新型楔形夾頭的設(shè)計(jì)

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目： 新型楔形夾頭的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： XXX 系 別： 機(jī)械與控制工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化本科 指導(dǎo)教師： XXX 2015年 6 月 10 日摘 要 夾具被廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，其主要作用就是用來有效定位、支撐、夾緊元件，盡可能使元件的安裝固定變的迅速、準(zhǔn)確、方便，盡可能的縮減無用功。由于夾具的廣泛應(yīng)用，夾具也誕生出了各種分類，其中楔形夾頭就是被廣泛應(yīng)用于電拉驗(yàn)機(jī)的夾具。之所以應(yīng)用楔形夾頭作為電拉試驗(yàn)機(jī)的夾頭，主要是因?yàn)樗淖枣i性。在拉力試驗(yàn)中，隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，夾板會(huì)對(duì)試件夾得越來越緊，避免了隨著試驗(yàn)的進(jìn)行由于拉力的增大而使試件脫落。但楔形的自鎖

2、性也有一個(gè)巨大的缺點(diǎn)，那就是隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，當(dāng)拉力增大到一定程度后，夾板對(duì)試件的夾緊也達(dá)到了一個(gè)很大的強(qiáng)度，以至于出現(xiàn)鎖死現(xiàn)象，使得試件不能輕松取出，這對(duì)于試驗(yàn)結(jié)束后的試件拆卸造成了很大的麻煩。本課題針對(duì)這一問題對(duì)楔形夾頭的夾體做了相應(yīng)的改進(jìn)，以達(dá)到在不影響夾頭工作的情況下解除鎖死現(xiàn)象。相對(duì)于一體化的夾體，改進(jìn)后可移動(dòng)的夾體可以很輕松的打開因?yàn)閵A體形變而產(chǎn)生的鎖死。關(guān)鍵詞：夾具；楔形夾頭；夾體；鎖死；可移動(dòng)夾體 ABSTRACT Fixture is widely used in various industries，its main function is to effectively lo

3、cate， supporting and clamping of components of the device，as far as possible to make the components of the installation of fixed of rapid， accurate and convenient， as far as possible to reduce useless.Due to the wide application of fixture fixture was also born out of the various classifications，whi

4、ch wedge chuck is widely used in electric pull test machine fixture.The application of wedge chuck chuck as pull test machine，mainly because of its self.In the tensile test，with the test，the splint can get more and more tension，and avoid the test piece shedding due to the increase of the tension.But

5、 wedge self-locking also has a huge drawback，that is with the test，when the lag increases to a certain extent，splint on the specimen clamping reached a lot of strength， that the emergence of the phenomenon of locking，the specimen can not be taken out easily，and the test after the end of the test pie

6、ces of the demolition caused a lot of trouble.This project to solve the problem of wedge chuck clamp body do corresponding improvement，in order to achieve the chuck work release locking phenomenon.Relative to the integrated clip，the improved removable clip can easily open the lock that is generated

7、due to the clip body shape.Keywords： Clamp;Wedge clamp;Clamp; Lock;Movable clamp body目 錄第一章 引 言11.1 課題的背景和意義11.2 夾具國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r2 1.2.1 國(guó)內(nèi)夾具現(xiàn)狀2 1.2.2 國(guó)外夾具現(xiàn)狀31.3 夾具的市場(chǎng)發(fā)展前景4第二章 傳統(tǒng)楔形夾頭的的原理與分析52.1 夾頭的工作原理52.2夾頭工作時(shí)的問題62.3問題分析與解決方案6 2.3.1 問題分析6 2.3.2 解決方案7第三章 新型楔形夾頭的設(shè)計(jì)83.1 新型楔形夾頭的初步設(shè)計(jì)8 3.1.1 初步的設(shè)計(jì)構(gòu)想8 3.1.2 簡(jiǎn)要的工

8、作過程83.2 新型楔形夾頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)93.3 新型楔形夾頭的工作原理113.4 新型楔形夾頭的特點(diǎn)11第四章 新型楔形夾頭的設(shè)計(jì)計(jì)算分析134.1初始夾緊時(shí)的靜力學(xué)分析134.2拉伸試驗(yàn)時(shí)的靜力學(xué)分析14第五章 新型楔形夾頭的優(yōu)勢(shì)175.1 新型楔形夾頭的實(shí)用性175.2 新型楔形夾頭的借鑒性17第六章 總 結(jié)18參考文獻(xiàn).19致謝20中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第一章 引 言1.1 課題的背景和意義 試驗(yàn)機(jī)，廣義說就是一種產(chǎn)品或材料在投入使用前，對(duì)其質(zhì)量或性能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行驗(yàn)證的儀器。從定義可以看出，凡是對(duì)于質(zhì)量或性能進(jìn)行驗(yàn)證的儀器都可以叫做試驗(yàn)機(jī)，試驗(yàn)機(jī)的產(chǎn)品在不斷創(chuàng)新、改進(jìn)

9、、完善，可以適應(yīng)檢測(cè)材料的各種性能。試驗(yàn)機(jī)主要是用于測(cè)量材料或產(chǎn)品的物理性能，比如：鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，抗沖擊韌性等。試驗(yàn)機(jī)的種類：試驗(yàn)機(jī)的種類很多，有多種不同的分類方法。按照傳統(tǒng)分類方法可以分為金屬材料試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料試驗(yàn)機(jī)，動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)，測(cè)力儀、拉力機(jī)、硫化儀和無損探傷機(jī)等五大類。夾頭被稱之為彈性夾頭或者是簡(jiǎn)筒，是一種用來裝置在銑床等機(jī)床及試驗(yàn)機(jī)上的一種用來禁錮銑刀和實(shí)驗(yàn)材料的一種用來固定加固需要改造或試驗(yàn)的零件材料的一種固定裝置。拉力試驗(yàn)可以測(cè)試出各種材料試件的抗拉特性，了解各種材料的特性，這對(duì)于平時(shí)的研究，生產(chǎn)和改造都有很大的幫助，能夠更有效，快速，方便的試驗(yàn)，就意味著更快的發(fā)

10、展和進(jìn)步。拉力試驗(yàn)，一般需要借助試驗(yàn)機(jī)完成，而小型電拉試驗(yàn)機(jī)一般就可以滿足大多數(shù)的拉力試驗(yàn)，小型的電拉試驗(yàn)機(jī)，普遍采用的是楔形夾頭。一直以來，楔形夾頭都可以很好的協(xié)助完成拉力試驗(yàn)，即使其他方面所需要的夾具也有很多采用楔形夾頭。楔形夾頭的自鎖性質(zhì)，對(duì)于拉力試驗(yàn)中逐步增大的拉力做到了很有效的運(yùn)用，也就是說楔形夾頭的夾緊程度會(huì)隨著拉力試驗(yàn)中拉力的增大而增大，也正是這條性質(zhì)才使得試驗(yàn)順利完成，不至于出現(xiàn)某些因?yàn)閵A緊程度不夠而導(dǎo)致試件脫落造成的失敗試驗(yàn)。不過，也正因?yàn)樾ㄐ螉A頭的自鎖性質(zhì)，一般試驗(yàn)結(jié)束之后都會(huì)造成試件的鎖死現(xiàn)象，對(duì)于試件的拆卸造了很大的不便，大大的降低了拉力試驗(yàn)進(jìn)行的效率。所以本課題要對(duì)楔

11、形夾頭做一改善，利用自鎖性，并有效解決楔形夾頭鎖死現(xiàn)象，只要客服了楔形夾頭的鎖死現(xiàn)象，就可以不用費(fèi)力的拆卸鎖死的試件。沒有鎖死現(xiàn)象，進(jìn)行拉力試驗(yàn)的效率將會(huì)有一個(gè)很大的提高，從而進(jìn)一步促進(jìn)試驗(yàn)的發(fā)展和進(jìn)步，同時(shí)改善后的楔形夾頭不僅適用于拉力試驗(yàn)機(jī)，也適用于其他應(yīng)用楔形夾頭的地方。1.2 夾具國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1.2.1 國(guó)內(nèi)夾具現(xiàn)狀 我國(guó)國(guó)內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠，在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件800萬件的水平。 20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔

12、系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年尚需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國(guó)內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯。我國(guó)機(jī)床、刀具、量具和機(jī)床附件等制造企業(yè)相對(duì)集中在機(jī)床工具行業(yè)以內(nèi)，而夾具制造企業(yè)和兼顧夾具制造的企業(yè)分散于機(jī)床與附件、工具、汽車、航空、軍工、紡織、農(nóng)機(jī)、家電、儀器儀表等諸多機(jī)械制造行業(yè)之中，各行其道，自我發(fā)展，長(zhǎng)期沒有建立行業(yè)組織形成產(chǎn)業(yè)實(shí)體。我國(guó)夾具行業(yè)大多數(shù)是中小企業(yè)，千變?nèi)f化的夾具制造只能是單件小批量生產(chǎn)模式，致使企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有限，由于大多數(shù)企業(yè)自我改造能力微弱，行業(yè)總體實(shí)力不強(qiáng)，必須根據(jù)夾具行業(yè)的特點(diǎn)，探索

13、和確定中小夾具制造企業(yè)由弱變強(qiáng)的科學(xué)發(fā)展之路，才能保持行業(yè)穩(wěn)定和持續(xù)發(fā)展。由于過去國(guó)有體制“大而全”的企業(yè)幾乎都是自制、自用所需的夾具，我國(guó)夾具設(shè)計(jì)和制造分散于各行各業(yè)的企業(yè)之中。只有機(jī)床附件中的通用夾具與組合夾具形成了專業(yè)化的夾具制造產(chǎn)業(yè)，建立了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作體系，制定了這兩類夾具的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其他門類的夾具，以及夾具標(biāo)準(zhǔn)件和功能部件等產(chǎn)品的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)幾乎空白，也沒有專業(yè)化制造企業(yè)。各種夾具產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的缺位，不僅制約著夾具產(chǎn)品向?qū)I(yè)化、市場(chǎng)化轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，同時(shí)造成社會(huì)認(rèn)知度低，對(duì)夾具產(chǎn)品缺乏具體的了解，導(dǎo)致市場(chǎng)營(yíng)銷難度大，行業(yè)發(fā)展速度緩慢。夾具行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作是亟待加強(qiáng)的基礎(chǔ)工作。 夾具行業(yè)潛在著很多

14、的市場(chǎng)需求，有多種機(jī)床配套的夾具尚待創(chuàng)新開發(fā)或完善，許多高新夾具技術(shù)需要向國(guó)外學(xué)習(xí)和攻關(guān)。如何為中小企業(yè)的產(chǎn)品調(diào)整給力，推動(dòng)行業(yè)占大多數(shù)的小企業(yè)充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)，向“專、特、精”的方向發(fā)展，是行業(yè)的主攻方向。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景，迄今為止，夾具仍是機(jī)電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具之一，夾具在國(guó)內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)。 1.2.2 國(guó)外夾具現(xiàn)狀 從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)。當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均

15、為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá)±5m，夾具支承面的垂直度達(dá)到0.01mm/300mm，平行度高達(dá)0.01mm/500mm。德國(guó)Demmeler (戴美樂)公司制造的4m長(zhǎng)、2m寬的孔系列組合焊接夾具平臺(tái)，其等高誤差為±0.03mm；精密平口鉗的平行度和垂直度在5m以內(nèi)；夾

16、具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)±5m；瑞士EROWA柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá)25m。機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產(chǎn)品越來越多。了 減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用12秒，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典3R夾具僅用1分

17、鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。采用美國(guó)Jergens(杰金斯)公司的球鎖裝夾系統(tǒng)，1分鐘內(nèi)就能將夾具定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換夾具，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率的作用。 模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、

18、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。德國(guó)demmeler(戴美樂)公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強(qiáng)，使得夾具的通用

19、性好，元件少而精，配套的費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用才有推廣應(yīng)用的價(jià)值。專家們建議組合夾具行業(yè)加強(qiáng)產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。1.3 夾具的市場(chǎng)發(fā)展前景 夾具是加工時(shí)用來迅速緊固工件，使機(jī)床、刀具、工件保持正確相對(duì)位置的工藝裝置，也就是說Workholding工裝夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合

20、、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求，加工前必須將工件裝好、夾牢。應(yīng)用機(jī)床夾具，有利于保證工件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量；有利于提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本；有利于改善工人勞動(dòng)條件，保證安全生產(chǎn)；有利于擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍，實(shí)現(xiàn)“一機(jī)多用”。夾具通常由定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)元件、分度裝置、連接元件以及夾具體等組成。夾具在電子廠商使用也是非常高的，在生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)的中段和后段就常用工裝夾具來進(jìn)行功能測(cè)試或者輔助裝配。從菲克雄和廣大電子廠商打交道的情況來看還有很多工裝夾具是用在測(cè)試時(shí)的一個(gè)

21、信號(hào)轉(zhuǎn)接和電氣老化工位，實(shí)際在電子生產(chǎn)制造廠中的用途是非常廣。第二章 傳統(tǒng)楔形夾頭的的原理與分析2.1 夾頭的工作原理 楔形夾頭是試驗(yàn)機(jī)中的一個(gè)重要零件也是使用最為廣泛的夾具種類之一，楔形夾頭的性能直接影響到試驗(yàn)結(jié)果的精度。圖2-1 拉力試驗(yàn)機(jī)楔形夾頭結(jié)構(gòu)試驗(yàn)時(shí)首先向上啟動(dòng)頂桿，使之頂起夾板沿楔形夾角兩邊張開。此時(shí)，卡口處于張開狀態(tài)。在卡口中放入試件，再次啟動(dòng)頂桿并向下壓夾板，因?yàn)閵A身的楔形結(jié)構(gòu)，夾板向下的運(yùn)動(dòng)中，自然會(huì)受到楔形夾身對(duì)夾板的水平推力，而兩邊夾身產(chǎn)生的推力是相向的，這樣夾板自不而然就會(huì)沿夾角兩邊合攏。夾板合攏，夾板中間的試件當(dāng)然也就被夾板夾緊。試驗(yàn)開始，試件受到豎直向下的拉力，夾

22、板則因?yàn)閷?duì)試件的夾力對(duì)試件產(chǎn)生豎直向上的摩擦力，阻止試件的脫落，但是隨著試驗(yàn)的繼續(xù)，試件所受到的拉力會(huì)逐漸增大，倘若夾板對(duì)試件的夾力不能隨之增大，那么很可能就會(huì)出現(xiàn)試件滑落的現(xiàn)象。此時(shí)，楔形夾頭的好處就體現(xiàn)出來了，因?yàn)閵A板對(duì)試件有豎直向上的摩擦力，反過來試件對(duì)夾板也有一個(gè)豎直向下的摩擦力，夾板受到豎直向下的摩擦力，那么夾板就有一個(gè)向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，但是夾板的運(yùn)動(dòng)空間不是豎直的，而是楔形的，所以夾板向下運(yùn)動(dòng)必會(huì)產(chǎn)生一個(gè)水平的分運(yùn)動(dòng)，并且左夾板水平向右，右夾板水平向左，相向運(yùn)動(dòng)的兩夾板當(dāng)然也就再次對(duì)試件施加了夾緊力，夾緊力增加，試件受到的豎直向上的摩擦力也相應(yīng)的增加，所以試件也就不會(huì)發(fā)生滑落的現(xiàn)象。

23、整個(gè)試驗(yàn)過程就是一個(gè)力的循環(huán)，拉力增大，會(huì)造成夾板相向運(yùn)動(dòng)，那么兩夾板的相向力增大，相向力增大也就是夾緊力增大，夾緊力增大則夾板和試件之間的摩擦力也隨之增大，那么試件受到的豎直向上的拉力也增大，兩者同時(shí)以一個(gè)循環(huán)增大，而試件的初始就是被夾緊的狀態(tài)，所以試件直到試驗(yàn)結(jié)束只會(huì)被越加越緊，當(dāng)然也就沒有滑落一說了，這就是楔形夾頭被廣泛應(yīng)用的原因，因?yàn)樗鼡碛谐瑥?qiáng)的自鎖性，非常適用于這種拉力逐漸增大的情況。2.2 夾頭工作時(shí)的問題 楔形夾頭具有超強(qiáng)的自鎖性，拉力試驗(yàn)需要這種自鎖性。但是，就因?yàn)樾ㄐ螉A頭的自鎖性，往往進(jìn)行完試驗(yàn)之后，夾頭和試件殘?bào)w就會(huì)出現(xiàn)鎖死的現(xiàn)象。在試驗(yàn)過程中，整個(gè)力循環(huán)中的各力都會(huì)不斷增

24、大，當(dāng)夾板運(yùn)動(dòng)到一定的程度，沒有運(yùn)動(dòng)空間的時(shí)候，那么試件、夾板和夾身在不斷增大的各力作用下，就會(huì)產(chǎn)生形變，產(chǎn)生出一個(gè)微小的運(yùn)動(dòng)空間，有了運(yùn)動(dòng)空間，那么夾板當(dāng)然也將會(huì)自動(dòng)運(yùn)動(dòng)到那處空隙，填補(bǔ)了空間，試件、夾板和夾身三者之間的接觸當(dāng)然也就更加的緊密了，但是形變的的產(chǎn)生，使得夾板在試件和夾身之間產(chǎn)生了類似過渡配合的效果，并且這個(gè)過渡隨著試驗(yàn)的繼續(xù)還不斷增大，試驗(yàn)結(jié)束后，三者的形變達(dá)到了最大，而這個(gè)類似于過渡配合的效果也達(dá)到了最大程度，這樣的情況下，就是試驗(yàn)結(jié)束，不再給試件施加拉力，夾頭也將試件牢牢的抓住，要拆卸出試件殘?bào)w就只能采取破壞性的暴力拆除。這就是楔形夾頭的鎖死現(xiàn)象，要想不出現(xiàn)這種現(xiàn)象，那么只

25、要換個(gè)夾頭，去掉自鎖性就好了，可是沒有了自鎖性，那么夾頭也就不能完美的完成實(shí)驗(yàn)了，所以自鎖性是必須要保留的。2.3 問題分析與解決方案 2.3.1 問題分析 假設(shè)，在理想狀態(tài)下，夾頭和試件都不會(huì)產(chǎn)生形變，那么繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)進(jìn)行分析。試驗(yàn)開始，試件受到豎直向下的拉力，夾板對(duì)試件的夾力對(duì)試件產(chǎn)生豎直向上的摩擦力，阻止試件的脫落，試驗(yàn)繼續(xù)進(jìn)行，試件所受到的拉力逐漸增大，夾板對(duì)試件的夾力隨之增大，此時(shí)，夾板對(duì)試件產(chǎn)生豎直向上的摩擦力，同時(shí)試件對(duì)夾板也產(chǎn)生豎直向下的摩擦力，夾板受到豎直向下的摩擦力，夾板產(chǎn)生向下的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，夾板楔形的運(yùn)動(dòng)空間，使夾板向下運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水平的分運(yùn)動(dòng)，并且左夾板水平向右，右夾

26、板水平向左。相向運(yùn)動(dòng)的兩夾板再次對(duì)試件施加了夾緊力，夾緊力增加，試件受到的豎直向上的摩擦力也相應(yīng)的增加。整個(gè)試驗(yàn)過程還是一個(gè)力的循環(huán)，拉力增大，造成夾板相向運(yùn)動(dòng)，然后兩夾板的相向力增大，相向力增大就是夾緊力增大，夾緊力增大使夾板和試件之間的摩擦力也隨之增大，試件受到的豎直向上的拉力也增大。兩者同時(shí)以一個(gè)循環(huán)增大，而試件的初始就是被夾緊的狀態(tài)，所以試件直到試驗(yàn)結(jié)束還是只會(huì)被越加越緊，結(jié)合鎖死現(xiàn)象分析，楔形夾頭的鎖死現(xiàn)象是試件和夾頭的形變?cè)谧枣i性的條件下產(chǎn)生的，形變的去除不會(huì)影響楔形夾頭的正常工作，可是在實(shí)際中，要去掉材料的形變特性這是不可能的，況且試件倘若不能形變，那么它的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)恐怖

27、的程度，小型試驗(yàn)機(jī)根本不可能測(cè)試成功，假如夾頭采用不會(huì)形變的材料，可是在試件還是會(huì)形變，在試件的形變之下，還是會(huì)產(chǎn)生鎖死現(xiàn)象，所以說取出形變是不可行的。2.3.2 解決方案鎖死現(xiàn)象，產(chǎn)生的條件是楔形的自鎖性，原因是材料的形變，效果是類似過渡配合的接觸效果，要解決鎖死現(xiàn)象就只能從這三個(gè)方面出發(fā)：a)自鎖性這是采用楔形夾頭的原因，倘若去掉了自鎖性，那么楔形夾頭也將沒用，所以這一點(diǎn)不可行；b)材料形變，這點(diǎn)之前就知道不可行，不管什么材料都會(huì)發(fā)生形變，況且只去掉了夾頭的形變對(duì)鎖死現(xiàn)象也沒用；c)解決夾頭和試件之間的接觸效果，那么鎖死現(xiàn)象也將解除。鎖死現(xiàn)象對(duì)試驗(yàn)的進(jìn)行沒有影響，唯一的缺點(diǎn)就是對(duì)試驗(yàn)結(jié)束后

28、的拆卸會(huì)造成很大的困難，要去除類似于過度配合的效果，可以借鑒過渡配合，有兩種方法，一種就是縮小夾板的尺寸，只要夾板一變小，那么過渡配合的效果也將解除；一種是擴(kuò)大夾身的尺寸，只要夾身擴(kuò)大，間隙變大，過渡配合效果也將解除，不過，要控制夾板的大小，這點(diǎn)現(xiàn)在暫時(shí)沒辦法解決，以當(dāng)前的技術(shù)倘若用可以隨意變換大小的夾板，那么夾板的材質(zhì)肯定沒辦法完成固定試件的作用。綜合起來，目前可以采取的辦法將是改變夾身，在不改變夾板和夾身的大小的情況下，讓夾身的兩側(cè)楔形壁可以移動(dòng)就是唯一的方法。第三章 新型楔形夾頭的設(shè)計(jì)3.1 新型楔形夾頭的初步設(shè)計(jì) 3.1.1 初步的設(shè)計(jì)構(gòu)想想要改變夾身和夾板之間的間隙，又是在不能改變夾

29、板的條件下，那么唯一的方法將是改變夾身的結(jié)構(gòu)，倘若夾身的兩側(cè)可以自由移動(dòng)，那么試驗(yàn)結(jié)束之后，只要移動(dòng)夾身，夾身、夾板和試件殘?bào)w三者組成的鎖死結(jié)構(gòu)自然也將消失。要是夾身兩側(cè)可以自由移動(dòng)，那么夾身就不能是一個(gè)整體，必須改變?yōu)榻M合體，由兩側(cè)楔形的夾身和最后的頂部組成，兩側(cè)楔形結(jié)構(gòu)可以稱之為外夾板，而最后的頂部則可以繼續(xù)稱之為頂座。 圖3-1 可移動(dòng)楔形外夾板 圖3-2 夾頭頂座 3.1.2 簡(jiǎn)要的工作過程將原先一體的夾身分割為外夾板和頂座，外夾板和頂座之間將可以通過預(yù)緊力旋鈕來改變兩外夾板之間的間隙大小，試驗(yàn)之前，保證外夾板和頂座之間的開合程度沒有達(dá)到最大，因?yàn)樵囼?yàn)結(jié)束后需要調(diào)整擴(kuò)大外夾板和頂座的開

30、合程度來增大兩外夾板之間的間隙，從而消除三者之間的鎖死效果，所以試驗(yàn)之前不能使外夾板和頂座的開合程度不能達(dá)到最大，若是開合程度達(dá)到最大，那也將失去去除鎖死效果的作用。3.2 新型楔形夾頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖3-3 頂座 圖3-4 螺母 圖3-5 旋鈕 圖3-6 推進(jìn)器 圖3-7 外夾板 圖3-8 夾板 圖3-9 新型楔形夾頭3.3 新型楔形夾頭的工作原理試驗(yàn)前，首先調(diào)整預(yù)緊力旋鈕，使外夾板與頂座的開合程度比較小，放入試件，滑動(dòng)螺母，借助推進(jìn)器推動(dòng)夾板，當(dāng)夾板在外夾板上運(yùn)動(dòng)時(shí)，跟普通楔形夾頭一樣，兩塊夾板會(huì)相向閉合，從而產(chǎn)生對(duì)試件的夾緊力，夾緊試件之后開始試驗(yàn)，對(duì)試件加持一個(gè)拉力，由小慢慢增大，隨著拉力

31、的增大，試件和夾板之間的摩擦力增大，夾板對(duì)外夾板的作用力增大，但頂座部設(shè)有鎖鍵，外夾板不能移動(dòng)。 所以夾板只能沿著外夾板的楔形面移動(dòng)，移動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生向試件的閉合分運(yùn)動(dòng)，從而使得夾板對(duì)試件越夾越緊。當(dāng)拉力增大到一定程度，內(nèi)夾板、試件和外夾板三者之間的形變也已增大到一定程度，形成了初步鎖死，拉力繼續(xù)增大，達(dá)到試件的極限，試件斷裂，試驗(yàn)結(jié)束，三者之間因?yàn)樾巫兯a(chǎn)生的鎖死程度也已達(dá)到最大，形成了比較強(qiáng)的過渡配合效果。 圖3-10 活動(dòng)式外夾板試驗(yàn)結(jié)束，拆卸試件時(shí)，普通的楔形夾頭只能暴力性的強(qiáng)拆試件，但是新型楔形夾頭如圖3-10只要扭動(dòng)旋鈕，外夾板就會(huì)張開，鎖死時(shí)，外夾板只受到夾板水平的推力，所以外夾板張

32、開時(shí)沒有阻力，相反還有一個(gè)夾板提供的助力，旋鈕當(dāng)然也就很容易扭動(dòng)了。輕松扭動(dòng)旋鈕，外夾板張開，間隙變大，過渡配合效果消除，試件不再被鎖死，這樣可以輕松取出試件。3.4 新型楔形夾頭的特點(diǎn)新型楔形夾頭不僅擁有普通楔形夾頭的優(yōu)點(diǎn)，還擁有普通楔形夾頭所沒有的特點(diǎn)，那就是輕松解除鎖死現(xiàn)象的能力，使用普通的楔形夾頭，做拉力試驗(yàn)和新型楔形夾頭是相同的，但是試驗(yàn)結(jié)束后的暴力拆卸，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，還會(huì)在拆卸過程中對(duì)夾頭造成破壞，使得夾頭失去原有的精度，長(zhǎng)期以往的強(qiáng)制拆除，對(duì)夾頭破壞的累積達(dá)到一定程度后，再進(jìn)行拉力試驗(yàn)就會(huì)失去準(zhǔn)確性。使用新型楔形夾頭，從試驗(yàn)開始到結(jié)束都不對(duì)夾頭進(jìn)行強(qiáng)力的操作，對(duì)夾頭的破壞可以忽略

33、不計(jì)，這樣夾頭的使用壽命更長(zhǎng)，試驗(yàn)測(cè)試出的數(shù)據(jù)也不會(huì)慢慢失準(zhǔn)，試驗(yàn)結(jié)束后，只需要輕輕扭動(dòng)旋鈕就可以取出被鎖死的試件殘?bào)w，不僅輕松方便，還能節(jié)省時(shí)間，提高進(jìn)行多次試驗(yàn)時(shí)的效率?？偟膩碚f使用新型楔形夾頭，壽命長(zhǎng)，失準(zhǔn)性低，省時(shí)省力，方便快捷。第四章 新型楔形夾頭的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 初始夾緊時(shí)的靜力學(xué)分析在進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)，對(duì)試樣施加拉伸力之前要對(duì)其進(jìn)行預(yù)夾緊，即通過移動(dòng)夾板來對(duì)試樣進(jìn)行初步夾緊，使試樣不產(chǎn)生徑向的位移，從而保證在試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)時(shí)試件的軸向位置以及夾塊的軸向位置都保持不變，即預(yù)夾緊時(shí)，試樣沒有受到拉伸作用力，現(xiàn)將左右兩個(gè)夾板作為研究對(duì)象，由于試樣不受到拉伸力的作用，與夾板沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，

34、則在初始夾緊力分析時(shí)可將夾板與試件視為同一剛體來進(jìn)行理論分析。圖4-1 夾板受力分析圖在對(duì)試件進(jìn)行初始夾緊時(shí)，夾塊和試樣在預(yù)緊力，夾具體對(duì)其的摩擦力以及正壓力的作用下保持受力平衡。將各個(gè)力分別投影到 X 軸和 Y 軸之上，建立受力平衡關(guān)系式： （4-1） （4-2）已知：，則有： （4-3） （4-4） （4-5）最終可得出，預(yù)夾緊時(shí)夾塊對(duì)試樣的預(yù)夾緊力為： （4-6）其中，：夾頭體斜面與左側(cè)夾塊斜面的正壓力;：夾頭體斜面與右側(cè)夾塊斜面的正壓力;：夾頭體斜面與左側(cè)夾塊斜面間的摩擦力，符合庫(kù)倫摩擦定律;：夾頭體斜面與右側(cè)夾塊斜面間的摩擦力，符合庫(kù)倫摩擦定律;：斜面的摩擦系數(shù);：為夾頭體的左右兩個(gè)

35、斜面夾角之半;：初始預(yù)拉伸力，方向豎直向下。4.2 拉伸試驗(yàn)時(shí)的靜力學(xué)分析圖4-2 夾板與試件受力分析圖 當(dāng)試件在進(jìn)行初始夾緊之后，試件將受到一個(gè)拉伸力的作用，在這個(gè)拉伸力的作用下，當(dāng)試件有拉伸或者拉伸趨勢(shì)時(shí)，試件左右兩側(cè)會(huì)受到夾板對(duì)其產(chǎn)生的摩擦力的作用，這兩個(gè)摩擦力與拉伸力的方向是相反的，將夾板和試件進(jìn)行靜力學(xué)分析，受力分析圖如圖4-2所示。當(dāng)試樣受到夾緊力的作用時(shí)，試樣將會(huì)受到拉伸或者有拉伸的趨勢(shì)，此時(shí)，夾塊與試樣之間產(chǎn)生摩擦力，摩擦力符合庫(kù)倫摩擦定律。當(dāng)試樣受到拉伸力T的作用時(shí)，試樣將給夾塊一個(gè)豎直向下的摩擦力，大小為，可按下式求得： （4-7）其中， 為夾塊與試樣之間的摩擦系數(shù);于是夾

36、緊摩擦力 （4-8） 最終可求得在拉伸力作用下試件所受到的摩擦力： （4-9）在夾緊狀態(tài)下，夾塊與試件不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，故將夾塊與試件視為同一剛體，則拉伸力 T 所產(chǎn)生的夾緊力可表示為 （4-10）該夾緊力產(chǎn)生的摩擦力可表示為 （4-11）再以試樣為研究對(duì)象進(jìn)行靜力學(xué)分析，則拉力 T 與摩擦力的合力符合下述關(guān)系： （4-12）根據(jù)上式，可以得出庫(kù)倫摩擦范圍內(nèi)最大許用拉伸力 T 的許用范圍，即： （4-13）由上式可以看到，試驗(yàn)拉伸力T與對(duì)試樣的夾緊力之間的關(guān)系與夾頭體的左右兩個(gè)斜面夾角，斜面的摩擦系數(shù)以及夾塊與試樣之間的摩擦系數(shù)都有關(guān)，在試驗(yàn)拉伸力T一定的情況下，所需的最小夾緊力與斜面半角成反比

37、，與斜面的摩擦系數(shù)f成正比，與夾塊與試樣之間的摩擦系數(shù)成反比，即斜面半角越大，斜面的摩擦系數(shù)f越小，夾塊與試樣之間的摩擦系數(shù)越大，所需的最小夾緊力就越小。第5章 新型楔形夾頭的優(yōu)勢(shì)5.1 新型楔形夾頭的實(shí)用性新型楔形夾具可以輕松拆卸，可以換裝不同的夾板以達(dá)到適用各種材料的效果，這樣可以不需要為了進(jìn)行不同材料的試件更換不同的夾頭，不僅減少了夾頭的數(shù)量，還節(jié)省了經(jīng)濟(jì)的支出。使用新型楔形夾頭，裝夾上和普通楔形夾頭并無差別，但是試驗(yàn)結(jié)束后卻避免了因?yàn)殒i死而暴力強(qiáng)制取出試件殘?bào)w，避免了這種拆卸方式，就意味著夾頭不被受到破壞，壽命和準(zhǔn)性得到了很大的提升，并且輕松的操作過程還為節(jié)省了大量的拆卸試件殘?bào)w的時(shí)間

38、，提升了進(jìn)行多次試驗(yàn)的效率，對(duì)于小型的電拉試驗(yàn)機(jī)，新型楔形夾頭這種比普通楔形夾頭壽命更長(zhǎng)，失準(zhǔn)性更低，并且省時(shí)省力，又快捷方便的夾頭來說，無疑是最好的選擇，不管是性能上還是經(jīng)濟(jì)上都要?jiǎng)俪銎胀ㄐㄐ螉A頭很多。5.2 新型楔形夾頭的借鑒性 新型楔形夾頭它不僅適用于小型電拉試驗(yàn)機(jī)，它還適用于其他需要楔形夾頭的設(shè)備，適用楔形夾頭就是因?yàn)樗淖枣i性，在于某些需要長(zhǎng)期固定部件的位置，楔形夾頭無疑是一個(gè)最好的選擇。因?yàn)樗粫?huì)隨著時(shí)間的流逝變得松弛滑落，只會(huì)越來越緊，可就算是長(zhǎng)期要固定以后也需要維護(hù)拆除，一旦到了拆除的時(shí)候，那么鎖死效果就會(huì)造成很麻煩的拆卸，換成新型楔形夾頭不會(huì)再出現(xiàn)這種現(xiàn)象，所以說新型楔形夾頭

39、它不僅擁有強(qiáng)大的實(shí)用性還擁有強(qiáng)大的借鑒性?？?結(jié)本次設(shè)計(jì)主要對(duì)楔形夾頭進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，一直以來，楔形夾頭都存在著鎖死現(xiàn)象這一缺點(diǎn)，改進(jìn)之后，楔形夾頭成功去除了這一缺點(diǎn)。從最初的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整個(gè)寫作過程難以用語言來表達(dá)。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn)，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕。3月初，在與導(dǎo)師的交流討論中確定了我的設(shè)計(jì)題目多功能電拉試驗(yàn)機(jī)夾頭設(shè)計(jì)。當(dāng)選題報(bào)告，開題報(bào)告定下來的時(shí)候，我當(dāng)時(shí)便立刻著手資料的收集工作中，當(dāng)時(shí)面對(duì)浩瀚的書海真是有些茫然，不知如何下手。我將這一困難告訴了導(dǎo)師，在導(dǎo)師細(xì)心的指導(dǎo)下，終于使我對(duì)自己現(xiàn)在的工作方向和方法有了掌握。4月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手論文的寫作。在寫作過程中遇到困難我就及時(shí)和導(dǎo)師聯(lián)系，并和同學(xué)互相交流，請(qǐng)教專業(yè)課老師。在大家的幫助下，困難一個(gè)一個(gè)解決掉，論文也慢慢成型。5月底，當(dāng)我終于完成了所有打字、繪圖、排