本發(fā)明涉及用機(jī)械應(yīng)力測試固體材料的強(qiáng)度特性領(lǐng)域，更具體的講是一種PDC抗沖擊韌性自動(dòng)檢測設(shè)備。

背景技術(shù)：

聚晶金剛石復(fù)合片（Polycrystalline Diamond Compact，以下簡稱為PDC）屬于新型功能材料，是采用金剛石微粉與硬質(zhì)合金襯底在超高壓高溫條件下燒結(jié)而成，既具有金剛石的高硬度、高耐磨性與優(yōu)良導(dǎo)熱性，又具有硬質(zhì)合金的強(qiáng)度與抗沖擊韌性，是制造切削刀具、鉆井鉆頭及其他耐磨工具的理想材料。對(duì)PDC性能的評(píng)價(jià)主要包括耐磨性、抗沖擊韌性、耐熱性，其中抗沖擊韌性是作為衡量PDC質(zhì)量優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前對(duì)PDC的抗沖擊韌性的檢測多采用落錘沖擊、連續(xù)沖擊等抗沖擊檢測手段。落錘沖擊所采用的方式是通過PDC夾具將PDC以一定的角度固定在底座上，然后落錘以一定的高度落下沖擊PDC邊緣，直至試樣表面出現(xiàn)可見裂紋或產(chǎn)生破碎時(shí)，將所得到的沖擊功（沖擊次數(shù)與單次沖擊能量之積）作為抗沖擊性能的定量指標(biāo)。

但是,目前這種測試過程還存在以下技術(shù)難點(diǎn)：（1）測試時(shí)如何保證沖頭與PDC點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的沖擊。由于測試過程需要多次沖擊，且PDC硬度高，每次沖擊能量較大，易產(chǎn)生沖頭變形導(dǎo)致沖頭與PDC形成面對(duì)面接觸的情況，造成測試結(jié)果不可靠；（2）如何實(shí)現(xiàn)可精確自動(dòng)變換沖擊力測試。不同的PDC產(chǎn)品，測試時(shí)需要的單次沖擊能量不同，同一個(gè)PDC產(chǎn)品測試過程中單次沖擊能量也可能需要改變，針對(duì)這種情況，如果每次通過人工調(diào)節(jié)沖錘高度，將導(dǎo)致測試效率低下且調(diào)節(jié)精確度難以保證，影響測試結(jié)果的可靠性；（3）如何防止沖錘二次沖擊。測試時(shí)希望沖錘每次下落對(duì)PDC只發(fā)生一次沖擊，但是由于材料基本都具有一定的彈性，沖錘在沖擊PDC后會(huì)反彈“跳起”再落下沖擊PDC，造成二次沖擊；（4）如何實(shí)現(xiàn)測試過程的自動(dòng)化。測試過程的自動(dòng)化包括重復(fù)沖擊自動(dòng)化、記錄沖擊次數(shù)自動(dòng)化。PDC的質(zhì)量目前已得到了大幅度的提高，測試一個(gè)試樣可能需要沖擊上百次才能破壞樣品，如果靠人工控制沖錘沖擊和記錄沖擊次數(shù)會(huì)十分繁瑣，測試效率低下，增加了操作人員的工作強(qiáng)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種PDC抗沖擊韌性自動(dòng)檢測設(shè)備，目的在于解決現(xiàn)有PDC抗沖擊韌性檢測設(shè)備中存在的上述技術(shù)難點(diǎn)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種PDC抗沖擊韌性自動(dòng)檢測設(shè)備，包括機(jī)架（100）、提升裝置（1）和沖擊裝置（3），其中機(jī)架（100）設(shè)有一可水平旋轉(zhuǎn)的沖板（28），沖擊裝置（3）包括能量基板（25），該能量基板（25）可豎直升降地設(shè)置于沖板（28）的正上方，并配設(shè)有將其抬升的提升裝置（1），能量基板（25）的下端面設(shè)有用于固定PDC（41）的固定件（301）；還包括結(jié)構(gòu)相同的左限位裝置（2）和右限位裝置（4），左限位裝置（2）和右限位裝置（4）分別位于能量基板（25）的左側(cè)和右側(cè)，其中左限位裝置（2）包括二維滑動(dòng)機(jī)構(gòu)（201）和用于支撐能量基板（25）的左限位板（51），左限位板（51）通過二維滑動(dòng)機(jī)構(gòu)（201）可豎直升降和左右移動(dòng)地設(shè)置于機(jī)架（100）。

進(jìn)一步，上述提升裝置（1）包括固定板（17）、鋼絲繩（13）、第一絲桿基座（20）和依次傳動(dòng)連接的第一伺服電機(jī)（22）、第一聯(lián)軸器（21）、第一絲桿（19）及第一絲桿滑塊（18），其中第一絲桿（19）安裝于第一絲桿基座（20）上，第一絲桿基座（20）通過固定板（17）豎直設(shè)置于機(jī)架（100）上，所述鋼絲繩（13）的一端與第一絲桿滑塊（18）連接，另一端繞過至少一帶凹槽滾輪后與能量基板（25）相連接。

進(jìn)一步，上述提升裝置（1）還包括銜接板（16）、吊環(huán)固定塊（15）和用于連接鋼絲繩（13）的第一吊環(huán)（14），其中第一吊環(huán)（14）設(shè)置于吊環(huán)固定塊（15），吊環(huán)固定塊（15）通過銜接板（16）安裝于第一絲桿滑塊（18）。

進(jìn)一步，上述沖擊裝置還包括豎直設(shè)置于機(jī)架（100）且相互平行的第一鍍鉻棒（23）和第二鍍鉻棒（38），能量基板（25）設(shè)有第一法蘭盤（24）和第二法蘭盤（36），第一鍍鉻棒（23）和第二鍍鉻棒（38）分別可滑動(dòng)地裝設(shè)于第一法蘭盤（24）和第二法蘭盤（36）中，能量基板（25）的上端面中間設(shè)有用于連接鋼絲繩（13）的第二吊環(huán)（37）；所述固定件（301）由PDC夾具（39）和螺栓（40）組成，PDC夾具（39）固定在能量基板（25）的下端面。

進(jìn)一步，還包括沖板旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（280），該沖板旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（280）包括同步帶輪基體（29）、同步從動(dòng)帶輪（30）、同步帶（31）、和設(shè)有同步主動(dòng)帶輪（33）的步進(jìn)電機(jī)（35），步進(jìn)電機(jī)（35）固設(shè)于機(jī)架（100），同步帶輪基體（29）可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于機(jī)架（100），同步帶輪基體（29）的外部套設(shè)有與其聯(lián)動(dòng)的同步從動(dòng)帶輪（30），同步從動(dòng)帶輪（30）通過同步帶（31）與同步主動(dòng)帶輪（33）相聯(lián)動(dòng)，同步帶輪基體（29）的上端面設(shè)有所述沖板（28）。

進(jìn)一步，同步帶輪基體（29）的上端面設(shè)有第一同步帶輪基體柱（26）和第二同步帶輪基體柱（27），沖板（28）放置于同步帶輪基體（29）上并穿過第一同步帶輪基體柱（26）和第二同步帶輪基體柱（27）。

進(jìn)一步，上述二維滑動(dòng)機(jī)構(gòu)（201）包括第一固定基座（43）、第二絲桿基座（54）、第一固定基板（47）、第一支撐座（57）和依次傳動(dòng)連接的第二伺服電機(jī)（42）、第二聯(lián)軸器（60）、第二絲桿（59）、第二絲桿滑塊（45），其中第二絲桿（59）安裝于第二絲桿基座（54），第二絲桿基座（54）通過第一固定基座（43）豎直設(shè)置于機(jī)架（100），第一固定基板（47）通過第一支撐座（57）設(shè)置于第二絲桿滑塊（45），第一固定基板（47）上可左右滑動(dòng)的裝設(shè)有所述左限位板（51）并配設(shè)有使左限位板（51）動(dòng)作的氣缸53。

由上述對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)的描述可知，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

其一、本發(fā)明使用時(shí)，將PDC放入PDC夾具中，在提升裝置的帶動(dòng)下，PDC可以豎直向上運(yùn)動(dòng)到一定的高度之后自由落體下落沖擊沖板，然后被鋼絲繩提起到之前自由落體的高度，完成一次沖擊實(shí)驗(yàn)。在PDC再次自由落體沖擊沖板前，沖板可以在人工和機(jī)械驅(qū)動(dòng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，所以PDC每次沖擊沖板時(shí)與沖板表面的接觸點(diǎn)都不會(huì)與已沖擊過的點(diǎn)重合，這樣可以保證PDC與沖板每次都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接觸，防止沖板表面被沖擊后形成凹坑再重復(fù)沖擊產(chǎn)生面對(duì)面接觸的情況。另外，當(dāng)PDC沖擊沖板反彈“跳起”后，鋼絲繩會(huì)在PDC二次沖擊沖板前將其拉起，故可以防止PDC對(duì)沖板的二次沖擊。

其二、本發(fā)明中，左限位裝置和右限位裝置分別在沖擊裝置的左邊和右邊，可以根據(jù)所需單次沖擊能量的大小,在二維滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下左限位板和右限位板可以精確的豎直上下運(yùn)動(dòng)到對(duì)應(yīng)高度,且左限位板和右限位板基本保持水平，左限位板和右限位板的高度決定了PDC的下落高度，即決定了單次沖擊能量大小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中提升裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中沖擊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明中沖擊裝置的主視圖。

圖5是本發(fā)明中左限位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明中左限位裝置的主視圖。

圖7是本發(fā)明中右限位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明中右限位裝置的主視圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，一種PDC抗沖擊韌性自動(dòng)檢測設(shè)備，包括機(jī)架（100）、提升裝置（1）、沖擊裝置（3）、左限位裝置（2）和右限位裝置（4）。機(jī)架（100）包括頂板（101）和底板（102），頂板（101）和底板（102）通過四個(gè)支撐棒（103）上下重疊的連接在一起。

如圖1、圖3和圖4所示，機(jī)架（100）在底板（102）上設(shè)有一可水平旋轉(zhuǎn)的沖板（28）。作為優(yōu)選方案：本發(fā)明還包括使沖板（28）轉(zhuǎn)動(dòng)的沖板旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（280）。沖板旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（280）包括同步帶輪基體（29）、同步從動(dòng)帶輪（30）、同步帶（31）、和設(shè)有同步主動(dòng)帶輪（33）的步進(jìn)電機(jī)（35）。步進(jìn)電機(jī)（35）通過步進(jìn)電機(jī)固定座（34）固設(shè)于機(jī)架（100）的底板（102）上，同步帶輪基體（29）通過沖板基座（32）可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置于機(jī)架（100）的底板（102）上，并且同步帶輪基體（29）的外部套設(shè)有與其聯(lián)動(dòng)的同步從動(dòng)帶輪（30）。同步從動(dòng)帶輪（30）通過同步帶（31）與同步主動(dòng)帶輪（33）相聯(lián)動(dòng)。同步帶輪基體（29）的上端面設(shè)有一可水平旋轉(zhuǎn)的沖板（28）。其中沖板為Cr12MoV材料。

如圖1、圖3和圖4所示，同步帶輪基體（29）沖板（28）的具體連接方式為：同步帶輪基體（29）的上端面設(shè)有第一同步帶輪基體柱（26）和第二同步帶輪基體柱（27），沖板（28）放置于同步帶輪基體（29）上并穿過第一同步帶輪基體柱（26）和第二同步帶輪基體柱（27）。

如圖1、圖3和圖4所示，沖擊裝置（3）包括能量基板（25），該能量基板（25）可豎直升降地設(shè)置于沖板（28）的正上方，并配設(shè)有將其抬升的提升裝置（1），能量基板（25）的下端面設(shè)有用于固定PDC（41）的固定件（301）。具體地，沖擊裝置（3）還包括豎直設(shè)置于機(jī)架（100）且相互平行的第一鍍鉻棒（23）和第二鍍鉻棒（38），能量基板（25）設(shè)有第一法蘭盤（24）和第二法蘭盤（36），第一鍍鉻棒（23）和第二鍍鉻棒（38）分別可滑動(dòng)地裝設(shè)于第一法蘭盤（24）和第二法蘭盤（36）中，能量基板（25）的上端面中間設(shè)有用于連接鋼絲繩（13）的第二吊環(huán)（37）；固定件（301）由PDC夾具（39）和螺栓（40）組成，PDC夾具（39）固定在能量基板（25）的下端面。

如圖1、圖2和圖3所示，提升裝置（1）包括固定板（17）、鋼絲繩（13）和依次傳動(dòng)連接的第一伺服電機(jī)（22）、第一聯(lián)軸器（21）、第一絲桿（19）及第一絲桿滑塊（18），第一絲桿（19）安裝于第一絲桿基座（20）上，第一絲桿基座（20）通過固定板（17）豎直設(shè)置于機(jī)架（100）的底板（102）上，并位于沖擊裝置（3）的后方，第一伺服電機(jī)（22）安裝于第一絲桿基座（20）的上端。鋼絲繩（13）的一端與第一絲桿滑塊（18）連接，另一端繞過至少一帶凹槽滾輪后與能量基板（25）的第二吊環(huán)（37）相連接。

如圖1、圖2和圖3所示，作為優(yōu)選方案：提升裝置（1）還包括銜接板（16）、吊環(huán)固定塊（15）和用于連接鋼絲繩（13）的第一吊環(huán)（14），其中第一吊環(huán)（14）設(shè)置于吊環(huán)固定塊（15），吊環(huán)固定塊（15）通過銜接板（16）安裝于第一絲桿滑塊（18）。機(jī)架（100）的頂板（101）通過第一軸承座（6）、第二軸承座（8）和第三軸承座（10）分別裝設(shè)有第一帶凹槽滾輪（7）、第二帶凹槽滾輪（9）和第三帶凹槽滾輪（11），其中第一帶凹槽滾輪（7）、和第三帶凹槽滾輪（11）的外部還對(duì)應(yīng)設(shè)有第一導(dǎo)向座（5）和第二導(dǎo)向座（12），連接鋼絲繩（13）依次穿過第一導(dǎo)向座（5）、第一帶凹槽滾輪（7）上方、第二帶凹槽滾輪（9）下方、第三帶凹槽滾輪（11）上方和第二導(dǎo)向座（12），并且連接鋼絲繩（13）的一端垂直向下延伸并與第一吊環(huán)（14）相連接，另一端垂直向下延伸并與第二吊環(huán)（37）相連接。

如圖1、圖3、圖5和圖6所示，左限位裝置（2）和右限位裝置（4）的結(jié)構(gòu)相同，并且左限位裝置（2）和右限位裝置（4）分別位于能量基板（25）的左側(cè)和右側(cè)，其中左限位裝置（2）包括二維滑動(dòng)機(jī)構(gòu)（201）和用于支撐能量基板（25）的左限位板（51），左限位板（51）通過二維滑動(dòng)機(jī)構(gòu)（201）可豎直升降和左右移動(dòng)地設(shè)置于機(jī)架（100）。

如圖1、圖3、圖5和圖6所示，二維滑動(dòng)機(jī)構(gòu)（201）包括第一固定基座（43）、第二絲桿基座（54）、第一固定基板（47）、第一支撐座（57）和依次傳動(dòng)連接的第二伺服電機(jī)（42）、第二聯(lián)軸器（60）、第二絲桿（59）、第二絲桿滑塊（45），其中第二絲桿（59）安裝于第二絲桿基座（54），第二絲桿基座（54）通過第一固定基座（43）豎直設(shè)置于機(jī)架（100）的底板（102）上。第一固定基板（47）通過第一支撐座（57）設(shè)置于第二絲桿滑塊（45）。第一固定基板（47）上可左右滑動(dòng)的裝設(shè)有所述左限位板（51）并配設(shè)有使左限位板（51）動(dòng)作的氣缸53。

如圖1、圖3、圖5和圖6所示，具體的，第二伺服電機(jī)（42）固定在第二絲桿基座（54）一端上，通過第二聯(lián)軸器（60）帶動(dòng)第二絲桿（59）轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第二絲桿滑塊（45）沿著第二絲桿（59）軸向上下滑動(dòng)，第一支撐座（57）固定在第二絲桿滑塊（45）上，第一固定基板（47）固定在第一支撐座（57）上，第一固定基板（47）上固定的有第一軌道固定板（46）、第二軌道固定板（50）、第一氣缸固定座（52）、第一圓柱導(dǎo)軌（48）和第二圓柱導(dǎo)軌（49），第一圓柱導(dǎo)軌（48）和第二圓柱導(dǎo)軌（49）的兩端分別固定在軌道固定板1（46）和軌道固定板2（50）上，第一滑塊（58）可以在圓柱導(dǎo)軌1（48）和圓柱導(dǎo)軌2（49）上滑動(dòng)。左限位板（51）固定在第一滑塊（58）上，在第一氣缸（53）的推動(dòng)下可以左右移動(dòng)。第一氣缸（53）固定在第一氣缸固定座（52）上，第二絲桿基座（54）固定在第一固定基座（43）上，第一固定基座（43）固定在第一吸震板（44）上，第一吸震板（44）安裝在機(jī)架（100）的底板（102）上，第一坦克鏈固定槽（55）固定在第一固定基座（43）側(cè)面，第一坦克鏈（56）安裝在第一坦克鏈固定槽（55）中，用來放置電纜和氣管。

如圖1、圖3、圖7和圖8所示，右限位裝置（4）中，第三伺服電機(jī)（61）固定在第三絲桿基座（73）一端上，通過第三聯(lián)軸器（79）帶動(dòng)第三絲桿（74）轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第三絲桿滑塊（64）沿著第三絲桿（74）軸向上下滑動(dòng)，第二支撐座（76）固定在第三絲桿滑塊（64）上，第二固定基板（67）固定在第二支撐座（76）上，第二固定基板（67）上固定的有第三軌道固定板（65）、第四軌道固定板（70）、第二氣缸固定座（72）、第三圓柱導(dǎo)軌（68）和第四圓柱導(dǎo)軌（69）。第三圓柱導(dǎo)軌（68）和第四圓柱導(dǎo)軌（69）的兩端分別固定在第三軌道固定板（65）和第四軌道固定板（70）上，第二滑塊（75）可以在第三圓柱導(dǎo)軌（68）和第四圓柱導(dǎo)軌（69）上滑動(dòng)。右限位板（66）固定在第二滑塊（75）上，在第二氣缸（71）的推動(dòng)下可以左右移動(dòng)。第二氣缸（71）固定在第二氣缸固定座（72）上，第三絲桿基座（73）固定在第二固定基座（62）上，第二固定基座（62）固定在第二吸震板（63）上，第二吸震板（63）安裝在機(jī)架（100）的底板（102）上。第二坦克鏈固定槽（78）固定在第二固定基座（62）側(cè)面，第二坦克鏈（77）安裝在第二坦克鏈固定槽（78）中，用來放置電纜和氣管。

如圖1至圖8所示，本發(fā)明的使用方法：第一步，首先將PDC（41）放在PDC夾具（39）中通過螺栓（40）鎖緊；第二步，在第一伺服電機(jī)（22）的驅(qū)動(dòng)下，鋼絲繩（13）牽引能量基板（25）上升到左限位板（51）和右限位板（66）的上方后停止運(yùn)動(dòng)；第三步，左限位板（51）和右限位板（66）分別在第一氣缸（53）和第二氣缸（71）的推動(dòng)下移動(dòng)到能量基板（25）的左下方和右下方；第四步，鋼絲繩（13）在第一伺服電機(jī)（22）的驅(qū)動(dòng)下“放松”一段長度，能量基板（25）此時(shí)被左限位板（51）和右限位板（66）支撐在空中；第五步，左限位板（51）和右限位板（66）分別在第一氣缸（53）和第二氣缸（71）的帶動(dòng)下回到初始位置，能量基板（25）因無支撐而自由落體下落沖擊沖板（28）；第六步，當(dāng)PDC（41）沖擊沖板（28）反彈“跳起”后，在第一伺服電機(jī)（22）的驅(qū)動(dòng)下，鋼絲繩（13）會(huì)在PDC（41）二次沖擊沖板（28）前將其拉起回到自由落體時(shí)的高度；第七步，在PDC（41）再次自由落體沖擊沖板（28）前，沖板（28）在步進(jìn)電機(jī)（35）的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，至此完成一次沖擊試驗(yàn)。其中第一伺服電機(jī)（22）、第二伺服電機(jī)（42）、第三伺服電機(jī)（61）和步進(jìn)電機(jī)（35）均由配套的控制裝置和控制系統(tǒng)控制。

上述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)范圍的行為。