一种金属管疲劳测试夹具及检测装置的制作方法

本发明涉及工业检测领域，尤其是涉及一种金属管疲劳测试夹具及检测装置。

背景技术：

金属管件具有极其广泛的工业应用，对其进行测评主要考核多种力学性能，其中抗疲劳性能是尤为重要的。原材料存在的初始缺陷有可能导致金属管在后续使用中发生开裂失效，因此有必要对管件材料进行疲劳耐久性能测试，从而确保产品可靠性质量的稳定性。

当前市面上的疲劳测试工装均存在测试管件装卸困难，一次只能测试一件，测试过程长，测试中重复性操作极多，操作过程繁琐，使得目前的测试效率低下，测试成本持高不下。另一方面，现有的测试装置存在实验边界载荷不合理等问题，使得施加于测试样品上的载荷不均一，导致最后的测试结果失真。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种金属管疲劳测试夹具，从面向大批量金属管同时自动化的夹具设计出发，开发了一种维护效率高能够配合实现机器人自动化测样检测金属管裂纹夹具及相适配的检测装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中所保护的金属管疲劳测试夹具，包括底座、压板和振动传输组件及检测装置，其中具体地：

压板设于所述底座上，所述压板上开设有装载孔，金属管插设于所述装载孔中，且使得金属管的上端置于所述装载孔外部；

振动传输组件一端与所述金属管的上端连接，另一端与振动输出组件连接，所述振动输出组件通过振动传输组件将振动传递至金属管上，所述振动传输组件上与所述金属管连接位置处开设有裂纹观测孔。

进一步地，所述振动传输组件包括压臂、压杆和压盘，其中具体地：

压臂一端与所述金属管的上端连接，裂纹观测孔开设于压臂上且处于压臂与金属管的连接处；

压杆下端与所述压臂连接；

压盘与压杆的上端连接，压盘的上表面与所述振动输出组件连接。

进一步地，所述压杆限位式铰接于压臂上。

进一步地，所述压臂与压杆铰接的一端开设有连接槽，所述连接槽的内径大于所述压杆的外径；

所述连接槽中设有销轴，所述销轴同时贯穿压杆与压臂，以此构成限位式铰接。即压杆与压臂之间能够产生较小量的相对旋转，相对旋转角度为±10°。

进一步地，所述压板上对称开设有两列装载孔，所述金属管呈两列插设于所述两列装载孔中。

进一步地，所述压臂和压杆均呈两列排布并金属管对应，金属管、压臂、压杆构成正面为型或型的振动传输通路。

进一步地，所述压杆的上端均连接至同一块压盘上。

进一步地，所述装载孔内壁与金属管之间还设有弹性胀套，弹性胀套的上端套设有锁紧盘，以此实现金属管在装载孔中的固定连接。

进一步地，所述底座的一侧设有机器人切换盘。机器人切换盘与机器人的机械臂可拆卸连接，连接的方式可为气动连接、电磁连接、机械扣锁连接等。

进一步地，所述金属管的上端通过锥型内壁螺母和锁紧螺栓的配合实现与压臂的连接。

进一步地，所述金属管为座椅充气弹簧金属管。

本发明中保护的金属管疲劳测试装置，包括权利要求上述的金属管疲劳测试夹具、振动输出组件、工业机器人和视觉检测机器人；

所述工业机器人将多个金属管实现金属管疲劳测试夹具的组装，所述视觉检测机器人上设有摄像模块，摄像模块通过裂纹观测孔实时获取金属管的裂纹信息。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

1)夹具定位精度高，能达到定位与夹紧要求，使得阵列式排布的每个金属管具有相同的夹紧程度，通过属管、压臂、压杆构成正面为型或型的振动传输通路，使得施加于测试样品上的载荷稳定且均一。

2)结构简单，从而降低制造加工和采购成本，可根据实际测试需求扩大检测阵列规模，实现大规模的工业测样。

3)操作简易方便，通过带有机械臂的工业机器人可以完成所有安装、拆卸过程，可实现机器人自动化上下料，工作可靠稳定性强，显著减少了人工操作强度，实现了机械自动化。

附图说明

图1为本发明中金属管疲劳测试夹具结构示意图；

图2为本发明中金属管疲劳测试夹具的剖面结构示意图。

图中：1、底座，2、销轴，3、压板，4、金属管，5、压臂，6、压杆，7、压盘，8、对接法兰，9、锁紧机构，10、压杆锁紧螺母，11、锁紧螺栓，12、顶丝螺栓，13、锁紧螺栓，14、机器人切换盘，15、弹性胀套，16、锁紧盘，17、锥型内壁螺母。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明中所保护的金属管疲劳测试夹具，包括底座1、压板3和振动传输组件及检测装置，参见图1。

压板3设于所述底座1上，压板3上开设有装载孔31，金属管4插设于所述装载孔31中，且使得金属管4的上端置于所述装载孔31外部。

振动传输组件一端与所述金属管4的上端连接，另一端与振动输出组件连接，所述振动输出组件通过振动传输组件将振动传递至金属管4上，振动传输组件上与所述金属管4连接位置处开设有裂纹观测孔51。振动传输组件包括压臂5、压杆6和压盘7，参见图1，其中压臂5一端与所述金属管4的上端连接，裂纹观测孔51开设于压臂5上且处于压臂5与金属管4的连接处，压杆6下端与所述压臂5连接，压盘7与压杆6的上端连接，压盘7的上表面与所述振动输出组件连接。压杆6限位式铰接于压臂5上，以此通过振动能量在压臂5与金属管4连接位置产生扭矩载荷，实现现实中金属管4载荷的模拟。

压臂5与压杆6铰接的一端开设有连接槽52，所述连接槽52的内径大于所述压杆6的外径。连接槽52中设有销轴2，所述销轴2同时贯穿压杆6与压臂5，以此构成限位式铰接。即压杆6与压臂5之间能够产生较小量的相对旋转，相对旋转角度为±10°。

压板3上对称开设有两列装载孔31，所述金属管4呈两列插设于所述两列装载孔31中。压臂5和压杆6均呈两列排布并金属管4对应，金属管4、压臂5、压杆6构成正面为型或型的振动传输通路。压杆6的上端均连接至同一块压盘7上，实现振动的均匀分配。装载孔31内壁与金属管4之间还设有弹性胀套15，参见图2，弹性胀套15的上端套设有锁紧盘16，以此实现金属管4在装载孔31中的固定连接。金属管4的上端通过锥型内壁螺母17和锁紧螺栓11的配合实现与压臂5的连接。具体测试时，金属管4为座椅充气弹簧金属管等待测试件。

底座1的一侧设有机器人切换盘14。机器人切换盘14与机器人的机械臂可拆卸连接，连接的方式可为气动连接、电磁连接、机械扣锁连接等。

本实施例中涉及保护的金属管疲劳测试装置，包括权利要求上述的金属管疲劳测试夹具、振动输出组件、工业机器人和视觉检测机器人。工业机器人将多个金属管4实现金属管疲劳测试夹具的组装，所述视觉检测机器人上设有摄像模块，摄像模块通过裂纹观测孔51实时获取金属管4的裂纹信息。具体使用时，通过液压缸的输出法兰与对接法兰8，锁紧机构9连接，具体机构9可以为电动锁扣、气动锁扣等锁定结构。振动先传递给压盘7，致使压杆6进行垂向的振动，并通过压盘7实现均匀的向下分配。工业机器人分别自动抓取多个金属管4放入压板3对应孔中，装入弹性胀套15，然后机械臂中卡入锁紧盘16实现，锁紧多个锁紧螺栓13，工业机器人从上件台抓取压臂5、压杆6和压盘7构成的上部夹具放入下部夹具对应位置，机器人分别拿取锁紧螺栓11与锥型内壁螺母17对金属管4进行锁紧，通过对连接于上部夹具之上的液压油缸施加一定频率的交变载荷，视觉机器人通过观察压臂5侧面两个孔对其进行裂纹检测。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。