一种适用于悬臂式振动试件的夹具

1.本发明属于夹具技术领域，涉及一种适用于悬臂式振动试件的夹具。


背景技术：

2.夹具是固定及定位机械零部件的装置，振动试验中均需要使用夹具将试件固定至振动台上以完成试验。悬臂是振动试验中常用的加载形式，常见于航空发动机叶片等研究对象的振动试验，以及振动疲劳试验等。现有技术一般使用螺钉直接拧紧的方式固定待夹持件，图1所示即一种常见的振动试验用夹具原理，包括上工装a及下工装b。其中下工装a固定于振动台面上，待夹持试件c置于下工装b与上工装a之间，通过螺钉将上工装a与下工装b联接并对待夹持件c施加夹持力，完成试件的夹持。
3.现有技术中的适用于悬臂式振动试验的夹具普遍存在安装操作繁琐、夹持贴合性差、容易出现偏夹现象以及无法防松等问题。其中，为保证较大的夹持力，一般采用多个螺栓共同夹紧的设计，因此在装夹时要进行大量的操作；同时，由于螺栓数量多，很容易出现螺栓的拧紧力不均匀的现象，导致试件夹持面上载荷分布不均匀，甚至夹持偏斜；另外，此种技术使用螺钉直接提供夹持力，容易因为螺纹松动造成夹持失效，影响试验正常进行。综上所述，现有技术存在一定的不足，还需进一步改进。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种适用于悬臂式振动试件的夹具，其结构简单性能可靠，可以通过简单的操作完成悬臂式振动试件的夹持及便利的拆卸任务。
5.本发明提供一种适用于悬臂式振动试件的夹具，包括：夹具外框、大楔块、小楔块和锁紧螺钉，所述夹具外框固定在振动台面上，夹具外框的前端面上设有矩形凹槽，悬臂式振动试件的一端放置在矩形凹槽中；所述大楔块和小楔块都设有一个倾斜角度相同的斜面，将大楔块的斜面和小楔块的斜面紧密贴合后安装到矩形凹槽内以压紧悬臂式振动试件的顶面，所述大楔块和小楔块在宽度方向上与矩形凹槽为过渡配合安装；所述夹具外框的后端面上设有与矩形凹槽连通的第一通孔，所述大楔块上设有螺纹通孔，通过将所述锁紧螺钉穿过夹具外框的第一通孔，旋入大楔块的螺纹通孔内完成对悬臂式振动试件的装夹固定。
6.在本发明的适用于悬臂式振动试件的夹具中，所述大楔块、小楔块的长度都小于矩形凹槽的深度，矩形凹槽的深度即为夹具外框的前端面到矩形凹槽底部的距离。
7.在本发明的适用于悬臂式振动试件的夹具中，所述夹具还包括快拆工具，所述快拆工具包括矩形底板，矩形底板的三个边缘都设有凸缘，矩形底板上设有第二通孔。
8.在本发明的适用于悬臂式振动试件的夹具中，试验完成后，旋出锁紧螺钉，将快拆工具安装到夹具外框的前端面上，使矩形底板与夹具外框的前端面贴合，凸缘与夹具外框的顶面和两个侧面贴合，将锁紧螺钉穿过快拆工具的第二通孔旋入大楔块的螺纹通孔内，
拧紧直至大楔块松脱，即可取出大楔块、小楔块以及悬臂式振动试件，完成拆卸。
9.在本发明的适用于悬臂式振动试件的夹具中，所述夹具还包括弹簧垫圈和垫片，弹簧垫圈和垫片依次套设在锁紧螺钉上，垫片与夹具外框接触。
10.在本发明的适用于悬臂式振动试件的夹具中，所述夹具外框为铝合金材质制成，整体呈倒t形，其底部设有安装孔，通过安装孔与螺栓配合固定安装在振动台面上。
11.在本发明的适用于悬臂式振动试件的夹具中，所述矩形凹槽都进行圆弧过渡倒角。
12.在本发明的适用于悬臂式振动试件的夹具中，所述大楔块和小楔块都采用钢制成，大楔块和小楔块的所有侧边和顶点都进行倒角处理。
13.本发明的一种适用于悬臂式振动试件的夹具具有以下优点：
14.1、本发明的夹具结构可以提供更大的夹持力。
15.本发明的夹具结构中包含有两级力放大机构，即螺纹与斜面。使用螺纹将拧紧力矩转变为大楔块沿夹具外框前后方向的水平移动的力，受夹具外框的矩形凹槽两侧面及顶面的限制，大楔块又将该水平力通过斜面转变为对小楔块向下的压力，同矩形凹槽内的下表面共同完成对试件的夹紧。
16.2、本发明的夹具结构具有防松功能。
17.机械振动是导致紧固结构出现松动的常见原因，因此振动试验夹具需要具有较好的防松性能。本发明的夹具有弹簧垫圈配合锁紧螺钉使用，能够防止锁紧螺钉在振动中出现松动。大楔块与小楔块，二者通过斜面完成夹紧力的传递，而所设计的斜面角度具有自锁特性，能够杜绝试验过程中出现松动；同时由于结构的自锁特性，一旦夹紧后结构不易松开，为便于试验后试件的拆卸，特设计快拆工具降低操作难度。
18.3、本发明的夹具结构能够以简单的结构及操作完成对待夹持试件的高质量贴合。
19.除将夹具外框固定至振动台的两颗螺栓外，本发明的结构中实际用于夹持试件的加载操作只有对锁紧螺钉的拧紧，无需进行重复且繁琐的大量拧螺钉工作，同时还可以根据需要设置拧紧力矩；该结构中两个重要的活动零件即大楔块和小楔块，其运动均受矩形凹槽的限制，夹紧过程中大楔块只能沿着具外框前后方向进行水平移动、小楔块竖直移动，保证了夹紧力方向始终为竖直向下，因此对于试件的夹持端能够很好地贴合，避免出现夹持载荷不均匀的现象。
20.4、本发明的夹具结构具有较轻的质量及较好的耐用性
21.本发明的夹具的主体部分的夹具外框为铝合金材质，具有质量轻的特性，可以有效的节省振动台功率；而与锁紧螺钉的螺纹联接的大楔块则为钢材质，能够承受螺纹较大的载荷且反复多次拆装也不会出现失效，保证了夹具的耐用性。
附图说明
22.图1是本发明的一种适用于悬臂式振动试件的夹具的结构示意图；
23.图2是本发明的一种适用于悬臂式振动试件的夹具的正视图；
24.图3是图2的a-a剖视图；
25.图4是快拆工具结构示意图；
26.图5是采用快拆工具进行拆卸的示意图；
27.其中：1-夹具外框，2-大楔块，21-螺纹通孔，3-小楔块，4-悬臂式振动试件，5-锁紧螺钉，6-弹簧垫圈，7-垫片，8-矩形凹槽，9-快拆工具，91-第二通孔。
具体实施方式
28.如图1至3所示，本发明的一种适用于悬臂式振动试件的夹具，包括：夹具外框1、大楔块2、小楔块3和锁紧螺钉5。所述夹具外框1固定在振动台面上，夹具外框1的前端面上设有矩形凹槽8，悬臂式振动试件4的一端放置在矩形凹槽8中。所述大楔块2和小楔块3都设有一个倾斜角度相同的斜面，将大楔块2的斜面和小楔块3的斜面紧密贴合后安装到矩形凹槽8内以压紧悬臂式振动试件4的顶面。所述大楔块2和小楔块3在宽度方向上与矩形凹槽8为过渡配合安装，通过过渡配合限制大楔块2和小楔块3在水平方向的位移。所述夹具外框1的后端面上设有与矩形凹槽8连通的第一通孔，所述大楔块2上设有螺纹通孔21，通过将所述锁紧螺钉5穿过夹具外框1的第一通孔，旋入大楔块2的螺纹通孔21内完成对悬臂式振动试件4的装夹固定。
29.具体实施时，夹具还包括弹簧垫圈6和垫片7，弹簧垫圈6和垫片7依次套设在锁紧螺钉5上，垫片7与夹具外框1接触。
30.具体实施时，所述夹具外框1为铝合金材质制成，整体呈倒t形，其底部设有安装孔，通过安装孔与螺栓配合固定安装在振动台面上。所述矩形凹槽都进行圆弧过渡倒角。
31.具体实施时，所述大楔块2和小楔块3都采用钢制成，大楔块2和小楔块3的所有侧边和顶点都进行倒角处理。
32.具体实施时，所述大楔块2、小楔块3的长度都小于矩形凹槽8的深度，矩形凹槽8的深度即为夹具外框的1前端面到矩形凹槽1底部的距离。
33.如图4所示，具体实施时，夹具还包括快拆工具9，所述快拆工具9包括矩形底板，矩形底板的三个边缘都设有凸缘，矩形底板上设有第二通孔91。
34.如图5所示，本发明的适用于悬臂式振动试件的夹具的装夹和拆卸过程如下：
35.1、使用两颗螺栓将夹具外框1固定至振动台表面；
36.2、将待夹持的悬臂式振动试件4水平放入夹具外框1的矩形凹槽8内，使悬臂式振动试件4的下端面及后端面与矩形凹槽8的侧壁紧密贴合；
37.3、将小楔块3斜面向上、较厚的一端向内放入矩形凹槽8内，小楔块3的底面与悬臂式振动试件4紧密贴合，后端面及两侧面与矩形凹槽8的内壁紧密贴合；
38.4、将大楔块2斜面向下、较薄的一端向内塞入矩形凹槽8内，使大楔块2和小楔块3的斜面紧密贴合，大楔块2的上端面及两侧面与矩形凹槽8的内壁紧密贴合；
39.5、将弹簧垫圈6与垫片7依次套入锁紧螺钉5上，并将锁紧螺钉5穿过夹具外框1后端面的第一通孔，旋入大楔块2的螺纹通孔21内，拧至紧固完成悬臂式振动试件4的装夹；
40.6、试验完成后，旋出锁紧螺钉5，将快拆工具9安装到夹具外框1的前端面上，使矩形底板与夹具外框1的前端面贴合，凸缘与夹具外框1的顶面和两个侧面贴合，将锁紧螺钉5穿过快拆工具9的第二通孔91旋入大楔块2的螺纹通孔21内，拧紧直至大楔块2松脱，即可取出大楔块2、小楔块3以及悬臂式振动试件4，完成拆卸。
41.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。