專利名稱：扭轉試樣同心夾持套的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械技術領域，主'要涉及用于測試材料性能用的測試或試驗設備 中的試樣夾持裝置，具體就是一種扭轉試驗機上所用的扭轉試樣同心夾持套。
背景技術：
對一種材料或新材料進行力學性能測試時有一種常規試驗即扭轉試驗，在做 扭轉試驗時，由于試樣受到扭轉力的作用，試樣在扭轉過程中容易打滑，影響測 試過程的正常進行，更影響測試結果的準確性。為了消除這一弊端， 一般都在試 樣的圓柱形的夾持段上銑兩個平面以便夾緊，見圖3。同時在扭轉試驗機的夾持 裝置及壓塊形狀設計制作上也做了一些改進，如將原先使用的V形壓塊改為采 用方形壓塊用來輔助夾緊試樣。但改進后的夾緊方式在實際使用過程中還存在一 些問題， 一是試樣的夾持裝卸過程繁瑣，二是由于試樣夾持裝置沒有限位機構， 裝卸過程常因為方形壓塊直接滑進試樣的夾持位置，需要用手先將夾持裝置取 出，然后將方形壓塊分開，再將夾持裝置裝入卡盤，才能再將試樣裝入夾持裝置 中，進而進行下一步操作，它直接影響到試驗結果的準確性和試驗的效率。目前普遍應用于工業、新材料研究和大專院校教學實驗的K-50型扭轉試驗 機、NJ—50B型扭轉試驗機、微機控制電子扭轉試驗機。其中K-50型扭轉試驗 機，采用的是V形壓塊，夾持的是夾持段未銑平面的扭轉試樣。這種夾持方式 的弊端是試樣在扭轉過程中容易打滑。NJ-50B扭轉試驗機改進了夾持方式，采 用的是方形壓塊夾持試樣的方式，弊端是試樣安裝定位不可靠，容易使壓塊夾持 在試樣未銑的圓柱面上，導致試樣在扭轉過程中打滑。而微機控制的扭轉試驗機 采用微機對試驗程序進行了自動控制，同時對夾持也進行了改進，但其對夾持裝 置的改進仍未解決試樣以及夾持壓塊的裝夾限位問題，它采用的是帶有壓塊通槽 的夾持裝置，即在底座上簡單地設有兩個完全分離的半圓形定位壁，其定位壁沒 有對同心限定，直接是平面內壁，試樣夾持段在此處的位置沒有同心限定，在徑 向位置容易出現偏差，造成試樣兩夾持端夾持不同軸；另外該夾持裝置只是在底 座上有圓孔，底座上通槽即兩定位壁平面內壁之間的寬度大于圓孔的直徑，在底座的上平面與定位壁的內壁之間存在有一臺階，當扭轉試樣被扭斷時，試樣的斷 頭部分往往會卡在其中，難于取出；該夾持裝置更沒有壓塊的前行限位和試樣夾 持段推進限位設定，造成試樣試驗段標距不準確，直接影響試驗結果。綜上，這 種夾持裝置存在以下弊端1)試樣兩端在夾持過程中容易造成不同心。2)試樣夾持段的實際夾持長度 無法控制，容易造成壓塊壓在了試樣的工作段。3)試驗結束，試樣夾持段取出后 兩壓塊容易沿壓塊槽移動，堵住試樣入口，使試樣無法裝入，要裝入試樣，須先 取出夾持裝置，將兩壓塊用手分開，再裝入夾持裝置，才能裝入試樣。這樣的操 作復雜繁鎖，給實驗帶來很多不便，也影響試驗的效率和準確性。由于這種夾持裝置存在的不足和缺陷，在試驗中壓塊堵住試樣裝入孔的現象 經常發生，每次要裝試樣，都需要先取出夾持裝置，將兩壓塊分開，然后再將夾 持裝置置入卡盤，重新裝入試樣。其操作復雜繁瑣且不易夾緊試樣，夾持機構沒 有限位和同心保證，影響到試驗精度，并難以操作，不能一次到位，遇到試樣多， 時間緊的情況下，就更是連連出錯。發明內容本發明的目的是克服上述技術和設備存在的不足，對原有的試樣夾持裝置進 行改進，提供一種整體結構穩固、有限位，從結構上保證同心，裝夾方便、簡捷、 一次安裝到位，夾持牢固可靠，實驗精度高，結構輕巧簡單，實驗效率高的新的 試樣夾持裝置即扭轉試樣同心夾持套。本發明是在對已有各種夾持裝置的使用中倍感不方便而萌發改進的想法， 其構思是增加試樣夾持段的同心保證，增加試樣夾持段的推進限位，增加壓塊的 位置限位，保證試樣的正常安裝和準確到位；保證壓塊不會錯位。下面對本發明進行詳細說明 本發明的實現在于扭轉試樣同心夾持套，包括有底座，定位壁，定位壁的外 側為圓柱形，定位壁固連在底座上，分為兩個半圓狀，定位壁的外徑小于底座外 徑，在底座的邊沿上形成臺階，底座平面與定位壁內外側壁垂直，其特征在于 夾持套還設有同心定位圓(3)、壓塊限位壁(4)和試樣夾持段限位檔(5)，同 心定位圓(3)穿過底座(1)中心并使得定位壁(2)的中段內壁為圓弧狀內壁； 試樣夾持段限位檔(5)連接兩個定位壁(2)的端面，為平臺狀，其端面與定位壁(2)的端面為同一平面；在原為圓柱形本體上對稱于底座(1)中心線開有兩 個長方形槽，長方形槽的尺寸與壓塊的尺寸相對應，具體就是長方形槽的寬度依 據壓塊(8)的高度而定，壓塊置于其中，為動配合公差。長方形槽的深度加工尺寸為圓柱形本體的直徑減去試樣夾持面厚度再加l一2mm后除以2，以使得兩 長方形槽槽底間的厚度略小于試樣夾持面厚度，這樣以保證壓塊與試樣夾持面接 觸，使得壓塊起到準確夾持作用。壓塊限位壁(4)是在長方形槽的加工中形成 的，長方形槽的兩側是半圓狀定位壁(2)的兩側平面內壁(6)，長方形槽的槽 底是由同心定位圓(3)在此形成的方孔、壓塊限位壁(4)及試樣夾持段限位檔(5)的側面或僅由同心定位圓(3)在此形成的方孔和壓塊限位壁(4)構成， 也可以說槽底是帶有框邊的空心槽底。壓塊限位壁為兩對稱限位壁，均對稱于過 底座中心的一個中心面，壓塊限位壁(4)與定位壁(2)的兩側平面內壁(6) 垂直。半圓狀的定位壁的外壁要與扭轉試驗機的卡盤相配合安裝，半圓狀的定位 壁的內壁的豎向分為三段，中間段為弧形內壁是安裝試樣夾持段的位置，也是同 心度的保證；半圓狀的定位壁的兩側段為平面限位壁，是壓塊的限位保證。本發明設定了同心定位圓定位，以保證試樣夾持過程的同心度，提高了試 驗準確率；壓塊限位壁保證試樣的正常安裝，也對壓塊的安裝進行了安裝限位； 試樣夾持段限位檔保證了試樣在安裝過程一次到位，不會再推進過度，同時也限 定了壓塊壓在夾持段的固定位置。本發明的實現還在于扭轉試樣同心夾持套中設定同心定位圓(3)，其圓孔 的直徑以試樣夾持段直徑為基準，為動配合公差，定位壁(2)的外圓與扭轉試 驗機卡盤(9)上的圓形槽(10)尺寸對應，為動配合公差，定位壁2的外圓與 卡盤(9)相配合安裝。起到定位作用。本發明的實現還在于所述的試樣夾持段限位檔有一定厚度，厚度為4一 6mm，主要是保證結構有一定的強度。由于本發明針對實際試驗過程安裝試樣和壓塊存在沒有限位，試樣不能一次安攀到位，常在夾持裝置，打滑造成試驗的誤差大以及安裝過程常要反復多次的 問題，對試樣夾持裝置在原有的基礎上進行改進，發明了一種新的試樣夾持裝置， 即扭轉試樣同心夾持套，其中巧設了試樣夾持段限位檔，而其側面與壓塊限位壁 又共同構成了長方形槽的槽底邊框，同心定位圓保證了試樣的同心安裝；定位壁和同心定位圓，保證試樣安裝定位可靠；'壓塊限位壁，解決了壓塊錯位，以及夾 持操作復雜繁鎖的問題。試樣夾持段限位檔，解決了試樣置入時推進過位，試樣 裝入尺寸無法確定的問題，保證了夾持位置的準確性。其方便了夾持操作，提高 了夾持試樣的效率， 一人進行夾持操作，裝夾一根試樣僅需不到l分鐘，而且裝 夾試樣穩定性能好、可靠。本發明解決了長期以來試樣在扭轉試驗機上不易裝入， 同心度不好，不易固定，不易夾緊的看似簡單又始終沒有得以解決的技術問題。,
圖l是本發明的結構立體圖； 圖2是圖1的俯視圖；圖3是試樣一端裝入夾持套的狀態示意圖；圖4是試樣裝入夾持套中，其中一個夾持套一側帶有壓塊的狀態示意圖；圖5是扭轉試驗機的卡盤圖；圖6是扭轉試樣同心夾持套的使用狀態圖。
具體實施例方式下面結合附圖進一步詳細說明。 實施例1作為一種扭轉試樣同心夾持套，參見圖1，包括有底座1，定位壁2，定位 壁2的外側為圓柱形，定位壁2固連在底座1上，定位壁的外徑小于底座外徑， 在底座的邊沿上形成臺階。定位壁2為端面連接在一起的兩個半圓狀，連接兩個 端面的就是試樣夾持段限位檔5，底座1的平面與定位壁2垂直。定位壁2的加 工 一是對原為圓柱形本體通過底座1的中心加工同心定位圓孔3， 二是對底座 1上原為圓柱形本體對稱地軸向銑出兩個一端不封口的長方形槽。又見圖2，定 位壁2中段的圓弧狀內壁和壓塊限位壁4就是加工自然形成的，起到保證試樣夾 持段同心度及阻擋壓塊8前行或錯位的作用。試樣夾持段限位檔5連接兩個定位 壁2的端面，為平臺狀，其端面與定位壁2的端面為同一平面。長方形槽的兩側是半圓狀定位壁2的兩側平面內壁6,長方形槽的槽底是由 同心定位圓3在此形成的方孔、壓塊限位壁4以及試樣夾持段限位檔(5)的側 面構成，壓塊限位壁4與定位壁2的兩側平面內壁6垂直，并為方孔的邊沿。參見圖3，扭轉試樣一般均采用標準件，其工作段即標距段直徑為①10ram，試樣夾持段7的直徑為016mm，為了夾持可靠一般在試樣夾持段要銑出兩個平行 面，兩個平行面為試樣夾持面，兩平面間的厚度為試樣夾持面厚度。本例中通過 底座1中心的同心定位圓孔3也為①16國，加工公差為動配合公差。長方形槽的 寬度依據壓塊8的高度而定，壓塊8也是扭轉試驗機的標準件。長方形槽的深度 加工尺寸為原圓柱形本體的直徑減去試樣夾持面厚度再加lmm后除以2，本例 中原為圓柱形本體直徑是36mm，試樣夾持面厚度為12mm，故長方形槽的加工 深度尺寸為(36—12+1) +2=12.5 (mm)。長方形槽的兩側是半圓狀定位壁2的兩側平面內壁6，長方形槽的槽底是由 同心定位圓3在此形成的方孔、壓塊限位壁4及試樣夾持段限位檔5的側面構成， 壓塊限位壁4與定位壁2的兩側平面內壁6垂直。相對于己有技術中，常出現壓塊堵住試樣裝入孔，使試樣無法裝入，需要重 新取出夾持裝置，分開兩個壓塊8后再行安裝的繁瑣和干擾問題得到了根治，應 用本發明可以使得壓塊8不再錯位，不需要反復取出夾持裝置，只需通過調節壓 緊螺釘就可更換試樣。 實施例2:總體結構同實施例l，試樣夾持段限位檔5連接兩個定位壁2的端面，為圓 平臺狀，圓平臺直徑同圓柱形本體，是對底座l上原為圓柱形本體對稱地軸向銑 出兩個封口的長方形槽而形成的，此時長方形槽的槽底是由同心定位圓3在此形 成的方孔和壓塊限位壁4構成。 實施例3:總體結構同實施例l，同心定位圓3，其圓孔的直徑以試樣夾持段7直徑為基準，為動配合公差， 見圖3。定位壁2的外圓與扭轉試驗機卡盤9上的圓形槽10尺寸對應，為動配 合公差，見圖5，夾持套裝入卡盤9后擰緊壓緊螺釘12，使得壓塊8與試樣夾持 面準確接觸，見圖4，試樣夾持準確，牢固，保證扭轉試樣在扭轉過程中夾持可 靠。實施例4總體結構同實施例l，長方形槽的尺寸與壓塊8的尺寸相對應，即長方形槽 的寬度與壓塊8的高度相對應，參見圖4，壓塊8置于其中為動配合。實施例5總體結構同實施例l，試樣夾持段限位檔5有一定厚度，厚度為6mm，見圖 l和圖3，試樣夾持段限位檔5的寬度小于試樣夾持面厚度1.6mm，以保證壓塊 與試樣夾持面接觸，使得壓塊準確夾持。 實施例6總體結構同實施例5，試樣夾持段限位檔5厚度為5mm。 實施例7總體結構同實施例1,試樣夾持段限位檔5有一定寬度，寬度小于試樣夾 持面厚度lmm。壓塊限位壁4是在原為圓柱形本體的兩側對稱地銑兩個長方形 槽后自然形成的，參見圖l、圖3和圖4，用于隔擋壓塊8，限定壓塊8的位置， 槽寬尺寸與壓塊8高度相適應，槽的加工深度為12.5mm。在夾持套的頂端設有 試樣夾持段限位擋5，它將兩定位壁2連為一體，保證試樣的正常裝入，起到試 樣的推進限位。同心定位圓3在夾持套的中心軸上，同心定位圓孔3以試樣夾持 段7直徑為基準，以保證試樣安裝的同心度。 實施例8總體結構同實施例l，試樣夾持段限位檔5有一定厚度，厚度為4mm，試樣 夾持段限位檔5為圓形平臺，見圖l、圖3，此時長方形槽為兩個兩端封口的長 方形槽。 實施例9總體結構同實施例4，試樣夾持段限位檔5的形狀為橋狀平臺，厚度為6mm， 其機械強度更大一些，平臺上設有一小孔，為試樣裝入推進過程消氣孔，見圖1 和圖2。試樣夾持段限位檔5寬度小于試樣夾持面厚度lmm。長方形槽的深度加 工尺寸為圓柱形本體的直徑減去試樣夾持面厚度再加lmm后除以2， 實施例10總體結構同實施例4，試樣夾持段限位檔5的形狀為橋狀平臺，厚度為4mm， 平臺上設有一小孔，為試樣裝入推進過程消氣孔。試樣夾持段限位檔5寬度小于 試樣夾持面厚度2mm。 實施例11本發明的安裝操作是 安裝試樣的具體操作主要是參見5、圖6(一) 安裝扭轉試樣同心夾持套，先啟動扭轉試驗機將扭轉試驗機主動端卡 盤9位置調好(兩壓塊8處于水平位置)。然后松開卡盤上的壓緊螺釘12，并將 兩壓塊8分開，使其分別和兩壓緊螺釘12接觸。然后將扭轉試樣同心夾持套的 定位壁2裝入扭轉試驗機卡盤9的圓形定位槽10中，使夾持套的底座1與卡盤 9的端面接觸。(二) 安裝試樣，先將扭轉試樣7的一端裝入夾持套，安裝試樣時，要讓試 樣夾持段7的兩平面與壓塊8端面平行，并使試樣的端頭和夾持套的試樣夾持段 限位擋5接觸。(三) 安裝另一扭轉試樣同心夾持套，同樣先松動扭轉試驗機固定端卡盤9 上的壓緊螺釘12，并分別將兩壓塊8沿卡盤上的壓塊槽11分開，使壓塊8與壓 緊螺釘12接觸，然后將扭轉試樣同心夾持套插入，使定位壁2裝入扭轉試驗機 固定端的卡盤9的圓形定位槽10中，使夾持套的底座1與卡盤9的端面接觸。(四) 將扭轉試驗機的固定端調至合適位置，并將試樣的另一端裝入夾持套。(五) 夾緊試樣，先分別轉動活動端卡盤9上的壓緊鏍釘12，使壓塊8在 壓緊螺釘12力的作用下前行，并夾緊試樣的一端。然后再分別轉動固定端卡盤 9上的壓緊螺釘12，使壓塊8在壓緊螺釘12力的作用下沿壓塊槽11前行，并夾 緊試樣。(六) 進行試驗，測取數據至試樣斷裂，試驗結束。(七) 松動壓緊螺釘12，取出試樣的兩段。(八)繼續試驗，以后再做實驗就方便快捷多了，只需將試驗機主動端卡盤 9上的壓塊8調至水平位置，固定端卡盤9調至合適位置，就可直接將試樣快捷 裝入夾緊，進行試驗。 實施例12本發明的加工過程參見圖l，結構同實施例l，本發明的加工，采用O50mm的45"鋼棒料先粗 車并留有余量，車外圓，加工底座1即車大外徑046mm，底座1厚度留8mm，接 著加工圓柱形本體即車小外徑①36mm，圓柱形本伴高為34mm，加工端面，總長 為42mm，定中心，鉆鏜孔徑為①16mm的同心定位圓孔3,倒角，用分度頭銑兩 對稱槽即長方形槽，去毛刺，最后進行氧化處理。凡需要安裝和裝配之處均采用 動配合公差加工。9在工業生產、新材料研究以及大專院校的教學和科研試驗中經常性地要進行 材料性能測試,在材料或新材料的扭轉試驗測試時，試樣夾持套的使用頻率很高， 裝夾不好不僅浪費時間，降低效率，還造成試驗誤差大，本發明結構輕巧簡單、 構思新穎、操作方便、成本低廉。
權利要求
1. 一種扭轉試樣同心夾持套，包括有底座，定位壁，定位壁的外側為圓柱形，定位壁固連在底座上，分為兩個半圓狀，定位壁的外徑小于底座外徑，在底座的邊沿上形成臺階，底座平面與定位壁內外側壁垂直，其特征在于夾持套還設有同心定位圓(3)、壓塊限位壁(4)和試樣夾持段限位檔(5)，同心定位圓(3)穿過底座(1)中心并使得定位壁(2)的中段內壁為圓弧狀內壁；試樣夾持段限位檔(5)連接兩個定位壁(2)的端面，為平臺狀，其端面與定位壁(2)的端面為同一平面；在原為圓柱形本體上對稱于底座(1)中心線開有兩個長方形槽，長方形槽的寬度依據壓塊(8)的高度而定，長方形槽的深度加工尺寸為圓柱形本體的直徑減去試樣夾持面厚度再加1-2mm后除以2，壓塊限位壁(4)是在長方形槽的加工中形成的，長方形槽的兩側是半圓狀定位壁(2)的兩側平面內壁(6)，長方形槽的槽底是由同心定位圓(3)在此形成的方孔、壓塊限位壁(4)及試樣夾持段限位檔(5)的側面或僅由同心定位圓(3)在此形成的方孔和壓塊限位壁(4)構成，壓塊限位壁(4)與定位壁(2)的兩側平面內壁(6)垂直。
2、 根據權利要求1所述的扭轉試樣同心夾持套，其特征在于同心定位圓 (3)，其圓孔的直徑以試樣夾持段直徑為基準，為動配合公差，定位壁(2)的外圓與扭轉試驗機卡盤(9)上的圓形槽(10)尺寸對應，為動配合公差，定位 壁2的外圓與卡盤(9)相配合安裝。
3、 根據權利要求1所述的扭轉試樣同心夾持套，其特征在于所述的試樣 夾持段限位檔(5)的厚度為4一6mm。
全文摘要
本發明是扭轉試驗機上裝夾試樣用的扭轉試樣同心夾持套，設計中增加同心定位圓3作為試樣夾持段的同心保證，增加試樣夾持段限位檔5作為試樣夾持段的推進限位，增加壓塊限位壁4對壓塊的位置限位，保證試樣的正常安裝；保證壓塊壓在夾持段的固定位置。解決了扭轉試樣在安裝、試驗過程中的不同心，試樣夾持段位置無法確定，以及試樣裝夾困難，容易打滑，試驗精度低的問題。提供了一種整體結構穩固，輕巧簡單、裝夾方便、簡捷，夾持牢固可靠，試驗精度高的扭轉試樣同心夾持套。可廣泛用于金屬材料、非金屬材料、機械、建筑材料等的材料生產廠家、新材料研究的試驗，鑒定、技術鑒定部門及大專院校的材料力學實驗等場合。
文檔編號G01N3/04GK101251454SQ20081001782
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月28日 優先權日2008年3月28日
發明者許吉信 申請人:西安工業大學