金屬極薄帶纏繞式夾具的製作方法
2023-05-30 22:51:31 1
專利名稱：金屬極薄帶纏繞式夾具的製作方法
技術領域：
本實用新型為一種金屬極薄帶纏繞式夾具，屬於機械性能試驗輔助設備，適用於金屬極薄帶和金屬細絲拉伸試驗。
當前國內外金屬極薄帶拉伸試驗一般都用平夾夾具，平夾夾具夾持極薄帶試樣時，有很多缺點，可從工作狀態受力分析情況看出，如圖10、11所示，試樣25被夾持在鍥型夾塊之間，當試驗加載力為P時，斜面正壓力為P1在試樣頭部產生夾持摩擦力，其總合力為F，但因兩邊夾齒面很難絕對平，使用過程夾齒磨損也不能處處一樣，試樣頭部厚薄也不會均勻一致，故其合力F的作用線與試樣幾何中心線有一定的偏離e，合力F＝P，同時產生個附加彎矩M＝eF，這時，試樣橫截面上產生的內應力6，將是平均應力6平＝P／F＋M和附加彎矩6彎＝±M／W〔Fo試樣橫截面，W試樣抗彎截面係數〕的疊加，大的一側為6大＝P／F＋M／W，小的一側6小＝P／Fo－M／W。這樣試樣內應力大的一側先達到斷裂強度，而撕裂，使其強度降低，試驗結果不準確；另有試樣加載全靠試樣頭部的夾持摩擦力F，如果試樣材質硬，摩擦係數小，夾不住而打滑；如果試樣軟就可能被咬壞頭部，導致試驗失敗而需重試，從上述平夾夾具受力分析不難看出，因偏心拉伸、撕裂、打滑、咬斷，試驗效果不準確，有的需重取重試延長了試驗周期影響工作效率。
本實用新型的目的，是針對上述平夾夾具的缺點，設計出一種金屬極薄帶纏繞式夾具，利用極薄帶剛度小，採用又夾又纏的方式夾持試樣來解決拉伸試驗用平夾夾具所產生的偏心、撕裂、打滑、咬斷等問題。
本實用新型是這樣實現的該夾具主要是由支架1、半園轉軸夾口2、半園活瓣夾口3、夾口緊圈4、棘輪5、鉤頭5、鉤頭鍵6、手板7、螺釘9、棘爪10、螺栓11、銷軸12所構成的一種纏繞式夾具。試樣纏繞軸是由兩個半園夾口合起來組成，活瓣夾口3在轉動時，靠自身重量能打開，對開表面有夾齒，纏繞試樣的轉軸安裝在支架1的框架內，轉軸一端伸出支架外側，安裝棘輪5和手炳7起傳動作用，用螺釘9，將棘爪10安裝在支架上，起止動作用。以同樣的結構組成上下兩支夾具，下夾具的棘爪是安裝在下夾具棘爪定位孔13處，上下夾具分別用螺栓11和拉杆8與萬能試驗機上下試床連接。
纏繞式夾具工作狀態先將試樣的一端插入上夾具的夾口內，一手拉住試樣，一手轉動手柄，轉一圈多些即400°左右停轉，用棘爪止動。再將試樣的另一端插入下夾具夾口內，按上述過程纏好，即可進行試驗。
纏繞式夾具工作狀態受力分析如圖12、13所示，試樣25夾持在夾口2、3之間，產生夾持摩擦力F1，試樣頭部在夾口2側邊回彎約60°，產生鉤掛力F2，試樣又在兩個夾口合成的軸外圈纏繞400°左右，又產生一個握裹摩擦力F3，合起來F＝F1＋F2＋F3等於試樣加載力P(F＝P)。因此，試驗時不會出現咬斷和打滑現象。支架1和拉杆8用螺栓11鉸鏈連接，又可進行調位，使試樣加載力P和總夾持力F與試樣幾何中心重合，其橫截面上的內應力6＝P／Fo，能均勻分布，不會使試樣產生偏心拉伸，完全克服了平夾具的缺點。
本實用新型纏繞式夾具的優點是〔1〕結構簡單，使用靈活，操作方便；〔2〕夾持試樣穩定，受力均勻，不會出現偏心拉伸、撕裂、咬斷、打滑等現象。避免了重取、重試，縮短試驗周期，提高工作效力；〔3〕試驗準確，應用廣泛，試驗強度範圍50Mpa——3000Mpa，可用於多種金屬極薄帶和細絲。
，結合附圖對纏繞式夾具的結構及實施例進行詳述圖1、金屬極薄帶纏繞式夾具裝配主視示意圖圖2、金屬極薄帶纏繞式夾具裝配右視示意圖圖3、半園轉軸夾口主視示意圖圖4、半園轉軸夾口俯視示意圖圖5、半園轉軸夾口左視示意圖圖6、半園轉軸夾口B－B剖意圖圖7、半園活瓣夾口主視示意圖圖8、半園活瓣夾口俯視示意圖圖9、夾齒局部放大示意圖圖10、平夾夾具夾持試樣示意圖圖11、平夾試樣受力分析示意圖圖12、金屬極薄帶纏繞式夾具夾持試樣示意圖圖13、纏繞式夾具夾持試樣受力分析圖1－13圖圖中各代號為1、支架；2、半園轉軸夾口；3、半園活瓣夾口；4、夾口緊圈；5、棘輪；6、鉤頭鍵；7、手柄；8、拉杆；9、螺釘；10、棘爪；11、螺栓；12、銷軸；13、下夾具棘爪定位孔；14、轉軸；15、定位鼓輪；16、鉸鏈支座孔；17、夾口平面夾齒；18、輪上定位槽；19、夾口緊圈軸；20、棘輪和手柄軸；21、鏈槽；22、定位鉸鏈頭；23、鉸鏈孔；24、壓緊定位頭；25、試樣；26、平口夾塊；27、斜面夾口。
見圖1、2是本夾具總裝配示意圖，可以看出它主要是由支架1、半園轉軸夾口2、半園活瓣夾口3、夾口緊圈4、棘輪5、鉤頭鍵6、手柄7、螺釘9、棘爪10、螺栓11、銷軸12所構成纏繞式夾具。
見圖3－6是半園轉軸夾口2結構示意圖，轉軸夾口2與轉軸14、定位鼓輪15、夾口緊圈軸19、棘輪和手柄軸20為整體結構，半園轉軸夾口表面有刻度，為使試樣對準位置，夾口側邊有倒角R＝0.5－3mm，為使試樣在纏繞時不損壞。
見圖7－8是半園活瓣夾口3結構示意圖，半園活瓣夾口3一端是用銷軸12通過鉸鏈孔23，支座鉸鏈孔16，固定在鼓輪支座15上，鉸鏈孔23比銷軸12直徑大0.1－1.5mm，另一端是用壓緊定位頭24，定位在定位槽18內，二者之間留有間隙0.1－2mm，使活瓣夾口能在轉動時靠自身重量打開一個縫隙以備夾持試樣，同時又保持夾口2、3的同心性，定位頭高出定位槽4－10mm是為了便於操作。
半園轉軸夾口2與半園活瓣夾口3合成一個直徑為10－30mm，長10－40mm的轉軸，用於纏繞試樣，兩個夾口對面有夾齒17、齒型見圖9，齒高0.4－0.6mm，夾持角70－85°、齒距斜向1mm、夾角45°、橫向齒距0.71mm便於咬合試樣。夾口緊圈4先套在夾口緊圈軸19上，再裝在支架1上，起定位和作為兩個半園夾口轉動時的滑動軸承作用。
伸出支架1外邊軸20上裝有棘輪5和手柄7，用鍵槽21和鉤頭鍵6固定構成該夾具的傳動機構，棘爪10用螺訂9安裝在支架上，起止動作用。下夾具棘爪按在棘爪定位孔13位置。
由上述各部組成完整的纏繞式夾具，同樣結構分上、下兩支夾具，分別用拉杆8與萬能試驗機上下試床連接，拉杆下端用螺栓11與夾具支架1連接，有調心作用。本夾具各部的具體尺寸是根據材料和試樣尺寸，在所給尺寸範圍內確定。
夾具工作狀態當手柄順時針轉動時，帶動轉軸一起轉動，活瓣夾口3朝下時，因自重能自動打開一個縫隙，試樣25頭部正好插入，用刻度對正，用母指按定位壓頭壓緊試樣並拉緊，另一手轉動手柄7，將試樣纏起，一般轉一圈多即400°左右停轉，用棘爪10止動，試樣繼續往下拉，將試樣的另一端按上述方式裝入下夾具纏起，可加載進行拉伸試驗。
本實用新型夾具投入使用後，曾作幾個鋼種的極薄帶及金屬細絲試樣的試驗，效果均好，下面舉三例說明〔1〕60Si2Mn，厚0.15mm以下規格極薄帶進行拉伸試驗方法的測試研究工作，先後作了2176支試驗最高強度達1600Mpa，未出現打滑，優於國外平夾夾具。
〔2〕0.8Al，厚0.08mm冷軋狀態的極薄帶進行對比試驗，各作50支試樣，纏繞式夾具試驗所得到的平均強度6＝667Mpa，德國制的平夾夾具平均強度6＝654Mpa，比本夾具低了13Mpa，而且還撕斷了3支試樣。
〔3〕還作了直徑為φ0.28mm細鋼絲的位伸試驗，其拉伸強度高達3000Mpa，也未出現打滑；還作直徑為φ0.4mm的銅質漆包線其強度為50Mpa也未咬斷；也曾作過不鏽鋼、銅、鋁等金屬極薄帶拉伸試驗效果均好。
通過上述試驗，充分證明本實用新型纏繞式夾具，不論強度高或低都能適用，對極薄金屬帶、細金屬絲試驗效果更為顯著。可廣泛用於冶金、機械企業和高等院校及科研單位的機械性能試驗室中。
權利要求1.一種金屬極薄帶拉伸試驗夾具，本實用新型其特徵在於，該夾具是由支架1、半園轉軸夾口2、半園活瓣夾口3、夾口緊圈4、棘輪5、鉤頭鍵6、手柄7、螺釘9、棘爪10、螺栓11、銷軸12所構成一種纏繞式夾具。
2.根據權利要求1所述纏繞式夾具，其特徵是半園轉軸夾口2和半園活瓣夾口3合起來的轉軸直徑為10－－30mm，長為10——40mm。
3.根據權利要求2所述纏繞式夾具，其特徵是半園轉軸夾口2側邊有倒角R＝0.5－3mm，夾口半園表面代有刻度。
4.根據權利要求1、2所述纏繞式夾具，其特徵是半園活瓣夾口3是用銷軸12通過鉸鏈孔23，鉸鏈支座孔16，固定在定位鼓輪15上，鉸鏈孔23比銷軸12直徑大0.1－1.5mm；另一端是用壓緊定位頭24，定位在定位槽18內，定位頭比定位槽高出4－10mm，二者之間留有間隙0.1－2mm。
5.根據權利要求1、2所述夾具，其特徵是半園轉軸夾口2和半園活瓣夾口3，夾口相對平面上都有夾齒17，齒型是9圖，齒高0.4－0.6mm，夾持角70－85°齒距斜向1mm、夾角45°、橫向齒距0.71mm。
專利摘要一種金屬極薄帶纏繞式夾具，用做金屬材料機械性能拉伸試驗。該夾具的主要特徵是由半圓轉軸夾口2和半圓活瓣夾口3合成一個纏繞轉軸，利用金屬極薄帶這類產品剛度小的特點，對試樣採用纏繞式夾持方式進行拉伸試驗。這樣克服了現有平夾夾具試驗時出現的偏心拉伸、撕裂、打滑或咬斷等問題。試驗值準確，工作效率高，試驗強度範圍50Mpa-3000Mpa，可用在多種金屬極薄帶和細絲。
文檔編號G01N3/04GK2083750SQ9021661
公開日1991年8月28日 申請日期1990年7月18日 優先權日1990年7月18日
發明者李守貴 申請人:山西太原鋼鐵公司