专利名称：一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置，用于在十字型拉-剪多向疲劳加载试验中对点焊疲劳试样进行定位并夹紧，属于机械、汽车制造技术领域。
背景技术：
电阻点焊具有成本低、效率高、操作简单等优点，非常适合于大批量生产，在现代工业特别是汽车工业中得到了广泛的应用。由于现代汽车越来越朝着高强度和可靠性，重量轻，节省燃料的方向发展而越来越多地采用较薄的高强钢板，点焊接头的刚度由于板变薄而下降，使其疲劳强度减弱。因此技术人员在设计中应把焊点的疲劳性能作为汽车安全可靠性的一项重要参数，需要对点焊试样进行单轴或多向循环加载疲劳性能评价。
目前许多国内的生产厂家都开始在设计时考虑点焊的疲劳强度，进行疲劳测试。疲劳测试中对点焊试样多采用单轴(剪切)循环加载。而实际情况中，除剪切载荷之外，大多数焊点不可避免地还要承受垂直焊点平面的循环拉伸载荷，这使得点焊接头的受力情况比承受单轴载荷时更为复杂，即焊点常处于多向的应力状态。因此，单轴加载显得过于简化，需要考虑到焊点的多向加载疲劳性能。目前，国内对点焊试样的多向循环加载下的疲劳强度及寿命预测的研究还没有开展。因此，对多向循环载荷作用下的点焊接头进行疲劳测试研究具有重要现实意义。对多向循环加载下的点焊接头进行疲劳测试所必须的夹具目前国内还没有出现。此发明对此类研究提供一种定位夹紧装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种十字型点焊试样的定位夹紧装置，保证使点焊试样能够同时承受不同方向拉剪循环载荷，使试样在夹具体中保持正确的位置，并实现对试样的夹持。
为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。本发明主要包括有两个结构相似并相互独立的下夹具体9、上夹具体8。其中，下夹具体9主要包括有基座1、梯形块5、楔形夹紧块2、锁盘7，在基座1的上表面设置有一凹槽，该凹槽相对于上表面中心线对称，梯形块5、楔形夹紧块2设置在该凹槽内，梯形块5的中心线与基座1的上表面中心线相重合，在基座1的侧面沿着与梯形块5的轴线方向设置有传动螺钉4，传动螺钉4与梯形块5的底面配合，并且梯形块5在传动螺钉4的推动下能够沿着基座1的上表面中心线滑动。在梯形块5的斜面的两侧对称设置有楔形夹紧块2，楔形夹紧块2的斜面能够与梯形块5的斜面相配合接触，楔形夹紧块2能够在梯形块5斜面的推动下沿着与梯形块5的中心线相垂直的方向滑动，楔形夹紧块2背离梯形块5的侧面与基座1之间形成长方形的凹槽，用于放置点焊试样。下夹具体9的上述结构与上夹具体8相同，不同之处在于上述结构位于上夹具体8的下表面。下夹具体9的下表面和上夹具体8的上表面都设置有锁盘7，锁盘7上设置有加载孔。
所述的下夹具体9的锁盘7位于基座1的下表面并与梯形块5的中心线相垂直，上夹具体8的锁盘7位于基座1的上表面并与梯形块5的中心线相重合，锁盘7上设置有加载孔。
所述的下夹具体9的基座1的上表面、靠近长方形凹槽的一侧设置有定位块3。
所述的的锁盘7为扇形，其上沿圆周方向开有与基座1分别成30°、45°、60°、75°、90°的五套加载孔，点焊试样装夹后，上下锁盘的加载孔分布在一个圆周上，圆心为试样的焊点中心。
所述的基座1上用于放置梯形块5及楔形夹紧块2的凹槽为“H”形。在基座1的上表面对应“H”形凹槽的中部设置有盖板6，盖板6将梯形块5及与其相接触的楔形夹紧块2的一部分遮盖住。
使用时，点焊试样夹持于上下两个夹具体中间。点焊试样装夹后，上下锁盘的加载孔在一个圆周上、圆心为试样的焊点中心的设计，保证了试验机施加到加载孔的拉力会通过试样的焊点中心，使试样受力均匀、对称。载荷的方向可以从与试样成30°角到垂直于试样的方向，即为实现从30°复合加载到纯拉伸加载。由于此夹具是用于做点焊试样的多向加载，故在锁盘7上开有五套加载孔，当通过30°、45°、60°、75°的加载孔加载时，点焊试样的焊点处于拉-剪复合加载状态，即可以对试样进行多向加载测试。
此夹具对试样的定位靠定位块3的侧面(一个定位点，限制前后方向)、基座1的内侧面(两个定位点，限制左右方向及绕垂直方向旋转)、楔形夹紧块2的上表面(三个定位点，限制上下方向及绕两个水平方向的旋转)实现对试样的六点定位。
本装置的工作原理及过程在装夹试样前，首先根据做多向加载的角度，选择相应的加载孔。利用加载孔把上下夹具体分别与单轴试验机的上下夹头连接好，上下锁盘7的加载孔在一个圆周上。然后调整楔形夹紧块2的位置，使其夹紧面与基座1夹紧面之间有一定的距离，方便放置试样。将试样置于下夹具体9中，一端侧面靠近定位块3，实现试样在夹具中的定位。然后旋扭下夹具体9的传动螺钉4，传动螺钉4推动梯形块5向前移动，梯形块5通过斜面接触推动楔形夹紧块2分别向左右两端移动夹紧试样。升高试验机的下夹头，使已夹好试样的下夹具体9靠近上夹具体8。升高到适当位置时，试样进入上夹具体8中，旋扭上夹具体8的传动螺钉，使上夹具体8夹紧试样。这样就实现了试样的夹紧。
此夹具的夹紧结构为带有网纹滚花夹紧面的楔形夹紧块2，当旋扭传动螺钉4时，由于梯形块5是推动两个楔形夹紧块2同时向左右移动，且传动螺钉4前端本身与梯形块5的燕尾槽间有间隙，所以，这样的设计能保证试样夹持的对中性。保证两试样两端同时夹紧，不出现夹紧不一致的情况。
本发明的优点是1)结构简单、紧凑、实用，占用空间小，不用取下夹具即可更换试样，操作比较简便；2)由于设置有不同角度的加载孔，所以可以实现不同角度的多向复合加载；3)基座1与楔形夹紧块2的夹紧面均采用网纹滚花，保证试样的夹紧程度；4)夹此种紧方式使试样两端同时夹紧，避免出现一端夹紧，一端未夹紧的情况，能保证试样夹持的对中性。
图1完整夹具示意2上夹具体8的结构示意3下夹具体9的结构示意图(拿掉盖板6)图4楔形夹紧块零件5十字型点焊试样示意中1、基座，2、楔形夹紧块，3、定位块，4、传动螺钉，5、梯形块，6、盖板，7、带有加载孔的锁盘，8、上夹具体8，9、下夹具体9具体实施方式
下面结合图1～图5具体说明本发明的实施例。
本实施例主要包括有上夹具体8和下夹具体9，上夹具体8和下夹具体9为两个独立的相似结构。其中，下夹具体9主要包括有基座1、梯形块5、楔形夹紧块2、锁盘7，在基座1的上表面设置有一“H”形的凹槽，该凹槽相对于上表面中心线对称，梯形块5、楔形夹紧块2设置在该凹槽内，梯形块5的中心线与基座1的上表面中心线相重合，在梯形块5的底面设置有燕尾槽。在基座1的侧面沿着与梯形块5的轴线方向设置有带有螺纹的传动螺钉4，传动螺钉4的一端设置在梯形块5的底面的燕尾槽内，并且梯形块5在传动螺钉4的推动下能够沿着基座1的上表面中心线滑动。在梯形块5的斜面的两侧对称设置有楔形夹紧块2，楔形夹紧块2的斜面能够与梯形块5的斜面相配合接触，楔形夹紧块2能够在梯形块5斜面的推动下沿着与梯形块5的中心线相垂直的方向滑动，楔形夹紧块2背离梯形块5的另一表面与基座1之间形成长方形的凹槽，用于放置点焊试样。下夹具体9的上述部分结构与上夹具体8相同，不同之处在于上述部分位于上夹具体8的下表面及锁盘7的位置不同，下夹具体9的锁盘7位于基座1的下表面并与梯形块5的中心线相垂直，上夹具体8的锁盘7位于基座1的上表面并与梯形块5的中心线相重合，锁盘7上设置有加载孔。
基座1的形状为长方体，在其上表面开有的“H”形凹槽的中部设置有盖板6，盖板6将梯形块5及与其相接触的楔形夹紧块2的一部分遮盖住，盖板6通过螺钉固定在基座1上，起到在垂直方向固定梯形块5及楔形夹紧块2的作用。
下夹具体9的基座1的上表面、靠近长方形凹槽的一侧设置有定位块3。定位块3位于在基座1的上表面开的一个小槽中，夹持试件时，试件靠在定位块3的侧面上。定位块3上与试件相靠的表面距离基座1的前后侧面的距离分别为47.3mm和72.7mm。
锁盘7的形状为扇形，其上沿圆周方向开有与基座1分别成30°、45°、60°、75°、90°的五套加载孔，点焊试样装夹后，上下锁盘的加载孔分布在一个圆周上，圆心为试样的焊点中心。
权利要求
1.一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置，其特征在于主要包括有两个结构相似并相互独立的下夹具体(9)、上夹具体(8)；其中，下夹具体(9)主要包括有基座(1)、梯形块(5)、楔形夹紧块(2)、锁盘(7)，在基座(1)的上表面设置有一凹槽，梯形块(5)、楔形夹紧块(2)设置在该凹槽内，梯形块(5)的中心线与基座(1)的上表面中心线相重合，在基座(1)的侧面沿着梯形块(5)的轴线方向设置有传动螺钉(4)，传动螺钉(4)与梯形块(5)的底面配合，并且梯形块(5)在传动螺钉(4)的推动下能够沿着基座(1)的上表面中心线滑动；在梯形块(5)的两个斜面的两侧对称设置有楔形夹紧块(2)，梯形块(5)的斜面能够与楔形夹紧块(2)的斜面相配合接触，楔形夹紧块(2)能够在梯形块(5)斜面的推动下沿着与梯形块(5)的中心线相垂直的方向滑动，楔形夹紧块(2)背离梯形块(5)的侧面与基座(1)之间形成长方形的凹槽，用于放置点焊试样；下夹具体(9)的上述结构与上夹具体(8)相同，不同之处在于上述结构位于上夹具体(8)的下表面；下夹具体(9)的下表面和上夹具体(8)的上表面都设置有锁盘(7)，锁盘(7)上设置有加载孔。
2.根据权利要求1所述的一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置，其特征在于所述的的锁盘(7)为扇形，其上沿圆周方向开有与基座(1)分别成30°、45°、60°、75°、90°的五套加载孔，点焊试样装夹后，上下锁盘的加载孔分布在一个圆周上，圆心为试样的焊点中心。
3.根据权利要求1所述的一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置，其特征在于所述的下夹具体(9)的锁盘(7)与梯形块(5)的中心线相垂直，上夹具体(8)的锁盘(7)与梯形块(5)的中心线相重合。
4.根据权利要求1所述的一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置，其特征在于所述的下夹具体(9)的基座(1)的上表面、靠近长方形凹槽的一侧设置有定位块(3)。
5.根据权利要求1所述的一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置，其特征在于所述的基座(1)上用于放置梯形块(5)及楔形夹紧块(2)的凹槽为“H”形并相对于上表面中心线对称。
6.根据权利要求1或权利要求5所述的一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置，其特征在于在基座(1)的上表面对应“H”形凹槽的中部设置有盖板(6)。
全文摘要
本发明是一种十字型点焊试样多向疲劳加载夹具装置，属于机械、汽车制造技术领域。主要包括有下夹具体(9)、上夹具体(8)。在下夹具体(9)中，基座(1)的上表面设置有能够沿其滑动的梯形块(5)。在梯形块(5)的两侧设置有楔形夹紧块(2)，楔形夹紧块2能够在梯形块5斜面的推动下滑动。楔形夹紧块2的另一表面与基座1之间形成长方形的凹槽，用于放置点焊试样。下夹具体9的上述部分与上夹具体8相同，不同之处在于下夹具体9的锁盘7位于基座1的下表面，上夹具体8的锁盘7位于基座1的上表面，锁盘7上设置有加载孔。本发明使点焊试样能够同时承受不同方向拉剪循环载荷使试样在夹具体中保持正确的位置，并实现对试样的夹持。
文档编号G01N3/00GK1924546SQ200610112809
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月4日 优先权日2006年9月4日
发明者尚德广, 李立森, 王瑞杰, 孙国芹, 贾冠华, 邓静 申请人:北京工业大学