一種三維殘餘應力測定鑽孔儀的製作方法

2023-10-08 10:52:24 6

專利名稱：一種三維殘餘應力測定鑽孔儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種測定殘餘應力的儀器，具體地說，涉及一種三維殘餘應力測定鑽孔儀。
背景技術：
殘餘應力的測定方法種類很多，目前理論成熟、應用 廣泛的應力測定方法有盲孔法和X射線衍射法。盲孔法屬於機械方法，X射線衍射法屬於無損法。應用盲孔法測定殘餘應力的設備成本較低，且操作簡便，得到的測試結果也很理想，已被廣泛應用於科學研究和工程技術領域。已有的濟南西格瑪公司的RSDl型測殘餘應力打孔儀是基於盲孔法原理。該設備可用來測試試件在給定深度下的應力值。通過使用塞尺或者給定厚度的金屬片實現鑽削深度控制，對進給深度範圍的控制有一定局限性。同時，如此操作控制進給量會在實驗過程中引入人為操作誤差。在這套設備中，配合進給控制的卡環直接卡在鑽杆上。鑽削時，卡環隨著鑽杆一起旋轉，運動至止動面(軸套上端面)會和止動面有摩擦，減少了設備的使用年限，並會導致鑽杆軸心晃動，引入試驗誤差，影響測量應變值的精度，最終造成所計算的殘餘應力值的失真。

實用新型內容為了避免現有技術存在的不足，克服其設備在進給控制上的局限性和由於卡環和鑽杆一起旋轉而與止動面發生摩擦的問題，本實用新型提出一種三維殘餘應力測定鑽孔儀，其目的在於提高進給精度，實現連續進給，並且能滿足殘餘應力延深度分布的測定；提高其測量結果的精確度，減少了在實驗中的操作誤差。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是包括鑽杆外套、卡環、定位板、導套、調位鎖緊螺栓、底座、鑽杆、導杆、刻度杆、鎖緊螺釘、壓環、導杆鎖緊螺母、支撐調位裝置，所述底座為正六邊形，各端角部位設置有錐形孔，底座上部三個錐形孔處安裝有兩根導杆和一根刻度杆，通過導杆鎖緊螺母固定在底座上，呈等邊三角形分布；三個支撐調位裝置固定安裝在底座下部調控底座平行度，支撐調位裝置亦呈等邊三角形分布，且與底座上部安裝的兩根導杆和刻度杆錯位分布；底座中心有圓柱狀凸臺，凸臺內有階梯孔，階梯孔的上部設有螺紋與壓環連接；凸臺周向均布設置四個相同的螺孔與調位鎖緊螺栓配合；導套固定在底座凸臺階梯孔內，導套軸肩卡在階梯面上；底座錐形孔能夠控制導杆相對於底座平面的垂直度。定位板相對於導杆上下滑動，由鎖緊螺釘鎖緊定位板。所述定位板作為止動面板，呈等邊三角形狀，定位板中心有通孔，兩個端角設有凸臺孔，凸臺孔側壁開有螺孔；另一端角設置有與凸臺孔相同內徑的半圓弧套筒；兩根相同的導杆穿過定位板凸臺孔，通過鎖緊螺釘與凸臺孔側壁螺孔配合對定位板鎖緊；另一根杆面標有刻度的刻度杆穿過定位板另一端角的半圓弧套筒，且與設定的定位板上半圓弧套筒構成進給控制機構；兩根導杆與定位板凸臺孔內壁為間隙配合，通過控制定位板與刻度杆的位置，實現精確進給；所述卡環為彈性開口鋼環，卡環內襯樹脂材料層，卡環開口外延耳上設有通孔並通過螺栓鎖緊；可避免因卡環鎖緊效果不好而造成的鑽杆軸心晃動。卡環通過鎖緊卡在鑽杆外套上，卡環下端面與定位板中心孔上表面配合進行限位；在鑽削過程中，卡環通過鎖緊卡在鑽杆外套上，卡環下端面與定位板中心孔上表面配合進行限位。所述鑽杆與鑽杆外套配合，鑽杆一端連接聯軸節，聯軸節連接電鑽；另一端連接鑽頭夾具。鑽杆與鑽杆外套通過圓錐滾子軸承配合。鑽杆外套外壁與導套內壁鑽杆外套靠近下端外壁沿軸向加工有凸條，導套內壁沿軸向開有條形凹槽，兩者相互配合，阻止鑽杆外套相對於鑽杆的旋轉。所述支撐調位裝置為三個，調節其上、下端螺母控制底座平行度。有益效果 本實用新型三維殘餘應力測定鑽孔儀，其目的在於提高進給精度，實現連續進給，並且能滿足殘餘應力延深度分布的測定；提高其測量的精確度，減少實驗中的操作誤差。避免在進給控制上的局限性，並且可實現連續進給，滿足殘餘應力延深度分布的測定；避免卡環運動至止動面時產生的摩擦。本實用新型適用於採用盲孔法測定殘餘應力，尤其適用於採用逐層鑽孔法測定噴丸強化後殘餘壓應力延深度的分布。
以下結合附圖和實施方式對本實用新型一種三維殘餘應力測定鑽孔儀作進一步詳細描述。圖I為本實用新型三維殘餘應力測定鑽孔儀結構示意圖。圖2為本實用新型的結構俯視圖。圖3為本實用新型的定位板與導杆配合示意圖。圖4為本實用新型的鑽杆外套與導套配合示意圖。圖5為本實用新型的鑽杆外套與導套配合A部位放大視圖。圖6為本實用新型的導套的示意圖。圖7為導套的B-B剖視圖。圖8為底座的軸測圖。圖9為底座的俯視圖。

圖10為底座的C-C剖視圖。圖中I.鑽杆外套2.卡環3.定位板4.導套5.調位鎖緊螺栓6.底座7.鑽杆8.刻度杆9.導杆10.鎖緊螺釘11.壓環12.導杆鎖緊螺母13.支撐調位裝置
具體實施方式
本實施例是一種三維殘餘應力測定鑽孔儀。包括鑽杆外套I、卡環2、定位板3、導套4、調位鎖緊螺栓5、底座6、鑽杆7、刻度杆8、導杆9、鎖緊螺釘10、壓環U、導杆鎖緊螺母12、支撐調位裝置13組成；其中，調位鎖緊螺栓為四個，支撐調位裝置為三個，鎖緊螺釘為二個。[0026]參閱圖I-圖10，三個支撐調位裝置13固定安裝在正六邊形底座6下面，調節支撐調位裝置13的上端螺母和下端螺母控制其底座6平行度。底座6下面固定安裝的支撐調位裝置呈等邊三角形分布；底座6上部三個錐形孔處安裝有兩根導杆9和一根刻度杆8，通過導杆鎖緊螺母12固定在底座6上，亦呈等邊三角形分布；底座6錐形孔能夠控制導杆9相對於底座6平面的垂直度；底座6上部安裝的兩根導杆和刻度杆與底座6下面固定的支撐調位裝置13錯位分布；底座中心有圓柱狀凸臺，凸臺內有階梯孔，階梯孔的上部設置有螺紋與壓環11連接；凸臺周向均布設置有四個相同的螺孔與調位鎖緊螺栓5配合；導套4固定在底座6凸臺階梯孔內，導套4軸肩卡在中心階梯面上，導套4軸肩距離底座6凸臺中心階梯孔內壁1_。四個調位鎖緊螺栓5與底座6階梯孔側壁的螺紋孔配合，調位鎖緊螺栓5軸線在導套軸肩範圍內，通過調節四個調位鎖緊螺栓5，對導套4軸線的空間位置進行控制。壓環11外螺紋與底座6中心階梯孔內螺紋配合，壓緊、固定導套4。定位板3作為止動面板，中心有通孔，兩個端角設有凸臺孔，凸臺孔側壁開有螺孔；另一端角處設置有與凸臺孔相同內徑的半圓弧套筒；兩根相同尺寸的導杆穿過定位板凸臺孔，通過鎖緊螺釘10與凸臺孔側壁螺孔配合對定位板3鎖緊；刻度杆8穿過定位板3另一端角的半圓弧套筒，且與設定的定位板3上半圓弧套筒構成進給控制機構；兩根導杆 與定位板3凸臺孔內壁為間隙配合，公差帶選為H8/h7，配合面的粗糙度Ra為3. 2 Pm。刻度杆與定位板3間隙配合，公差帶代號選為H6/h5，配合面的粗糙度Ra為0. 05 y m。刻度杆和定位板3軸線的直線度控制在0. Olmm,通過控制定位板3與刻度杆8的位置,實現精確進給。鑽杆7 —端連接聯軸節，聯軸節連接電鑽；另一端連接鑽頭夾具。鑽杆7與鑽杆外套I通過圓錐滾子軸承配合。卡環2為彈性開口鋼環，卡環2內襯有一層樹脂材料，卡環開口外延耳上設有通孔並通過螺栓鎖緊，卡環2通過鎖緊卡在鑽杆外套I上，卡環2下端面與定位板中心孔上表面配合進行限位。在鑽杆7外圍嵌套鑽杆外套I。鑽杆外套I與定位板3中心孔配合，鑽杆外套I外壁與導套4內壁下端沿軸向設有條形凸臺，導套4內壁沿軸向開有條形凹槽，兩者相互配合，阻止鑽杆外套I相對於鑽杆7的旋轉。卡環2卡在鑽杆外套I上，與定位板3中心孔上表面配合進行限位。在鑽削過程中，卡環2隨鑽杆7 —起向下移動，而不會隨之轉動，避免了卡環2與定位板3中心孔上表面的摩擦。鑽削實驗前設備準備對於較小試驗件，使用夾具將試驗件連同一塊平整鋼板一起固定在桌面或其它固定部位，調整三個支撐調位裝置13，對底座6進行調平，調平時使用底座6上安裝的水平調位儀，底座6調平後中心軸線與試件鑽削點的位置重合，將支撐調位裝置13下端的磁性吸盤吸附在鋼板上；當試驗件較大時，則將磁性吸盤直接吸附或者粘貼在試驗件上。將四個調位鎖緊螺栓5擰松，把導套4準確放置在底座6上。導杆9下端穿過底座端角部位設置的錐形孔，並利用導杆鎖緊螺母12鎖緊導杆9。定位板3兩個凸臺孔與兩個導杆配合，並將這時定位板的位置作為初始位置，鎖緊螺釘10將定位板3鎖緊在導杆9上。將光學對中設備穿過定位板3的中心孔、導套4，為了保證光學設備軸線與導套4軸線重合，光學對中設備套筒外壁和導套4內壁間隙配合，公差帶為H8/h7。調整物鏡至目鏡中呈現鑽削點清晰圖像。然後調節四個調位鎖緊螺栓5，控制導套4的軸線位置至軸線與鑽削點共線。擰緊處於鬆弛狀態的調位鎖緊螺栓5，並取出光學對中設備。鑽杆7通過圓錐滾子軸承與鑽杆外套I配合，鑽杆外套I通過外表面上的凸條與導套4上對應凹槽配合。鑽杆7 —端通過連軸節連接在電鑽上，另一端連接的夾具夾持鑽頭。鑽杆7連接鑽頭的一端通過定位板3中心孔、導套4，鑽頭頂觸在試驗件鑽削點上，為保證鑽杆外套I與導套4軸線重合，兩者的配合為間隙配合，公差帶為H8/h7。將卡環2套在鑽杆外套I上，移動卡環2至與定位板3中心孔上表面緊密接觸後，將卡環2鎖緊在鑽杆外套I上，完成卡環2的初始定位。鬆開鎖緊螺釘10，使定位板3下移一個要鑽削的進給量。利用鎖緊螺釘10鎖緊定位板3。調試電鑽至適當轉速，開始鑽削。當卡環2再次與定位板3緊密接觸時，完成一次鑽削進給。
權利要求1.一種三維殘餘應力測定鑽孔儀，其特徵在於包括鑽杆外套、卡環、定位板、導套、調位鎖緊螺栓、底座、鑽杆、導杆、刻度杆、鎖緊螺釘、壓環、導杆鎖緊螺母、支撐調位裝置， 所述底座為正六邊形，各端角部位設置有錐形孔，底座上部三個錐形孔處安裝有兩根導杆和一根刻度杆，通過導杆鎖緊螺母固定在底座上，呈等邊三角形分布；三個支撐調位裝置固定安裝在底座下部調控底座平行度，支撐調位裝置亦呈等邊三角形分布，且與底座上部安裝的兩根導杆和刻度杆錯位分布；底座中心有圓柱狀凸臺，凸臺內有階梯孔，階梯孔的上部設有螺紋與壓環連接；凸臺周向均布設置四個相同的螺孔與調位鎖緊螺栓配合；導套固定在底座凸臺階梯孔內，導套軸肩卡在階梯面上； 所述定位板作為止動面板，呈等邊三角形狀，定位板中心有通孔，兩個端角設有凸臺孔，凸臺孔側壁開有螺孔；另一端角設置有與凸臺孔相同內徑的半圓弧套筒；兩根相同的導杆穿過定位板凸臺孔，通過鎖緊螺釘與凸臺孔側壁螺孔配合對定位板鎖緊；另一根杆面標有刻度的刻度杆穿過定位板另一端角的半圓弧套筒，且與設定的定位板上半圓弧套筒構成進給控制機構；兩根導杆與定位板凸臺孔內壁為間隙配合，通過控制定位板與刻度杆的位置，實現精確進給。
2.根據權利要求I所述的三維殘餘應力測定鑽孔儀，其特徵在於所述卡環為彈性開口鋼環，卡環內襯樹脂材料層，卡環開口外延耳上設有通孔並通過螺栓鎖緊，卡環鎖緊卡在鑽杆外套上，卡環下端面與定位板中心孔上表面配合進行限位。
3.根據權利要求I所述的三維殘餘應力測定鑽孔儀，其特徵在於所述鑽杆外套外壁與導套內壁鑽杆外套靠近下端外壁沿軸向有凸條，導套內壁沿軸向設有條形凹槽，兩者配合安裝；鑽杆與鑽杆外套通過圓錐滾子軸承配合。
專利摘要本實用新型公開了一種三維殘餘應力測定鑽孔儀，包括鑽杆外套、卡環、定位板、導套、調位鎖緊螺栓、底座、鑽杆、導杆、刻度杆、鎖緊螺釘、壓環、導杆鎖緊螺母、支撐調位裝置。該三維殘餘應力測定鑽孔儀可提高進給精度，實現連續進給，並且能滿足殘餘應力延深度分布的測定，提高其測量的精確度，減少實驗中的操作誤差；避免在進給控制上的局限性，並且實現連續進給，在生產實驗中滿足殘餘應力延深度分布的測定，避免卡環運動至止動面時產生的摩擦。本實用新型適用於採用盲孔法測定殘餘應力，尤其適用於採用逐層鑽孔法測定噴丸強化後殘餘壓應力延深度的分布。
文檔編號G01L1/00GK202512021SQ20122014845
公開日2012年10月31日 申請日期2012年4月11日 優先權日2012年4月11日
發明者呂美平, 呂勝利, 姚磊江, 崔友, 童小燕 申請人:西北工業大學