本發(fā)明涉及金屬板材的高速拉伸測試技術(shù)，尤其涉及一種高速拉伸對中裝置及方法。

背景技術(shù)：

在動態(tài)力學(xué)性能研究領(lǐng)域，由于受到汽車、航空航天等行業(yè)研發(fā)需求的強勁推動，液壓伺服式高速拉伸試驗逐漸成為一種主要的研發(fā)手段。

在金屬板材試樣的液壓伺服高速拉伸試驗中，有一種試樣夾持方式是試驗前預(yù)先夾緊試樣的靜態(tài)端，而試樣的動態(tài)端在撞桿、動態(tài)夾具和動態(tài)夾具腔體等圍成的受限空間內(nèi)保持自由懸垂?fàn)顟B(tài)。在試驗過程中，當(dāng)動態(tài)夾具的速度達到預(yù)設(shè)值后再夾緊試樣的動態(tài)端，進而完成后續(xù)的拉伸試驗。

這種高速拉伸試樣通常比靜態(tài)拉伸試樣長得多，如果只對靜態(tài)端進行對中，動態(tài)端受試樣自重影響很難保證同步對中，從而難以實現(xiàn)高精度的高速拉伸對中。而且在更高試驗速度下，為確保動態(tài)夾具獲得更大的加速行程，試樣安裝過程中需要使動態(tài)夾具順著試樣下降更大距離以使動態(tài)端插入動態(tài)夾具的腔體內(nèi)。由于腔體狹小，如果對中精度不高，動態(tài)端在動態(tài)夾具下降時極易碰觸動態(tài)夾具和動態(tài)夾具腔體而受損彎折，最終造成試驗失敗，甚至設(shè)備損壞。

現(xiàn)有的板材靜態(tài)拉伸對中裝置因撞桿、動態(tài)夾具等的阻擋而無法觸及高速拉伸試樣的動態(tài)端。目前也沒有專門針對這種位于受限空間內(nèi)的高速拉伸試樣動態(tài)端的對中方案，因此進行這種試驗前只能采用目測+手摸的粗放對中方式，很難保證測試結(jié)果的一致性，同時也與動態(tài)測試的高精度要求嚴(yán)重不相適應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高速拉伸對中裝置及方法，在試驗前能夠使試樣的靜態(tài)端精確對中，也能使試樣在受限空間內(nèi)保持自由狀態(tài)的動態(tài)端同步對中，從而實現(xiàn)高精度的高速拉伸對中。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種高速拉伸對中裝置，包括動態(tài)對中機構(gòu)、靜態(tài)對中機構(gòu)，所述動態(tài)對中機構(gòu)設(shè)置在動態(tài)夾具的腔體內(nèi)，在所述靜態(tài)對中機構(gòu)上設(shè)置有夾頭孔，靜夾頭設(shè)置在夾頭孔中，在進行高速拉伸試驗對中之前，預(yù)先將試樣的靜態(tài)端插入設(shè)置在靜態(tài)對中機構(gòu)中的靜夾頭中，試樣的動態(tài)端插入動態(tài)夾具腔體內(nèi)部的動態(tài)對中機構(gòu)中。

所述動態(tài)對中機構(gòu)包括對中錐、定位片、夾緊片、支撐桿、托盤，在進行高速拉伸動態(tài)對中時，對中錐夾在試樣動態(tài)端截面的兩側(cè)，定位片水平設(shè)置在對中錐的下方，支撐桿從定位片的下端向上穿過，支撐桿的下端與托盤固定連接，支撐桿的上端與動態(tài)夾具外側(cè)臨時固定，在定位片與托盤之間墊入不少于一個的夾緊片。

所述定位片整體呈U型結(jié)構(gòu)，在定位片內(nèi)側(cè)的底部和邊緣分別設(shè)置有一個1/2圓孔和一個1/4圓孔，兩個圓孔的直徑與兩個撞桿的直徑相同，兩個圓孔的中心距與兩個撞桿的中心距相同，工作時，兩個撞桿卡在兩個圓孔中，在定位片的上表面沿U型結(jié)構(gòu)的兩側(cè)固定有矩形片，兩個矩形片平行于兩個圓孔的中心線，且以兩個圓孔的中心線為軸對稱設(shè)置，矩形片的長度與試樣的寬度相同。

所述靜態(tài)對中機構(gòu)包括主動機構(gòu)、從動機構(gòu)、檢測機構(gòu)、絕緣線、操作臺，在操作臺上夾頭孔的兩端對稱安裝兩套從動機構(gòu)，兩套從動機構(gòu)的對稱面是靜夾頭工作面的中垂面，兩套從動機構(gòu)上的套桿同軸設(shè)置，所述主動機構(gòu)安裝在操作臺上，主動機構(gòu)的對稱面與兩套從動機構(gòu)的對稱面重合，絕緣線的一端與從動機構(gòu)的套桿固定連接，絕緣線的另一端穿過主動機構(gòu)上的圓筒與框架固定連接，絕緣線與框架的連接點在主動機構(gòu)的對稱面上，連接從動機構(gòu)與主動機構(gòu)的兩根絕緣線等長，檢測機構(gòu)通過銅導(dǎo)線分別與兩個從動機構(gòu)的套桿連接。

所述主動機構(gòu)包括圓筒、滑塊、絲杠、絲杠支架、旋轉(zhuǎn)手輪、框架，滑塊放置在操作臺上，在滑塊的上端以滑塊縱向中心線為對稱軸，對稱焊接兩個圓筒，在滑塊內(nèi)設(shè)置有螺紋孔，框架與操作臺固定連接，絲杠依次穿過框架的內(nèi)孔、滑塊的螺紋孔，絲杠靠近操作端一側(cè)架設(shè)有絲杠支架，絲杠支架固定在操作臺上，在絲杠的操作端安裝有旋轉(zhuǎn)手輪。

所述從動機構(gòu)包括套筒、套桿、絕緣墊、接線端子、固定環(huán)，絕緣墊固定在操作臺上，套筒固定在絕緣墊上端，套桿設(shè)置在套筒的內(nèi)部，套筒與套桿間隙配合，固定環(huán)固定在套桿接近靜夾頭的一端，固定環(huán)連接絕緣線，接線端子固定在套桿上。

采用一種高速拉伸對中裝置對高速拉伸試驗試樣進行對中的方法，包括以下方法步驟：

1)將試樣的靜態(tài)端插入靜態(tài)對中機構(gòu)夾頭孔中的靜夾頭中；

2)逐漸減小靜夾頭與試樣之間的間隙但確保間隙不等于零；

3)使從動機構(gòu)中的套桿靠近試樣，并確保套桿與試樣相互接觸；

4)將試樣的動態(tài)端插入動態(tài)夾具的腔體內(nèi)；

5)將對中錐插入動態(tài)夾具的腔體內(nèi)試樣截面的兩側(cè)；插入定位片并使撞桿卡在定位片上的兩個圓孔內(nèi)，并使矩形片卡入兩個對中錐之間的縫隙內(nèi)；

6)將預(yù)先連接好托盤的支撐桿與動態(tài)夾具固定好；

7)插入夾緊片直至對中錐被完全固定在動態(tài)夾具的腔體內(nèi)；

8)固定試樣的靜態(tài)端；

9)取下對中裝置，完成高速拉伸對中。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

一種高速拉伸對中裝置及方法，能夠簡單快捷地實現(xiàn)被夾緊前高速拉伸試樣的靜態(tài)端以及始終在受限空間內(nèi)保持自由狀態(tài)的動態(tài)端的同步對中，從而實現(xiàn)高速拉伸對中；無論試樣寬度如何變化，都能實現(xiàn)快速精確對中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種高速拉伸對中裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、試樣；2、動態(tài)端；3、動態(tài)對中機構(gòu)；4、靜態(tài)端；5、靜態(tài)對中機構(gòu)；6、動態(tài)夾具；7、對中錐；8、定位片；9、夾緊片；10、撞桿；11、支撐桿；12、托盤；13、矩形片；14、靜夾頭；15、主動機構(gòu)；16、絕緣線；17、從動機構(gòu)；18、檢測機構(gòu)；19、圓筒；20、操作臺；21、滑塊；22、絲杠；23、絲杠支架；24、旋轉(zhuǎn)手輪；25、套筒；26、套桿；27、絕緣墊；28、接線端子；29、固定環(huán)；30、框架；31、萬用表；32、銅導(dǎo)線。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)地描述，但是應(yīng)該指出本發(fā)明的實施不限于以下的實施方式。

如圖1所示，一種高速拉伸對中裝置，包括動態(tài)對中機構(gòu)3和靜態(tài)對中機構(gòu)5，所述動態(tài)對中機構(gòu)3設(shè)置在動態(tài)夾具6的腔體內(nèi)，在所述靜態(tài)對中機構(gòu)5上設(shè)置有夾頭孔，靜夾頭14設(shè)置在夾頭孔中，在進行高速拉伸試驗對中之前，預(yù)先將試樣1的靜態(tài)端4插入設(shè)置在靜態(tài)對中機構(gòu)5中的靜夾頭14中，試樣1的動態(tài)端2插入動態(tài)夾具6腔體內(nèi)部的動態(tài)對中機構(gòu)3中。

所述動態(tài)對中機構(gòu)3包括對中錐7、定位片8、夾緊片9、支撐桿11、托盤12，試樣1在進行高速拉伸動態(tài)對中時，對中錐7夾在試樣1動態(tài)端2截面的兩側(cè)，定位片8水平設(shè)置在對中錐7的下方，對中錐7的下端夾在定位片8上端的矩形片13與撞桿10之間，支撐桿11從定位片8的下端向上穿過，支撐桿11的下端與托盤12固定連接，支撐桿11的上端與動態(tài)夾具6腔體的外側(cè)臨時固定，在定位片8與托盤12之間墊入不少于一個的夾緊片9。

對中錐7呈多面體結(jié)構(gòu)，表面經(jīng)光滑處理，包括錐面和平面，錐面朝向動態(tài)夾具6的腔體內(nèi)側(cè)，平面包括位于試樣1截面?zhèn)惹遗c試樣1截面平行的對中錐7側(cè)平面，以及與試樣1截面垂直的對中錐7底面；

支撐桿11為圓柱型結(jié)構(gòu)。托盤12為半圓環(huán)型結(jié)構(gòu)。

所述定位片8厚度為3mm，整體呈U型結(jié)構(gòu)，在定位片8內(nèi)側(cè)的底部和邊緣分別設(shè)置有一個1/2圓孔和一個1/4圓孔，兩個圓孔的直徑與兩個撞桿10的直徑相同，兩個圓孔的中心距與兩個撞桿10的中心距相同，均為90mm，工作時，兩個撞桿10卡在兩個圓孔中，在定位片8的上表面沿U型結(jié)構(gòu)的兩側(cè)固定有矩形片13，兩個矩形片13平行于兩個圓孔的中心線，且以兩個圓孔的中心線為軸對稱設(shè)置，矩形片13的長度與試樣1的寬度相同，矩形片13的寬度為5mm，厚度為2mm。

夾緊片9的形狀與去除矩形片13后的定位片8相同，夾緊片9的厚度規(guī)格0.01mm，0.02mm，0.03mm，。。。，直至1mm，每個規(guī)格夾緊片9均有50片。

所述靜態(tài)對中機構(gòu)5包括主動機構(gòu)15、從動機構(gòu)17、檢測機構(gòu)18、絕緣線16、操作臺20，在操作臺20上夾頭孔的兩端對稱安裝兩套從動機構(gòu)17，兩套從動機構(gòu)17的對稱面是靜夾頭14工作面的中垂面，兩套從動機構(gòu)17上的套桿26同軸設(shè)置，所述主動機構(gòu)15安裝在操作臺20上，主動機構(gòu)15的對稱面與兩套從動機構(gòu)17的對稱面重合，絕緣線16的一端與從動機構(gòu)17的套桿26固定連接，絕緣線16的另一端穿過主動機構(gòu)15上的圓筒19與框架30固定連接，絕緣線16與框架30的連接點在主動機構(gòu)15的對稱面上，連接從動機構(gòu)17與主動機構(gòu)15的兩根絕緣線16等長，檢測機構(gòu)18通過銅導(dǎo)線32分別與兩個從動機構(gòu)17的套桿26連接。

絕緣線16為直徑3mm的無彈性的軟質(zhì)絕緣線。

所述主動機構(gòu)15包括圓筒19、滑塊21、絲杠22、絲杠支架23、旋轉(zhuǎn)手輪24、框架30，滑塊21放置在操作臺20上，在滑塊21的上端以滑塊縱向中心線為對稱軸，對稱焊接兩個圓筒19，在滑塊21內(nèi)設(shè)置有螺紋孔，框架30與操作臺20固定連接，絲杠22依次 穿過框架30的內(nèi)孔、滑塊21的螺紋孔，絲杠22靠近操作端一側(cè)架設(shè)有絲杠支架23，絲杠支架23固定在操作臺20上，在絲杠22的操作端安裝有旋轉(zhuǎn)手輪24。

圓筒19為直徑4mm的鋼管。

主動機構(gòu)15滑塊21上端的圓筒19軸線與從動機構(gòu)17的套桿26軸線在同一水平面上。

主動機構(gòu)15整體為對稱結(jié)構(gòu)，滑塊21的縱向中心線、圓筒19的對稱軸以及絲杠22的中心線都落在主動機構(gòu)15的對稱面上。

所述從動機構(gòu)17包括套筒25、套桿26、絕緣墊27、接線端子28、固定環(huán)29，絕緣墊27固定在操作臺20上，套筒25固定在絕緣墊27上端，套桿26設(shè)置在套筒25的內(nèi)部，套筒25與套桿26間隙配合，固定環(huán)29固定在套桿26接近靜夾頭14的一端，固定環(huán)29連接絕緣線16，接線端子28固定在套桿26的外側(cè)端部。

固定環(huán)29焊接在套桿26上朝向主動機構(gòu)15的一側(cè)，兩個套桿26上焊接固定環(huán)29的位置要相同。

所述檢測機構(gòu)18包括萬用表31、銅導(dǎo)線32，萬用表31的正負(fù)極分別連接銅導(dǎo)線32。銅導(dǎo)線32的另一端與套桿26上的接線端子28連接。

本實施例中的高速拉伸金屬板材試樣1厚度2mm，夾持部位寬度25mm，動態(tài)端2長度300mm，靜態(tài)端4長度100mm。采用一種高速拉伸對中裝置對試樣1進行高速拉伸對中的方法，包括以下方法步驟：

1)將動態(tài)夾具6上移至幾乎接近撞桿10上端時，將試樣1的靜態(tài)端4沿豎直方向插入預(yù)先松開5mm的兩個靜夾頭14之間；

2)如第1)步操作后仍不能安全無損地將試樣1放入兩個靜夾頭14之間，則將動態(tài)夾具6所在的橫梁上移，使試樣1恰好能插入兩個靜夾頭14之間；

3)擰緊靜夾頭14的緊固螺栓，使靜夾頭14的工作面與試樣1間隙小于1mm但確保不等于零；

4)檢查導(dǎo)線連接線路，確保銅導(dǎo)線32與各機構(gòu)的連接正確，打開萬用表31，撥到電阻檔；

5)扳動旋轉(zhuǎn)手輪24(當(dāng)絲杠22螺紋為右旋螺紋時，逆時針扳動旋轉(zhuǎn)手輪24，當(dāng)絲杠22螺紋為左旋螺紋時，順時針扳動旋轉(zhuǎn)手輪24)，使滑塊21帶動圓筒19向試樣1方向移動，此時絕緣線16在圓筒19的作用下帶動兩個套桿26向試樣1方向移動；

當(dāng)一側(cè)的套桿26接觸到試樣1后，會將試樣1向另一個方向推動，由于兩個套桿26 是以夾頭14工作面的中垂面為對稱面對稱設(shè)置的，因此當(dāng)兩個套桿26都充分接觸到試樣1時，試樣1的靜態(tài)端4會自動對中。

6)待套桿26充分接觸試樣1時，立即查看萬用表31讀數(shù)，直至電阻為零，則松開手輪24；

7)使動態(tài)夾具6緩慢下移，同時引導(dǎo)試樣1穿入動態(tài)夾具6的腔體內(nèi)而不至于接觸動態(tài)夾具6的任何部位；

8)如果動態(tài)夾具6下移至下極限后，試樣1仍未進入動態(tài)夾具6的腔體內(nèi)，則下移橫梁使得動態(tài)夾具6下移而繼續(xù)引導(dǎo)試樣1動態(tài)端2至動態(tài)端2頂部距離腔體的上端面約10mm的位置；

9)將動態(tài)對中機構(gòu)3的兩個對中錐7從動態(tài)夾具6腔體側(cè)面的開口處插入撞桿10和試樣1之間的空隙，使兩個對中錐7的頂部朝上，側(cè)平面面向試樣1的截面；將定位片8水平插入撞桿10和試樣1，并使定位片8上的1/2圓和1/4圓分別卡在前后兩個撞桿10上，沿撞桿10上下移動定位片8和對中錐7，并調(diào)整定位片8上兩個矩形片13的方向，使兩個矩形片13均恰好沿長度方向卡入兩個對中錐7側(cè)平面構(gòu)成的空隙中；

此時試樣1的動態(tài)端2是以撞桿10的中心距為基準(zhǔn)被初步對中。

10)預(yù)先將兩個支撐桿11的下端分別與兩個托盤12連接，然后將兩個支撐桿11一前一后地沿撞桿10垂直穿過定位片8中部，并將支撐桿11的上端與動態(tài)夾具6腔體的外側(cè)固定連接；

支撐桿11上設(shè)置有螺紋孔，在動態(tài)夾具6腔體的外側(cè)相應(yīng)位置也設(shè)置螺紋孔，支撐桿11與動態(tài)夾具6通過螺栓固定連接。

11)將10片厚度1mm的夾緊片9，8片厚度0.05mm的夾緊片9，5片厚度0.02mm的夾緊片9，以及2片厚度0.02mm的夾緊片9依次水平插入定位片8和托盤12之間，使得定位片8和對中錐7向上移動直至對中錐7被完全卡在動態(tài)夾具6腔體的上端面；

此時試樣1的動態(tài)端2被最終對中并定位。

12)再次順時針扳動手輪24，使萬用表31的電阻為零，同時立即完全擰緊靜夾頭14，使試樣1的靜態(tài)端4完全固定；

13)依次取下動態(tài)對中機構(gòu)3的所有零部件，完成試樣1的高速拉伸對中。