一种可拆装小试样拉伸试验机卡具的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，该卡具包括卡具主体、垫块、连接销和连接件，两套所述卡具与被加工试件依次装配在一起，通过两个卡具主体分别与拉伸试验机的两端相连，从而拉紧被加工试件。根据本实用新型提供的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，具有装配简便，同轴度高，不易损坏，试验准确度高、重现性好等特点。
【专利说明】一种可拆装小试样拉伸试验机卡具
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种测量用工具，具体涉及一种拉伸试验用工具，用于完成欧标和国标规定的Φ5ι?πι以及美国ASTM标准规定的Φ6.25mm试样的拉伸试验。
【背景技术】
[0002]金属材料，尤其是钢铁，普遍应用于航空、航天、能源、化工、交通运输、矿山机械等各个领域，这些领域对金属材料的力学性能有着严格的要求。金属材料的力学性能主要包括抗拉强度、伸长率、弹性模量等，这些指标需要通过拉伸试验机测出，其中卡具是拉伸试验机上的关键部件之一。按照国标、欧标或者ASTM标准要求，被测试件一般采用标准圆柱试件，在试验过程中，被测试件的两端固定在卡具上，卡具与拉伸试验机加载装置连接，拉伸试验机通过卡具对试样施加载荷，最终获得试样的抗拉强度、弹性模量、伸长率等力学性倉泛。
[0003]目前，在拉伸试验机上使用的卡具主要有两种，一种是表面呈平面状且带有齿的卡具，另一种是内螺纹工装卡具；二者是利用被测试件与卡具之间的摩擦力进行拉力测试。表面呈平面状且带有齿的卡具一般使用在强度低的材料上，如果测试高强度的试件，则会发生被测试件负载后打滑现象。此外，在夹持被测试件过程中，很难保证同轴度，极易发生垂直偏移，导致试验无法正常进行或测试数据不准确；高强度试件在拉伸试验过程中，有时甚至还会发生试样在标距区外断裂的情况，造成试件测试数据不准确。内螺纹工装卡具要求拉伸试样的两端必须机加成与卡具匹配的螺纹，试件两端部螺纹机加要求较高，费时、费力，因而增加被测试件整体检验成本；有时甚至会造成内螺纹工装卡具与被测试件螺纹端咬死的情况，极难拆卸试样，易造成内螺纹工装卡具的损坏。
[0004]由于上述问题的存在，本发明人对现有技术进行研究，以期研制出装配便捷、同轴度高、降低被测试件的成本、不易损坏和测量数据准确的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具。
实用新型内容
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:设置卡具主体、垫块、连接销和连接件，卡具主体的腔体底面平面上沿着竖直方向设置台阶孔，腔体底面平面上沿横向方向开设穿透于腔体底面平面的凹槽；腔体底面平面上方由下至上依次设置垫块、连接销，腔体底面平面、垫块、连接销三者由下至上层层卡住，连接销依次穿过垫块和腔体底面平面，并与连接件通过螺纹连接，被加工试件穿通过连接件的盲孔和豁槽伸入到连接件内，并卡在连接件的盲孔内；两套所述卡具与被加工试件依次装配在一起，通过两个卡具主体分别与拉伸试验机的两端相连；从而完成本实用新型。
[0006]本实用新型目的在于提供以下几方面:
[0007](I) 一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，该卡具包括:
[0008]卡具主体1，其包括圆柱状的拉伸试验机连接部Ia和圆柱状的被测试件连接部lb，两者沿轴线方向固接，其中，在拉伸试验机连接部Ia上设置与其轴线垂直的通孔lc，在被测试件连接部Ib中部设置一侧开口的腔体ld，腔体底面平面Ie与拉伸试验机连接部的轴线垂直，在腔体底面平面Ie上沿着竖直方向设置台阶孔11，在腔体底面平面Ie上沿横向方向开设穿透于腔体底面平面Ie上底面和下底面的凹槽；
[0009]垫块3，其上沿轴线方向设置垫块台阶孔31，垫块外壁的下部沿着垫块圆周方向设置垫块台阶面32，垫块台阶面与腔体底面平面Ie的台阶孔11内壁相抵接；
[0010]连接销2，其包括呈圆柱状的销头2a、呈圆锥状的锥形连接面2b和呈圆柱状的销杆2c，其中，销头2a的直径大于销杆2c的直径，销头2a和销杆2c通过锥形连接面2b固连，销头2a、锥形连接面2b和销杆2c的轴线重合，锥形连接面2b的外表面与垫块台阶孔31的内壁相抵接，在销杆2c下部的外表面上开设有外螺纹2d ；
[0011 ] 连接件4，在其上表面开设有螺纹孔41，螺纹孔41与外螺纹2d相匹配，在连接件4的侧面上开设盲孔42，在盲孔42下方开设连通盲孔和连接件下表面的豁槽43，豁槽43宽度小于盲孔42览度；
[0012]其中，拉伸试验机连接部la、垫块3、连接销2和连接件4四者的轴线重合。
[0013](2)根据上述(I)所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，所述垫块、连接销和连接件的横截面均为圆环。
[0014](3)根据上述(I)所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，所述垫块台阶孔31包括由上至下依次相连的垫块上通孔3a、半径由上至下逐渐减小的垫块中间孔3c和半径小于垫块上通孔的垫块下通孔3b。
[0015](4)根据上述(I)所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，垫块外壁下部的垫块台阶面32包括:
[0016]垫块平面3d，其与腔体底面平面Ie相抵接，和
[0017]垫块立面3e，其与垫块平面3d相连，垫块立面4e与台阶孔11的台阶孔内壁Ila相抵接。
[0018](5)根据上述(I)所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，锥形连接面2b的最大外径与销头2a的外径尺寸相等，锥形连接面2b的最小外径与销杆2c的外径尺寸相等，呈圆锥状的锥形连接面2b和呈圆柱状的销杆2c。
[0019](6)根据上述⑴所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，螺纹孔41的轴线与盲孔42的轴线垂直，且螺纹孔41与盲孔42相连通。
[0020](7)根据上述(I)所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，被加工试件5的大头端51放置在盲孔内，被加工试件5的试件杆52穿过豁槽43伸出连接件4。
[0021](8)根据上述(I)所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，所述卡具主体中，腔体Id深度大于垫块3的厚度。
[0022](9)根据上述⑴所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，盲孔42的横截面上部呈半圆形，下部呈方形。
[0023](10)根据上述⑴所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，凹槽宽度大于销杆2c直径。
[0024]根据本实用新型提供的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，具有如下有益效果:
[0025]第一，本实用新型利用连接件所形成的台阶面与被加工试件接触面之间的轴向压力进行拉力测试，在测试强度和硬度较高的被加工试件时能有效避免测试中的打滑现象及螺纹端咬死的情况，试验数据稳定、准确性高，同时延长了拉伸试验机及卡具的使用寿命。
[0026]第二，本实用新型上部分采用类似楔形的结构，即平面、垫块、连接销，三者由下至上层层卡住，并与连接件螺纹连接，使该卡具的轴线与拉伸试验机拉力轴线重合，从而最大限度地保证被加工试件在拉伸试验中与拉伸试验机同轴度的要求，使同轴度保持在规程允许的范围之内，进而保证被加工试件抗拉强度测试结果受拉伸试验机同轴度的影响最小，断点位置理想，使拉伸试验结果更加准确。
[0027]第三，本实用新型结构简单、操作方便，各工件加工简单，易于大规模生产，此外，通过连接件与试样台阶面相互配合，有效地减少了被加工试件夹持端长度，降低拉伸试验成本
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1示出根据本实用新型一种优选实施方式的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具整体结构示意图；
[0029]图2示出根据本实用新型一种优选实施方式的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具垫块剖面图；
[0030]图3示出根据本实用新型一种优选实施方式的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具连接销剖面图；
[0031]图4示出根据本实用新型一种优选实施方式的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具连接件及被加工试件结构示意图；
[0032]图5示出根据本实用新型一种优选实施方式的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具主体结构示意图；
[0033]图6示出根据本实用新型一种优选实施方式的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具整体的立体图；
[0034]图7示出根据本实用新型一种优选实施方式的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具整体左视图。
[0035]附图标号说明
[0036]1-卡具主体
[0037]Ia-拉伸试验机连接部
[0038]Ib-被测试件连接部
[0039]Ic-通孔
[0040]Id-腔体
[0041]Ie-腔体底面平面
[0042]2-连接销
[0043]2a-销头
[0044]2b-连接面
[0045]2c-销杆
[0046]2d-螺纹
[0047]3-垫块
[0048]31-垫块台阶孔
[0049]32-垫块台阶面
[0050]3a-垫块上通孔
[0051]3b_垫块下通孔
[0052]3c-垫块中间孔
[0053]3d-垫块平面
[0054]3e-垫块竖面
[0055]4-连接件
[0056]41-螺纹孔
[0057]42-盲孔
[0058]43-豁槽
[0059]5-被加工试件
[0060]51-大头端
[0061]52-试件杆
[0062]11-台阶孔
[0063]Ila-台阶孔内壁
【具体实施方式】
[0064]下面通过对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0065]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0066]本实用新型公开的是一种同轴度高，可有效避免测试中被加工试件打滑及螺纹咬死情况，操作方便的全新的可拆装小试样拉伸试验机卡具。
[0067]在根据本实用新型的一个优选实施方式中，如图1-7中所示，提供一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，该卡具包括:
[0068]卡具主体1，其包括圆柱状拉伸试验机连接部Ia和圆柱状被测试件连接部lb，两者沿轴线方向固接，其中，拉伸试验机连接部Ia上设置与其轴线垂直的通孔lc，被测试件连接部Ib中部设置一侧开口的腔体ld，腔体底面平面Ie与拉伸试验机连接部的轴线垂直，腔体底面平面Ie上沿着竖直方向设置台阶孔11，在腔体底面平面Ie上沿横向方向开设穿透于腔体底面平面Ie上底面和下底面的凹槽；
[0069]垫块3，其上沿轴线方向设置垫块台阶孔31，垫块外壁的下部沿着垫块圆周方向设置垫块台阶面32，垫块台阶面与腔体底面平面Ie的台阶孔11内壁相抵接；垫块用于承托连接销，并卡在卡具主体内；
[0070]连接销2，其包括呈圆柱状的销头2a、呈圆锥状的锥形连接面2b和呈圆柱状的销杆2c，其中，销头2a的直径大于销杆2c的直径，销头2a和销杆2c通过锥形连接面2b固连，销头2a、锥形连接面2b和销杆2c的轴线重合，锥形连接面2b的外表面与垫块台阶孔31的内壁相抵接，在销杆2c下部的外表面上开设有外螺纹2d ;连接销上部卡在垫块内，下部用于连接连接件；
[0071 ] 连接件4，在其上表面开设有螺纹孔41，螺纹孔41与外螺纹2d相匹配，在连接件4的侧面上开设盲孔42，在盲孔42下方开设连通盲孔和连接件下表面的豁槽43，豁槽43宽度小于盲孔42宽度；连接件用于连接被检测的被加工试件5 ；
[0072]其中，拉伸试验机连接部la、垫块3、连接销2和连接件4四者的轴线重合，使得最大限度地保证被加工试件在拉伸试验中与拉伸试验机同轴度的要求，使同轴度保持在规程允许的范围之内，进而保证被加工试件抗拉强度测试结果受拉伸试验机同轴度的影响最小，断点位置理想，使拉伸试验结果更加准确。其中，如图1和图5中所示，本实用新型中所述竖直方向为如图1中所示的Y轴方向，本实用新型中所述横向方向为如图1中所述的X轴方向。
[0073]在一个优选的实施方式中，如图1和5中所示，卡具主体包括拉伸试验机连接部Ia和设置于拉伸试验机连接部Ia底部的被测试件连接部lb，
[0074]其中，拉伸试验机连接部Ia用于与拉伸试验机相连接，
[0075]被测试件连接部Ib用于放置垫块和连接销，进而与被加工试件5相连接。在进一步优选的实施方式中，如图1、图6、图7中所示，垫块、连接销和连接件的横截面均为圆形或圆环，即垫块、连接销和连接件的外壁为圆柱面，这样使得该卡具在使用过程中受力均匀，可以提高该卡具的准确度，增加该卡具的使用寿命。
[0076]在一个优选的实施方式中，如图1中所示，垫块、连接销安装在腔体Id内，垫块和连接销通过腔体Id安装和拆卸，在这里，为了方便安装和拆卸，所述腔体Id深度大于垫块4厚度，并且在腔体底面平面Ie上沿横向方向开设穿透于腔体底面平面Ie上底面和下底面的凹槽，凹槽宽度大于销杆2c直径。
[0077]在一个优选的实施方式中，如图1、图2中所示，所述垫块台阶面32与腔体底面平面的台阶孔11内壁相抵接，进而使得垫块卡于腔体底面平面的台阶孔11中，通过垫块台阶面32与台阶孔11使得垫块与腔体底面平面之间配合更加紧密、牢固，在使用过程中不发生晃动。
[0078]在一个优选的实施方式中，如图1、图3中所示，所述锥形连接面2b的最大外径与销头2a的外径尺寸相等，锥形连接面2b的最小外径与销杆2c的外径尺寸相等，呈圆锥状的锥形连接面2b和呈圆柱状的销杆2c，使得连接销整体平滑，通过设置锥形连接面2b使得连接销与垫块之间的配合更加紧密、牢固，在使用过程中不发生晃动。
[0079]在一个优选的实施方式中，如图1中所示，所述连接销与连接件通过螺纹配合进行固定连接，使得连接销与连接件的配合更加紧密、牢固，在使用过程中不发生晃动。
[0080]在进一步的优选实施方式中，如图1、图4、图6、图7中所示，在连接件内，螺纹孔41的轴线与盲孔42的轴线垂直，且螺纹孔41与盲孔42相连通，简化制造工艺，提高实用性；其中，优选的设置盲孔42的横截面上部呈半圆形，下部呈方形，所以盲孔与豁槽相连通的一面是平面，便于被加工试件固定放置在盲孔与豁槽形成的T型台阶上。
[0081]在一个优选的实施方式中，如图4中所不,被加工试件5包括两个大头端51和试件杆52，将两个大头端51分别放置在两个盲孔内，试件杆52穿过豁槽43伸出到连接件4外部，且保证被加工试件5竖直放置，即可进行夹持拉伸试验。
[0082]以下结合优选的实施方式对根据本实用新型优选实施方式的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具的工作流程进行说明:
[0083]第一，本实用新型使用的卡具包括两组，将两组卡具的连接件、垫块和连接销三者由下至上依次安装在卡具主体上。
[0084]第二，将被加工试件一端的大头端放入一个连接件的盲孔内，试件杆通过豁槽伸出；同理，将被加工试件另一端的大头端放入另一个连接件的盲孔内，试件杆通过豁槽伸出，即被加工试件的两个大头端都被卡在盲孔内。第三，将组装完毕的被加工试件及两组卡具组合整体竖直放置，调整尺寸结构，将两个卡具主体分别放置固定在拉伸试验机两端，从而完成对被加工试件的拉伸测试。
[0085]根据本实用新型提供的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，具有如下有益效果:
[0086](I)本实用新型利用连接件所形成的台阶面与被加工试件接触面之间的轴向压力进行拉力测试，在测试强度和硬度较高的被加工试件时能有效避免测试中的打滑现象及螺纹端咬死的情况，试验数据稳定、准确性高，同时延长了拉伸试验机及卡具的使用寿命。
[0087](2)本实用新型上部分采用类似楔形的结构，即平面、垫块、连接销，三者由下至上层层卡住，并与连接件螺纹连接，使该卡具的轴线与拉伸试验机拉力轴线重合，从而最大限度地保证被加工试件在拉伸试验中与拉伸试验机同轴度的要求，使同轴度保持在规程允许的范围之内，进而保证被加工试件抗拉强度测试结果受拉伸试验机同轴度的影响最小，断点位置理想，使拉伸试验结果更加准确。
[0088](3)本实用新型结构简单、操作方便，各工件加工简单，易于大规模生产，此外，通过连接件与试样台阶面相互配合，有效地减少了被加工试件夹持端长度，降低拉伸试验成本。
[0089]以上结合【具体实施方式】和范例性实例对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，该卡具包括: 卡具主体(I)，其包括圆柱状的拉伸试验机连接部(Ia)和圆柱状的被测试件连接部(lb)，两者沿轴线方向固接，其中，在拉伸试验机连接部(Ia)上设置与其轴线垂直的通孔(Ic)，在被测试件连接部(Ib)中部设置一侧开口的腔体(Id)，腔体底面平面(Ie)与拉伸试验机连接部的轴线垂直，在腔体底面平面(Ie)上沿着竖直方向设置台阶孔(11)，在腔体底面平面(Ie)上沿横向方向开设穿透于腔体底面平面(Ie)上底面和下底面的凹槽； 垫块(3)，其上沿轴线方向设置垫块台阶孔(31)，在垫块外壁的下部沿着垫块圆周方向设置垫块台阶面(32)，垫块台阶面与腔体底面平面(Ie)的台阶孔(11)内壁相抵接； 连接销(2)，其包括呈圆柱状的销头(2a)、呈圆锥状的锥形连接面(2b)和呈圆柱状的销杆(2c)，其中，销头(2a)的直径大于销杆(2c)的直径，销头(2a)和销杆(2c)通过锥形连接面(2b)固连，销头(2a)、锥形连接面(2b)和销杆(2c)的轴线重合，锥形连接面(2b)的外表面与垫块台阶孔(31)的内壁相抵接，在销杆(2c)下部的外表面上开设有外螺纹(2d)； 连接件(4)，在其上表面开设有螺纹孔(41)，螺纹孔(41)与外螺纹(2d)相匹配，在连接件(4)的侧面上开设盲孔(42)，在盲孔(42)下方开设连通盲孔和连接件下表面的豁槽(43)，豁槽(43)宽度小于盲孔(42)宽度； 其中，拉伸试验机连接部(la)、垫块(3)、连接销(2)和连接件(4)四者的轴线重合。
2.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，所述垫块、连接销和连接件的横截面均为圆环。
3.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，所述垫块台阶孔(31)包括由上至下依次相连的垫块上通孔(3a)、半径由上至下逐渐减小的垫块中间孔(3c)和半径小于垫块上通孔的垫块下通孔(3b)。
4.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，垫块外壁下部的垫块台阶面(32)包括: 垫块平面(3d)，其与腔体底面平面(Ie)相抵接，和 垫块立面(3e)，其与垫块平面(3d)相连，垫块立面(4e)与台阶孔(11)的台阶孔内壁(Ila)相抵接。
5.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，锥形连接面(2b)的最大外径与销头(2a)的外径尺寸相等，锥形连接面(2b)的最小外径与销杆(2c)的外径尺寸相等，呈圆锥状的锥形连接面(2b)和呈圆柱状的销杆(2c)。
6.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，螺纹孔(41)的轴线与盲孔(42)的轴线垂直，且螺纹孔(41)与盲孔(42)相连通。
7.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，被加工试件(5)的大头端(51)放置在盲孔内，被加工试件(5)的试件杆(52)穿过豁槽(43)伸出连接件⑷。
8.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，所述卡具主体中，腔体(Id)深度大于垫块(3)的厚度。
9.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，盲孔(42)的横截面上部呈半圆形，下部呈方形。
10.根据权利要求1所述的一种可拆装小试样拉伸试验机卡具，其特征在于，凹槽宽度大于销杆(2c)直径。
【文档编号】G01N3/04GK203929504SQ201420323005
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】任国松, 曹昕明, 冶金辉, 龚正春, 张建磊, 刘哲建, 徐明娇, 李宏艳, 王荣双, 金军 申请人:哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司