一种扭簧定角度测力装置的制作方法

本发明属于扭簧试验领域，更具体地，涉及一种扭簧定角度测力装置。

背景技术：

精密扭簧在完成制造后，需要进行扭矩测试和进行相关各项的试验，以对扭簧性能进行检测或测试。

对于扭簧的扭力测试和对扭簧在设定的任意工作角度并保持一定周期情况下的对比试验(失效试验)，目前一般通过扭簧扭矩试验机上完成的。现有的扭簧扭矩试验机结构复杂，价格昂贵，而各种简易扭簧扭矩测定装置往往又是针对一种特定的扭簧制造的，通用性差，都不适用于100％需测试的批量需求，也都无法完成在规定的数个扭转角度通过保持一定时间后的前后扭矩的对比试验(失效试验)。

专利文献CN102175540A公开了一种扭簧扭矩测量装置,其包括支承部件、扭簧扭转端部件和扭簧固定端部件,其中扭簧扭转端部件包括固定板、转角盘、转臂和动夹板,转角盘和转臂用于确定扭转角,动夹板和转臂夹持扭簧扭转端。该技术方案中的测量装置可以实现测量不同扭转角下的扭簧扭矩和动态冲击扭矩，但是，该测量装置结构复杂，扭簧安装不便，需要通过手柄转动配合扭矩传感器实现对扭矩的测量，而且通用性较差，无法适应各批次大批量的测量。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种扭簧定角度测力装置，其通过优化的结构改进设计，利用简单可靠的装配部件即可实现对扭簧的扭力测试和失效测量，其结构简单，通用性强。

为实现上述目的，按照本发明，提供一种扭簧定角度测力装置，其特征在于，包括固定部分、转动部分以及连接部分，其中，

所述固定部分包括支座和固定板，支座为平板状，其上设置有与扭簧转动方向匹配的环形通槽以及位于弧形凹槽侧边上的刻度，用于提供扭簧转动空间及测量扭簧转动角度，所述固定板垂直设置在支座表面上，用于作为扭簧一端的支撑固定面；

所述转动部分包括转板，该转板包括设置于一端的用于支撑扭簧底部并具有中心通孔的底座、设置于所述底座一侧并凸出底座的用于插入所述弧形通槽中以相对弧形的滑动杆、以及设置于转板另一端与所述底座同轴的作动端，所述扭簧用于同轴设置于底座与作动端之间；

所述连接部分包括芯轴，其为一端端部具有凸出圆台的杆体，其用于穿过所述支座平板中心台阶孔，以使得所述扭簧可套装在该其上，该芯轴穿过端的端部伸入所述转板的作动端；

以此方式，通过驱动所述转动部分的转板在所述支座平板上绕中心轴转动，可带动扭簧绕芯轴扭转，通过测量所述转板在支座平板上转动的角度以及位于作动端上的测力装置测量得到的力矩，可实现对扭簧的力矩测量。

作为本发明的进一步优选，所述转动部分还包括螺母，其与所述滑动杆匹配，可用于在所述转动转动角度到位后将其与支座平板锁紧固定，以用于作为固定角度的扭簧失效测量。

作为本发明的进一步优选，所述转动部分的作动端为具有外周呈多边形状、内壁为方形孔的中空柱体，以用于与外部的作动装置和/或测力装置配合安装。

作为本发明的进一步优选，所述呈多边形的外周用于与套筒扳手匹配，以使得套筒扳手施力带动旋转部分转动。

作为本发明的进一步优选，所述呈方形孔的内壁用于与带表盘的力矩扳手连接和锁紧，以测量转动扭簧的扭矩。

作为本发明的进一步优选，所述所述转动部分的转板位于所述作动端与底座之间为平板状，且其与支座刻度对应的平板的侧边呈尖锐边，用于作为与对应刻度的指针，以获得转板的转动角度。

作为本发明的进一步优选，所述固定部分的支座的底部设置有与夹持装置匹配的接口。

作为本发明的进一步优选，所述固定部分的固定板具有弧形档边，用于扭簧端部抵接至固定板上时在径向上的位移。

作为本发明的进一步优选，所述连接部分还包括套接在所述芯轴杆体与扭簧内圈之间的衬套。

作为本发明的进一步优选，所述衬套选材为非金属，以保护扭簧不被擦伤。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1)本发明的测量装置针对精密扭簧的测试和试验，可以直接将扭簧安装在本装置上，通过单人手工操作即可完成精密扭簧全部的测试和试验；

2)本发明装置可通过调整旋转部分并结合其在固定部分上角度刻度(即工作角度)即可用力矩扳手读出其对应的实际扭矩，在利用锁紧螺母将装置在指定的各种角度下锁死，保持规定的时间后，即可对比前后的扭力之差，以判断失效情况。

2)本发明的装置是一次性装夹，测试数值准确，而且结构简单，操作方便实用。

附图说明

图1为按照本发明一个实施例的扭簧定角度测力装置的结构示意图；

图2为按照本发明一个实施例的扭簧定角度测力装置的结构分解图；

图3为图2中扭簧定角度测力装置的固定部分的结构示意图；

图4为图2中扭簧定角度测力装置的转动部分的结构示意图；

图5为图2中扭簧定角度测力装置的连接部分的结构示意图；

图6为按照本发明一个实施例的扭簧定角度测力装置的整体装配示意图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-支座、2-转板、3-锁紧螺母、4-芯轴、5-衬套、6-固定板、7-扭簧。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1为按照本发明一个实施例的扭簧定角度测力装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例的测量装置包括固定部分、旋转部分和连接部分。

如图1和2所示，固定部分与连接部分通过销子定位，用螺钉连接，转动部分可转动地与固定部分连接。

如图1-3所示，固定部分采用分体设计，包括支座1和固定板6，可通过夹具将固定部分夹紧。

如图3所示，支座1为平板状，其上设置有与扭簧7转动方向匹配的环形通槽以及位于弧形凹槽侧边上的刻度，用于提供扭簧7转动空间及测量扭簧7转动角度。固定板6垂直设置在支座表面上，用于作为扭簧7一端的支撑固定面。

如图3所示，在一个实施例中，支座1其上设置有方形接口，用于虎钳紧固；其上表面设置有与扭簧7最大工作角度一致的刻度盘，其最小刻度例如可以为1°(判断精度例如为0.5°)，用于指示扭簧的工作角度，如需要进一步提高精度则整个机构包括支座和指针的直接需相应成倍数增大。支座1上设置有与扭簧7最大工作角度一致环形通槽，用于形成转板的工作轨迹，该通槽的圆心的与支座要求同轴度例如可以在0.02以内，对通槽的尺寸和内部表面粗糙度可以优选在Ra0.8以上。支座1上设置例如6处螺纹孔和例如两处销孔，用于连接芯轴和固定板，其中销孔的垂直度优选在0.02以内。优选地，支座可以采用整体化设计和加工，并选用例如马氏体不锈钢材料加工。

支座1表面设有的刻度盘与扭簧最大工作转角一致，用于指示试验时扭簧的实际角度；通过转板在支座上的配合，让被测试扭簧7圆心与整个测试装置同心；同时能让转板上的指针与支座上的刻度盘零位重合，最后支座1还提供了与扭簧最大工作角度一致的同中心的环形通槽，为转板提供准确的工作轨迹。

如图3所示，固定板优选为T字形，以防止零件自身受力变形；其上设置有弧形档边，用于防止扭簧7的径向位移，其弧形的直径略大于扭簧材料的直径；其上有光度较高的大平面，是与扭簧7固定边接触的工作面并防止扭簧转动，该处需表面粗糙度例如可以在Ra0.8以上；其上设置有例如2处销孔，用于与支座配合，保证工作面的垂直度优选在0.02以内；其上设置有例如2处螺纹孔，用于与支座连接、紧固。该固定板优选可选用铝合金材料加工。

如图1-4所示，旋转部分包括转板，该转板2包括设置于一端的用于支撑扭簧底部并具有中心通孔的底座、设置于底座一侧并凸出底座的用于插入弧形通槽中以相对弧形的滑动杆、以及设置于转板另一端与底座同轴的作动端。扭簧7用于同轴设置于底座与作动端之间。

如图4所示，转板2为不规则形状，优选其上方外部设置有外六角形状，用于扳手的接口，以施力带动旋转部分工作；其上方内部设置有正方形孔，并带有内环形槽，用于与带表盘的力矩扳手连接和锁紧，方孔的尺寸应与所用力矩扳手的方轴一致并形成小间隙配合。其上方中间部位设置有两个同轴的内孔，形成铰链用于与芯轴连接，该处配合例如可以采用H7/g6。转板2外部边缘处设置有小三角形的尖锐边，作为装置的指针，该指针的侧边大平面需与后述的工作平面优选垂直度不低于0.02；其中间处设置有光滑的平面，优选该处需表面粗糙度在Ra0.8以上，用于与扭簧7活动边接触的工作面并能带动扭簧旋转；转板2下方设置有圆柱状的滑块(滑动杆)，可以让整个旋转部分能沿着底座上的相应环形通槽平稳、准确的转动，该滑块的直径与上述支座的通槽一致。优先地，转板2采用整体化设计和加工，为防止同材料粘合效应，该件选用奥氏体不锈钢材料加工。

优选地，转动部分还可以包括螺母3，其与滑动杆匹配，可用于在转动转动角度到位后将其与支座平板锁紧固定，以用于作为固定角度的扭簧7失效测量。通过支座1与连接部分旋合用套筒扳手或带表盘的力矩扳手施力，使得了扭簧7测试时能处于的正确位置并能沿要求的工作轨迹平稳准确的转动，从而进行试验，在需要进行定角度失效分析试验是，还可用锁紧螺母3将扭簧紧固，让其长时间停留在需要的工作角度位置上保持状态；锁紧螺母3优选为下部带有法兰面的螺母；用于当扭簧处于测试要工作角度时，将带有扭簧7的旋转部分锁紧在固定部分上；其下方法兰面需采用喷砂处理，以增大摩擦力来抵抗扭簧7的工作扭力。优先地，锁紧螺母选用A3钢材料加工。

如图1-5所示，连接部分一头同固定部分紧固，一头与旋转部分连接，如图5所示，连接部分包括芯轴，芯轴为一端端部具有凸出圆台的杆体，其用于穿过支座平板中心台阶孔，以使得扭簧7可套装在该其上，该芯轴穿过端的端部伸入转板的作动端保证了扭簧中心和测量装置的同心。

如图5所示，芯轴为台阶圆柱，上部为长度略大于扭簧高度细长圆柱，用于安装衬套，下部为短粗的圆柱用于与支座形成止口配合以保证垂直度要求，该芯轴中实际加工中优选同轴度在0.02以内，其下部的止口需与支座相应部位形成过盈配合，并保证装配后的垂直度优选在0.02以内；其下方外部设置有多个处螺纹过孔，用于与支座连接、紧固。优选地，芯轴可选用40Cr材料加工。

本实施例中，衬套优选为两个一样的环形圆柱体，内孔用于安装在芯轴上，外部与扭簧7内圈接触，其外径以扭簧7处于最大工作转角后内径一致；其选材为非金属，以保护扭簧7不被擦伤。衬套优选可选用聚四氟乙烯材料加工。

如图2所示，本发明实施例的测量装置工作前，先将芯轴置于装置的中心，然后将扭簧7用旋转部分沿着固定部分的环形通槽，根据情况可用扳手或力矩扳手手动施力，转动其旋转部分，此时指针所示刻度即为扭簧的工作角度，力矩扳手所示的扭矩值即为该角度下的扭簧实际工作扭矩。

如图6所示，工作时，首先将衬套5套入扭簧内圈，然后将扭簧7放入转板2的铰链孔中间，再将转板2的铰链孔套入芯轴中，同步完成转板2滑块与支座1通槽的套入，

转动转板2使之与固定板6靠紧，同时将扭簧的一头与固定板平面靠紧一头与转板平面接触，此时即为扭簧7的起始零角度，带上锁紧螺母无需拧紧，完成该步骤后。再将带表盘的力矩扳手的方轴嵌入转板的方孔中，让扳手的钢珠嵌入转板的环形槽，用扳手或力矩扳手旋转：当做测扭矩测试试验时采用带表头的力矩扳手，观察指针的达到规定的角度时，记录相应的扭矩值，通过选定的不同工作角度的测试得到的不同扭矩值，可计算出该扭簧的扭力值。

当做失效测试时采用扳手，观察指针的达到规定的角度时，再将锁紧螺母拧紧，再用力矩扳手放入旋转部分中，松开锁紧螺母，记录该角度下此刻的扭矩值，放置一定周期后，松开锁紧螺母，记录该角度下此刻的扭矩值，作前后对比的数据分析，完成该角度下失效测试。

在本发明的装置中，除了芯轴、支座、固定板和转板等4个部件的配合和定位部位的尺寸、形位公差、表面粗糙度的精度要求较高；其余部分的精度和尺寸均设置为自由公差，即可满足使用，成本低，加工工艺性和经济性好。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。