专利名称：高强度钢板拉伸辅助夹紧装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种材料力学性能试验机专用夹具，特别是一种材料拉伸试验夹具，可应用于钢板拉伸性能测试，特别是可应用于高强度钢板拉伸的力学性能实验测试，在汽车领域薄钢板的力学性能测试技术领域应用技术效果明显。
背景技术：
随着抗拉强度IOOOMPa级超高强度钢板在汽车行业的材料应用趋势迅猛发展，获取准确的力学性能变得日益重要。目前，实验室现有的楔形夹具，是通过与薄钢板拉伸试样产生表面摩擦力和表面
压紧力来夹紧的装置。由于超高强度钢板拉伸试样厚度只有Imm至3. 5_，且强度和硬度值都非常高。在拉伸过程中，现有的楔形夹具不能够完全夹紧，从而造成在拉伸过程中经常出现试样表面打滑、断裂位置偏离、夹具的转动。一方面导致试样的报废、造成实验的成本增加和试样安装繁琐；另一方面影响到实验数据的准确性。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足并提供一种高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，是一种根据试样的厚度实现可调节夹紧的辅助夹具机构。它改变了原有的楔形夹具的受力方式，不仅使得在试样钢板拉表面摩擦力和表面压紧力，还使试样钢板在拉伸方向受到定位销的阻力，并且在拉伸方向还受到滑块的阻力。本辅助夹紧装置装有位移调节螺母，可以实现厚度为Imm至3_超高强度钢板拉伸的需求。拉伸试样安装好夹持装置后可以实现在拉伸变形方向与力学性能试验机的加载载荷完全共线，使得拉伸处于很好的静态拉伸受力过程，从而获得稳定可靠的拉伸试验数据。为达到上述发明创造目的，本实用新型采用下述技术方案一种高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，包括夹持头和辅助紧固机构，夹持头的尾部形成向后延伸的尾部固定端，尾部固定端与拉伸试验机的拉力牵引端紧固连接，夹持头的前部开设卧立式U型凹槽后形成钳口构造，高强度钢板试样的端部嵌入夹持头的前部钳口中，辅助紧固机构包括分体式组合压块、压紧组件和定位销，分体式组合压块活动嵌入夹持头的前部钳口中，分体式组合压块沿夹持头的前部钳口侧向装卸，即分体式组合压块能沿着夹持头的前部开设的卧立式U型凹槽嵌入装配或滑移取出，夹持头的前部钳口的最前端还具有向内收拢钳口的凸缘，凸缘面向钳口内的侧面直接支撑分体式组合压块，从而限制分体式组合压块在试样拉伸方向上的位移，高强度钢板试样的端部嵌入分体式组合压块之中，压紧组件通过压紧分体式组合压块间接紧固夹持高强度钢板试样的端部，夹持头的前部设有贯通的销钉孔，高强度钢板试样的端部设有试样定位孔，分体式组合压块设有压块定位孔，定位销同时穿过销钉孔、试样定位孔和压块定位孔，使夹持头、高强度钢板试样的端部和分体式组合压块实现装配连接，辅助紧固机构的各部件通过装卸实现对高强度钢板试样的紧固与释放。[0007]上述分体式组合压块包括上导轨压紧滑块和下导轨压紧滑块，面向高强度钢板试样的上导轨压紧滑块的下表面分布梯形锯齿突起，面向高强度钢板试样的下导轨压紧滑块的上表面也分布梯形锯齿突起。作为本实用新型优选的技术方案，在面向高强度钢板试样的下导轨压紧滑块的上表面上设有内陷的凹槽，梯形锯齿突起分布于凹槽的沉陷表面上，凹槽使高强度钢板试样的端部嵌入其中，上导轨压紧滑块压紧高强度钢板试样的同时还嵌入下导轨压紧滑块的凹槽中，靠近夹持头的前部钳口的凸缘的凹槽前沿形成楔形槽，与高强度钢板试样的端部连接的试样颈部卡入楔形槽中，从而限制高强度钢板试样的端部从凹槽中脱出。作为本实用新型进一步优选的技术方案，楔形槽形成圆弧形收拢构造，凹槽与楔形槽形状通过圆弧形过渡相接，形成燕尾形凹槽，高强度钢板试样颈部的过渡弧面与燕尾形凹槽的过渡弧面圆滑接触，使高强度钢板试样的端部嵌入燕尾形凹槽中，高强度钢板试样的试样定位孔位置由燕尾形凹槽的过渡弧面完全定位。作为本实用新型更进一步优选的技术方案，高强度钢板试样的每侧端部皆通过2根定位销定位。上述技术方案中的压紧组件优选为压紧螺栓，压紧螺栓穿过夹持头的前部开设的螺纹孔，压紧分体式组合压块。上述压紧组件还包括备紧螺母，压紧螺栓首先穿过备紧螺母，然后旋入夹持头的前部螺纹孔中。本实用新型与现有技术相比较，具有如下实质性特点和优点I.将分体式组合压块和拉伸试样安装好后，放入夹持头的前部钳口内。一方面，由以前的旋紧式夹紧变成了滑进嵌入式安装试样模式；另一方面，拉伸试样断裂后不需要卸载力学性能的夹紧力，只需松开定位销和调节压紧螺栓即可轻松完成。这样装一次夹具即可不用拆卸夹持头来实现一批拉伸试样的拉伸，极大的降低拉伸试验机的夹具磨损。2.试样用两根销钉固定，一方面可以有效地平衡拉伸试样轴向力，另一方面对拉伸试样起着增强定位作用。3.上导轨压紧滑块和下导轨压紧滑块通过压紧螺栓可以调节高强度钢板试样横向中心线位置，使得拉伸钢板受力与加载力方向共线；上导轨压紧滑块和下导轨压紧滑块同时受到夹持头的前部钳口的凸缘的阻力，避免高强度钢板由于打滑造成的拉伸曲线波动。4.本实用新型辅助夹紧装置设计结构实用经济，便于安装和拆卸，可有效缩短拉伸实验的时间，提高数据的可靠性和准确性。
图I是本实用新型实施例一辅助夹紧装置夹持高强度钢板工作状态示意图。图2是图I的局部结构和构造放大示意图。图3是与本实用新型实施例一辅助夹紧装置匹配的高强度钢板试样几何结构示意图。图4是本实用新型实施例一的夹持头结构示意图。图5是本实用新型实施例一的上导轨压紧滑块和下导轨压紧滑块结构示意图。[0023]图6是本实用新型实施例二的下导轨压紧滑块结构示意图。图7是本实用新型实施例二的上导轨压紧滑块和下导轨压紧滑块的装配关系示意图。图8是本实用新型实施例二辅助夹紧装置的各部分构件分解结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的优选实施例结合附图说明如下实施例一参见图I 图5，一种高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，包括夹持头和辅助紧固机构，夹持头的尾部形成向后延伸的尾部固定端1，尾部固定端I与拉伸试验机的拉力牵引端紧固连接，夹持头的前部开设卧立式U型凹槽后形成钳口构造，高强度钢板试样7的端部嵌 入夹持头的前部钳口中，辅助紧固机构包括分体式组合压块、压紧组件和定位销5，分体式组合压块活动嵌入夹持头的前部钳口中，分体式组合压块沿夹持头的前部钳口侧向装卸，即分体式组合压块能沿着夹持头的前部开设的卧立式U型凹槽嵌入装配或滑移取出，夹持头的前部钳口的最前端还具有向内收拢钳口的凸缘8，凸缘8面向钳口内的侧面直接支撑分体式组合压块，从而限制分体式组合压块在试样拉伸方向上的位移，高强度钢板试样7的端部嵌入分体式组合压块之中，压紧组件通过压紧分体式组合压块间接紧固夹持高强度钢板试样7的端部，夹持头的前部设有贯通的销钉孔，高强度钢板试样7的端部设有试样定位孔，分体式组合压块设有压块定位孔，定位销5同时穿过销钉孔、试样定位孔和压块定位孔，使夹持头、高强度钢板试样7的端部和分体式组合压块实现装配连接，辅助紧固机构的各部件通过装卸实现对高强度钢板试样7的紧固与释放。本实施例高强度钢板拉伸辅助夹紧装置与传统夹具拉伸方向只受静摩擦力和载荷力相比，辅助夹紧装置使得拉伸高强度钢板试样7夹持端可以均匀受到反向力，同时不会因为压紧力的不足导致高强度钢板试样7受力变成滑动摩擦力。有效避免传统夹具存在的超高强度汽车薄钢板拉伸打滑，数据波动较大，以及断裂位置偏离。力学性能试验机加载过程中，高强度钢板试样7受到定位销5所产生的反向阻力；分体式组合压块夹紧高强度钢板试样7，并垂直于轴线载荷方向产生压紧力，还平行于载荷方向的产生静摩擦力。平衡施加载荷力的有反向阻力、静摩擦力，使拉伸作用的反力的分解，减少了应力集中，使整个拉伸试验过程顺畅和稳定。本实施例高强度钢板拉伸辅助夹紧装置由于采用滑入式方式组装，不需要反复的拆卸夹具，节省了体力，节约了操作时间，增加了效率，提高实验的可靠性。上述分体式组合压块包括上导轨压紧滑块3和下导轨压紧滑块2，面向高强度钢板试样7的上导轨压紧滑块3的下表面分布梯形锯齿突起，面向高强度钢板试样7的下导轨压紧滑块2的上表面也分布梯形锯齿突起，梯形锯齿突起可以显著增加静摩擦力，防止高强度钢板试样7进行拉伸实验时发生打滑。上述高强度钢板试样7的每侧端部皆通过2根定位销5定位，2根定位销5可以更加显著地增强高强度钢板试样7端部的定位效果，减少拉伸试验数据波动，防止断裂位置偏离。上述压紧组件为压紧螺栓4，压紧螺栓4穿过夹持头的前部开设的螺纹孔，压紧分体式组合压块，采用通用性强的压紧螺栓4作为压紧组件，使装置结构和配件选择简单，易于维护和使用。上述压紧组件还包括备紧螺母6，压紧螺栓4首先穿过备紧螺母6，然后旋入夹持头的前部螺纹孔中。上导轨压紧滑块3和下导轨压紧滑块2通过夹持头的前部卧立式U型凹槽移动，其中上导轨压紧滑块3还可以上下移动，并通过压紧螺栓4压紧，中间用备紧螺母6备紧，使对高强度钢板试样7的端部夹持更加牢固可靠。安装时，首先将夹持头的尾部固定端I夹持在力学拉伸试验机的拉力牵引端，将图3的高强度钢板试样置入分体式组合压块之中，与上导轨压紧滑块3和下导轨压紧滑块2表面分布梯形锯齿突起直接接触，将拉伸试样的试样定位孔与分体式组合压块的压块定位孔互相重合，然后通过定位销5将夹持头、高强度钢板试样7的端部和分体式组合压块装配连接。将压紧螺栓4旋入备紧螺母6和夹持头前部的螺纹孔，一方面通过压紧螺栓4旋入
的深度来调节高强度钢板试样7与载荷力共线；另一方面通过备紧螺母6将上导轨压紧滑块3和下导轨压紧滑块2压紧，使得上导轨压紧滑块3和下导轨压紧滑块2对高强度钢板试样7产生压紧力。将高强度钢板试样7的另外一端按上述步骤进行重复安装，即可完成装载过程。实施例二 参见图6 图8,本实施例与实施例一的技术方案基本相同,不同之处在于在面向高强度钢板试样7的下导轨压紧滑块2的上表面上设有内陷的凹槽10，梯形锯齿突起分布于凹槽10的沉陷表面上，凹槽10使高强度钢板试样7的端部嵌入其中，上导轨压紧滑块3压紧高强度钢板试样7的同时还嵌入下导轨压紧滑块2的凹槽10中，靠近夹持头的前部钳口的凸缘8的凹槽10前沿形成楔形槽9，与高强度钢板试样7的端部连接的试样颈部卡入楔形槽9中，从而限制高强度钢板试样7的端部从凹槽10中脱出。在本实施例中，超高强度汽车薄板轧制方向拉伸的试样为骨头状试样，具有夹持端部和颈部，在其夹持端部还设有可穿过定位销5试样定位孔。将装配好的上导轨压紧滑块3、下导轨压紧滑块2和高强度钢板试样7沿夹持头的前部钳口侧向推入卧立式U型凹槽内，选择夹持头的前部钳口的外部加工面为基准面，手动调节上导轨压紧滑块3、下导轨压紧滑块2和高强度钢板试样7相对位置，使销钉孔、试样定位孔和压块定位孔中心位置相互对齐，将两根定位销5分别插入销钉孔位置。上导轨压紧滑块3嵌入下导轨压紧滑块2的凹槽10中，此时高强度钢板试样7的被夹持的端部位于上导轨压紧滑块3和下导轨压紧滑块2之间，根据高强度钢板试样7的厚度不同，通过调解压紧螺栓4旋入深度和选择不同的上导轨压紧滑块3厚度来满足实验的需求。上述楔形槽9形成圆弧形收拢构造，凹槽10与楔形槽9形状通过圆弧形过渡相接，形成燕尾形凹槽，高强度钢板试样7颈部的过渡弧面与燕尾形凹槽的过渡弧面圆滑接触，使高强度钢板试样7的端部嵌入燕尾形凹槽中，高强度钢板试样7的试样定位孔位置由燕尾形凹槽的过渡弧面完全定位。在本实施例中，力学性能试验机加载过程中，高强度钢板试样7受到定位销5所产生的反向阻力；上导轨压紧滑块3和下导轨压紧滑块2夹紧高强度钢板试样7，并垂直于轴线载荷方向产生压紧力，还平行于载荷方向的产生静摩擦力；燕尾形凹槽的过渡弧面支撑高强度钢板试样7颈部产生支持力。平衡施加载荷力的有反向阻力、静摩擦力以及支持力，使拉伸作用的反力的进一步分解，减少了应力集中，使整个拉伸试验过程更加顺畅和稳定。本实施例高强度钢板拉伸辅助夹紧装置与传统夹具拉伸方向只受静摩擦力和载荷力相比，辅助夹紧装置使得拉伸高强度钢板试样7夹持端可以均匀受到反向力，同时不会因为压紧力的不足导致高强度钢板试样7受力变成滑动摩擦力。燕尾形凹槽使本实施例相比实施例一更进一步，能够更加有效避免传统夹具存在的超高强度汽车薄钢板拉伸打滑，数据波动较大，以及断裂位置偏离。本实施例高强度钢板拉伸辅助夹紧装置结构实用经济，便于安装和拆卸，缩短拉伸实验的准备时间，可以显著提高数据的可靠性和准确性。上面结合附图对本实用新型实施例进行了说明，但本实用新型不限于上述实施例，还可以根据本实用新型的实用新型创造的目的做出多种变化，凡依据本实用新型技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，只要 符合用于本实用新型高强度钢板拉伸辅助夹紧装置的结构和构造原理，都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，包括夹持头和辅助紧固机构，所述夹持头的尾部形成向后延伸的尾部固定端(I)，所述尾部固定端(I)与拉伸试验机的拉力牵引端紧固连接，所述夹持头的前部开设卧立式U型凹槽后形成钳口构造，高强度钢板试样(7)的端部嵌入所述夹持头的前部钳口中，其特征在于所述辅助紧固机构包括分体式组合压块、压紧组件和定位销(5)，所述分体式组合压块活动嵌入所述夹持头的前部钳口中，所述分体式组合压块沿所述夹持头的前部钳口侧向装卸，即所述分体式组合压块能沿着所述夹持头的前部开设的卧立式U型凹槽嵌入装配或滑移取出，所述夹持头的前部钳口的最前端还具有向内收拢钳口的凸缘(8)，所述凸缘(8)面向钳口内的侧面直接支撑所述分体式组合压块，从而限制所述分体式组合压块在试样拉伸方向上的位移，高强度钢板试样(7)的端部嵌入所述分体式组合压块之中，所述压紧组件通过压紧所述分体式组合压块间接紧固夹持高强度钢板试样(7)的端部，所述夹持头的前部设有贯通的销钉孔，高强度钢板试样(7)的端部设有试样定位孔，所述分体式组合压块设有压块定位孔，所述定位销(5)同时穿过销钉孔、试样定位孔和压块定位孔，使所述夹持头、高强度钢板试样(7)的端部和所述分体式组合压块实现装配连接，所述辅助紧固机构的各部件通过装卸实现对高强度钢板试样(7)的紧固与释放。
2.根据权利要求I所述的高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，其特征在于所述分体式组合压块包括上导轨压紧滑块(3)和下导轨压紧滑块(2)，面向高强度钢板试样(7)的所述上导轨压紧滑块(3)的下表面分布梯形锯齿突起，面向高强度钢板试样(7)的所述下导轨压紧滑块(2)的上表面也分布梯形锯齿突起。
3.根据权利要求2所述的高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，其特征在于在面向高强度钢板试样(7)的所述下导轨压紧滑块(2)的上表面上设有内陷的凹槽(10)，梯形锯齿突起分布于所述凹槽(10)的沉陷表面上，所述凹槽(10)使高强度钢板试样(7)的端部嵌入其中，所述上导轨压紧滑块(3)压紧高强度钢板试样(7)的同时还嵌入所述下导轨压紧滑块(2)的凹槽(10)中，靠近所述夹持头的前部钳口的凸缘(8)的所述凹槽(10)前沿形成楔形槽(9)，与高强度钢板试样(7)的端部连接的试样颈部卡入所述楔形槽(9)中，从而限制高强度钢板试样(7)的端部从所述凹槽(10)中脱出。
4.根据权利要求3所述的高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，其特征在于所述楔形槽(9)形成圆弧形收拢构造，所述凹槽(10)与所述楔形槽(9)形状通过圆弧形过渡相接，形成燕尾形凹槽，高强度钢板试样(7)颈部的过渡弧面与燕尾形凹槽的过渡弧面圆滑接触，使高强度钢板试样(7)的端部嵌入所述燕尾形凹槽中，高强度钢板试样(7)的试样定位孔位置由所述燕尾形凹槽的过渡弧面完全定位。
5.根据权利要求I或4中任意一项所述的高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，其特征在于高强度钢板试样(7)的每侧端部皆通过2根定位销(5)定位。
6.根据权利要求5所述的高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，其特征在于所述压紧组件为压紧螺栓(4)，所述压紧螺栓(4)穿过所述夹持头的前部开设的螺纹孔，压紧所述分体式组合压块。
7.根据权利要求6所述的高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，其特征在于所述压紧组件还包括备紧螺母(6)，所述压紧螺栓(4)首先穿过备紧螺母(6)，然后旋入所述夹持头的前部螺纹孔中。
专利摘要本实用新型公开了一种高强度钢板拉伸辅助夹紧装置，包括夹持头和辅助紧固机构，辅助紧固机构包括分体式组合压块、压紧组件和定位销，分体式组合压块活动嵌入夹持头的前部钳口中，分体式组合压块沿夹持头的前部钳口侧向装卸，夹持头前部钳口最前端具有向内收拢钳口的凸缘，凸缘限制分体式组合压块在试样拉伸方向上的位移，高强度钢板试样的端部嵌入分体式组合压块之中，定位销同时穿过销钉孔、试样定位孔和压块定位孔，使夹持头、高强度钢板试样和分体式组合压块实现装配连接，辅助紧固机构各部件通过装卸实现对高强度钢板试样的紧固与释放。本实用新型装置使拉伸支撑力分解，使拉伸处于很好的静态拉伸受力过程，从而获得稳定可靠的拉伸试验数据。
文档编号G01N3/04GK202614598SQ201220227248
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者史文, 黄健, 曾敬山, 龚敏, 孙慧珺, 李麟 申请人:上海大学