一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103394732 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103394732 A *CN103394732A* (21)申请号 201310299261.3 (22)申请日 2013.07.16 B23B 47/28(2006.01) B23B 49/02(2006.01) (71)申请人 江苏科技大学 地址 212003 江苏省镇江市梦溪路 2 号 (72)发明人 刘川 潘浩 冯俊 陈书锦 (74)专利代理机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 代理人 楼高潮 (54) 发明名称 一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹 具 (57) 摘要 本。

2、发明公开了一种小孔法测量残余应力的钻 孔定位夹具， 由底座和安装在底座上的可调支撑 架以及连接在可调支撑架上伸长回形杆的钻孔夹 具组成， 属于应力测试技术领域。 本发明可以通过 转动底座， 调节可调支撑架和转动钻孔夹具完成 对分布于一条线或一片区域的应变片进行钻孔 ； 不需要反复挪动夹具 ； 不需要考虑钻孔位置是否 为水平位置还是垂直位置， 特别适合钻孔面为弧 形面、 凹槽管状面及仰视面的钻孔定位。 本发明较 现有的小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 减 少了反复调节螺纹、 拆夹具、 涂胶水、 等胶水干等 工步， 大大提高了小孔法测试残余应力效率和精 度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 。

3、1 页 说明书 4 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103394732 A CN 103394732 A *CN103394732A* 1/1 页 2 1. 一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 其特征在于 ： 由底座和安装在底座 上的可调支撑架以及连接在可调支撑架上伸长回形杆的钻孔夹具组成 ； 所述底座由上下两块板组成， 下板上平面以中心为半径圆周设置有若干个定位销孔， 四角处分别设有固定螺钉孔， 上板设置有中心孔， 并通过螺钉和下板相连接， 上板与下板可 相对转动， 上板对应。

4、下板设置的定位销孔任一孔中心设有一定位销 ； 所述可调支撑架包括下回形杆、 左回形杆、 右回形杆、 伸长上回形杆和滑动可伸缩锁紧 固定杆， 其中所述下回形杆的左端与左回形杆的下端相铰接， 所述下回形杆的右端与右回 形杆的下端相铰接， 所述右回形杆的上端与所述伸长上回形杆的右端相铰接， 所述左回形 杆的上端与所述伸长上回形杆对应下回形杆的长度位置相铰接， 通过至少 2 根撑杆分别与 2 根伸长上回形杆相垂直连接构成一相互隔离的双层立体平行四边形连杆机构 ； 所述双层 立体平行四边形连杆机构相邻上下回形杆和左右回形杆之间对角安装有滑动可伸缩锁紧 固定杆 ； 所述钻孔夹具由翻转板和与翻转板相连接的钻。

5、孔靠模构成， 其中所述翻转板为一侧平 面上对称设置有分别与 2 根伸长上回形杆的伸长端相连接的 2 个耳环， 耳环设有安装旋转 轴的孔与伸长上回形杆的伸长端开有的孔相连接， 翻转板可绕旋转轴 180转动 ； 所述伸 长上回形杆的端头为设有齿条的半圆弧面， 所述翻转板对应齿条的两侧分别设有安放定位 销的孔 ； 所述钻孔靠模包括固定套筒和安置在固定套筒内孔中的钻套 ； 所述固定套筒外侧 连接有带齿的分度盘， 所述翻转板的上部对应分度盘齿宽中心设有安放定位销的孔， 所述 固定套筒通过分度盘中心设有的螺钉与翻转板连接， 并可相对翻转板做 360转动。 2. 根据权利要求 1 所述的用于小孔法测量残余应。

6、力的钻孔定位夹具， 其特征在于 ： 所 述底座的下板底部还设置有用于辅助底座固定的磁铁。 3. 根据权利要求 1 所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 其特征在于 ： 所 述滑动可伸缩锁紧固定杆的一端连接在下回形杆与右回形杆相铰接支点上， 另一端连接在 左回形杆与伸长上回形杆相铰接支点上。 4. 根据权利要求 1 所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 其特征在于 ： 所 述固定套筒为分别设有连接螺纹的上下两个圆筒体， 其中下圆筒体的内圆为上大下小， 外 圆设有与分度盘相连接的孔。 5. 根据权利要求 1 所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 其特征在于 ： 所 述钻套为。

7、外圆设有与所述固定套筒大内圆相配合的一凸圆的圆筒体。 6.根据权利要求1或5所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 其特征在于 ： 所述钻套的内圆为系列大小不同直径。 7.根据权利要求1或4所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 其特征在于 ： 所述固定套筒外圆周上还均等设有 4 个用于调整钻套定心的螺钉孔。 8. 根据权利要求 1 所述的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 其特征在于 ： 所 述伸长上回形杆的长度为下回形杆长度的若干倍。 权 利 要 求 书 CN 103394732 A 2 1/4 页 3 一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具 技术领域 0001 本发明涉。

8、及小孔法钻孔应力测试技术领域， 尤其涉及一种在复杂工件复杂空间位 置上进行小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具。 背景技术 0002 小孔法测量残余应力时， 需要采用专用夹具定位， 才能保证所钻小孔正好是测量 点粘贴应变片的中心。目前小孔法测应力主要采用三脚或者四脚的固定夹具 ； 利用螺纹和 螺母进行水平和垂直的调节， 采用胶水将定位夹具固定在测试件上。 其主要存在以下缺点 ： 对于水平面的测量可以使用， 但是测量弧形面、 管状面、 凹槽、 仰视面和一些其它非水平位 置时普通夹具就不能满足使用要求 ； 而工程应用中残余应力的测量主要处于应力复杂处也 就是结构复杂处， 所以其不能适应工程使用 , 只。

9、能适用于实验室 ； 每测试一个点， 夹具需要 拆除安装和固定， 工作效率很低， 损耗大量时间。 发明内容 0003 本发明的目的是针对现有技术中存在的问题和不足， 提供一种结构简单， 调节、 操 作方便， 缩短测量时间， 提高测量效率和精度的小孔法测量残余应力测试的钻孔定位夹具。 0004 为了达到上述目的， 本发明所采取的技术方案是 ： 0005 一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 由底座 1， 安装在底座 1 上的可调 支撑架和连接在可调支撑架顶端的钻孔夹具组成。 0006 所述底座 1 由上下两块板组成， 下板底部设置有用于辅助底座固定的磁铁， 下板 上平面以中心为半径设置有一圈。

10、若干个定位销孔， 四角处分别设有固定螺钉孔， 上板设置 有中心孔， 并通过螺钉和下板连接， 上板与下板可相对转动， 上板对应下板设置有的一圈若 干个定位销孔任一孔中心设有一定位销， 测量时上板转到所需角度放下定位销拧紧螺钉。 0007 所述可调支撑架包括下回形杆 2、 左回形杆 3、 右回形杆 4、 伸长上回形杆 5 和滑动 可伸缩锁紧固定杆 6， 其中伸长上回形杆 5 的长度比下回形杆 2 的长度长若干倍 ； 所述下回 形杆 2 的左端与左回形杆 3 的下端相铰接， 所述下回形杆 2 的右端与右回形杆 4 的下端相 铰接， 所述右回形杆 4 的上端与所述伸长上回形杆 5 的右端相铰接， 所述。

11、左回形杆 3 的上端 与所述伸长上回形杆 5 对应下回形杆 2 的长度位置相铰接， 通过至少 2 根撑杆分别与 2 根 伸长上回形杆 5 相垂直连接构成一相互隔离的双层立体平行四边形连杆机构 ； 所述双层立 体平行四边形连杆机构相邻上下回形杆5、 2和左右回形杆3、 4之间对角安装有滑动可伸缩 锁紧固定杆 6 ； 所述滑动可伸缩锁紧固定杆 6 的一端连接在下回形杆 2 与右回形杆 4 相铰 接支点上， 另一端连接在左回形杆 3 与伸长上回形杆 5 相铰接支点上。通过调节滑动可伸 缩锁紧固定杆 6 可使双层立体平行四边形连杆机构相对转动， 当达到所需高度时锁紧滑动 可伸缩锁紧固定杆 6。所述下回。

12、形杆 2 与所述底座 1 的上板相连接。 0008 所述钻孔夹具由翻转板 7 和与翻转板 7 相连接的钻孔靠模构成。其中所述翻转板 7为一侧平面上对称设置有分别与2根伸长上回形杆5的伸长端相连接的2个耳环， 耳环通 说 明 书 CN 103394732 A 3 2/4 页 4 过设置的旋转轴与伸长上回形杆 5 的伸长端开有的孔相连接， 翻转板 7 可绕旋转轴 180 转动 ； 所述伸长上回形杆5的端头为设有齿条的半圆弧形面， 所述翻转板7对应齿条的两侧 分别设有安放定位销的孔， 翻转板 7 到达所需角度后放下定位销， 定位销则卡在伸长上回 形杆 5 端头的齿条中， 拧紧螺钉。所述钻孔靠模包括固。

13、定套筒 8 和安置在固定套筒 8 内孔 中的钻套 9 ； 所述固定套筒 8 外侧连接有齿条分度盘， 所述翻转板 7 对应分度盘齿条设有安 放定位销的孔， 所述固定套筒 8 通过分度盘中心螺钉与翻转板 7 连接， 并可相对翻转板 7 做 360转动 ； 调节固定套筒 8 角度时， 先调好所需角度， 放下翻转板 7 上的定位销， 然后拧紧 固定螺钉。所述固定套筒 8 分为上下两部分， 上下部分通过螺纹连接 ； 所述钻套 9 卡在固定 套筒 8 上下部分之间， 在锁紧螺钉作用下完成定心。 0009 所述固定套筒 8 的上下两个圆筒体， 其中下圆筒体的内圆为上大下小直径， 外圆 设有与分度盘相连接的孔。

14、。所述固定套筒 8 外圆周上还均等设有 4 个用于调整钻套定心的 螺钉孔。 0010 所述钻套 9 为外圆设有与所述固定套筒 8 大内圆相配合的一凸圆的圆筒体， 所述 钻套 9 的内圆为系列大小不同直径。 0011 本发明的用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的主要优点和有益效果是 ： 0012 1、 本发明中的底座、 可调支撑架和钻孔夹具均可转动和调节， 通过转动底座， 调节 可调支撑架和转动钻孔夹具可完成对分布于一条线或一片区域的应变片进行钻孔， 不需要 反复挪动夹具， 不需要考虑钻孔位置是否为水平位置还是垂直位置， 适用范围宽， 特别适合 钻孔面为弧形面、 凹槽管状面及仰视面的钻孔定位。。

15、 0013 2、 本发明较现有的小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 减少了反复调节螺纹、 拆夹具、 涂胶水、 等胶水干等工步， 大大提高了小孔法测试残余应力的效率和精度。 附图说明 0014 图 1 为本发明的结构立体示意图。 0015 图 2 为本发明的底座下板构造示意图。 0016 图 3 为本发明的底座上板构造示意图。 0017 图 4 为本发明的翻转板示意图。 0018 图 5 为本发明的翻转板正视图。 0019 图 6 为本发明的钻孔靠模图。 0020 图 7 为本发明的钻孔靠模齿条分度盘图。 0021 图 8 为本发明的固定套筒与钻套装配剖面图。 具体实施方式 0022 下面结合附。

16、图对本发明做进一步详细说明。 0023 如图 1 所示， 一种用于小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具， 由底座 1， 安装在底 座上的可调支撑架和连接在可调支撑架顶端的钻孔夹具组成。 0024 所述底座 1 由上下两块板组成， 下板底部设置有用于辅助底座固定的磁铁， 下板 上平面以中心为半径设置有一圈若干个定位销孔， 四角处分别设有固定螺钉孔， 上板设置 有中心孔， 并通过螺钉和下板连接， 上板与下板可相对转动， 上板对应下板设置有的一圈若 说 明 书 CN 103394732 A 4 3/4 页 5 干个定位销孔中心设有一定位销， 测量时上板转到所需角度放下定位销拧紧螺钉。 0025 所述可调。

17、支撑架包括下回形杆 2、 左回形杆 3、 右回形杆 4、 伸长上回形杆 5 和滑动 可伸缩锁紧固定杆 6， 其中伸长上回形杆 5 的长度比下回形杆 2 的长度长若干倍 ； 所述下回 形杆 2 的左端与左回形杆 3 的下端相铰接， 所述下回形杆 2 的右端与右回形杆 4 的下端相 铰接， 所述右回形杆 4 的上端与所述伸长上回形杆 5 的右端相铰接， 所述左回形杆 3 的上端 与所述伸长上回形杆 5 对应下回形杆 2 的长度位置相铰接， 通过至少 2 根撑杆分别与 2 根 伸长上回形杆 5 相垂直连接构成一相互隔离的双层立体平行四边形连杆机构 ； 所述双层立 体平行四边形连杆机构相邻上下回形杆5。

18、、 2和左右回形杆3、 4之间对角安装有滑动可伸缩 锁紧固定杆 6 ； 所述滑动可伸缩锁紧固定杆 6 的一端连接在下回形杆 2 与右回形杆 4 相铰 接支点上， 另一端连接在左回形杆 3 与伸长上回形杆 5 相铰接支点上。通过调节滑动可伸 缩锁紧固定杆 6 可使双层立体平行四边形连杆机构相对转动， 当达到所需高度时锁紧滑动 可伸缩锁紧固定杆 6。所述下回形杆 2 与所述底座 1 的上板相连接， 0026 所述钻孔夹具由翻转板 7 和与翻转板 7 相连接的钻孔靠模构成。其中所述翻转板 7为一侧平面上对称设置有分别与2根伸长上回形杆5的伸长端相连接的2个耳环， 耳环通 过设置的旋转轴与伸长上回形杆。

19、5的伸长端开有的孔相连接， 翻转板7可绕旋转轴180转 动 ； 所述伸长上回形杆5的端头为设有齿条的半圆弧形面， 所述翻转板7对应齿条的两侧分 别设有安放定位销的孔， 翻转板 7 到达所需角度后放下定位销， 定位销则卡在伸长上回形 杆 5 端头的齿条中， 拧紧螺钉。 0027 所述钻孔靠模包括固定套筒 8 和安置在固定套筒 8 内孔中的钻套 9 ； 所述固定套 筒8外侧连接有齿条分度盘， 所述翻转板7对应分度盘齿条设有安放定位销的孔 ； 所述固定 套筒 8 通过分度盘中心螺钉与翻转板 7 连接， 并可相对翻转板 7 做 360转动 ； 调节固定套 筒 8 角度时， 先调好所需角度， 放下翻转板。

20、 7 上的定位销， 然后拧紧固定螺钉。所述固定套 筒 8 分为上下两部分， 上下部分通过螺纹连接 ； 所述钻套 9 卡在固定套筒 8 上下部分之间， 调整固定套筒 8 圆周上设有的 4 个螺钉， 完成钻套 9 的定心。 0028 测量时， 先在测量区域外固定好钻孔定位夹具的底座 1， 调节可调支撑架的四边形 机构， 使固定套筒 8 位于测量区域上方， 锁紧滑动可伸缩锁紧固定杆 6 的定位销。然后调节 翻转板 7 和固定套筒 8， 使固定套筒 8 的轴线垂直于所测量平面， 并使钻套 9 中心对准应变 片中心。 0029 图 2 和图 3 所示为小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的底座 1 示意图。。

21、底座 1 由上下两块板组成， 下板四角设有固定螺钉孔 1-1， 用于固定底座 ； 底座下板还安装有磁铁 1-4， 用于辅助固定底座 ； 上板通过螺钉孔 1-2 和下板相连 ； 调节时旋转上板到一定角度时， 放下定位销 1-5， 拧紧固定螺钉孔 1-2 处螺钉。 0030 图 4 和图 5 所示为小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的翻转板 7 示意图。翻 转板 7 为一侧平面上对称设置有 2 个耳环， 2 耳环分别与 2 根伸长上回形杆 5 的伸长端相 连接 ； 耳环设置有安装旋转轴的孔， 通过旋转轴与伸长上回形杆 5 的伸长端开有的孔相连 接， 实现翻转板 7 绕旋转轴 180转动 ； 翻转板 。

22、7 对应齿条的两侧分别设有安放定位销的孔 7-1 ； 翻转板 7 对应钻孔靠模齿条分度盘处设有安放定位销的孔 7-2 ； 翻转板 7 中部设有与 钻孔靠模相连接的旋转轴心孔。 0031 图 6 和图 7 所示为小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的固定套筒 8 的构造示意 说 明 书 CN 103394732 A 5 4/4 页 6 图。固定套筒 8 分为分度盘 8-1 和筒体 8-2 两部分 ； 分度盘 8-1 连接在筒体 8-2 外圆一侧， 通过 3 个螺钉连接在筒体 8-2 上， 分度盘 8-1 与翻转板 7 上部设有的定位销共同作用实现 固定套筒 8 的定位 ； 筒体 8-2 分为上下两部。

23、分， 上下两部分通过螺纹连接。 0032 图 8 所示为小孔法测量残余应力的钻孔定位夹具的固定套筒 8 与钻套 9 装配图。 固定套筒8分为上下两部分， 上部分8-2-1通过螺纹与下部分8-2-2连接， 用来夹紧钻套9 ； 调节时， 先旋转固定套筒8到达所需角度， 放下翻转板7上定位销， 然后拧紧螺钉， 使得钻套 9 的中心位于应变片中心。 0033 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点， 其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并加以实施， 并不能以此限制本发明的保护范围， 凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰， 都应涵盖在本发明的保护范围内。 说 明 书 CN 103394732 A 6 1/5 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103394732 A 7 2/5 页 8 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103394732 A 8 3/5 页 9 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103394732 A 9 4/5 页 10 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103394732 A 10 5/5 页 11 图 8 说 明 书 附 图 CN 103394732 A 11 。