一种拉伸速率大范围可调双向拉伸装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及拉伸试验机领域，公开了一种拉伸速率大范围可调双向拉伸装置，包括底座，底座上设有四个拉伸机构，每个拉伸机构包括丝杠模组、拉伸模组和滚柱直线导轨副；丝杠模组与拉伸模组相连，滚柱直线导轨副分别与拉伸模组和丝杠模组相连；每个拉伸机构均设有拉压力传感器；四个拉伸机构的其中两个拉伸机构沿x方向相对设置，四个拉伸机构的另外两个拉伸机构沿y方向相对设置，四个拉伸机构在底座上呈十字型排列。本实用新型专利技术结构紧凑，通过两台伺服电机控制单轴进给速度，配合螺母旋转型滚珠丝杠副，实现了不同范围的拉伸速率，与传统双向拉伸试验机相比，实现了拉伸速率的大范围可调，拉伸平稳，控制精度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种拉伸速率大范围可调双向拉伸装置
本技术涉及拉伸试验机领域，尤其涉及一种拉伸速率大范围可调双向拉伸装置。
技术介绍
板材成形过程中，大多数情况下板材处于复杂应力状态，板面内一般为双向应力状态。不同应力状态下，板料的变形行为明显不同。因此，仅仅采用传统的单向拉伸试验方法所获取的材料性能进行板料变形行为的相关研究远远不够，而挖掘板料双向加载力学性能，并进而确立精确的材料模型迫在眉睫。采用十字形试件进行双向拉伸试验是近几年发展起来的研究各向异性板料变形行为的实验方法，该方法通过控制两轴的载荷或位移大小，使中心区处于不同的应力应变状态，从而得到不同加载路径下双拉区的任意屈服点，目前进行双向拉伸试验成为该领域的研究热点。世界范围内已有的拉压试验机，主要是基于液压控制的拉压试验机，比如，国家专利文献CN104101539A，公开了一种“液压式双向拉伸试验机”，该液压式双向拉伸试验机由油泵、加载油缸Ⅰ和Ⅱ、定位油缸、反向顶出杆Ⅰ和Ⅱ、反向顶出梁Ⅰ和Ⅱ、卡具横梁Ⅰ和Ⅱ、卡具Ⅰ和Ⅱ等组成，试样固定安装在卡具上后，由油泵给加载油缸Ⅰ和Ⅱ的缸体A部注油，推动活塞分别带动反向顶出梁Ⅰ和Ⅱ，反向顶出梁Ⅰ和Ⅱ通过反向顶出杆Ⅰ和Ⅱ带动卡具横梁Ⅰ和Ⅱ，卡具横梁Ⅰ和Ⅱ分别带动卡具Ⅰ和Ⅱ分别向左和向右逆向运动，达到对试样的双向拉伸目的，反之，由油泵给加载油缸Ⅰ和Ⅱ的缸体B部注油，推动活塞使左和右卡具梁组合回位；给定位油缸缸体A部和C部注油，定位活塞轴回位，活动横梁移位，给定位油缸缸体B部注油，定位活塞轴伸出，进入定位孔，活动横梁定位，达到调整测试空间的目的。该专利技术的拉伸速率可调范围较小，不能实现大范围调速，并且具有拉伸试验精确控制难、装置的复杂程度较高以及试验机现场卫生条件差诸多问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种拉伸速率大范围可调双向拉伸装置，从而解决现有技术中的上述问题。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种拉伸速率大范围可调双向拉伸装置，包括底座(1)，底座(1)上设有四个拉伸机构，每个拉伸机构包括丝杠模组、拉伸模组和滚柱直线导轨副；丝杠模组与拉伸模组相连，滚柱直线导轨副分别与拉伸模组和丝杠模组相连；每个拉伸机构均设有拉压力传感器(2-1-1)；四个拉伸机构的其中两个拉伸机构沿x方向相对设置，四个拉伸机构的另外两个拉伸机构沿y方向相对设置，四个拉伸机构在底座(1)上呈十字型排列。进一步的，丝杠模组包括拉伸座(2-1-2)、同步带(2-1-6)、螺母旋转型滚珠丝杠副、下伺服电机(2-1-7)和下行星齿轮减速器(2-1-8)；拉伸座(2-1-2)设有上伺服电机(2-1-4)和上行星齿轮减速器(2-1-5)；螺母旋转型滚珠丝杠副包括固定端轴承座(2-1-9)、滚珠丝杠(2-1-10)和支撑端轴承座(2-1-12)；滚珠丝杠(2-1-10)的两端分别与固定端轴承座(2-1-9)和支撑端轴承座(2-1-12)连接；滚珠丝杠(2-1-10)上设有螺母座(2-1-11)，螺母座(2-1-11)设有丝杠螺母；上行星齿轮减速器(2-1-5)的一端与上伺服电机(2-1-4)相连，上行星齿轮减速器(2-1-5)的另一端通过同步带(2-1-6)与丝杠螺母相连；下行星齿轮减速器(2-1-8)的一端与下伺服电机(2-1-7)相连，下行星齿轮减速器(2-1-8)的另一端与滚珠丝杠(2-1-10)相连；固定端轴承座(2-1-9)与底座(1)固定连接。进一步的，滚柱直线导轨副包括导轨，导轨上设有滑块(2-1-18)和工作台用螺柱，滑块与拉伸座(2-1-2)连接；螺母座通过螺母座连接架与导轨上的工作台用螺柱相连。进一步的，拉伸模组包括拉伸筒(2-1-13)、延伸架(2-1-14)和夹具安装座(2-1-15)；拉伸筒(2-1-13)与夹具安装座(2-1-15)相连；夹具安装座(2-1-15)设有夹具(2-1-16)，夹具(2-1-16)用于夹持试验件。进一步的，底座(1)包括中心床身和四个周边床身；中心床身的四个侧面分别与四个周边床身相连；中心床身包括中心底座；每个周边床身包括一个上底座(1-1)和一个下底座(1-2)，上底座(1-1)与下底座(1-2)连接；四个拉伸机构分别与四个上底座连接。进一步的，底座(1)的下部设有若干个水平调节地脚(1-3)；水平调节地脚(1-3)用于调整底座(1)的水平位置。进一步的，每个拉伸机构还设有行程开关(2-1-19)；行程开关(2-1-19)通过螺钉设置在滚柱直线导轨副的一侧，行程开关(2-1-19)用于控制滑块(2-1-18)的安全位置。进一步的，行程开关(2-1-19)的数量为两个，其中一个行程开关位于滑块(2-1-18)运动的起点位置，另一个行程开关位于滑块(2-1-18)运动的终点位置。进一步的，每个拉伸机构还设有光栅尺(2-1-20)；光栅尺(2-1-20)位于滚柱直线导轨副的另一侧，光栅尺(2-1-20)用于测量夹具的位移。本技术还提供了一种拉伸速率大范围可调双向拉伸方法，包括以下步骤：S1)将四个拉伸机构的四个夹具分别夹紧试验件的四个夹持边；S2)将上位机的输入端分别与每个拉伸机构的拉压力传感器、行程开关以及光栅尺连接；将上位机的输出端分别与每个拉伸机构的两台伺服电机相连；所述两台伺服电机包括上伺服电机和下伺服电机；S3)判断对试验件进行双向拉伸还是单向拉伸，若进行单向拉伸，则进入步骤S4)；若进行双向拉伸，则进入步骤S5)；S4)判断沿x方向进行单向拉伸还是沿y方向进行单向拉伸，若沿x方向进行单向拉伸，则利用上位机对x方向上的两个拉伸机构的初始参数进行设置，进入步骤S6)；若沿y方向进行单向拉伸，则利用上位机对y方向上的两个拉伸机构的初始参数进行设置，进入步骤S6)；S5)利用上位机对四个拉伸机构的初始参数进行设置，进入步骤S6)；S6)利用上位机控制拉伸机构对试验件进行拉伸，利用拉压力传感器实时检测到试验件所受的拉力变化信息，利用光栅尺实时测量到滑块的位置变化信息，并将拉力变化信息和位置变化信息实时上传到上位机；S7)利用行程开关实时检测滑块是否达到最短行程或最长行程，并利用行程开关控制各个拉伸机构的运动范围；S8)利用上位机对试验件的拉力变化信息以及滑块的位置变化信息进行分析，获得试验件的单向拉伸性能或双向拉伸性能。初始参数包括载荷以及拉伸机构的伺服电机转速；本技术不仅能够进行单向拉伸(x方向或y方向)，而且还能进行双向拉伸(x方向和y方向)，根据不同方向上的拉伸对相应的拉伸机构的伺服电机转速进行设置。本技术采用两组不同的电机减速器(上行星齿轮减速器和下行星齿轮减速器)分别驱动的方式，滚珠丝杠位于导轨下侧，螺母座通过连接架与导轨上的工作台用螺柱相连接。步骤S6)中利用上位机控制拉伸机构对试验件进行拉伸，本技术通过利用差速原理能够实现三种转速范围的拉伸，三种转速范围的拉伸包括高速率范围拉伸、中速率范围拉伸和低速率范本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拉伸速率大范围可调双向拉伸装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上设有四个拉伸机构，每个拉伸机构包括丝杠模组、拉伸模组和滚柱直线导轨副；所述丝杠模组与所述拉伸模组相连，所述滚柱直线导轨副分别与所述拉伸模组和所述丝杠模组相连；每个拉伸机构均设有拉压力传感器(2-1-1)；所述四个拉伸机构的其中两个拉伸机构沿x方向相对设置，所述四个拉伸机构的另外两个拉伸机构沿y方向相对设置，所述四个拉伸机构在所述底座(1)上呈十字型排列。/n

【技术特征摘要】
1.一种拉伸速率大范围可调双向拉伸装置，其特征在于，包括底座(1)，所述底座(1)上设有四个拉伸机构，每个拉伸机构包括丝杠模组、拉伸模组和滚柱直线导轨副；所述丝杠模组与所述拉伸模组相连，所述滚柱直线导轨副分别与所述拉伸模组和所述丝杠模组相连；每个拉伸机构均设有拉压力传感器(2-1-1)；所述四个拉伸机构的其中两个拉伸机构沿x方向相对设置，所述四个拉伸机构的另外两个拉伸机构沿y方向相对设置，所述四个拉伸机构在所述底座(1)上呈十字型排列。


2.根据权利要求1所述的拉伸速率大范围可调双向拉伸装置，其特征在于，所述丝杠模组包括拉伸座(2-1-2)、同步带(2-1-6)、螺母旋转型滚珠丝杠副、下伺服电机(2-1-7)和下行星齿轮减速器(2-1-8)；所述拉伸座(2-1-2)设有上伺服电机(2-1-4)和上行星齿轮减速器(2-1-5)；所述螺母旋转型滚珠丝杠副包括固定端轴承座(2-1-9)、滚珠丝杠(2-1-10)和支撑端轴承座(2-1-12)；所述滚珠丝杠(2-1-10)的两端分别与所述固定端轴承座(2-1-9)和支撑端轴承座(2-1-12)连接；所述滚珠丝杠(2-1-10)上设有螺母座(2-1-11)，所述螺母座(2-1-11)设有丝杠螺母；所述上行星齿轮减速器(2-1-5)的一端与所述上伺服电机(2-1-4)相连，所述上行星齿轮减速器(2-1-5)的另一端通过所述同步带(2-1-6)与所述丝杠螺母相连；所述下行星齿轮减速器(2-1-8)的一端与所述下伺服电机(2-1-7)相连，所述下行星齿轮减速器(2-1-8)的另一端与所述滚珠丝杠(2-1-10)相连；所述固定端轴承座(2-1-9)与所述底座(1)固定连接。


3.根据权利要求2所述的拉伸速率大范围可调双向拉伸装置，其特征在于，所述滚柱直线导轨副包括导轨，所述导轨上设有滑块(2-1-18)和工作台用螺柱，所述滑块与所述拉伸座(2-1-2)连接；所述螺母座(2-1-11)通过螺母座连接架与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：管延智，上官昌雄，阳振峰，李强，李梓源，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11