一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具的製作方法
2023-09-21 19:19:35 1
一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具的製作方法
【專利摘要】本發明屬於材料力學性能測試用的夾具，涉及一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具。本發明可以提高三、四點彎曲測試效率，特別是顯著提高四點彎曲測試效率。在滿足國內外測試標準的前提下，通過採取夾具通用化、變速調節跨距、數顯跨距、支座設置標尺和雙向對中五種技術措施提高試驗準備工作的效率。一套夾具就可完成三、四點彎曲試驗，消除了夾具更換時間，三點彎曲試驗時，先讓上夾具的兩個壓頭座接觸，然後安裝合適的壓頭即可。
【專利說明】—種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具
【技術領域】
[0001]本發明屬於材料力學性能測試用的夾具，涉及一種材料三、四點彎曲性能測試通
用夾具。
【背景技術】
[0002]複合材料的彎曲性能可用於質量控制與制定規範、並可能用於設計。在複合材料研發、出廠檢驗和入廠復驗時都需要進行彎曲性能測試，按加載方式的不同，分為三點彎曲和四點彎曲，試樣中的應力狀態不同可能導致結果的差異。從應力狀態的觀點來看，四點彎曲更可取。在國內外複合材料力學性能測試中，兩種方法均大量採用，但因三點彎曲更容易進行，故應用更多。
[0003]測試彎曲性能時，試驗人員需要根據試樣厚度計算並調節測試夾具的跨距。在實際操作過程中，需要先調節跨距，再測量跨距，往往需要重複多次才能達到測試標準規定的精度。現有的彎曲測試夾具，通常只能測試三點彎曲或四點彎曲性能，不能通用，還存在以下問題:一般需要先後調節各支座(或壓頭)的位置，即使能夠同時調節兩個支座(或壓頭)位置，也不能實現變速調節；安置試樣時不好定位；不能數位化顯示跨距的。因此，測試效率較低。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提出一種夾具跨距調節快、定位準確、試樣定位容易、測量跨距方便的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具。本發明的技術解決方案是，夾具由上夾具和下夾具組成，
[0005](一)上夾具
[0006]上夾具包括:調整平臺、跨距調節裝置、跨距測量裝置、組合壓頭。
[0007]所述調整平臺包括前後調節板和左右調節板，左右調節板的上表面設有一個滑軌，底板下表面通過滑軌與左右調節板配合，前後調節板的上表面設有滑軌，左右調節板通過該滑軌與前後調節板配合；跨距調節裝置包括手柄、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、絲槓支架、滑動塊、絲槓螺母、絲槓、擋板、導軌、齒輪箱和鎖緊螺栓，導軌與底板上表面通過螺栓連接，底版的兩個側面通過螺栓與兩個擋板連接，導軌的上表面垂直安裝兩個絲槓支架，滑動塊與絲槓螺母通過螺栓連接，兩絲槓螺母分別安裝在絲槓兩側，絲槓的中部留有l_20mm的退刀槽，退刀槽的一側為左旋螺紋，另一側為右旋螺紋，絲槓兩端分別穿過兩絲槓支架，其中一端延伸至齒輪箱內，並與齒輪箱內的第一齒輪和第二齒輪通過銷釘連接，齒輪箱內的第三齒輪和第四齒輪通過銷釘與手柄軸連接，第一齒輪與第三齒輪及第二齒輪與第四齒輪的傳動比為I?20 ;齒輪箱與擋板通過螺栓連接；跨距測量裝置為帶數顯功能的標尺，標尺的固定端與左壓頭底連接，標尺的自由端與右壓頭底連接；組合包括壓頭底和壓頭，兩個組合壓頭分別安裝在兩個絲槓螺母的下表面，壓頭與壓頭底通過螺栓連接；[0008](二)下夾具
[0009]下夾具包括:調整平臺、跨距調節裝置、跨距測量裝置、組合支座。
[0010]所述調整平臺包括前後調節板和左右調節板，左右調節板的上表面設有一個滑軌，底板下表面通過滑軌與左右調節板配合，前後調節板的上表面設有滑軌，左右調節板通過該滑軌與前後調節板配合；跨距調節裝置包括手柄、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、絲槓支架、滑動塊、絲槓螺母、絲槓、擋板、導軌、齒輪箱和鎖緊螺栓，導軌與底板上表面通過螺栓連接，底版的兩個側面通過螺栓與兩個擋板連接，導軌的上表面垂直安裝兩個絲槓支架，滑動塊與絲槓螺母通過螺栓連接，兩絲槓螺母分別安裝在絲槓兩側，絲槓的中部留有l-20mm的退刀槽，退刀槽的一側為左旋螺紋，另一側為右旋螺紋，絲槓兩端分別穿過兩絲槓支架，其中一端延伸至齒輪箱內，並與齒輪箱內的第一齒輪和第二齒輪通過銷釘連接，齒輪箱內的第三齒輪和第四齒輪通過銷釘與手柄軸連接，第一齒輪與第三齒輪及第二齒輪與第四齒輪的傳動比為I?20 ;齒輪箱與擋板通過螺栓連接；跨距測量裝置為帶數顯功能的標尺，標尺的固定端與左支座底連接，標尺的自由端與右支座底連接；組合支座包括支座底和支座，支座與支座底通過螺栓連接，支座的外側設有標度尺。
[0011]所述的跨距測量裝置為帶數顯功能的標尺，標尺為容柵尺、磁柵尺或光柵尺。
[0012]所述的絲槓左、右旋螺紋間設置的退刀槽，其寬度範圍為l_20mm。
[0013]所述的齒輪箱設置在絲槓的一端或兩端。
[0014]所述的兩個組合壓頭的壓頭底接觸，兩個壓頭底的下端安裝一個壓頭。
[0015]本發明具有的優點和有益效果，
[0016]本發明可以提高三、四點彎曲測試效率，特別是顯著提高四點彎曲測試效率。在滿足國內外測試標準的前提下，通過採取夾具通用化、變速調節跨距、數顯跨距、支座設置標尺和雙向對中五種技術措施提高試驗準備工作的效率。一套夾具就可完成三、四點彎曲試驗，消除了夾具更換時間，三點彎曲試驗時，先讓上夾具的兩個壓頭座接觸，然後安裝合適的壓頭即可。此外，該夾具也可用於複合材料層間剪切及夾層結構長梁彎曲性能測試；利用齒輪傳動變速調節跨距，先粗調，後精調。粗調採用大傳動比齒輪組，加快調節速度，提高效率，精調採用小傳動比齒輪組，提高調節精度；傳統的夾具進行跨距調節時，需要先設置跨距，再測量跨距，往往要反覆多次才能得到滿足精度要求的跨距，本發明可數位化實時顯示跨距，使跨距調節一步到位；支座側面設有長度刻度，替代了傳統的限位銷，無需預先安置限位銷，從而使試樣安置更加快捷；傳統夾具只有支座能夠沿單方向調整，本發明夾具的上、下夾具調整平臺可沿兩個相互垂直的方向調整和定位，確保加載線、壓頭和支座的對中要求，避免不對中對測試數據造成的不利影響，保證數據質量。
[0017]本發明夾具可顯著提高四點彎曲的測試效率。對於高強中模碳纖維(如T700H，T800)增強的樹脂基複合材料，採用三點彎曲方法時，破壞往往發生在壓頭下方的受壓面上，導致彎曲強度嚴重偏低，數據分散性大，無法獲得真實的性能值，而四點彎曲方法則可以很好避免上述問題的發生，提供相對穩定和真實的性能值。本發明解決了跨距調節繁瑣難題，使四點彎曲測試過程簡便易行，可以實現四點彎曲性能的大批量測試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明上夾具或下夾具總體結構示意圖(不帶跨距測量裝置)；[0019]圖2是本發明上夾具或下夾具俯視圖(帶跨距測量裝置)；
[0020]圖3是圖1中A-A剖面圖
【具體實施方式】
[0021]為了解決上述存在的技術問題，本發明通過下述技術方案予以實現。
[0022]一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，由上夾具和下夾具組成，上夾具和下夾具結構形式相同。上夾具包括:調整平臺、跨距調節裝置、跨距測量裝置、組合壓頭，下夾具包括:調整平臺、跨距調節裝置、跨距測量裝置、組合支座。
[0023]跨距調節裝置包括手柄1、齒輪2、齒輪3、齒輪10、齒輪11、絲槓支架4、滑動塊5、絲槓螺母8、絲槓9、擋板12、導軌14、齒輪箱19、鎖緊螺栓18和手柄軸20 ;調整平臺包括底板13、前後調節板15和左右調節板16 ;組合壓頭(或組合支座)包括壓頭(或支座)6和壓頭底(或支座底)7 ;跨距測量裝置的主體是標尺17。
[0024]下面結合附圖1、附圖2和附圖3對本發明作進一步描述。
[0025]在進行複合材料三、四點彎曲試驗前，先安裝上夾具和下夾具。對上夾具，先用螺栓將預製螺紋孔的前後調節板15安裝在試驗機上端的連接裝置上，選擇測試方法規定的壓頭6，用螺栓將其固定在壓頭底7上。調節前後調節板15，使其前後滑動，確保在前後方向上，壓頭加載中心線與試驗機加載線重合，然後擰緊螺栓使前後調節板15固定。調節左右調節板16，使其左右滑動，確保在左右方向上，壓頭加載中心線與試驗機加載線重合，然後擰緊螺栓使左右調節板16固定。下夾具的安裝過程與上夾具相同，不再贅述。
[0026]調節跨距時，對三點彎曲測試，拉動手柄軸20，使齒輪10和齒輪2嚙合，搖動手柄1，手柄I帶動手柄軸20和齒輪箱19內的齒輪3轉動，齒輪3與絲槓上的齒輪2配合，可加速絲槓9轉動，進而加快兩個絲槓螺母8的相向或背向移動，實現粗調，當兩壓頭底接近時，向前推動手柄軸20，使齒輪3和齒輪11嚙合，搖動手柄1，可減速或等速調節跨距，實現精調，直至兩壓頭底7接觸，選擇測試方法規定的壓頭21，用螺栓將其固定在兩個壓頭底7上。對四點彎曲測試，先選擇測試方法規定的壓頭6，用螺栓將其固定在兩個壓頭底7上。跨距測量裝置17的固定端與壓頭底7連接，自由端與兩一個壓頭底連接；利用上述方法使兩個壓頭接觸後，打開數顯表並清零，根據數顯表的讀數，先粗調後精調跨距至合適位置。旋轉鎖緊螺栓18，防止測試時絲槓9轉動並消除間隙。下夾具的調節參照上述過程，調整完畢後，將試樣安置在支座6上，根據支座側面的刻度線對其定位，完畢即可開始試驗。
【權利要求】
1.一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特徵是，夾具由上夾具和下夾具組成: (一)上夾具 上夾具包括:調整平臺、跨距調節裝置、跨距測量裝置、組合壓頭， 所述調整平臺包括底板、前後調節板和左右調節板，左右調節板的上表面設有一個滑軌，底板下表面通過滑軌與左右調節板配合，前後調節板的上表面設有滑軌，左右調節板通過該滑軌與前後調節板配合；跨距調節裝置包括手柄、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、絲槓支架、滑動塊、絲槓螺母、絲槓、擋板、導軌、齒輪箱和鎖緊螺栓，導軌與底板上表面通過螺栓連接，底版的兩個側面通過螺栓與兩個擋板連接，導軌的上表面垂直安裝兩個絲槓支架，滑動塊與絲槓螺母通過螺栓連接，兩絲槓螺母分別安裝在絲槓兩側，絲槓的中部留有l-20mm的退刀槽，退刀槽的一側為左旋螺紋，另一側為右旋螺紋，絲槓兩端分別穿過兩絲槓支架，其中一端延伸至齒輪箱內，並與齒輪箱內的第一齒輪和第二齒輪通過銷釘連接，齒輪箱內的第三齒輪和第四齒輪通過銷釘與手柄軸連接，第一齒輪與第三齒輪及第二齒輪與第四齒輪的傳動比為I?20 ;齒輪箱與擋板通過螺栓連接；跨距測量裝置為帶數顯功能的標尺，標尺的固定端與左壓頭底連接，標尺的自由端與右壓頭底連接；組合壓頭包括壓頭底和壓頭，兩個組合壓頭分別安裝在兩個絲槓螺母的下表面，壓頭與壓頭底通過螺栓連接； (二)下夾具 下夾具包括:調整平臺、跨距調節裝置、跨距測量裝置、組合支座， 所述調整平臺包括前後調節板和左右調節板，左右調節板的上表面設有一個滑軌，底板下表面通過滑軌與左右調節板配合，前後調節板的上表面設有滑軌，左右調節板通過該滑軌與前後調節板配合；跨距調節裝置包括手柄、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、絲槓支架、滑動塊、絲槓螺母、絲槓、擋板、導軌、齒輪箱和鎖緊螺栓，導軌與底板上表面通過螺栓連接，底版的兩個側面通過螺栓與兩個擋板連接，導軌的上表面垂直安裝兩個絲槓支架，滑動塊與絲槓螺母通過螺栓連接，兩絲槓螺母分別安裝在絲槓兩側，絲槓的中部留有l_20mm的退刀槽，退刀槽的一側為左旋螺紋，另一側為右旋螺紋，絲槓兩端分別穿過兩絲槓支架，其中一端延伸至齒輪箱內，並與齒輪箱內的第一齒輪和第二齒輪通過銷釘連接，齒輪箱內的第三齒輪和第四齒輪通過銷釘與手柄軸連接，第一齒輪與第三齒輪及第二齒輪與第四齒輪的傳動比為I?20 ;齒輪箱與擋板通過螺栓連接；跨距測量裝置為帶數顯功能的標尺，標尺的固定端與左支座底連接，標尺的自由端與右支座底連接；組合支座包括支座底和支座，支座與支座底通過螺栓連接，支座的外側設有標度尺。
2.根據權利要求1所述的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特徵是，所述的跨距測量裝置為帶數顯功能的標尺，標尺為容柵尺、磁柵尺或光柵尺。
3.根據權利要求1所述的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特徵在於，所述的絲槓左、右旋螺紋間設置的退刀槽，其寬度範圍為l_20mm。
4.根據權利要求1所述的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特徵在於，所述的齒輪箱設置在絲槓的一端或兩端。
5.根據權利要求1所述的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特徵在於，所述的兩個組合壓頭的壓頭底接觸，兩個壓頭底的下端安裝一個壓頭。
【文檔編號】G01N3/04GK103674692SQ201310657022
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月6日 優先權日:2013年12月6日
【發明者】鄧立偉, 殷亮, 王海鵬, 陳新文, 王亮 申請人:中國航空工業集團公司北京航空材料研究院