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試驗機(jī)夾具的選擇與應(yīng)用分析
閱讀：811 發(fā)布時間：2019-7-1一臺試驗機(jī)必須配備有加力裝置，夾具,、有力值的顯示裝置以及記錄的顯示。夾具在試驗機(jī)中是非常重要的,。在試驗過程中,，我們需要夾具來夾持試驗材料（產(chǎn)品），通過加力裝置,，荔枝顯示裝置和記錄來判斷試驗中材料（產(chǎn)品）是否合格或知否達(dá)到了預(yù)定的性能
一,、試驗機(jī)必須具備三個要素：
一臺試驗機(jī)必須配備有加力裝置：有夾具；有力值顯示裝置和記錄,?？梢妸A具在試驗機(jī)中的重要性，我們通過夾具夾持試樣（或產(chǎn)品）,，通過加力裝置,，力值顯示裝置和記錄來判斷材料（或成品）是否合格和達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)，沒有可靠的夾具,，這些就無法判斷,。夾具是試驗機(jī)中根據(jù)材料試樣變化而一個經(jīng)常變化的部分，不同的材料需要不同的夾具,，它是試驗?zāi)芊耥樌M(jìn)行及試驗結(jié)果準(zhǔn)確度高低的一個重要因素,，合理正確的使用夾具有利于試驗順利的進(jìn)行，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，各行各業(yè)對材料的要求越來越高,，致使新材料不斷的出現(xiàn)，對夾具的設(shè)計提出了更高的要求,。
夾具根據(jù)試驗方法不同,，大致可分為： 拉伸類夾具、壓縮類夾具,、彎曲類夾具,、剝離類夾具、剪切類夾具等,，其中拉伸類夾具約占夾具總量的80％左右,。
二,、夾具的基本性能
1.夾具對強(qiáng)度要求：
通過夾具夾持試樣（或產(chǎn)品）對試樣進(jìn)行加力，夾具所能承受的試驗力的大小是夾具的一個很重要的指標(biāo),，它決定了夾具結(jié)構(gòu)的大小及夾具操作的勞動強(qiáng)度的大小,，試樣材質(zhì)有金屬和非金屬之分，形狀有大小之分,，材料的成分組成各種各樣,，試樣所能承受的試驗力小到幾十厘牛（如紡織用氨綸絲），大到幾十噸如普通鋼材等國內(nèi)大的電子式試驗機(jī)試驗力為600KN,，0.5級機(jī),，試樣尺寸小到直徑φ0.006mm的金絲，大到直徑1m的PVC管材等,，這就要求根據(jù)不同的試驗力,、試樣的形狀大小選擇設(shè)計不同的夾具。
2. 對夾具材料的要求,。
a. 對一般的金屬及非金屬試樣,， 電子試驗機(jī)夾具的鉗口直接與試樣接觸，一般都選用合金結(jié)構(gòu)鋼,，合金高碳鋼或低碳合金鋼,、冷作模具鋼等，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚧慊鼗?、滲碳淬火等增加其強(qiáng)度,、耐磨性。 有時也在鉗口處鑲裝特種鋼材,，或在鉗口表面噴涂金鋼砂等。
b. 對一些小試驗力的夾具,，與試樣接觸的表面采用粘軟質(zhì)膠皮等,。（例如：塑料薄膜、纖維絲等試樣的夾具夾持面,，）
c. 夾具體一般采用中碳鋼,、合金結(jié)構(gòu)鋼，通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に囋黾悠淞W(xué)性能,。有時為了減輕重量也采用鋁合金等有色金屬及特種金屬,。有時也采用鑄造結(jié)構(gòu)鑄鋼，鑄鋁等
3. 對夾具結(jié)構(gòu)的要求,。液壓試驗機(jī)夾具的設(shè)計主要依據(jù)材料的試驗標(biāo)準(zhǔn)及試樣（特指成品及半成品）的型狀及材質(zhì),。以上所說的試驗標(biāo)準(zhǔn)是指ISO、ASTM,、DIN,、GB,、BS、JIS…等,，還有企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，這些標(biāo)準(zhǔn)中一般都對試樣制樣及試驗方法都有嚴(yán)格的規(guī)定,，我們可以根據(jù)試樣及試驗方法的不同設(shè)計不同的夾具,。
對于特殊試樣（成品及半成品的）使用的夾具，主要根據(jù)試樣的型狀及材質(zhì)設(shè)計夾具,。
三,、夾具的結(jié)構(gòu)
夾具本身沒有固定的結(jié)構(gòu)（如金屬絲可采用纏繞方式夾緊，也可采用兩個平板夾緊,，金屬薄板試樣可采用楔形夾緊方式,，也可采用對夾夾緊方式），這和主機(jī)有明顯的區(qū)別,，主機(jī)國內(nèi),、國外的大同小異，而夾具國外的,、國內(nèi)的區(qū)別很大,，不同公司間也有大的區(qū)別。這主要取決于公司的整體水平,，設(shè)計人員的經(jīng)驗的積累,。
夾具本身就是一個鎖緊機(jī)構(gòu)，我們知道機(jī)械上的鎖緊結(jié)構(gòu)有：縲紋（即螺紋,，螺釘,，螺母）、斜面,、偏心輪,、杠桿等，夾具就是這些結(jié)構(gòu)的組合體,。試驗機(jī)用夾具在結(jié)構(gòu)上沒有固定的模式,， 根據(jù)不同的試樣及試驗力大小，在結(jié)構(gòu)上差別很大,。大試驗力的試樣一般采用斜面夾緊結(jié)構(gòu),，隨試驗力的增加，夾緊力隨之增加,，臺肩試樣采用懸掛結(jié)構(gòu)等,，如果夾具按結(jié)構(gòu)劃分，可分為楔形類夾具（指采用斜面鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）,、對夾類夾具（指采用單面或雙面螺紋頂緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）,、纏繞類夾具（指試樣通過纏繞方式鎖緊的夾具）,、偏心類夾具指采用（偏心鎖緊原理結(jié)構(gòu)的夾具）、杠桿類夾具（指采用杠桿力放大原理結(jié)構(gòu)的夾具）,、臺肩類夾具（指適用于臺肩試樣的夾具）,、螺栓類夾具（指適用于螺栓、螺釘,、螺柱等測試螺紋強(qiáng)度的夾具）,、90°剝離類夾具（指適用于兩試樣進(jìn)行垂具，直剝離的夾具）等,。這些夾具的結(jié)構(gòu)各有各的優(yōu)缺點,，例如：楔形夾具，初始夾緊力小,，隨試驗力增加,。夾緊力隨之增加。對夾夾具,，初始夾緊力大,，隨試驗力增加。夾緊力隨之減小,。
四,、夾具適用性的判斷標(biāo)準(zhǔn)
對夾具適用性的判定很難界定，由于夾具結(jié)構(gòu)的特殊性,，對一種夾具,，有時我們很難確定它到底更適合那種試樣，但不能說沒有辦法,，有以下幾點供參考：
1.夾具是否使用方便,、安全。
2.夾持是否可靠,，不能有打滑現(xiàn)象,。
3.做試驗過程中，試樣斷點好,。數(shù)據(jù)離散性小,。（即試樣不斷鉗口,、鉗口內(nèi),、平行段或標(biāo)距外）
五、夾具現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.試驗機(jī)的發(fā)展方向是由制樣檢測向制品（即成品,、半成品）檢測方向發(fā)展,，這就要求與之相適應(yīng)的夾具由原用于標(biāo)準(zhǔn)試樣試驗的夾具向用于成品檢測的夾具發(fā)展。
2.夾具的使用向率,，低勞動強(qiáng)度的方向發(fā)展,，過去的夾具一般采用機(jī)械鎖緊,，費時費力， 勞動強(qiáng)度大,，效率低,，隨著工作環(huán)境的改善，及大批量試驗生產(chǎn)流水線隨機(jī)抽檢的需要,，夾具的夾緊方式由原來的機(jī)械夾緊向氣壓夾緊,，液壓夾緊等方向發(fā)展。
3.全自動夾具
從試樣尺寸測量到裝夾,，再到開始試驗,，后出測試報告一次完成。此類夾具成本很高,，僅適用于大批量的相同試樣或成品的測試和檢驗,。
4.環(huán)境試驗（高低溫試驗）的增多， 使用于高低溫的夾具增多,，環(huán)境試驗（高低溫箱）的增多,，給夾具的設(shè)計增加了難度，我們知道高溫拉伸試驗國家標(biāo)準(zhǔn)都有規(guī)定,，圓試樣用螺紋,，板試樣上有孔。由于連接方式固定,，所以夾具的設(shè)計較為簡單,，但高低溫試驗卻不同，它一般是在高低溫箱中做試驗,，它的試樣一般標(biāo)距短（一般為常溫試樣）,。這樣一來夾具就必須裝在高低溫箱內(nèi)，高低溫試驗一般由于試驗機(jī)行程受限制（試驗機(jī)在裝標(biāo)準(zhǔn)夾具時行程）這就要求夾具體積小,，又要滿足試驗力,，又要耐高溫、低溫,，一般比較難設(shè)計,。
5.連續(xù)試驗夾具增多
由于過去一般是制樣檢測，試樣的拉伸,、壓縮是分開進(jìn)行的（即拉伸,、壓縮是用不同的夾具進(jìn)行的），而現(xiàn)在成品檢測越來越多,，試樣在同一次試驗中又要受拉伸,，又要受壓縮，又要有高的效率，只能用同一種夾具即做拉伸又做壓縮,。
6.特殊行業(yè)用試驗夾具增多
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，一些新興的行業(yè)對試驗用夾具提出了新的要求，例如要求夾具結(jié)構(gòu)小,、無磁性,，耐腐蝕（在溶液中做試驗）等等。
六,、夾具設(shè)計中存在的難點
1.鋼絲,、鋼絞線由于試樣硬度高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對松散,，在拉伸試驗過程中受力不均勻,，夾持試樣的鉗口易磨損等原因，夾具一直未得到好的解決,。
2.大試驗力,、大直徑的尼龍繩，由于變形過大,，夾持困難,，夾具的設(shè)計也是一個難點。
由于試驗機(jī)夾具使用的特殊性,，以及新材料的不斷出現(xiàn),，夾具的設(shè)計一直處在被動的局面，我們每天都會碰到新材料,，需要設(shè)計新的夾具,，總結(jié)過去成功的經(jīng)驗。