一种用于丝状材料拉伸试验的夹具的制作方法

本发明属于力学试验技术领域，具体的说，是涉及一种对丝状材料的有效夹持，以进行例如拉伸、蠕变、松弛、疲劳等材料力学测试的夹具。

背景技术：

丝线拉伸疲劳是机械、建筑、航天、航空、纺织中普遍遇到的问题。材料的拉伸疲劳行为直接影响到工业中龙门吊中的钢丝绳、传动系统中皮带的安全设计、寿命评估等。同时在纺织行业中，丝线的拉伸弹性疲劳也是关注重点，比如材料能承受多大的拉力而不变形，保证纺织物外观不受损等。

正因为这些原因，使得丝状材料拉伸疲劳成为科研的热点。常规的丝状材料拉伸试验夹具分为两种类型：直接通过两个钳口夹紧试样，或通过上下两个导向轮缠绕试样。使用钳口夹紧的方法不容易保证试样长度方向和拉伸力的方向保持一致；而导向轮缠绕试样的方法在拉伸力大的情况下容易发生滑动。这样就很难保证试验数据和结果的准确性，而且增加了实验人员操作试验的难度。

因此，需要在现有的试验设备基础上，针对丝状材料试样研发出一种新型的夹持丝状材料的夹具，从而提高丝状材料试验数据的准确性，降低实验人员进行丝状材料拉伸试验时的操作难度，进一步促进机械、建筑、纺织等领域中对丝状材料疲劳行为的研究。

技术实现要素：

本发明要解决的是常规丝状材料拉伸试验夹具夹持效果不佳的技术问题，而提供一种用于丝状材料拉伸试验的夹具，通过导向轮的轮缘保证丝状试样不发生歪斜，绕过导向轮的丝状试样后端通过活动夹块和挡块之间的摩擦力夹持，从而夹紧丝状材料试样。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种用于丝状材料拉伸试验的夹具，包括上部夹具和下部夹具，所述上部夹具和所述下部夹具结构相同且中心对称，均由夹具主体和安装在所述夹具主体上的导向轮、挡块、活动夹块、导轨棍和顶销组成；

所述夹具主体均包括主板和侧板，所述侧板垂直设置于所述主板外端一侧；

所述导向轮固定于所述夹具主体的主板，并与其侧板同侧；上部夹具和下部夹具的两个所述导向轮具有竖直方向的公切面且分设于该公切面两边；

所述挡块固定于所述夹具主体的主板，两个所述挡块位于两个所述导向轮之间并分别与两个导向轮相接触；所述活动夹块设置于所述挡块外侧，所述挡块与所述活动夹块的相对面为夹持面，该夹持面与所述导向轮相切，同时与两个所述导向轮的公切面平行；所述活动夹块外侧的中心设置有轴承，外侧的两端设置有螺纹孔；

所述导轨棍垂直于所述夹持面设置，其内端螺纹连接于所述活动夹块的螺栓孔，外端穿过所述夹具主体的侧板上的通孔；

所述顶销垂直于所述夹持面设置，其内端安装于所述活动夹块的轴承中；所述顶销设有螺纹且穿过所述夹具主体的侧板上的螺纹孔，所述顶销外端设置有手柄；

试验时丝状试样拉伸于两个所述导向轮之间，一端由上部夹具的导向轮绕过、另一端由下部夹具的导向轮绕过，绕过导向轮的丝状试样末端夹持在所述活动夹块与所述挡块之间；两个导向轮之间的丝状试样区段与夹持在所述活动夹块和所述挡块之间的丝状试样区段在同一平面上且相互平行。

优选地，所述导向轮两侧边沿设有突起的轮缘，用于对丝状试样定位。

优选地，所述活动夹块与所述挡块之间的夹持面具有防滑纹。

优选地，所述活动夹块与所述挡块的外观形状和尺寸相同。

本发明的有益效果是：

本发明的用于丝状材料拉伸试验的夹具，打破了丝状试样使用圆盘锁紧或使用钳口夹紧的常规思路，利用导向轮的相切位置关系以及导向轮突起的轮缘，并将绕过导向轮的丝状试样末端通过活动块和挡块之间的摩擦力夹紧，使丝状试样找到位置基准的同时，保证丝状试样在试验过程只受竖直方向的拉伸作用力，减小其他方向的切向力对轴向拉伸力的影响，避免发生歪斜跑偏等现象，也有效解决了试验中丝状材料容易在夹持处断裂的问题；从而保证试验数据的准确性和精度，降低试验人员操作难度，提高试验人员操作效率。

本发明的用于丝状材料拉伸试验的夹具，可以针对不同材料和不同直径的丝状试样进行拉伸，丝状试样拆装方便，无需使用其他工具，只需手动旋转手柄即可安装/拆卸，因此本夹具可以进行系列化推广，通过用户提供的试样尺寸进行定制，适用范围非常广泛。

附图说明

图1为本发明所提供的丝状材料拉伸试验夹具的装配示意图；

图2为本发明所提供的丝状材料拉伸试验夹具的正面示意图；

图3为本发明所提供的丝状材料拉伸试验夹具的侧面示意图；

图4为夹具主体的立体结构示意图；

图5为夹具主体的正面示意图；

图6为夹具主体的侧面示意图；

图7为导向轮的立体结构示意图；

图8为挡块的正面示意图；

图9为挡块的侧面示意图；

图10为活动夹块的正面示意图；

图11为活动夹块的侧面示意图；

图12为导轨棍的正面示意图；

图13为顶销的正面示意图；

图14为手柄的结构示意图。

上述图中：1：夹具主体；2：导向轮；3：试样；4：活动夹块；5：顶销；6：挡块；7：导轨棍；8：手柄。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及效果，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1至图3所示，本实施例提供了一种用于丝状材料拉伸试验的夹具，基于试验机使用，用于进行丝状材料拉伸试验，主要包括两个夹具主体1、两个导向轮2、两个活动夹块4、两个顶销5、两个挡块6和四个导轨棍7，这些部件组成结构完全相同且相互形成中心对称的上部夹具和下部夹具，即上部夹具和下部夹具均由一个夹具主体1、一个导向轮2、一个活动夹块4、一个顶销5、一个挡块6和两个导轨棍7组成。

结合图4至图6所示，夹具主体1用于固定和支撑导向轮2、活动夹块4、顶销5、挡块6和导轨棍7。夹具主体1包括主板和侧板，主板和侧板均为平板结构，侧板位于主板外端一侧并与主板相垂直，主板和侧板的形状均不做限定，加工成便于操作的形状即可。上部夹具和下部夹具的两个夹具主体1上下设置且中心对称，两个夹具主体1的主板位于同一平面。

结合图7所示，导向轮2通过螺栓固定在夹具主体1的主板上，并与该夹具主体1的侧板位于同侧。上部夹具和下部夹具的两个导向轮2具有竖直方向的公切面，且两个导向轮2分设于该竖直公切线两边，该公切面与上部夹具和下部夹具的两个导向轮2均相切。这样，可以在拉伸过程中使丝状试样在两个导向轮2之间沿竖直方向受轴向拉伸力，并且一端由上部夹具的导向轮2绕过、另一端由下部夹具的导向轮2绕过而进行定位。导向轮2两侧边沿设有突起的轮缘，轮缘对丝状试样起到定位作用，防止发生歪斜跑偏等现象。拉伸试验时，丝状试样靠在两个导向轮2的同侧轮缘处，由两个导向轮2的同侧轮缘作为基准面定位丝状试样，进一步提高试验准确性，同时降低试验人员的操作难度。

结合图8和图9所示，挡块6通过上下两个螺栓固定在夹具主体1的主板上，挡块6为长方体结构。两个挡块6设置于两个导向轮2之间，并分别与所在同一夹具主体1上的导向轮2外侧部分相接触，以使丝状试样绕过导向轮2后能够直接夹持于挡块6和活动夹块4之间。活动夹块4设置于挡块6外侧，挡块6与活动夹块4的相对面形成夹持面，该夹持面与挡块6所接触的导向轮2外侧相切，同时与两个导向轮2的公切面平行。这样，不仅丝状试样在两个导向轮2之间只受竖直方向的拉伸作用力，丝状试样末端在夹持面上也只受竖直方向的拉伸作用力，尽可能的避免了其他方向的切向力对轴向拉伸力的影响，从而保证丝状试样装卡后只有竖直拉伸力，显著降低试验误差。

结合图10和图11所示，活动夹块4平行设置在挡块6外侧，活动夹块4和挡块6的相对面用于夹紧绕过导向轮2的丝状试样。活动夹块4和挡块6的相对面均设有防滑斜纹，目的是提高夹持摩擦力，使丝状试样在拉伸过程中不易发生滑动。活动夹块4与挡块6的外观尺寸相同，便于夹紧试样时更加严密且美观。活动夹块4中心位置的孔为装配轴承孔，与轴承间隙配合，且配有孔用挡圈的凹槽，防止轴承脱落。活动夹块4两端设置有螺纹孔，与夹具主体1的侧板两端预设的通孔同心，螺纹孔用于与导轨棍7固定连接。

结合图12所示，两根导轨棍7外端均为光轴，分别穿过夹具主体1的侧板两端预设的通孔，夹具主体1侧板对导轨棍7起定位作用。两个导轨棍7内端均设置有螺纹，该螺纹分别旋拧于活动夹块4两端的螺纹孔中。通过与活动夹块4的固定连接和与夹具主体1的侧板的滑动连接，两根导轨棍7垂直于夹持面设置，以达到对活动夹块4的横向位移有效限位的目的。

结合图13和图14所示，顶销5设置有螺纹，与夹具主体1的侧板中部螺纹孔连接；顶销5内端与活动夹块4中的轴承过盈配合，保证轴承和顶销5紧固。通过与活动夹块4的固定连接和与夹具主体1的侧板螺纹连接，顶销5垂直于夹持面设置并能够对活动夹块4形成推动力。手柄8穿装于顶销5外端，当转动手柄8时，由于顶销5与夹具主体1的侧板通过螺纹连接，手柄8带动顶销5旋转而使顶销5推动活动夹块4并向挡块6方向发生位移，从而夹紧丝状试样。

试验时，丝状试样拉伸于两个导向轮2之间，一端由上部夹具的导向轮2绕过、另一端由下部夹具的导向轮2绕过，绕过导向轮2的丝状试样末端夹持在活动夹块4与挡块6之间。两个导向轮2之间的丝状试样区段与两个夹持在活动夹块4和挡块6之间的丝状试样区段在同一平面上且相互平行。

本发明的用于丝状材料拉伸试验的夹具，使用方法如下：

1)将本夹具安装到试验设备上；

2)将上部夹具和下部夹具对中；

3)通过手柄将两个活动夹块4分别松开，留出放置丝状试样的间隙；

4)将丝状试样由上部夹具和下部夹具之间分别绕过两个导向轮2，并将丝状试样末端放置于活动夹块4和挡块6之间；

5)将丝状试样拉紧，使丝状试样紧靠在导向轮2的一侧轮缘上；

6)使用手柄推动活动夹块4夹紧丝状试样；

7)开始试验。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。