一种测试模具的制作方法

本发明涉及检测治具领域，更具体地讲，涉及一种测试模具及其使用方法。

背景技术：

高分子材料也称为聚合物材料，是以高分子化合物为基体，再配有其他添加剂或者助剂所构成的材料。高分子材料在工业、医疗等众多领域具有广泛的应用，目前新型的功能高分子材料的研制更是层出不穷，也对高分子材料的使用和性能也提出了更高的要求，高分子材料的耐疲劳性是高分子材料最重要的性能指标之一，拉伸测试作为研究和检测材料力学疲劳性能最主要的测试方法之一，通过单向拉伸测试可以获取材料大部分的力学疲劳性能参数，具有方法简单、结果准确、易于操作等优点。

因此，为确保材料及其制品在使用过程中的长期稳定性、耐久性和可靠性，研制开发能够对材料疲劳力学行为进行精确测试的，并能够在多种工况作用下对材料的变形及损伤机制进行有效操作的仪器装备十分重要，拉伸与疲劳测试是研究材料力学性能最基本、应用最广泛的静、动态试验方法，而现有装置大多存在测试结果分散性大、重复性不足、结构复杂、成本高等问题，因此开发一种具有精度高、效率好的高分子材料拉伸疲劳测试模具就尤为重要。

技术实现要素：

因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保护设备的作用。

按照本发明提供的技术方案，本发明公开的测试模具包括驱动机构、传动机构、夹持机构，驱动机构用于驱动传动机构，传动机构用于带动夹持机构做上下周期性运动，夹持机构用于夹持被测试件，夹持被测试件包括中间细长体，中间细长体的上下两端分别设有一个夹持头部，每个夹持头部的周向上设有夹持凹槽。

进一步的，驱动机构包括驱动支架，驱动支架的上方设有驱动电机，驱动电机的驱动件上装配有减速器，驱动电机与减速器之间设有左支持板，左支持板连接在驱动支架的侧板上，减速器的驱动杆上装配有联轴组件，减速器和联轴组件之间还设有右支持板，驱动支架的底板前方设有l型连接板，右支持板与l型连接板相连。

进一步的，传动机构包括传动支架，传动支架包括左传动立板和右传动立板，左传动立板和右传动立板之间设有传动带轮组件，传动带轮组件包括主动轮组和从动轮组，其中，主动轮组包括主动轮轴，主动轮轴的一端穿过左传动立板与联轴组件装配，主动轮轴的另一端与右传动立板装配，主动轮轴上装配有若干个不同尺寸的主动带轮，从动轮组包括从动轮轴，从动轮轴的一端穿过右传动立板与凸轮装配，从动轮轴的另一端与左传动立板装配，从动轮轴上装配有若干个不同尺寸的从动带轮，右传动立板的右板面上还设有两个平行间隔设置的伸出板，每个伸出板均连接有一个滑杆。

进一步的，传动机构还包括有传递机构，传递机构包括传递框架，传递框架的左右侧板分别与左传动立板和右传动立板相连，传递框架的上板中间还设有横向滑槽，传递机构还包括中间组件，中间组件通过翼型螺纹件与传递框架的上板相连，翼型螺纹件能够沿着横向滑槽滑动，中间组件包括中间支架，中间支架包括左竖板和右竖板，其中，左竖板设有左竖向滑槽，右竖板设有右竖向滑槽，左竖板和右竖板之间自上而下依次连接有上接板、弹簧轴和下接板，上接板与翼型螺纹件相连，弹簧轴上装配有金属卷簧，金属卷簧的下方连接有中间轮支架，中间轮支架通过转轴与中间轮装配，转轴的两端分别位于左竖向滑槽和右竖向滑槽内，金属卷簧能够带动中间轮支架上下运动，中间轮通过皮带与主动带轮和从动带轮装配。

进一步的，夹持机构包括夹持主板，夹持主板的中心处设有矩形槽，凸轮位于矩形槽内，矩形槽的板面上设有两个平行间隔的滑动套筒，滑动套筒与对应的滑杆相装配，凸轮动作时，能够抵顶矩形槽的上槽面，从而使得滑动套筒沿滑杆上下往复滑动，夹持主板的下方设有载荷传感组件，载荷传感组件的下方设有上夹筒，上夹筒的下方连接有上夹具组件，上夹具组件包括两个上夹爪，两个上夹爪夹紧在被测试件上方的夹持头部的夹持凹槽内，夹持机构还包括下夹座，下夹座上设有下夹装配体，下夹装配体上连接有下夹具组件，下夹具组件包括两个下夹爪，两个下夹爪夹紧在被测试件下方的夹持头部的夹持凹槽内。

进一步的，测试模具还包括测试容器，测试容器包括容器基板，容器基板上设有容器箱体，被测试件位于容器箱体的空间内，容器箱体内布置有加热管路，容器箱体内设有温度传感装置，左传动立板和右传动立板的底端连接在容器基板上，下夹座固定在容器箱体的底部，容器箱体的上方还设有定位板，定位板上连接有控制盒，控制盒内设有控制组件，控制盒的侧壁上还嵌设有指示灯和故障灯，控制盒的盒盖可开启设置。

进一步的，左传动立板和右传动立板上均设有轴承组件，主动轮轴和从动轮轴分别通过轴承组件与对应的左传动立板、右传动立板装配。

进一步的，夹持主板上还设有稳固筋板，稳固筋板能够用于滑动套筒的稳定，上夹具组件和下夹具组件均为剪式结构，上夹具组件和下夹具组件的两个支臂之间还连接有拉簧，矩形槽的上槽面上还贴附有氟聚物树脂片。

进一步的，被测试件的材料为高分子材料。

本发明提供了一种测试模具，该测试模具包括驱动机构、传动机构、夹持机构、测试容器，驱动机构为整个装置提供动力，传动机构能够为测试频率的调整提供可供选择的方案，传动机构具有凸轮，用于带动夹持机构做上下周期性运动，可以将驱动机构的圆周运动转化为夹持机构的直线运动，夹持机构能够将被测试件紧紧的夹持住从而能够稳固的被拉伸，本发明的测试模具具有精度高、效率好、寿命长等优势，而且测试容器能够填入环境液体，实现了能够提真实的体外模拟环境，从而进一步提高了测试准确性。

附图说明

图1为本发明的驱动机构装配示意图。

图2为本发明的传动机构示意图。

图3为本发明的传动机构装配示意图。

图4为本发明的传递机构示意图。

图5为本发明的传递机构装配示意图。

图6为本发明的中间组件示意图。

图7为本发明的夹持机构示意图。

图8为本发明的测试容器示意图。

图9为本发明的控制盒示意图。

图10为本发明的控制盒装配示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

本发明的高分子材料测试件优选的为医用高分子材料，医用高分子材料是功能高分子材料中的重要组成部分，指生命医学及生物层面上所使用的高分子材料，其主要是用来修复或者替代人体组织，在医疗领域有广泛的应用，如人造器官、医疗器械等。

本发明所采用的被测试件为聚氨酯，更具体的为聚氨酯弹性体，聚氨酯弹性体是一种介于塑料和橡胶之间的高分子材料，其主要是由软、硬段两部分组成，因其独特的结构，而具有良好的生物相容性，因此在生物医用方面有广泛应用，现己被成功用于多种的生物医疗领域，如人造血管、心脏瓣膜，心脏辅助设备等。

对于本发明的被测试件的结构而言，其包括一个连续的光滑的中间细长体，该中间细长体的上下两端分别设有一个夹持头部，这两个夹持头部的周向上设有夹持凹槽。

对于本发明的测试模具而言，主要包括如下几个部分：驱动机构1、传动机构2、夹持机构3、测试容器4，驱动机构1为整个装置提供动力，传动机构2能够为测试频率的调整提供可供选择的方案，传动机构2具有凸轮，用于带动夹持机构3做上下周期性运动，即将驱动机构1的圆周运动转化为夹持机构3的直线运动。夹持机构3能够将被测试件紧紧的夹持住从而能够稳固的被拉伸，测试容器4内具有液体，优选的为生理盐水等，并且可供加热到指定的温度，例如36.8℃，这样可以使得被测试件能够处于与人体相似的状态，以提供真实的体外模拟环境。

对于本发明的驱动机构1而言，其包括驱动支架1-1，驱动支架1-具有底板、侧板和顶板，底板和顶板之间还设有支撑柱，底板的长度要大于顶板的长度并且相对侧板延伸出去，整个驱动支架1-1的设置为保证机构的稳定性提供了可靠的保证，驱动支架1-1的上板上设有电机座，电机座上连接有驱动电机1-2，驱动电机1-2的驱动件上装配有减速器1-3，驱动电机1-2和减速器1-3的协同作用为整个装置提供了多个不同的转动速度和拉伸频率，为了保证稳定性并减小驱动电机1-2和减速器1-3的振动，在驱动电机1-2与减速器1-3之间设有左支持板1-4，左支持板1-4连接在驱动支架1-1的侧板上，减速器1-3的驱动杆上装配有联轴组件，联轴组件能够为传动机构2的主动轮轴2-3的装配提供媒介，同样的，为了加强装置的稳定性，在减速器1-3和联轴组件之间还设有右支持板1-5，驱动支架1-1的底板前方设有l型连接板，右支持板1-5与l型连接板相连。

本发明的传动机构2设计的核心是用于模拟高分子材料聚合物测试件在其整个生命周期内都会经历的循环的驱动机制，并且通过凸轮的设置，实现了从电动机的输出旋转到夹持机构线性运动的转换。

具体的，传动机构2包括传动支架，传动支架包括左传动立板2-1和右传动立板2-2，左传动立板2-1和右传动立板2-2之间设有传动带轮组件，传动带轮组件包括主动轮组和从动轮组，其中，主动轮组包括主动轮轴2-3，主动轮轴2-3的一端穿过左传动立板2-1与联轴组件装配，主动轮轴2-3的另一端与右传动立板2-2装配，主动轮轴2-3上装配有若干个不同尺寸的主动带轮，从动轮组包括从动轮轴2-4，从动轮轴2-4的一端穿过右传动立板2-2与凸轮装配，从动轮轴2-4的另一端与左传动立板2-1装配，从动轮轴2-4上装配有若干个不同尺寸的从动带轮，设置传动带轮组件可以实现多个不同的速比，可以满足操作者对速度可变性的需求，在使用时，可以根据对速度需要，选择对应的主动带轮和从动带轮，同时，为了能够方便的进行转动，左传动立板2-1和右传动立板2-2上均设有轴承组件，主动轮轴2-3和从动轮轴2-4分别通过轴承组件与对应的左传动立板2-1、右传动立板2-2装配。右传动立板2-2的右板面上还设有两个平行间隔设置的伸出板，每个伸出板均连接有一个滑杆。

为了将动力传输一次限制在单个皮带轮传动比上，本发明只使用一条圆形皮带，这可以通过中间轮2-12来实现，中间轮2-12通过皮带与主动带轮和从动带轮装配。具体的，传动机构2还包括有传递机构，传递机构包括传递框架，传递框架的左右侧板分别与左传动立板2-1和右传动立板2-2相连，传递框架的上板中间还设有横向滑槽，传递机构还包括中间组件，中间组件通过翼型螺纹件与传递框架的上板相连，翼型螺纹件能够沿着横向滑槽滑动，中间组件包括中间支架，中间支架包括左竖板2-5和右竖板2-6，其中，左竖板2-5设有左竖向滑槽，右竖板2-6设有右竖向滑槽，左竖板2-5和右竖板2-6之间自上而下依次连接有上接板2-7、弹簧轴2-8和下接板，上接板2-7与翼型螺纹件相连，弹簧轴2-8上装配有金属卷簧2-9，金属卷簧2-9的下方连接有中间轮支架2-10，中间轮支架2-10通过转轴2-11与中间轮2-12装配，转轴2-11的两端分别位于左竖向滑槽和右竖向滑槽内；整体而言，中间组件可以沿着横向滑槽进行横向的移动，这样可以保证中间轮2-12放置在主动带轮和从动带轮之间的理想位置，以便可视化其所需的位置变化，而且，为了能够更好的将动力输送至从动带轮，这需要中间轮2-12定位在主动带轮和从动带轮的上方，而每个主动带轮和从动带轮的尺寸是不同的，为了适应每个皮带轮变化的张力，使用金属卷簧2-9进行固定和调节，金属卷簧2-9能够施加足够的向上的力以保持必要的张力，而且，因为主动带轮和从动带轮尺寸的原因，为了更好的传动效果，中间轮2-12的高度是有着相对严格要求的，而金属卷簧2-9通过卷缩或释放能够带动中间轮支架2-10上下运动，从而调节中间轮2-12在纵向的位置。

需要进一步指出的是，从动轮轴2-4的一端穿过右传动立板2-2与凸轮装配，该凸轮是可拆卸的装配在从动轮轴2-4上的，因此可以轻松的用各种尺寸的凸轮替换。

本申请的夹持机构3能够带动被测试件进行周期性的往复运动，从而实现被测试件的拉伸。具体的，夹持机构3包括夹持主板3-1，夹持主板3-1的中心处设有矩形槽，凸轮位于矩形槽内，矩形槽的板面上设有两个平行间隔的滑动套筒3-2，滑动套筒3-2分别与对应的滑杆相装配，夹持主板3-1上还设有稳固筋板，稳固筋板能够用于滑动套筒3-2的稳定；凸轮动作时，能够抵顶矩形槽的上槽面，夹持主板3-1会向上发生运动，从而使得滑动套筒3-2沿滑杆上下往复滑动，为了能够保护凸轮表面，使得凸轮能够更加持久的工作，在矩形槽的上槽面上还贴附有氟聚物树脂片，夹持主板3-1的下方设有载荷传感组件3-3，载荷传感组件3-3能够跟踪被测试件的纵向位移，提高整个测试的精度，载荷传感组件3-3的下方设有上夹筒3-4，上夹筒3-4的下方连接有上夹具组件3-5，上夹具组件3-5包括两个上夹爪，两个上夹爪夹紧在被测试件上方的夹持头部的夹持凹槽内，夹持机构3还包括下夹座3-6，下夹座3-6上设有下夹装配体3-7，下夹装配体3-7上连接有下夹具组件3-8，下夹具组件3-8包括两个下夹爪，两个下夹爪夹紧在被测试件下方的夹持头部的夹持凹槽内，需要说明的是，上夹具组件3-5和下夹具组件3-8均为剪式结构，上夹具组件3-5和下夹具组件3-8的两个支臂之间还连接有拉簧，夹具组件3-5和下夹具组件3-8能够保持在夹持凹槽上的握持力，使得被测试件不会发生倾斜或者歪斜的现象。

对于本发明而言，测试模具还包括测试容器4，测试容器4包括容器基板4-1，容器基板4-1上设有容器箱体4-2，被测试件位于容器箱体4-2的空间内，左传动立板2-1和右传动立板2-2的底端连接在容器基板4-1上，下夹座3-6固定在容器箱体4-2的底部。

需要说明的是，对于本发明而言，被测试件能够处于与人体相似的状态，以提供真实的体外模拟环境，因此会在测试容器4添加液体，液体能够完全浸没高分子材料并且液面还要高于被测试件能够到达的最高位置，因为要模拟真实的人体环境，容器箱体4-2内布置有加热管路，因此液体会被加热到36.8℃左右的温度，容器箱体4-2内还设有温度传感装置，可以恒定的保持该温度，容器箱体4-2的上方还设有定位板，定位板上连接有控制盒，控制盒内设有控制组件，控制盒的侧壁上还嵌设有指示灯和故障灯，控制盒可开启设置，通过设置控制盒可以有效的对本测试模具在拉伸测试的状态就行监控，保证了整个测试过程的准确性和安全性。

该测试模具的具体使用步骤如下：

a．将高分子材料被测试件夹持在上夹具组件和下夹具组件，使得上夹具组件的上夹爪和下夹具组件的下夹爪分别夹紧在高分子材料被测试件的夹持凹槽内；

b．横向移动中间组件，使得中间轮到达横向指定位置，操作金属卷簧，通过金属卷簧的卷缩或释放，使得中间轮到达纵向指定位置；

c．选定进行工作的主动带轮和从动带轮，使用皮带将选定的主动带轮、从动带轮和中间轮装配；

d．向容器箱体内倒入液体，使得液体完全浸没高分子材料被测试件并到达指定的液面位置，然后将液体加热到指定的温度；

e．启动驱动电机，在驱动电机和减速器的带动下，主动带轮、中间轮、从动带轮发生转动，从而凸轮被驱动跟随转动，凸轮周期性的作用于夹持主板的矩形槽的上槽面，使得滑动套筒沿着滑杆向上滑动滑动，从而高分子材料被测试件周期性的被向上拉伸；

f．持续进行向上拉伸测试，记录高分子材料被测试件向上拉伸的次数，直至高分子材料被测试件失效。

本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。