本發(fā)明涉及材料性能測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種異面拉伸夾具。

背景技術(shù)：

纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有質(zhì)輕高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞、可設(shè)計(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在航空航天、國防軍工、汽車建筑、電子電氣等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。相對(duì)于鈑金零部件，纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的一大特點(diǎn)就是可大面積一體化成型，顯著減少結(jié)構(gòu)件和緊固件數(shù)量，對(duì)于提高整體結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性具有重要意義。但是限于目前的技術(shù)水平和模具尺寸，復(fù)合材料零部件之間的連接仍然是不可避免的。連接質(zhì)量的好壞大大影響了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此膠接、鉚接、螺栓連接成為當(dāng)前復(fù)合材料連接研究的熱點(diǎn)問題。

評(píng)價(jià)復(fù)合材料連接強(qiáng)度的最常用手段是將兩塊搭接連接在一起的復(fù)合材料試樣置于萬能材料試驗(yàn)機(jī)中，夾緊上下兩端，然后采用拉伸方法測(cè)量連接處的斷裂載荷，計(jì)算搭接剪切強(qiáng)度，最終評(píng)價(jià)連接質(zhì)量的高低。由于連接后的兩塊復(fù)合材料樣件處于兩個(gè)不同的平面內(nèi)，因此該方法不同于普通的拉伸測(cè)試，屬于異面拉伸測(cè)試。普通的拉伸測(cè)試夾具處于同一個(gè)平面內(nèi)，為了做到異面拉伸，需要在測(cè)試樣件的兩端粘結(jié)墊片，而墊片粘結(jié)質(zhì)量不僅會(huì)影響測(cè)試成敗和準(zhǔn)確性，而且還費(fèi)時(shí)費(fèi)力，影響測(cè)試效率；另外一種方法是配置專門的異面拉伸夾具，但成套夾具價(jià)格昂貴，不是普通實(shí)驗(yàn)室能夠隨意配置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種異面拉伸夾具，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種異面拉伸夾具，用于夾緊待測(cè)試連接強(qiáng)度的兩件相互連接的零件，所述異面拉伸夾具包括固定 基座、移動(dòng)基座、連接件、壓塊和擋板，其中，在所述移動(dòng)基座上設(shè)有腔體，所述腔體沿所述移動(dòng)基座的厚度方向設(shè)置并沿所述移動(dòng)基座的厚度方向貫穿整個(gè)移動(dòng)基座，所述壓塊安裝于所述腔體內(nèi)，所述擋板連接于所述移動(dòng)基座的兩側(cè)并將所述壓塊限定在所述腔體內(nèi)，所述移動(dòng)基座可滑動(dòng)地連接于所述固定基座上，所述連接件的一端與所述固定基座連接，所述連接件的另一端與萬能試驗(yàn)機(jī)連接，從而將所述固定基座連接于萬能試驗(yàn)機(jī)。

較佳地，在使用時(shí)兩件相互連接的零件的一端伸入所述腔體內(nèi)并通過所述壓塊壓緊，兩件相互連接的零件的另一端通過萬能試驗(yàn)機(jī)夾緊，通過調(diào)整所述移動(dòng)基座相對(duì)所述固定基座的位置，從而使得兩件相互連接的零件的伸入所述腔體內(nèi)的一端向左或向右移動(dòng)一個(gè)零件厚度的距離。

較佳地，所述異面拉伸夾具用于測(cè)試復(fù)合材料的連接強(qiáng)度。

較佳地，通過螺釘將所述擋板連接于所述固定基座上。

較佳地，在所述移動(dòng)基座的與所述固定基座連接的一端設(shè)有連接部，所述連接部上設(shè)有第一卡槽，在所述固定基座的與所述移動(dòng)基座連接的一端設(shè)有第二卡槽，在所述第二卡槽內(nèi)設(shè)有凸出部，通過將所述連接部伸入所述第二卡槽內(nèi)以及將所述凸出部卡入所述第一卡槽中，從而將所述移動(dòng)基座可滑動(dòng)地連接到所述固定基座。

較佳地，在所述固定基座的所述第二卡槽的側(cè)壁上設(shè)有固定孔，所述固定孔貫穿所述第二卡槽的側(cè)壁，在所述固定孔內(nèi)安裝固定螺栓來對(duì)所述固定基座進(jìn)行固定。

較佳地，所述固定基座的端部設(shè)有進(jìn)樣孔，所述進(jìn)樣孔與所述腔體垂直連通，待測(cè)試連接強(qiáng)度的兩件相互連接的零件從所述進(jìn)樣孔伸入所述腔體內(nèi)并由所述壓塊壓緊。

較佳地，所述進(jìn)樣孔設(shè)于所述固定基座的端部的中部。

較佳地，在所述進(jìn)樣孔兩側(cè)的所述移動(dòng)基座的端面上設(shè)有刻度。

較佳地，在所述移動(dòng)基座的上表面和/或下表面設(shè)有刻度，且所述刻度設(shè)于所述腔體的外周的前部和/或后部。

較佳地，所述刻度設(shè)于所述進(jìn)樣孔的上方。

較佳地，在所述腔體的前方的中點(diǎn)設(shè)置零刻度，且從零刻度分別向左和右 依次設(shè)置其他刻度。

較佳地，所述移動(dòng)基座的寬度大于所述固定基座的寬度，從而當(dāng)所述移動(dòng)基座安裝于所述固定基座上時(shí)，所述移動(dòng)基座的兩端從所述固定基座的兩側(cè)突出。

較佳地，所述移動(dòng)基座的寬度是所述固定基座的寬度的15％-30％。

較佳地，所述移動(dòng)基座比所述固定基座寬20-30mm。

較佳地，所述移動(dòng)基座的一端設(shè)有連接部，在所述連接部上設(shè)有刻度，該刻度設(shè)于所述移動(dòng)基座的所述連接部與所述固定基座接觸的側(cè)面。

較佳地，所述移動(dòng)基座的頂端設(shè)有連接件安裝孔，所述連接件的下端連接于所述連接件安裝孔內(nèi)。

較佳地，在所述腔體內(nèi)設(shè)置兩塊壓塊，在所述兩塊壓塊的彼此相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面上設(shè)有鋸齒，從而在所述壓塊夾緊待測(cè)試連接強(qiáng)度的兩件相互連接的零件時(shí)不發(fā)生滑移。

較佳地，所述兩塊壓塊的尺寸與所述腔體匹配，且所述兩塊壓塊的厚度之和小于所述腔體的寬度，從而所述壓塊能夠在所述固定基座內(nèi)左右滑動(dòng)并夾緊或松開待測(cè)試連接強(qiáng)度的兩件相互連接的零件。

較佳地，所述異面拉伸夾具還包括緊固套環(huán)，通過所述緊固套環(huán)將所述連接件分別與所述固定基座和萬能試驗(yàn)機(jī)鎖緊。

較佳地，在所述移動(dòng)基座的所述腔體的兩側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)調(diào)節(jié)孔，所述調(diào)節(jié)孔貫穿所述腔體的側(cè)壁，在所述調(diào)節(jié)孔內(nèi)安裝調(diào)節(jié)螺栓來對(duì)所述壓塊進(jìn)行固定。

較佳地，所述連接件為連接銷，在所述連接銷的一端設(shè)有連接孔，通過所述連接孔與萬能試驗(yàn)機(jī)的接頭進(jìn)行插銷式連接，以及所述連接銷的另一端與所述固定基座螺紋連接。

本發(fā)明的異面拉伸夾具可以與普通拉伸夾具配合使用，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測(cè)試準(zhǔn)確、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的使用推廣價(jià)值。

附圖說明

圖1是本發(fā)明異面拉伸夾具的立體圖；

圖2是本發(fā)明異面拉伸夾具的分解圖；

圖3是本發(fā)明異面拉伸夾具的固定基座的立體圖；以及

圖4是本發(fā)明異面拉伸夾具的移動(dòng)基座的立體圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以便更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)理解的是，附圖所示的實(shí)施例并不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而只是為了說明本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)精神。

本發(fā)明的異面拉伸夾具主要用于夾緊待測(cè)試連接強(qiáng)度的兩件相互連接的零件。其通常包括固定基座、移動(dòng)基座和連接件。其中，在移動(dòng)基座上設(shè)有腔體，在腔體內(nèi)設(shè)有壓塊，移動(dòng)基座的一端可滑動(dòng)地連接于固定基座上，連接件用于將固定基座連接于萬能試驗(yàn)機(jī)。使用時(shí)，兩件相互連接的零件的一端伸入所述腔體內(nèi)并通過所述壓塊壓緊，兩件相互連接的零件的另一端通過萬能試驗(yàn)機(jī)夾緊，通過調(diào)整所述移動(dòng)基座相對(duì)所述固定基座的位置，從而使得兩件相互連接的零件的伸入所述腔體內(nèi)的一端向左或向右移動(dòng)一個(gè)零件厚度的距離。

在本文的描述中，待測(cè)試樣品、測(cè)試樣品、兩件相互連接的零件、以及待測(cè)試連接強(qiáng)度的兩件相互連接的零件具有相同的含義。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明的異面拉伸夾具100的立體圖。如圖1所示，異面拉伸夾具100包括固定基座10、移動(dòng)基座20、連接件30和壓塊40。移動(dòng)基座20設(shè)有腔體21，壓塊40安裝于腔體21內(nèi)。移動(dòng)基座20的一端可滑動(dòng)地連接于固定基座10上，連接件30將固定基座10連接于萬能試驗(yàn)機(jī)(圖未示)。使用時(shí)，兩件相互連接的零件(圖未示)的一端伸入腔體(11)內(nèi)并通過壓塊40壓緊，另一端通過萬能試驗(yàn)機(jī)夾緊，通過調(diào)整所述移動(dòng)基座20相對(duì)所述固定基座10的位置，從而使得兩件相互連接的零件的伸入腔體21內(nèi)的一端向左或向右移動(dòng)一個(gè)零件厚度的距離。

圖2為本發(fā)明的異面拉伸夾具100的分解圖，圖3為本發(fā)明的異面拉伸夾具100的固定基座10的立體圖。如圖1-2所示，固定基座10整體上為棱柱狀，其中，在基座10的底部(圖3所示的方向)設(shè)有第二凹槽12，在基座10的頂 部設(shè)有連接件安裝孔11，在第二凹槽12的內(nèi)部兩側(cè)設(shè)有凸起121。其中，第二凹槽12用于與移動(dòng)基座20上的連接部22配合，凸起121用于與移動(dòng)基座20上的第一凹槽23配合，連接件安裝孔11用于與連接件30配合。在第二凹槽12的側(cè)壁上設(shè)有固定孔13，固定孔13為通孔，其貫穿第二凹槽12的側(cè)壁，固定螺栓131穿過固定孔13與移動(dòng)基座20的連接部22接觸，當(dāng)在測(cè)試時(shí)調(diào)整好移動(dòng)基座20相對(duì)于固定基座10的相對(duì)位置后，旋緊固定螺栓131將移動(dòng)基座20固定于固定基座10上，下文將會(huì)詳細(xì)描述。

圖4為本發(fā)明的異面拉伸夾具100的移動(dòng)基座20的立體圖。如圖4所示，移動(dòng)基座20整體上也呈棱柱狀，在移動(dòng)基座20的上部(圖4所示的方向)設(shè)有連接部22，在移動(dòng)基座20的中下部設(shè)有腔體21，在腔體21的底部設(shè)有進(jìn)樣孔24，在腔體21的下方的移動(dòng)基座20前表面上設(shè)有刻度25，刻度25位于進(jìn)樣孔24的外側(cè)壁上。在移動(dòng)基座20的腔體21的兩側(cè)壁上設(shè)有多個(gè)調(diào)節(jié)孔26，調(diào)節(jié)孔26為通孔，其貫穿腔體21的側(cè)壁，調(diào)節(jié)螺栓42穿過調(diào)節(jié)孔26并抵靠在壓塊40上，從而對(duì)兩塊壓塊40之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，并進(jìn)一步調(diào)節(jié)壓塊施加于測(cè)試樣品上的力。

在本發(fā)明的異面拉伸夾具100中，移動(dòng)基座20的寬度大于固定基座10的寬度，從而當(dāng)移動(dòng)基座20安裝于固定基座10上時(shí)，移動(dòng)基座20的兩端從固定基座10的兩側(cè)突出，較佳地，移動(dòng)基座20的寬度是固定基座10的寬度的15％-30％，更佳地，移動(dòng)基座20比固定基座10寬20-30mm。

如圖2、4所示，在移動(dòng)基座20的連接部22上設(shè)有刻度221，較佳地，刻度221設(shè)于連接部22的側(cè)面220上。在本實(shí)施例中，通過如下方式設(shè)置刻度221。即將移動(dòng)基座20安裝于固定基座10上后，調(diào)整移動(dòng)基座20相對(duì)于固定基座10的位置，當(dāng)固定基座10位于移動(dòng)基座20的正中位置時(shí)，即移動(dòng)基座20的兩側(cè)突出固定基座10的部分相等時(shí)，也即移動(dòng)基座20關(guān)于固定基座10對(duì)稱時(shí)，在移動(dòng)基座20兩側(cè)的突出于固定基座10的部分上設(shè)置刻度221。通過這樣設(shè)置刻度221，可以使得加工量最小，節(jié)省加工成本，同時(shí)方便操作。這是因?yàn)榭潭?21主要是用于當(dāng)需要對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行測(cè)試時(shí)，調(diào)整移動(dòng)基座20相對(duì)于固定基座10的位置，因此，這樣設(shè)置刻度221，在調(diào)整移動(dòng)基座20相對(duì)于固定基座10的相對(duì)位置時(shí)，只需要移動(dòng)相應(yīng)的刻度單位即可。

雖然本實(shí)施例中刻度221設(shè)置于移動(dòng)基座20的突出于固定基座10的部分，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，也可以沿移動(dòng)基座20的連接部22的與固定基座10接觸的整個(gè)側(cè)面設(shè)置刻度。

如圖2所示，連接件30為連接銷，該連接銷為圓柱體，連接銷30上端的直徑比下端小，從而在連接銷30的上端形成一個(gè)伸入萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)(圖未示)的接頭的伸出部31。在伸出部31上設(shè)有連接孔310，通過連接孔310與萬能試驗(yàn)機(jī)的接頭進(jìn)行插銷式連接。連接銷30的下端伸入固定基座10上的連接件安裝孔11內(nèi)。較佳地，連接銷30的下端與固定基座10螺紋連接。

本發(fā)明的異面拉伸夾具100還包括緊固套環(huán)32、33，其中上端的緊固套環(huán)32通過螺紋將連接銷30與萬能試驗(yàn)機(jī)的接頭鎖緊，下端的緊固套環(huán)33通過螺紋將連接銷30與固定基座10鎖緊。

如圖2所示，本發(fā)明的異面拉伸夾具100包括兩塊壓塊40，每一塊壓塊40呈棱柱狀，且壓塊40的尺寸與移動(dòng)基座20的腔體21相比配，在本實(shí)施例中，壓塊40的長度比腔體21的長度略小，從而將壓塊40安裝于腔體21中。壓塊40的厚度小于移動(dòng)基座20的腔體21的寬度的1/2，即兩塊壓塊40合在一起時(shí)其厚度小于腔體21的寬度，較佳地，兩塊壓塊40合在一起時(shí)，該兩塊壓塊的總厚度是腔體21的寬度的9/10，更佳地，兩塊壓塊40合在一起時(shí)，該兩塊壓塊的總厚度比腔體21的寬度小10mm。

其中，兩塊壓塊40的相對(duì)的表面(即接觸面)上設(shè)有鋸齒，用于將測(cè)試樣品夾緊，使得測(cè)試時(shí)不發(fā)生滑移，從而保證測(cè)試的準(zhǔn)確性和精確性。

如圖2所示，本發(fā)明的異面拉伸夾具100還包括擋板50、51。擋板50、51別安裝于移動(dòng)基座20的前、后表面上，用于將壓塊40固定于移動(dòng)基座20的腔體21內(nèi)。在本實(shí)施例中，擋板50、51通過螺釘52固定于移動(dòng)基座20上。雖然本實(shí)施例中使用螺釘52將擋板50、51固定于移動(dòng)基座20上，然而本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，也可以使用本領(lǐng)域通常采用的其它連接方式將擋板50、51固定于移動(dòng)基座20上。

如圖1-2所示，安裝時(shí)，壓塊40安裝于移動(dòng)基座20的腔體21中并通過擋板50、51固定，其中，擋板50、51通過螺釘52連接于移動(dòng)基座20上，將移動(dòng)基座20的連接部22從側(cè)面插入固定基座10的第二凹槽12中，從而將連 接部22容納與第二凹槽12內(nèi)，其中固定基座10的凸起121容納于第一凹槽23內(nèi)，連接部22可以在第二凹槽12中左右(橫向)滑動(dòng)，從而帶動(dòng)移動(dòng)基座20相對(duì)于固定基座10滑動(dòng)，從而調(diào)整移動(dòng)基座20相對(duì)于固定基座10的位置。連接銷30的下端伸入連接件安裝孔11內(nèi)，并通過緊固套環(huán)33將連接銷30與固定基座10鎖緊，連接銷30的上端與萬能試驗(yàn)機(jī)連接，并通過緊固套環(huán)32將連接銷30與萬能試驗(yàn)機(jī)的接頭鎖緊。最后將調(diào)節(jié)螺栓51安裝于調(diào)節(jié)孔26內(nèi)，將固定螺栓131安裝于固定孔13內(nèi)。組裝好后的異面拉伸夾具100如圖1所示。

下面對(duì)本發(fā)明的異面拉伸夾具100使用方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明的異面拉伸夾具100主要用來測(cè)試兩塊搭接連接在一起的復(fù)合材料(下文簡稱為試樣)的連接強(qiáng)度。

(1)向內(nèi)旋緊調(diào)節(jié)螺栓42，使兩個(gè)壓緊塊40接觸，并且接觸線與移動(dòng)基座20上的中央刻線處于同一直線上；根據(jù)試樣的厚度反向調(diào)整壓緊塊40的位置，如試樣厚度為3mm，則旋松調(diào)節(jié)螺栓42，使兩個(gè)壓緊塊40分別向后移動(dòng)1.5mm，此時(shí)壓緊塊間隙為3mm；

(2)將試樣一端通過移動(dòng)基座20底部的進(jìn)樣孔24放入壓緊塊40之間，根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)確定夾緊長度，并且調(diào)整試樣使其與移動(dòng)基座20的所有底邊垂直，然后使用扭力扳手旋緊調(diào)節(jié)螺栓42(例如扭力為40～55N·m)，檢查試樣是否處于進(jìn)樣孔21的中間位置；

(3)將連接銷30與固定基座10連接在一起并安裝在萬能試驗(yàn)機(jī)的接頭上，旋緊上下兩個(gè)緊固套環(huán)32；

(4)將移動(dòng)基座20插入固定基座10的第二凹槽12內(nèi)，調(diào)整移動(dòng)基座20水平位置，使其兩端伸出固定基座10的長度相同，然后根據(jù)試樣放置情況，向某一端移動(dòng)，移動(dòng)距離為試樣的厚度，然后旋緊固定螺栓131；

(5)降低異面拉伸夾具的高度，使試樣能夠被萬能試驗(yàn)機(jī)的下夾頭夾住，夾緊長度根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)而定；

(6)在萬能試驗(yàn)機(jī)中選擇測(cè)試方法，輸入測(cè)試和樣品參數(shù)，開始試驗(yàn)；

(7)同組試樣的厚度一般是一致的，所以一個(gè)試樣測(cè)試完成后不需要再調(diào)整移動(dòng)基座20的位置，只需要稍微旋松調(diào)節(jié)螺栓42，將測(cè)完的試樣取出， 再放置新的試樣，使用扭力扳手重新旋緊即可；若是不同厚度的試樣，則需取下移動(dòng)基座20，重復(fù)步驟(1)-(6)。

下面以一個(gè)測(cè)試實(shí)例具體說明本發(fā)明的異面拉伸夾具100的使用方法。

假設(shè)待測(cè)樣品為連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料電阻焊接試樣，總長度為178mm，寬度為25.4mm，搭接長度為25.4mm，復(fù)合材料厚度為3mm，搭接區(qū)厚度為6mm，參考標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1002。

首先向內(nèi)旋緊兩側(cè)的壓緊螺栓42，使兩個(gè)壓緊塊40接觸，并且接觸線與移動(dòng)基座上的中央刻線處于同一直線上；

然后旋松壓緊螺栓，使兩個(gè)壓緊塊分別向后移動(dòng)1.5mm，此時(shí)壓緊塊間隙為3mm；

將試樣一端通過進(jìn)樣孔24放入壓緊塊40之間，夾緊長度為25.4mm，并且調(diào)整試樣使其與移動(dòng)基座20的所有底邊垂直，使用扭力扳手旋緊壓緊螺栓42，扭力為50N·m；

將連接銷30與固定基座10連接在一起，然后安裝在萬能試驗(yàn)機(jī)的接頭上，旋緊上下兩個(gè)緊固套環(huán)52；

將移動(dòng)基座20插入固定基座10的第一凹槽12，調(diào)整移動(dòng)基座20的水平位置，使其兩端伸出固定基座10的長度相同，然后向某一端移動(dòng)3mm，旋緊固定螺栓131；

降低異面拉伸夾具的高度，使試樣能夠被萬能試驗(yàn)機(jī)的夾頭夾住，夾緊長度為25.4mm；

在萬能試驗(yàn)機(jī)中選擇測(cè)試方法，輸入測(cè)試和樣品參數(shù)，開始試驗(yàn)。

本發(fā)明的異面拉伸夾具可以與普通拉伸夾具配合使用，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，測(cè)試準(zhǔn)確、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，具有很好的使用推廣價(jià)值。

以上已詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但應(yīng)理解到，在閱讀了本發(fā)明的上述講授內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改。這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。