輔助金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)的工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及金屬材料測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是輔助金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)的工具。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料以其優(yōu)越的物理、化學(xué)及工藝性能而成為現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的基本生產(chǎn)材料。金屬材料零部件具有優(yōu)異的機(jī)械性能，如高強(qiáng)度與高硬度，良好的塑性與韌性，特殊處理后獲得的抗腐蝕與耐熱性等特殊性能，可幫助產(chǎn)品在更加嚴(yán)苛的使用環(huán)境下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。力學(xué)性能試驗(yàn)作為反映金屬材料機(jī)械性能最為直觀，數(shù)據(jù)處理最為簡(jiǎn)便且具有代表性的試驗(yàn)項(xiàng)目，不僅為零部件產(chǎn)品的質(zhì)量把關(guān)提供有效的數(shù)據(jù)支撐，還能對(duì)產(chǎn)品的失效分析，以及制定熱處理工藝、機(jī)加工路線等研究起到重要作用。目前在工業(yè)領(lǐng)域中所普遍采用的金屬材料力學(xué)性能測(cè)試主要包括硬度、拉伸、沖擊等試驗(yàn)項(xiàng)目。
[0003]由于國(guó)內(nèi)外制造業(yè)發(fā)展的不斷升級(jí)，對(duì)于產(chǎn)品零件的質(zhì)量也提出了更高的要求。雖然國(guó)內(nèi)的各類試驗(yàn)室通過購(gòu)置新型的試驗(yàn)設(shè)備提高了相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及試驗(yàn)效率，但這類設(shè)備一般提升的是載荷控制技術(shù)及部分測(cè)量的自動(dòng)化程度，而對(duì)于試樣的制備、定位，以及仍需采用人工測(cè)量的試驗(yàn)參數(shù)等，針對(duì)諸如此類需求的輔助工裝仍很少見，而且功能一般具有較大局限性，操作較為不便。
[0004]首先以硬度試驗(yàn)為例，為了避免待測(cè)試樣的表面處理工藝(如發(fā)藍(lán)、鍍層)或表面質(zhì)量(如脫碳，粗糙度大)對(duì)施加試驗(yàn)載荷及測(cè)量壓痕所造成的影響，需要對(duì)試樣進(jìn)行磨拋制備。然而對(duì)于部分形狀及尺寸特殊的零件，比如短小的定位銷，細(xì)長(zhǎng)的挺桿等零件不僅難以拿捏且極易磨歪，無法保證其上下表面的平行度且有飛樣、傷手等風(fēng)險(xiǎn)因素存在。此外對(duì)于卡簧、墊片或彈簧墊圈等外形扁薄的環(huán)狀零件，則一般只能在砂紙上手推，不僅難以去除鍍層或脫碳等表面影響，對(duì)于偏軟的銅墊件，磨拋時(shí)較易形變從而影響對(duì)硬度壓痕的測(cè)量精度，所以對(duì)此類零件的制備一般耗時(shí)費(fèi)力，也較難獲得真實(shí)的測(cè)量結(jié)果。
[0005]其次是針對(duì)拉伸試驗(yàn)結(jié)束后斷裂試樣的斷后延伸率、收縮率的測(cè)量，目前較多采用的是一種縱向施加緊固的夾具結(jié)構(gòu)，通過把兩斷裂的拉伸試樣置于相同尺寸的帶槽底座上以保持同心，再分別從試樣夾持端上方以螺旋傳動(dòng)令壓頭壓緊試樣。但這兩個(gè)縱向緊固機(jī)構(gòu)較大限制了游標(biāo)卡尺的操作空間，而且這種螺旋傳動(dòng)的加、卸載費(fèi)時(shí)費(fèi)力，操作效率偏低而不利于在大批量試驗(yàn)中使用。
[0006]最后，對(duì)于反映金屬材料韌性的沖擊試驗(yàn)，目前廣泛使用的擺錘沖擊設(shè)備出于安全考慮，常在機(jī)身外加裝防護(hù)網(wǎng)罩而只在側(cè)面開有小門，試驗(yàn)人員利用所配長(zhǎng)柄夾鉗進(jìn)行送樣。該夾鉗一般利用剪式結(jié)構(gòu)，其夾持端帶有定位齒，操作者在擺錘升起后持夾鉗穿過小門從設(shè)備支座上方送樣，待試樣落座后松開夾鉗并仍從試樣上方退出。由于該鉗結(jié)構(gòu)過于簡(jiǎn)單，夾持端尺寸與砧座間距的間隙較小，加之空間受限，所以放樣通常不易一次到位，定位精度時(shí)常無法保證。另外較常出現(xiàn)的問題是在松開夾鉗時(shí)易拖帶試樣，使其與砧座的間隙增大，并造成缺口對(duì)稱面偏離打擊中心，最終令試驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]基于以上所述問題，本實(shí)用新型針對(duì)性的設(shè)計(jì)了輔助金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)的工裝予以解決。
[0008]對(duì)于形狀難以制樣的零件，通過專用夾具進(jìn)行鑲嵌后一起置于轉(zhuǎn)盤裝置上進(jìn)行磨拋，因而可解決試樣難以在磨拋機(jī)上制樣及磨拋質(zhì)量不理想的問題。
[0009]設(shè)計(jì)了用于細(xì)小零件硬度力學(xué)性能試驗(yàn)的夾具，包括:底座，包含一個(gè)槽口向上的U型槽，一個(gè)從側(cè)面所鉆的螺孔及腰部?jī)蓚?cè)的通口槽;L型滑塊，包含一道V型槽及兩個(gè)支腳結(jié)構(gòu)，其中V型槽用于增加銷、桿類圓柱面零件與滑塊的接觸面積，而兩個(gè)支腳與所述座腰兩側(cè)的槽口采取滑動(dòng)配合，防止滑塊在緊固零件時(shí)發(fā)生傾斜;緊固螺栓，用于擰入螺孔并以螺旋傳動(dòng)方式通過推動(dòng)滑塊向細(xì)小件施加緊固力。
[0010]進(jìn)一步的，用于細(xì)小零件硬度力學(xué)性能試驗(yàn)的夾具，其底座從自身底面向上刨出兩個(gè)平面槽，以利于在臺(tái)鉗上向夾具提供更大的緊固力矩。
[0011]設(shè)計(jì)了用于環(huán)類零件硬度力學(xué)性能試驗(yàn)的夾具，包括:夾具體，包含從前后兩端向內(nèi)所開的深槽，且兩側(cè)擁有L型翼板結(jié)構(gòu)，中心開有通孔及螺孔，此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮機(jī)加工因素并為相關(guān)部件提供作動(dòng)空間及支撐;正反牙絲桿，穿過夾具體的中心孔，頂端開有銷孔，用于為硬度試樣的緊固機(jī)構(gòu)傳遞載荷;T型連接板，穿過夾具體的槽口，用于連接試樣緊固機(jī)構(gòu)，其頭部擁有蝶翼，與夾具體兩側(cè)翼板為滑動(dòng)配合;擋板，緊固于夾具體兩端，用于為正反牙絲桿提供適當(dāng)支撐并限制T型連接板的行程;鉗口，緊固于T型連接板底端，用于緊固試樣，其頂面與夾具體翼板的底面為滑動(dòng)配合;鉗口固定螺栓，用于將鉗口緊固于T型連接板；壓板，上表面擁有一座孔，用于控制試樣與夾具體底面的平行度;彈簧座，頂端為絲桿，可擰入夾具體的螺孔內(nèi)，末端為光滑桿身;壓簧，一端插入壓板的座孔，另一端套入彈簧座的光滑桿身，用于向壓板提供適當(dāng)壓力；短銷，可插入正反牙絲桿頂端的銷孔，用于配接相應(yīng)加力部件;軸套，頂端開有銷孔，末端開有槽口，可沿此插入正反牙絲桿及短銷;長(zhǎng)銷，可插入軸套頂端的銷孔，用于施加緊固力矩。
[0012]進(jìn)一步的，用于環(huán)類零件硬度力學(xué)性能試驗(yàn)的夾具，其軸套在試樣緊固完成后可從正反牙絲桿及短銷上拆卸，以減少磨拋時(shí)夾具的體積。而壓板在制樣前后均可從壓簧處脫離，以便更換不同尺寸配件以適應(yīng)各種形狀大小的試樣。
[0013]對(duì)于斷裂試樣延伸率及收縮率的測(cè)量，通過專用夾具快速實(shí)現(xiàn)斷裂試樣在水平面上沿?cái)嗝娴呐浣樱恍鑿囊粋?cè)施加緊固力，這不僅大為提高操作效率且為卡尺提供了充分的測(cè)量空間。
[0014]設(shè)計(jì)了用于零件拉伸斷裂力學(xué)性能試驗(yàn)的夾具，包括:固定支架，上方開有錐形定位孔，下方開有五邊形的通槽口；導(dǎo)軌，截面為五邊形，插入固定支架下方的通槽口 ；活動(dòng)支架，上方鉆通孔，下方開有五邊形的通槽口 ；長(zhǎng)底板，用于將固定支架緊固于導(dǎo)軌之上;短底板，用于保持活動(dòng)支架與導(dǎo)軌為相對(duì)穩(wěn)定的滑動(dòng)配合;軸套，末端開通孔且孔徑小于軸套自身內(nèi)徑，可插入活動(dòng)支架，為配接斷裂試樣的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供適當(dāng)支撐；內(nèi)螺紋頂錐，表面開有一段平面槽;旋轉(zhuǎn)手輪，用于施加載荷，其接頭端開有通孔;雙頭螺桿，用于傳遞載荷，一端帶絲，可擰入內(nèi)螺紋頂錐，另一端光滑，可插入旋轉(zhuǎn)手輪的接頭;限止螺釘，在擰入軸套后通過與內(nèi)螺紋頂錐的平面槽配合以限制內(nèi)螺紋頂錐的作動(dòng)行程;緊固螺釘，用以將雙頭螺桿緊固于旋轉(zhuǎn)手輪的接頭內(nèi)；鎖緊螺釘，從活動(dòng)支架側(cè)面擰入，用于活動(dòng)支架的定位;長(zhǎng)銷，可插入鎖緊螺釘?shù)念^部，用于對(duì)活動(dòng)支架施加緊固力。
[0015]進(jìn)一步的，用于零件拉伸斷裂力學(xué)性能試驗(yàn)的夾具，其雙頭螺桿的桿身中段直徑等于軸套的內(nèi)徑，兩端桿身直徑等于軸套末端通孔的孔徑及旋轉(zhuǎn)手輪接頭的內(nèi)徑，且手輪接頭外徑與軸套的外徑尺寸相同，以保證將緊固載荷的傳動(dòng)方式從旋轉(zhuǎn)手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)螺紋頂錐的平動(dòng)。
[0016]對(duì)于缺口沖擊試樣的定位，通過利用沖擊試驗(yàn)機(jī)的砧座使缺口對(duì)稱面與錘刃擺動(dòng)面相重合，并將缺口試樣的對(duì)中與緊固