金相试样自动磨抛机用底模夹具装置的制作方法

本发明属于金相试样磨抛加工技术领域，尤其是涉及一种金相试样自动磨抛机用底模夹具装置。

背景技术：

材料是人类生产和生活的物质基础，金属材料的力学性能不仅与其化学成分有关，也与组织结构有密切的关，所以需要进行金相分析了解各个材料之间的关系，然而在金相分析前，则需要制备金相试样用来进行观察检验。金相试样制备包括取样、镶嵌、磨光和抛光，所以金相试样的质量最终由抛光工序决定的，金相试样的抛光是金相制样制备过程中比较重要的环节，抛光质量直接影响金相分析，如果严重的破坏会造成金相试样的假组织，从而检测不准确。目前对金相试样进行抛光的主要方法包括机械抛光、电解抛光、化学抛光和复合抛光等，其中机械抛光是应用较为广泛的抛光方法，保证获得优质的金相试样，提高金相试样制备效率和质量，减少金相试样废品率，从而降低成本，提高经济效益，获得样品质量的高度一致性。但是目前的金相试样自动磨抛机的底模夹具不能适应多个所要加工的的金相试样，存在一些缺点：

第一，目前金相试样自动磨抛机上的压头为四个圆形孔，不满足矩形薄板试样、0.5T-CT试样和实验室制备核电一回路安全端的核电焊接接头试样等的尺寸要求，无法实现自动化磨抛；

第二，目前金相试样自动磨抛机需要手动操作金相试样的磨抛，容易使金相试样受力不均匀，磨抛加工后，金相试样加工表面达不到精度要求，磨抛效果不佳；

第三，金相试样自动磨抛机中磨抛盘转速过大时，如果手动操作磨抛，这样不仅不能保证磨抛质量，而且可能会出现金相试样飞出伤人或破坏实验设备等问题；

第四，金相试样自动磨抛机上的压头直接压在金相试样上表面，金相试样受力不均匀且对磨抛盘产生应力过大，影响磨抛盘转速；

第五，金相试样自动磨抛机上的压头抵住金相试样后，无法约束金相试样水平方向自由度，金相试样易随磨抛盘旋转而移动，无法实现磨抛；

目前的金相试样自动磨抛机容易造成金相试样磨抛加工后加工表面质量差，不但不能满足在光学显微镜下观察其金相试样断裂裂间及金相试样材料表面微观金相组织的表面粗糙度要求，而且进行金相分析会引起检验不准确，影响金相分析结果。但是，现有技术中，还没有合适的金相试样自动磨抛机用底模夹具。因此，现如今缺少一种结构简单、设计合理且使用操作简便的金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，适应性强，定位效果好，能够提高金相试样磨抛质量，提高金相分析准确性，精度高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，其结构简单、设计合理且使用操作简便、成本低、安装便捷，适应性强，定位效果好，能够提高金相试样磨抛质量，提高金相分析准确性，精度高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，其特征在于：包括底模、安装在底模上且与金相试样自动磨抛机中压头连接的连接机构和设置在所述底模底面且用于安装金相试样的夹具机构，所述连接机构与底模为可拆卸连接，所述连接机构的数量至少为两个，两个所述连接机构的结构和尺寸均相同，每个所述连接机构均包括设置在底模上侧面且配合安装压头的凸台和用于将凸台与底模固定连接的定位销，所述凸台为阶梯状圆柱形凸台，且所述阶梯状圆柱形凸台包括大圆柱形凸台和安装在所述大圆柱形凸台下且与所述大圆柱形凸台一体成型的小圆柱形凸台，且两个所述凸台的中心与所述压头的中心位于同一直线上，所述底模为圆形底模，所述底模的底面设置有安装槽，所述安装槽为阶梯形凹槽，所述安装槽包括第一凹槽和与第一凹槽连通的第二凹槽，所述夹具机构包括安装在第二凹槽内且沿第二凹槽上下移动的第一调整块和穿设在第一调整块与底模内的固定件，所述第一调整块为楔形块，且第一调整块的宽度从上到下逐渐增大，所述第一调整块靠近安装槽的一个侧壁的侧面为斜面，所述第一调整块远离安装槽的一个侧壁的侧面为垂直面。

上述的金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，其特征在于：所述固定件为螺钉，所述螺钉的一端自底模上侧面延伸至第一调整块的底面，且所述螺钉的数量为两个，两个所述螺钉沿第一调整块的长度方向进行布设。

上述的金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，其特征在于：所述安装槽靠近第一调整块的一个侧壁从上向下逐渐的向外倾斜，所述安装槽的另一个侧壁从上向下逐渐的向内倾斜，且所述安装槽的两个侧壁的间距由上至下逐渐增大，且所述安装槽的一个侧壁与竖直方向的夹角为9°～12°，所述安装槽的另一个侧壁与竖直方向的夹角为2°～5°。

上述的金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，其特征在于：所述大圆柱形凸台的直径比所述小圆柱形凸台的直径大1.5mm～2.0mm，且所述小圆柱形凸台的直径与压头上圆孔的直径相同。

上述的金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，其特征在于：所述定位销为带有螺纹部的定位销，所述凸台和底模内设置有用于安装定位销的螺纹孔。

上述的金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，其特征在于：所述夹具机构还包括安装在第一凹槽内的第二调整块，所述第二调整块为楔形块，且第一调整块的宽度从上到下逐渐减少，所述第二调整块靠近安装槽的另一个侧壁的侧面为斜面，所述第二调整块远离安装槽的另一个侧壁的侧面为垂直面。

上述的金相试样自动磨抛机用底模夹具装置，其特征在于：所述夹具机构还包括安装在第一凹槽内的第二调整块，所述第二调整块为L形调节块，所述L形调节块包括是水平部和与所述水平部一体成型且呈垂直布设的垂直部，且所述垂直部的宽度从上到下逐渐减少，所述垂直部靠近安装槽的另一个侧壁的侧面为斜面，所述垂直部远离安装槽的另一个侧壁的侧面为垂直面。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、所采用的夹具机构和连接机构结构简单、设计合理且投入成本较低、加工制作及安装布设方便。

2、所采用的连接机构包括凸台和定位销，通过设置凸台为阶梯状圆柱形凸台，所述阶梯状圆柱形凸台包括大圆柱形凸台和小圆柱形凸台，从而将压头卡装在大圆柱形凸台和小圆柱形凸台的连接处，使凸台在轴向保持固定，防止压头抬起后底模掉落；且通过定位销将凸台与底模固定连接，更好保证压头与底模中心位置重合，可将压头施加的集中载荷变为均布载荷施加到金相试样上，使得金相试样受力均匀，保证金相试样表面磨削加工质量。

3、所采用的夹具机构包括第一调整块，通过设置第一调整块，从而使金相试样夹装于第一调整块与安装槽之间，通过旋转螺钉带动第一调整块自下向上移动，由于第一调整块的宽度从上到下逐渐增大，随着第一调整块的向上移动对金相试样进行夹紧，将金相试样进行定位，使金相试样随磨抛盘旋转而不能移动，提高了金相试样加工表面的精度，保证磨抛质量，操作便捷，成本低，适应性强。

4、所述第一调整块随着旋转或反方向旋转螺钉，可使第一调整块上下移动，根据金相试样宽度要求调节至适当高度，从而将适应于多种金相试样的夹装，适应性强。

5、所述连接机构的数量为两个，两个所述凸台的中心与所述压头的中心位于同一直线上，保证压头与底模中心位置重合，提高底模和压头的对中性，避免压头转动时底模出现偏心问题，影响金相试样的磨抛。

6、所采用的夹具机构将金相试样夹装于底模底部，在磨抛盘旋转的过程中对金相试样进行磨抛，不需要操作者接近金相试样自动磨抛机，避免金相试样飞出伤人或破坏实验设备，安全性高。

7、所采用的连接机构与底模为可拆式连接，既便于凸台的机加工和安装，而且可根据需求进行拆卸，便于保管。

8、所采用的夹具机构使用操作简便、方便金相试样安装且使用效果好，能够方便地用于金相试样的安装，且将金相试样进行定位，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明结构简单、设计合理且使用操作简便、成本低、安装便捷，适应性强，定位效果好，能够提高金相试样磨抛质量，提高金相分析准确性，精度高，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明压头与连接机构的结构示意图。

图3为本发明实施例2的结构示意图。

图4为本发明实施例3的结构示意图。

图5为本发明实施例3中第二调整块的结构示意图。

附图标记说明:

1—压头； 2—底模； 3—金相试样；

4—安装槽； 4-1—第一凹槽； 4-2—第二凹槽；

5—定位销； 6—螺钉； 7—第一调整块；

8—凸台； 9—第二调整块； 9-1—水平部；

9-2—垂直部； 10—圆孔。

具体实施方式

实施例1

本发明包括底模2、安装在底模2上且与金相试样自动磨抛机中压头1连接的连接机构和设置在所述底模2底面且用于安装金相试样3的夹具机构，所述连接机构与底模2为可拆卸连接，所述连接机构的数量至少为两个，两个所述连接机构的结构和尺寸均相同，每个所述连接机构均包括设置在底模2上侧面且配合安装压头1的凸台8和用于将凸台8与底模2固定连接的定位销5，所述凸台8为阶梯状圆柱形凸台，且所述阶梯状圆柱形凸台包括大圆柱形凸台和安装在所述大圆柱形凸台下且与所述大圆柱形凸台一体成型的小圆柱形凸台，且两个所述凸台8的中心与所述压头1的中心位于同一直线上，所述底模2为圆形底模，所述底模2的底面设置有安装槽4，所述安装槽4为阶梯形凹槽，所述安装槽4包括第一凹槽4-1和与第一凹槽4-1连通的第二凹槽4-2，所述夹具机构包括安装在第二凹槽4-2内且沿第二凹槽4-2上下移动的第一调整块7和穿设在第一调整块7与底模2内的固定件，所述第一调整块7为楔形块，且第一调整块7的宽度从上到下逐渐增大，所述第一调整块7靠近安装槽4的一个侧壁的侧面为斜面，所述第一调整块7远离安装槽4的一个侧壁的侧面为垂直面。

本实施例中，底模2底面考虑加工工艺方面，在底面边缘开有倒角，减少应力集中，使其不锋利增加其可接触性。

本实施例中，所述金相试样3安装于第一调整块7的垂直面和安装槽4的另一个侧壁之间。

本实施例中，所述金相试样3为0.5T-CT试样。实际安装过程中，所述夹装金相试样3的底部比底模2的底部底3mm～3.6mm，便于金相试样3的磨抛。

本实施例中，所述安装槽4包括第一凹槽4-1和与第一凹槽4-1连通的第二凹槽4-2，第一调整块7安装在第二凹槽4-2内。第一凹槽4-1的设置是为了便于第一调整块7的安装，一方面限定了第一调整块7在第一凹槽4-1内上下移动的最大距离，另一方面也限定了第一调整块7的左右移动。操作者根据金相试样3的宽度，可将金相试样3安装在第一调整块7的垂直面与安装槽4的另一个侧壁之间，从而确定了金相试样3的安装位置，实现对金相试样3的夹装，能有效地避免金相试样3随磨抛盘旋转而移动，提高了金相试样加工表面的精度，保证磨抛质量，便于磨抛盘对金相试样3进行便捷操作。

实际使用过程中，根据金相试样3要求，可调节第一凹槽4-1的深度，调节第一调整块1的上下移动范围，适应于多种金相试样3的夹装，适应性强。

本实施例中，两个所述凸台8的中心与所述压头1的中心位于同一直线上，保证压头1与底模2中心位置重合，提高底模2与压头1的对中性，避免压头1转动时底模2出现偏心问题，影响金相试样3的磨抛。

本实施例中，所述固定件为螺钉6，所述螺钉6的一端自底模2上侧面延伸至第一调整块7的底面，且所述螺钉6的数量为两个，两个所述螺钉6沿第一调整块7的长度方向进行布设。

本实施例中，设置螺钉6是为了便于第一调整块7和底模2固定连接，且便于第一调整块7随着螺钉6的旋转或者反方向旋转进行上下移动；第一调整块7的宽度从上到下逐渐增大，当第一调整块7从下向上移动时，随着第一调整块7的向上移动，第一调整块7的垂直面挤压金相试样3，使金相试样3夹紧于第一调整块7的垂直面与安装槽4的另一个侧壁之间，实现金相试样3的定位，使金相试样3随磨抛盘旋转而不能移动，提高了金相试样3加工表面的精度，保证磨抛质量，操作便捷，成本低，适应性强。

本实施例中，所述安装槽4靠近第一调整块7的一个侧壁从上向下逐渐的向外倾斜，所述安装槽4的另一个侧壁从上向下逐渐的向内倾斜，且所述安装槽4的两个侧壁的间距由上至下逐渐增大，且所述安装槽4的一个侧壁与竖直方向的夹角为9°～12°，所述安装槽4的另一个侧壁与竖直方向的夹角为2°～5°。

本实施例中，安装槽4的设置是为了配合安装第一调整块7和金相试样3，利用斜面增大第一调整块7与安装槽4的一个侧壁的摩擦系数，保证第一调整块7与安装槽4保持相对固定，夹紧效果明显。

本实施例中，所述大圆柱形凸台的直径比所述小圆柱形凸台的直径大1.5mm～2.0mm，且所述小圆柱形凸台的直径与压头1上圆孔10的直径相同。

本实施例中，通过设置凸台8，是为了和压头1上圆孔10配合安装，且凸台8为阶梯状圆柱形凸台，且所述阶梯状圆柱形凸台包括大圆柱形凸台和小圆柱形凸台，从而将压头1卡装在所述大圆柱形凸台和所述小圆柱形凸台的连接处，使凸台8在轴向保持固定，防止压头1抬起后底模2掉落，同时凸台8保证压头1中心位置与底模2中心位置重合，可将压头1施加的集中载荷变为均布载荷施加到金相试样3上，使得金相试样3受力均匀，保证金相试样表面磨削加工质量。

本实施例中，所述定位销5为带有螺纹部的定位销，所述凸台8和底模2内设置有用于安装定位销5的螺纹孔。

本实施例中，定位销5的设置是为了将凸台8与底模2可拆卸连接，且能将凸台8与底模2固定连接，既便于凸台8的机加工和安装，而且可根据需求将凸台8与底模2进行拆卸，便于操作。

本发明具体实施时，首先，操作者根据金相试样3的宽度，在第一凹槽4-1内安装第一调整块7，且第一调整块7的斜面与安装槽4的一侧面紧密接触，操作者根据金相试样3的宽度，可将金相试样3安装在第一调整块7的垂直面与安装槽4的另一个侧壁之间；接着，将螺钉6进行旋转，第一调整块7随着螺钉6的旋转从下向上移动，由于第一调整块7的宽度从上到下逐渐增大，随着第一调整块7的向上移动，第一调整块7的的垂直面挤压金相试样3，金相试样3夹紧于第一调整块7的垂直面与安装槽4的另一个侧壁之间，使所述金相试样3的两侧面分别与第一调整块7的垂直面和安装槽4的另一个侧壁接触，且使金相试样3的底部低于底模2的底部，实现金相试样3的定位，完成金相试样3的安装；然后，将两个凸台8由上至下分别套装在压头1中圆孔10内，再将定位销5依次穿过凸台8和底模2，从而将凸台8和底模2固定连接，且使两个凸台8的中心和压头1的中心位于同一直线上，且保证压头1中心位置与底模7中心位置重合，提高底模7与压头1的对中性，避免压头1转动时底模7出现偏心问题，将压头1施加的集中载荷变为均布载荷施加到金相试样3上，使得金相试样3受力均匀，保证金相试样3表面磨削加工质量，该夹具结构简单、设计合理且使用操作简便、成本低、安装便捷，适应性强，定位效果好，能够提高金相试样磨抛质量，提高金相分析准确性，精度高，实用性强，使用效果好。

实施例2

本实施例中，如图3所示，与实施例1不同的是：所述夹具机构还包括安装在第一凹槽4-1内的第二调整块9，所述第二调整块9为楔形块，且第一调整块7的宽度从上到下逐渐减少，所述第二调整块9靠近安装槽4的另一个侧壁的侧面为斜面，所述第二调整块9远离安装槽4的另一个侧壁的侧面为垂直面。

本实施例中，所述金相试样3安装于第一调整块7的垂直面和第二调整块9的垂直面之间。

本实施例中，通过设置第二调整块9，且安装在第二凹槽4-2内，从而将金相试样3夹装于第一调整块7的垂直面与第二调整块9的垂直面之间，根据金相试样3的宽度需要，调整第二调整块9的宽度，从而使第一调整块7的垂直面与第二调整块9的垂直面之间的水平间距满足金相试样3的宽度，将金相试样3安装在第一调整块7的垂直面与第二调整块9的垂直面之间，从而确定了金相试样3的安装位置，实现对金相试样3的夹装。

本实施例中，所述金相试样3为核电焊接接头试样。

实际安装过程中，所述核电焊接接头试样的底部比底模2的底部底1mm～2mm，便于金相试样3的磨抛。

本实施例中，所采用的其余部分结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

本发明具体实施时，操作者根据金相试样3的宽度，在第二凹槽4-2内安装第二调整块9，且第二调整块9的斜面与安装槽4的另一侧面紧密接触，使第一调整块7的垂直面与第二调整块9的垂直面之间的间距满足金相试样3的宽度，可将金相试样3安装在第一调整块7的垂直面与第二调整块9的垂直面之间；接着，将螺钉6进行旋转，从而将所述金相试样3的两侧面分别与第一调整块7的垂直面与第二调整块9的垂直面紧密接触，从而将金相试样3安装于第一调整块7与第二调整块9之间，且使金相试样3的底部低于底模2的底部，完成金相试样3的安装。

实施例3

本实施例中，如图4和图5所示，与实施例2不同的是：所述夹具机构还包括安装在第一凹槽4-1内的第二调整块9，所述第二调整块9为L形调节块，所述L形调节块包括是水平部9-1和与所述水平部9-1一体成型且呈垂直布设的垂直部9-2，且所述垂直部9-2的宽度从上到下逐渐减少，所述垂直部9-2靠近安装槽4的另一个侧壁的侧面为斜面，所述垂直部9-2远离安装槽4的另一个侧壁的侧面为垂直面。

本实施例中，所述金相试样3为矩形薄板试样，所述矩形薄板试样厚度很小仅有2mm左右，因此通过设置第二调整块9的垂直部9-2和第一调整块7实现所述矩形薄板试样的夹紧，所述第二调整块9中的水平部9-1设置在所述矩形薄板试样与第一凹槽4-1之间对所述矩形薄板试样进行加垫，保证所加工薄板试样的底部低于底模2的底部，可以进行磨抛加工。

实际安装过程中，所述矩形薄板试样的底部比底模2的底部底0.5mm～1mm，便于金相试样3的磨抛。

本实施例中，所述金相试样3安装于第一调整块7的垂直面和第二调整块9的垂直面之间。

本实施例中，所采用的其余部分结构、连接关系和工作原理均与实施例2相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。