式的气动拉伸夹具得到了应用。外置气缸式夹具受限于气缸的体积，目前最大只能做到5kN，而且需要额外配置一套控制器，才能完成夹具的控制，不仅操作不方便，而且成本还比较高。

此外，测试材料若为非对称试样，传统的手动及气动夹具均无法试验，只能根据试样结构定制夹具，成本高，且操作繁琐。

因此，针对上述缺陷，需要对现有技术进行改进。

实用新型内容

针对以上问题，本实用新型提出了一种大力值气动拉伸夹具及试验机，以解决上述背景技术中的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型采取如下的技术方案：

一种大力值气动拉伸夹具，至少包括上夹具和下夹具，所述上夹具和所述下夹具结构相同，两者的接头处均与试验机连接，所述上夹具与所述下夹具之间夹持材料试样；

所述上夹具和所述下夹具上均至少设置有气缸、夹具体、钳口和调整设备；其中，所述气缸设置在所述夹具体内部，所述夹具体内部具有空腔，该空腔内安装杠杆，所述气缸与所述杠杆连接，控制所述杠杆发生位移；所述钳口位于所述夹具体夹持材料的一端，两所述钳口相对设置夹持材料试样，以完成材料试样的拉伸试验；所述调整设备分别与所述杠杆和所述钳口连接，所述气缸控制所述杠杆进而控制所述调整设备调整所述钳口，夹紧材料试样。

进一步的，所述气缸上设置有气管接头和手动换向阀，所述气管接头与外部气源连接，为所述气缸提供动力源；所述手动换向阀集成于所述夹具体上，且分别与所述气缸的活塞腔及所述气管接头连接，以控制所述气缸内部的进气排气动作。

进一步的，所述杠杆至少包括一级杠杆和二级杠杆，每一级所述杠杆都具有两个对称设置的杆板结构，其中，所述一级杠杆的两个杆板结构与所述二级杠杆的两个杆板结构活动连接，所述一级杠杆的两个杆板结构另一端通过连接件固定连接在所述气缸的活塞位置，且两个所述一级杠杆的杆板结构可围绕所述连接件旋转；所述二级杠杆的两个杆板结构的另一端分别与所述调整设备连接。

进一步的，所述二级杠杆的杆板结构上设置有支点，所述支点位于所述二级杠杆与所述一级杠杆和所述调整设备的连接点之间，所述二级杠杆的杆板结构可以所述支点为中心旋转。

进一步的，所述上夹具和所述下夹具的两个所述杠杆对称分布。

进一步的，所述调整设备位于所述钳口与所述二级杠杆之间，所述调整设备至少设置两个且对称设置；所述的调整设备可调整钳口伸出的长度，且两个调整设备独立调整；不同的调整量可适应不同的试验方式。

基于所述杠杆的两级结构，当所述气缸施压时，作用力传导到所述一级杠杆上，所述一级杠杆以一端的所述连接件为支点，另一端牵动所述二级杠杆的一端发生位移，所述二级杠杆以所述支点为支撑，驱动所述二级杠杆与所述调整装置调整所述钳口位置，向材料试样的方向产生压力，从而使得材料试样两侧的所述钳口夹紧该材料试样。

进一步的，在所述钳口上设置有定位杆和护手板，所述定位杆用于调整试样的中心，保证试样的中心始终与夹具的中心重合；所述护手板半包裹所述钳口，在所述钳口动作时，可有效隔离所述钳口，防止夹伤。

本实用新型还要求保护一种试验机，该试验机上安装有前述所述的大力值气动拉伸夹具，所述上夹具和所述下夹具的接头处均与试验机连接，且所述气缸外部与气源连接。

通过实施上述大力值气动拉伸夹具及试验机，具有如下有益效果：

(1)本申请技术方案通过气缸提供夹持动力，通过两级杠杆结构将夹持力放大，充分保障了对力值较大的试样产品进行拉伸力测试时所需要的夹持力，有效完成较大拉伸力的测试作业；

(2)本申请技术方案采用对称的两级杠杆布局，并且设置调整设备，且两个调整设备独立调整；不同的调整量可适应不同的试验方式；在对称试样的拉伸试验时，两个调整设备的调整量相同，钳口伸出量越多，夹持的厚度越小；在非对称试样的拉伸试验时，两个调整设备可根据试样尺寸，分别调整，可用于拉剪、剥离等试验类型。此结构不仅可灵活的调整夹持力，还可以扩展夹持试样的范围；

(3)本申请技术方案设置有钳口，基于测试产品的性能不同，可更换不同的结构形式的钳口，有效保证试验过程中夹持牢固可靠，保证材料试样的测试的有效性；

(4)本申请技术方案采用在上夹具和下夹具设置手动换向阀，且换向阀集成到夹具体中，通过操作手动换向阀，不需额外配置控制器，即可完成换向动作，操作方便，节约成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1为本实用新型实施例中拉伸夹具结构示意图；

图2为图1中夹具内部结构示意图；

附图标记：

10、上夹具；11、下夹具；12、夹具接头；13、锁紧螺母；14、芯轴；

100、气缸；1001、活塞；1002、气管接头；1003、手动换向阀；101、夹具体；102、钳口；1021、定位杆；1022、护手板；103、调整杆；104、一级杠杆；105、二级杠杆；106、连接件；107、支点；

2、试样。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1-2对于大力值气动拉伸夹具的结构进行举例说明。

如图1所示是一种材料测试用大力值气动拉伸夹具，至少包括上夹具10和下夹具11，上夹具10和下夹具11的结构相同，两端分别通过夹具接头12与试验机连接，并通过锁紧螺母13锁紧；上夹具10与下夹具11之间放置材料试样2。

上夹具10和下夹具11上均至少设置有气缸100、夹具体101、钳口102和调整设备；其中，气缸100设置在夹具体101内部；夹具体101内部具有空腔，钳口102位于夹具体101夹持材料的一端，两钳口102相对设置夹持材料试样2，以完成材料试样2的拉伸试验；调整设备与钳口102连接，气缸100控制调整设备调整钳口102，夹紧材料试样2。

基于上述结构，由于上夹具10与下夹具11的结构完全相同，本实施例中以上夹具10为例对拉伸夹具的具体结构进行表述。

在上夹具10中，夹具体101的空腔内安装杠杆，杠杆一端与气缸100连接，由气缸100控制杠杆发生位移；另一端与调整设备连接，牵引调整设备，进而控制钳口102的夹紧作业。在本实施例中，杠杆包括一级杠杆104和二级杠杆105，每一级杠杆104都具有两个对称设置的杆板结构，杠杆以试验机的芯轴14为中心对称设备；其中，一级杠杆104的两个杆板结构与二级杠杆105的两个杆板结构活动连接，一级杠杆104的两个杆板结构另一端通过连接件106固定连接在气缸100的活塞1001位置，且两个一级杠杆104的杆板结构可围绕连接件106旋转；二级杠杆105的两个杆板结构的另一端分别与调整设备连接；二级杠杆105的杆板结构上设置有支点107，支点107位于二级杠杆105与一级杠杆104和调整设备的连接点之间，二级杠杆105的杆板结构可以支点107为中心旋转。

在本实施例中，调整设备采用调整杆103的形式装配，调整杆103位于钳口102与二级杠杆105之间，至少设置两个且对称设置；调整杆103一端与钳口102连接，另一端伸出夹具体101外侧进行手动调整钳口102伸出的长度，且两个调整杆103独立调整；不同的调整量可适应不同的试验方式，在对称试样2的拉伸试验时，两个调整杆103的调整量相同，钳口102伸出量越多，夹持的厚度越小；在非对称试样2的拉伸试验时，两个调整杆103可根据试样2尺寸，分别调整，可用于拉剪、剥离等试验类型，这样的结构不仅可灵活的调整夹持力，还可以扩展夹持试样2的范围。

基于杠杆的两级结构，当气缸100施压时，作用力传导到一级杠杆104上，一级杠杆104以一端的连接件106为支点107，另一端牵动二级杠杆105的一端发生位移，二级杠杆105以支点107为支撑，驱动二级杠杆105与调整装置调整钳口102位置，向材料试样2的方向产生压力，从而使得材料试样2两侧的钳口102夹紧该材料试样2。

在本实施例中，气缸100上设置有气管接头1002和手动换向阀1003，气管接头1002与外部气源连接，为气缸100提供动力源；手动换向阀1003集成于夹具体101上，且手动换向阀1003分别与气缸100的活塞1001腔及气管接头1002连接，以控制气缸100内部的进气排气动作。

在本实施例中，在钳口102上设置有定位杆1021和护手板1022，定位杆1021用于调整试样2的中心，保证试样2的中心始终与夹具的中心重合；护手板1022半包裹钳口102，在钳口102动作时，可有效隔离钳口102，防止夹伤。此外，在钳口102表面有多种可选结构，例如表面加工锉刀齿，表面加工波浪状齿，表面喷涂碳化物，表面粘贴橡胶薄片，根据实际具体需求可进行调整。

在实际测试过程中，在试验机上安装有上述拉伸夹具，具体而言，上夹具10和下夹具11的接头处均与试验机连接，并通过锁紧螺母13锁紧；且气缸100外部设置有手动换向阀1003，手动换向阀1003分别与气缸100活塞1001腔及气管接头1002连接，可控制气缸100内部的进气排气动作。

基于此结构，当材料试样2测试时，其操作步骤如下：

(1)分别将上下夹具11通过夹具接头12与试验机连接，并通过锁紧螺母13锁紧；

(2)分别将两根气管一端与上下夹具11的气管接头1002连接，另一端与气源连接；

(3)将调整杆103向外旋到最大位置，保证钳口102处于最大张开度；

(4)分别拨动手动换向阀1003，观察钳口102的动作是否达到预期，如果有误，检查上述步骤是否正确，重新连接；

(5)测量试样2的尺寸，并根据试样2宽度调整定位杆1021，保证材料试样2中心与夹具中心重合；

(6)调整主机横梁的位置，使上下夹具11的间距刚好可放进材料试样2；

(7)手动旋紧上夹具10两侧的调整杆103，保证钳口102与试样2接触，同时试样2中心与夹具中心重合；

(8)拨动上夹具10手动换向阀1003，使上夹具10钳口102夹紧试样2；

(9)手动旋紧下夹具11两侧的调整杆103，保证钳口102与试样2接触，同时试样2中心与夹具中心重合；

(10)拨动下夹具11手动换向阀1003，使下夹具11钳口102夹紧试样2；

(7)连接变形测量附件，调整试验软件，开始试验；试验时，试验机驱动上夹具10上移，通过钳口102给材料试样2施加一个竖直方向的拉伸力；通过采集试验力值和样品变形量的数据，计算样品的强度、弹性模量等特性值；

(8)试验完成后，拨动上夹具10和下夹具11的手动换向阀1003，使气缸100泄压，钳口102松开材料试样2，取出试样2。

需要补充说明的是，除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”“端”、“侧”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何用途或者适应性变化，这些用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由权利要求书指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围的前提下进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (8)

1.一种大力值气动拉伸夹具，至少包括上夹具和下夹具，所述上夹具和所述下夹具结构相同，两者的接头处均与试验机连接，所述上夹具与所述下夹具之间夹持材料试样；其特征在于：

所述上夹具和所述下夹具上均至少设置有气缸、夹具体、钳口和调整设备；其中，所述气缸设置在所述夹具体内部；所述夹具体内部具有空腔，该空腔内安装杠杆，所述气缸与所述杠杆连接，控制所述杠杆发生位移；所述钳口位于所述夹具体夹持材料的一端，两所述钳口相对设置夹持材料试样，以完成材料试样的拉伸试验；所述调整设备分别与所述杠杆和所述钳口连接，所述气缸控制所述杠杆进而控制所述调整设备调整所述钳口，夹紧材料试样。

2.如权利要求1所述的大力值气动拉伸夹具，其特征在于，所述气缸上设置有气管接头和手动换向阀，所述气管接头与外部气源连接；所述手动换向阀集成在所述夹具体上，且分别与所述气缸的活塞腔及所述气管接头连接，控制所述气缸内部的进气排气动作。

3.如权利要求2所述的大力值气动拉伸夹具，其特征在于，所述杠杆至少包括一级杠杆和二级杠杆，每一级所述杠杆都具有两个对称设置的杆板结构，其中，所述一级杠杆的两个杆板结构与所述二级杠杆的两个杆板结构活动连接，所述一级杠杆的两个杆板结构另一端通过连接件固定连接在所述气缸的活塞位置，且两个所述一级杠杆的杆板结构可围绕所述连接件旋转；所述二级杠杆的两个杆板结构的另一端分别与所述调整设备连接。

4.如权利要求3所述的大力值气动拉伸夹具，其特征在于，所述二级杠杆的杆板结构上设置有支点，所述支点位于所述二级杠杆与所述一级杠杆和所述调整设备的连接点之间。

5.如权利要求4所述的大力值气动拉伸夹具，其特征在于，所述上夹具和所述下夹具的两个所述杠杆对称分布。

6.如权利要求5所述的大力值气动拉伸夹具，其特征在于，所述调整设备位于所述钳口与所述二级杠杆之间，所述调整设备至少设置两个且对称设置；所述的调整设备可调整钳口伸出的长度，且两个调整设备独立调整。

7.如权利要求1所述的大力值气动拉伸夹具，其特征在于，在所述钳口上设置有定位杆和护手板，所述护手板半包裹所述钳口。

8.一种试验机，其特征在于，该试验机上安装有前述任一项权利要求1-7所述的大力值气动拉伸夹具，所述上夹具和所述下夹具的接头处均与试验机连接，且所述气缸外部与气源连接。

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