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专利名称：一种拉伸试验夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及金属管材塑性成形技术领域，具体是一种拉伸试验夹具。
背景技术：
薄壁管数控弯曲精确成形是多参数耦合交互作用下的复杂非线性过程，管材塑性 本构参数的准确性是影响管材数控弯曲有限元数值模拟质量的关键因素之一。薄壁管材的 塑性本构参数难以从手册直接查得，而且即使对同一牌号、同一规格的管材塑性本构参数 也可能存在差异，同时材料的成形性能受到成形模式的影响。目前，大都采用单向拉伸试验 法确定管材的塑性本构参数，简单易行。在拉伸试验国家标准中，管材的材料力学性能参数是通过从管材上直接截取全壁 厚纵向弧形试样或整个管段进行单向拉伸试验而获得的。对于大口径厚壁管来说，进行整 管拉伸虽然能够保证管材试样在拉伸试验中处于单向应力状态而获得准确的本构关系，但 需要大的夹具和很大的液压，试验实施困难。管壁厚度大于o. 5mm的管材一般采用纵向弧 形试样。由于大部分液压胀形用管材的壁厚都大于0. 5mm,因此都将采用纵向弧形试样进行 单向拉伸试验。由于弧形试样的两端不是平板状，在试验机上夹持时需压平弧形试样的两 端夹持部分，导致在拉伸的过程中管材试样夹持端被夹平而引起管材性能变化，因而得到 的力学性能参数与真实值存在较大偏差。另外，在弧形段被夹平的过程中，试样容易发生偏 移，造成上下夹具中心线和试样中心线不平行，试样在拉伸过程中产生偏心力，致使拉伸试 验获得的材料参数不准确。
发明内容为了克服管材试样在装夹时容易发生偏移和避免管材试样夹持端被夹平所引起 的管材性能变化，本发明提出了一种拉伸试验夹具。本发明包括两个凸模夹具、两个凹模夹具、上定位板、下定位板、两个凸模垫块和 两个凹模垫块；凹模夹具和凸模夹具的外形和结构相同，方向相反。两个凹模夹具、两个凹 模垫块、两个凸模夹具和两个凸模垫块组成为一个整体夹具，将两个凸模垫块分别固定在 两个凸模夹具的安装面上；将两个凹模垫块分别固定在两个凹模夹具的安装面上，并使凸 模垫块的凸弧面与凹模垫块的凹弧面配合成为一对夹具；将上定位板和下定位板分别固定 在两个凸模夹具的侧表面上。拉伸试验夹具通过凸模夹具凸缘和凹模夹具凸缘与试验机连 接定位；定位板上加工有标尺，根据管材试样夹持端弦长宽度方向的尺寸调整定位板，以保 证管材试样中心线与上下夹具的中心线平行。拉伸试验夹具通过凸模夹具凸缘和凹模夹具 凸缘与试验机连接定位。所述的在凹模夹具的平面上有凹模垫块的安装孔，在凸模夹具的平面上有凸模垫 块的安装孔；在凹模夹具和凸模夹具的一侧表面分别有下定位板的安装孔。所述的凹模夹具和凸模夹具的另一个表面为阶梯面，分别形成了凹模夹具凸缘和 凸模夹具凸缘。
3[0008]所述的凹模垫块的一个表面为平面，另一个表面中部为凹弧面；凹模垫块的圆弧 半径与管材试样外径一致；凹弧面上加工有齿纹，在凹模垫块上的安装孔与凹模夹具上的 安装孔对应。凸模垫块的一个表面为平面，另一个表面中部为凸弧面，凸模垫块的圆弧半径 与管材试样内径一致；凸弧面上加工有齿纹，并且该凸弧面的曲率与外形同凹模垫块的凹 弧面的曲率与外形一致。本发明通过一对有弧形齿面的凹模垫块和凸模垫块将管材试样牢牢地卡在两夹 头之间，避免了管材试样受负载后打滑；本发明是一种适用于管材试样的拉伸试验夹具。通过一对有弧形面的凹模垫块和 凸模垫块将管材试样牢牢地卡在两夹头之间，避免管材试样夹持端在被夹平后所产生的偏 心距。本发明中，采取两个上下位置一致的定位板，根据管材试样夹持端弦长方向宽度调整 定位板的位置，确保管材试样和整体夹具的同心轴在竖直方向上，且试验机夹具对管材试 样的作用力是单一方向上的拉力，以避免在管材试样上产生一个附加弯矩，从而影响管材 试样的均勻单向拉伸。本发明中相互配合的一对凹模垫块和凸模垫块均为弧形齿面，通过该弧形齿面避 免了管材试样夹持端被夹平所引起的管材性能变化，从而能够更为准确地测试管材的拉伸 性能，为材料与模具设计加工、有限元仿真提供真实可靠的材料力学性能参数。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的拉伸夹具总装配示意图。图2是本发明的拉伸夹头的结构示意图。图3是本发明的拉伸夹头的装配示意图。图4是本发明的凸模夹具的装配示意图。图5是本发明的凹模夹具的装配示意图。图6是本发明的凹模垫块的剖面示意图。图中1.凸模垫块2.凹模夹具3.凸模夹具4.上定位板5.管材试样6.下定 位板7.螺钉8.凹模垫块9.凸模夹具凸缘10.凹模夹具凸缘11.标尺12.中心线
具体实施方式
本实施例是一种适用于管材试样的拉伸试验夹具，通过该拉伸试验夹具能够获得 准确的管材力学性能参数。如图1和图2所示，本实施例包括由两个凹模夹具2、两个凹模垫块8、两个凸模夹 具3和两个凸模垫块1组成的整体夹具，以及上定位板4、下定位板6和螺钉7。其中，一个凹模夹具2和一个凸模夹具3相互配合成为一对夹具；凹模夹具2和凸 模夹具3的外形和结构相同，方向相反；凹模夹具2和凸模夹具3上各有一个表面为平面， 并且在凹模夹具2的平面上有凹模垫块8的安装孔，在凸模夹具3的平面上有凸模垫块1 的安装孔；凹模夹具2和凸模夹具3的另一个表面为阶梯面，分别形成了凹模夹具凸缘10 和凸模夹具凸缘9，以便于与试验机进行装配；在凹模夹具2和凸模夹具3的一侧表面中间 分别有两个下定位板6的安装孔，并在下定位板6的安装孔之间有中心线12，以便于下定位板6的准确定位。凹模垫块8和凸模垫块1均为板件。凹模垫块8的一个表面为平面，另一个表面 中部为凹弧面，在凹模垫块8上的安装孔与凹模夹具2上的安装孔对应；凸模垫块1的一个 表面为平面，另一个表面中部为凸弧面，并且该凸弧面的曲率与外形同凹模垫块8的凹弧 面的曲率与外形一致；凹模垫块8和凸模垫块1的曲率同管材试样的曲率一致。下定位板 6为“L”形板。在下定位板6的板面上有条形螺钉孔，并在改板面上刻有标尺11。将一个凸模垫块1通过螺钉7固定在一个凸模夹具3的安装面上；将一个凹模垫 块8通过螺钉7固定在一个凹模夹具2的安装面上，并使凸模垫块1的凸弧面与凹模垫块 8的凹弧面配合，形成了一对夹具；将下定位板6通过自身的条形螺钉孔固定在一个凸模夹 具3的侧表面上，将上定位板4通过自身的条形螺钉孔固定在一个凸模夹具3的侧表面上， 并保证上定位板4与下定位板6上下位置一致。在使用本实施例时，用螺钉7分别将凸模垫块1固定在凸模夹具3上，将凹模垫块 8固定在凹模夹具2上。根据管材试样5夹持端弦长方向宽度将下定位板6紧固在凸模夹 具3上，并保证上定位板4与下定位板6上下位置一致。拉伸夹具通过凸模夹具凸缘9和 凹模夹具凸缘10与拉伸试验机进行装配。将管材试样放入由两个凹模夹具2、两个凹模垫 块8、两个凸模夹具3和两个凸模垫块1组成的整体夹具内，并使管材试样5的下端部与下 定位板6贴齐，上端部与上定位板4贴齐，开动拉伸试验机，加紧拉伸夹具并进行试验。本实施例中所采用试样的为管材试样，并且该管材试样满足中华人民共和国国家 标准GB/T 228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》所制定的标准。试验所用的材料拉伸 试验机型号为CMT5205。
权利要求一种拉伸试验夹具，其特征在于，所述的拉伸试验夹具包括由两个凹模夹具(2)、两个凹模垫块(8)、两个凸模夹具(3)和两个凸模垫块(1)组成的整体夹具，以及上定位板(4)、下定位板(6)和螺钉(7)；将两个凸模垫块(1)分别固定在两个凸模夹具(3)的安装面上；将两个凹模垫块(8)分别固定在两个凹模夹具(2)的安装面上，并使凸模垫块(1)的凸弧面与凹模垫块(8)的凹弧面配合成为一对夹具；将上定位板(4)和下定位板(6)分别固定在两个凸模夹具(3)的侧表面上；定位板上加工有标尺。
2.如权利要求1所述一种拉伸试验夹具，其特征在于，在凹模夹具(2)的平面上有凹 模垫块(8)的安装孔，在凸模夹具(3)的平面上有凸模垫块(1)的安装孔；在凹模夹具(2) 和凸模夹具(3)的一侧表面分别有下定位板(6)的安装孔。
3.如权利要求1所述一种拉伸试验夹具，其特征在于，凹模夹具(2)和凸模夹具(3)的 另一个表面为阶梯面，分别形成了凹模夹具凸缘(10)和凸模夹具凸缘(9)。
4.如权利要求1所述一种拉伸试验夹具，其特征在于，凹模垫块(8)的一个表面为平 面，另一个表面中部为凹弧面，并且该凹弧面上加工有齿纹；凹模垫块(8)上的安装孔与凹 模夹具(2)上的安装孔对应；凸模垫块(1)的一个表面为平面，另一个表面中部为凸弧面， 凸弧面上加工有齿纹，并且该凸弧面的曲率与外形同凹模垫块(8)的凹弧面的曲率与外形 一致。
5.如权利要求2所述一种拉伸试验夹具，其特征在于，凹模夹具(2)和凸模夹具(3)的 外形和结构相同，方向相反。
6.如权利要求2所述一种拉伸试验夹具，其特征在于，拉伸试验夹具通过凸模夹具凸 缘(9)和凹模夹具凸缘(10)与试验机连接定位。
专利摘要本实用新型公开了一种拉伸试验夹具，包括由两个凹模夹具、两个凹模垫块、两个凸模夹具和两个凸模垫块组成的整体夹具，以及上定位板和下定位板。两个凸模垫块分别固定在两个凸模夹具的安装面上；两个凹模垫块分别固定在两个凹模夹具的安装面上，并使凸模垫块的凸弧面与凹模垫块的凹弧面配合成为一对夹具。将上定位板和下定位板分别固定在两个凸模夹具的侧表面上。拉伸试验夹具通过凸模夹具凸缘和凹模夹具凸缘与试验机连接定位。本实用新型适用于管材试样，能够稳固的固定管材试样，并且避免了管材试样两端被夹平所引起的管材性能变化，从而获得准确的管材拉伸性能，具有结构简单、使用方便可靠的特点。
文档编号G01N3/04GK201607366SQ20102010916
公开日2010年10月13日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者任宁, 李恒, 杨合, 詹梅 申请人:西北工业大学