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一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料力學(xué)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(fā)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(nèi)外測試標準的前提下，通過采取夾具通用化、變速調(diào)節(jié)跨距、數(shù)顯跨距、支座設(shè)置標尺和雙向?qū)χ形宸N技術(shù)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，然后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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料力學(xué)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(shù)】
[0002]復(fù)合材料的彎曲性能可用于質(zhì)量控制與制定規(guī)范、并可能用于設(shè)計。在復(fù)合材料研發(fā)、出廠檢驗和入廠復(fù)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(yīng)力狀態(tài)不同可能導(dǎo)致結(jié)果的差異。從應(yīng)力狀態(tài)的觀點來看，四點彎曲更可取。在國內(nèi)外復(fù)合材料力學(xué)性能測試中，兩種方法均大量采用，但因三點彎曲更容易進行，故應(yīng)用更多。
[0003]測試彎曲性能時，試驗人員需要根據(jù)試樣厚度計算并調(diào)節(jié)測試夾具的跨距。在實際操作過程中，需要先調(diào)節(jié)跨距，再測量跨距，往往需要重復(fù)多次才能達到測試標準規(guī)定的精度?，F(xiàn)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:一般需要先后調(diào)節(jié)各支座(或壓頭)的位置，即使能夠同時調(diào)節(jié)兩個支座(或壓頭)位置，也不能實現(xiàn)變速調(diào)節(jié)；安置試樣時不好定位；不能數(shù)字化顯示跨距的。因此，測試效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提出一種夾具跨距調(diào)節(jié)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(fā)明的技術(shù)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(diào)整平臺、跨距調(diào)節(jié)裝置、跨距測量裝置、組合壓頭。
[0007]所述調(diào)整平臺包括前后調(diào)節(jié)板和左右調(diào)節(jié)板，左右調(diào)節(jié)板的上表面設(shè)有一個滑軌，底板下表面通過滑軌與左右調(diào)節(jié)板配合，前后調(diào)節(jié)板的上表面設(shè)有滑軌，左右調(diào)節(jié)板通過該滑軌與前后調(diào)節(jié)板配合；跨距調(diào)節(jié)裝置包括手柄、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、絲杠支架、滑動塊、絲杠螺母、絲杠、擋板、導(dǎo)軌、齒輪箱和鎖緊螺栓，導(dǎo)軌與底板上表面通過螺栓連接，底版的兩個側(cè)面通過螺栓與兩個擋板連接，導(dǎo)軌的上表面垂直安裝兩個絲杠支架，滑動塊與絲杠螺母通過螺栓連接，兩絲杠螺母分別安裝在絲杠兩側(cè)，絲杠的中部留有l(wèi)_20mm的退刀槽，退刀槽的一側(cè)為左旋螺紋，另一側(cè)為右旋螺紋，絲杠兩端分別穿過兩絲杠支架，其中一端延伸至齒輪箱內(nèi)，并與齒輪箱內(nèi)的第一齒輪和第二齒輪通過銷釘連接，齒輪箱內(nèi)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(shù)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杠螺母的下表面，壓頭與壓頭底通過螺栓連接；[0008](二)下夾具
[0009]下夾具包括:調(diào)整平臺、跨距調(diào)節(jié)裝置、跨距測量裝置、組合支座。
[0010]所述調(diào)整平臺包括前后調(diào)節(jié)板和左右調(diào)節(jié)板，左右調(diào)節(jié)板的上表面設(shè)有一個滑軌，底板下表面通過滑軌與左右調(diào)節(jié)板配合，前后調(diào)節(jié)板的上表面設(shè)有滑軌，左右調(diào)節(jié)板通過該滑軌與前后調(diào)節(jié)板配合；跨距調(diào)節(jié)裝置包括手柄、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、絲杠支架、滑動塊、絲杠螺母、絲杠、擋板、導(dǎo)軌、齒輪箱和鎖緊螺栓，導(dǎo)軌與底板上表面通過螺栓連接，底版的兩個側(cè)面通過螺栓與兩個擋板連接，導(dǎo)軌的上表面垂直安裝兩個絲杠支架，滑動塊與絲杠螺母通過螺栓連接，兩絲杠螺母分別安裝在絲杠兩側(cè)，絲杠的中部留有l(wèi)-20mm的退刀槽，退刀槽的一側(cè)為左旋螺紋，另一側(cè)為右旋螺紋，絲杠兩端分別穿過兩絲杠支架，其中一端延伸至齒輪箱內(nèi)，并與齒輪箱內(nèi)的第一齒輪和第二齒輪通過銷釘連接，齒輪箱內(nèi)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(shù)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(cè)設(shè)有標度尺。
[0011]所述的跨距測量裝置為帶數(shù)顯功能的標尺，標尺為容柵尺、磁柵尺或光柵尺。
[0012]所述的絲杠左、右旋螺紋間設(shè)置的退刀槽，其寬度范圍為l_20mm。
[0013]所述的齒輪箱設(shè)置在絲杠的一端或兩端。
[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(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果，
[0016]本發(fā)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(nèi)外測試標準的前提下，通過采取夾具通用化、變速調(diào)節(jié)跨距、數(shù)顯跨距、支座設(shè)置標尺和雙向?qū)χ形宸N技術(shù)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，然后安裝合適的壓頭即可。此外，該夾具也可用于復(fù)合材料層間剪切及夾層結(jié)構(gòu)長梁彎曲性能測試；利用齒輪傳動變速調(diào)節(jié)跨距，先粗調(diào)，后精調(diào)。粗調(diào)采用大傳動比齒輪組，加快調(diào)節(jié)速度，提高效率，精調(diào)采用小傳動比齒輪組，提高調(diào)節(jié)精度；傳統(tǒng)的夾具進行跨距調(diào)節(jié)時，需要先設(shè)置跨距，再測量跨距，往往要反復(fù)多次才能得到滿足精度要求的跨距，本發(fā)明可數(shù)字化實時顯示跨距，使跨距調(diào)節(jié)一步到位；支座側(cè)面設(shè)有長度刻度，替代了傳統(tǒng)的限位銷，無需預(yù)先安置限位銷，從而使試樣安置更加快捷；傳統(tǒng)夾具只有支座能夠沿單方向調(diào)整，本發(fā)明夾具的上、下夾具調(diào)整平臺可沿兩個相互垂直的方向調(diào)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(shù)據(jù)造成的不利影響，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。
[0017]本發(fā)明夾具可顯著提高四點彎曲的測試效率。對于高強中模碳纖維(如T700H，T800)增強的樹脂基復(fù)合材料，采用三點彎曲方法時，破壞往往發(fā)生在壓頭下方的受壓面上，導(dǎo)致彎曲強度嚴重偏低，數(shù)據(jù)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(fā)生，提供相對穩(wěn)定和真實的性能值。本發(fā)明解決了跨距調(diào)節(jié)繁瑣難題，使四點彎曲測試過程簡便易行，可以實現(xiàn)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(fā)明上夾具或下夾具總體結(jié)構(gòu)示意圖(不帶跨距測量裝置)；[0019]圖2是本發(fā)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(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[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(jié)構(gòu)形式相同。上夾具包括:調(diào)整平臺、跨距調(diào)節(jié)裝置、跨距測量裝置、組合壓頭，下夾具包括:調(diào)整平臺、跨距調(diào)節(jié)裝置、跨距測量裝置、組合支座。
[0023]跨距調(diào)節(jié)裝置包括手柄1、齒輪2、齒輪3、齒輪10、齒輪11、絲杠支架4、滑動塊5、絲杠螺母8、絲杠9、擋板12、導(dǎo)軌14、齒輪箱19、鎖緊螺栓18和手柄軸20 ;調(diào)整平臺包括底板13、前后調(diào)節(jié)板15和左右調(diào)節(jié)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(jié)合附圖1、附圖2和附圖3對本發(fā)明作進一步描述。
[0025]在進行復(fù)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(yù)制螺紋孔的前后調(diào)節(jié)板15安裝在試驗機上端的連接裝置上，選擇測試方法規(guī)定的壓頭6，用螺栓將其固定在壓頭底7上。調(diào)節(jié)前后調(diào)節(jié)板15，使其前后滑動，確保在前后方向上，壓頭加載中心線與試驗機加載線重合，然后擰緊螺栓使前后調(diào)節(jié)板15固定。調(diào)節(jié)左右調(diào)節(jié)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，然后擰緊螺栓使左右調(diào)節(jié)板16固定。下夾具的安裝過程與上夾具相同，不再贅述。
[0026]調(diào)節(jié)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(nèi)的齒輪3轉(zhuǎn)動，齒輪3與絲杠上的齒輪2配合，可加速絲杠9轉(zhuǎn)動，進而加快兩個絲杠螺母8的相向或背向移動，實現(xiàn)粗調(diào)，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(diào)節(jié)跨距，實現(xiàn)精調(diào)，直至兩壓頭底7接觸，選擇測試方法規(guī)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(guī)定的壓頭6，用螺栓將其固定在兩個壓頭底7上?？缇鄿y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后，打開數(shù)顯表并清零，根據(jù)數(shù)顯表的讀數(shù)，先粗調(diào)后精調(diào)跨距至合適位置。旋轉(zhuǎn)鎖緊螺栓18，防止測試時絲杠9轉(zhuǎn)動并消除間隙。下夾具的調(diào)節(jié)參照上述過程，調(diào)整完畢后，將試樣安置在支座6上，根據(jù)支座側(cè)面的刻度線對其定位，完畢即可開始試驗。
【權(quán)利要求】
1.一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特征是，夾具由上夾具和下夾具組成: (一)上夾具 上夾具包括:調(diào)整平臺、跨距調(diào)節(jié)裝置、跨距測量裝置、組合壓頭， 所述調(diào)整平臺包括底板、前后調(diào)節(jié)板和左右調(diào)節(jié)板，左右調(diào)節(jié)板的上表面設(shè)有一個滑軌，底板下表面通過滑軌與左右調(diào)節(jié)板配合，前后調(diào)節(jié)板的上表面設(shè)有滑軌，左右調(diào)節(jié)板通過該滑軌與前后調(diào)節(jié)板配合；跨距調(diào)節(jié)裝置包括手柄、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、絲杠支架、滑動塊、絲杠螺母、絲杠、擋板、導(dǎo)軌、齒輪箱和鎖緊螺栓，導(dǎo)軌與底板上表面通過螺栓連接，底版的兩個側(cè)面通過螺栓與兩個擋板連接，導(dǎo)軌的上表面垂直安裝兩個絲杠支架，滑動塊與絲杠螺母通過螺栓連接，兩絲杠螺母分別安裝在絲杠兩側(cè)，絲杠的中部留有l(wèi)-20mm的退刀槽，退刀槽的一側(cè)為左旋螺紋，另一側(cè)為右旋螺紋，絲杠兩端分別穿過兩絲杠支架，其中一端延伸至齒輪箱內(nèi)，并與齒輪箱內(nèi)的第一齒輪和第二齒輪通過銷釘連接，齒輪箱內(nèi)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(shù)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杠螺母的下表面，壓頭與壓頭底通過螺栓連接； (二)下夾具 下夾具包括:調(diào)整平臺、跨距調(diào)節(jié)裝置、跨距測量裝置、組合支座， 所述調(diào)整平臺包括前后調(diào)節(jié)板和左右調(diào)節(jié)板，左右調(diào)節(jié)板的上表面設(shè)有一個滑軌，底板下表面通過滑軌與左右調(diào)節(jié)板配合，前后調(diào)節(jié)板的上表面設(shè)有滑軌，左右調(diào)節(jié)板通過該滑軌與前后調(diào)節(jié)板配合；跨距調(diào)節(jié)裝置包括手柄、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、絲杠支架、滑動塊、絲杠螺母、絲杠、擋板、導(dǎo)軌、齒輪箱和鎖緊螺栓，導(dǎo)軌與底板上表面通過螺栓連接，底版的兩個側(cè)面通過螺栓與兩個擋板連接，導(dǎo)軌的上表面垂直安裝兩個絲杠支架，滑動塊與絲杠螺母通過螺栓連接，兩絲杠螺母分別安裝在絲杠兩側(cè)，絲杠的中部留有l(wèi)_20mm的退刀槽，退刀槽的一側(cè)為左旋螺紋，另一側(cè)為右旋螺紋，絲杠兩端分別穿過兩絲杠支架，其中一端延伸至齒輪箱內(nèi)，并與齒輪箱內(nèi)的第一齒輪和第二齒輪通過銷釘連接，齒輪箱內(nèi)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(shù)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(cè)設(shè)有標度尺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特征是，所述的跨距測量裝置為帶數(shù)顯功能的標尺，標尺為容柵尺、磁柵尺或光柵尺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特征在于，所述的絲杠左、右旋螺紋間設(shè)置的退刀槽，其寬度范圍為l_20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特征在于，所述的齒輪箱設(shè)置在絲杠的一端或兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種材料三、四點彎曲性能測試通用夾具，其特征在于，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(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】鄧立偉, 殷亮, 王海鵬, 陳新文, 王亮 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院