丁建喜 刘雪琳 沈天峰 周靖

【摘 要】现阶段高强度钢丝进行拉伸试验时常出现试件在夹具内和夹持处断裂的情况，试验成功率低、效率低下，同时造成试验材料浪费和不节能。在国内，工程师根据在实际工作中各种拉力机夹具的使用情况及特点，研制出适合于直径在0.8-2mm之间的钢丝检测的较为理想的圆形夹具。现进行一种创新形式，设计一种用于高强度钢丝拉伸试验的专用夹具，其适用钢丝直径在1.0-2.5mm，试验成功率不低于70%，夹具能够重复利用。达到试验成功标准为：试件不滑脱、能在标距内断裂。

【关键词】高强度；钢丝夹具；拉伸试验

一、技术背景

夹具是一种可以将目标物夹持固定的器具，夹具常见于机械加工领域。现有的钢丝拉伸试验夹具对高强度钢丝进行拉伸試验时常出现试件在夹具内和夹持处断裂的情况，试验成功率低、效率低下，同时造成试验材料浪费，而且不方便适用于直径较大、强度较高的钢丝，且试件容易滑脱，会降低夹具的夹持性能，不利于试验工作的进行。在国内，工程师们根据在实际工作中各种拉力机夹具的使用情况及特点，研制出适合于直径在0.8-2mm之间的钢丝检测的较为理想的圆形夹具。但是其适用范围仍然不尽人意。

二、整体结构与细节设计

为解决上述背景技术中提出的问题，现提供一种新型高强度钢丝拉伸试验夹具。此新型高强度钢丝拉伸试验夹具，包括连接柄（1）与夹块（15），所述连接柄（1）的下端设置有底座（2），且底座（2）的一侧外表面贯穿有第一限位板（3）与第二限位板（4），所述底座（2）的另一侧外表面贯穿有第一夹座（5）与第二夹座（9），且两夹座的外表面靠近中部的位置设置有缠绕槽（6）——缠绕槽（6）分为第一凹槽（11）与第二凹槽（16）。所述第一限位板（3）的上端外表面焊接有第二夹座（9），且第二夹座（9）的外表面靠近中间的位置设置有第一凹槽（11），所述第二夹座（9）的内部靠近中间的位置贯穿有螺孔（13），所述第一夹座（5）的一侧外表面靠近中间的位置设置有第一夹槽（14），所述夹块（15）活动安装在第二夹座（9）的内部，所述夹块（15）的下端外表面靠近中间的位置贯穿有第二夹槽（17）。本新型夹具通过设置有一系列的结构使本装置在使用过程中可以适用于直径较大、强度较高的钢丝，而且目标钢丝不易滑脱，能够提高夹具的夹持性能，有利于试验工作的进行。

对夹具进行优选设计：为使钢丝被夹住不滑落，第二夹槽（17）截面的形状设计为半椭圆形，且第二夹槽（17）的截面短半径小于钢丝的截面半径；夹块（15）的前端外表面设置有第二凹槽（16），其曲率半径与第一凹槽（11）相同，两者共同组成缠绕槽（6）；第二凹槽（16）靠近第二夹槽（17）的位置设置有圆角槽，使钢丝在缠绕时能够圆滑过渡，减小应力；为进一步减小夹持处应力，在有的夹槽与凹槽处加工花纹，进行防滑处理，增大摩擦系数，进而增大摩擦力，减小夹持处的受力；第二夹座（9）的一侧外表面靠近上端的位置贯穿有限位孔（12），且限位孔的数量为两组，旨在防止装置在进行试验时发生分离；底座下端设置有预留槽（7），且第二夹座（9）的内部靠近下端的位置设置有连接块（10）；底座（2）的一侧外表面设置有方型槽（8），第一限位板（3）与第二限位板（4）活动安装在方型槽（8）的内部。

三、工作过程

试验准备阶段，准备两个夹具，初始状态为图二，将钢丝放入第一夹槽（14），然后将合适的夹块（15）插入，然后通过第二夹座（9）上的螺孔（13）进行固定。完成上述步骤后，旋转第一夹座（5）与第二夹座（9）整体，使钢丝缠绕在缠绕槽（6）中，完成缠绕。将第一限位板（3）与第二限位板（4）推入方形槽（8）中使两个夹座在工作时固定。启动拉伸机，使拉伸机夹头夹紧新型夹具连接柄（1），将钢丝拉紧至符合试验要求。最后，便可启动拉力试验机进行试验。

四、技术总结

与现有技术相比，此夹具为了实现更优的性能所做的改进是：

（1）该新型高强度钢丝拉伸试验夹具通过在底座的一侧外表面设置第一限位板与第二限位板，在第一限位板的上端外表面焊接第二夹座，在底座的另一侧外表面设置第一夹座，第一限位板与第二夹座固定连接，且第二限位板与第一夹座固定连接，第一限位板与第二限位板可以恰好卡在方型槽中，可使夹具在工作时保证稳定；

（2）在第二夹座的内部靠近中间的位置设置有螺孔，可以在工作时起到固定夹块的作用；

（3）在夹块的下端外表面靠近中间的位置设置第二夹槽，不同的夹块有不同的夹槽大小，夹块可以根据不同直径的钢丝进行替换；

（4）在使用时，将目标钢丝放置在第一夹槽内，使钢丝的通过第一夹槽内部所有空间，然后将夹块放置在第二夹座的内部，与第一夹座组合起来，将组合夹座旋转从而实现对目标钢丝的缠绕工作，圆角槽可以实现钢丝与夹具之间的圆滑过渡，减小摩擦对夹具和钢丝的损耗。

相比于传统夹具，该夹具在进行钢丝拉伸试验时，使用对象范围扩大，可以适用于多种类型直径、强度较高的钢丝。相较于传统夹具只有防滑纹，此新型家兔通过限位板、螺孔以及缠绕槽的防滑处理可以更有效地使目标钢丝不易滑脱，能够提高夹具的夹持性能，有利于试验工作的进行。传统夹具在夹持处受应力很大，为避免该情况，减小应力，特在夹持曲率小处设计圆角，使其过渡圆滑，减小应力，防止在夹持处断裂。

该新型夹具设计解决了传统夹具存在的大部分问题，在总体上还是对现有夹具进行了很大程度的优化。但是该新型夹具存在一些新的问题也是既有事实，因此，该项目还需要相关领域的人员进行分析和设计，在原有的基础上，不断进行测试和改进。

作者简介：

丁建喜，山东潍坊人，，出生年月：1998.01性别：男（汉族），山东省昌邑市人，中国石油大学（华东），本科，机械工程专业就读于中国石油大学（华东），机电工程学院2016级本科机械工程专业学生。2017年参加校级大创，带队进行本课题的研究。

刘雪琳 出生年月：1997.12 性别：女（汉族），山东省平度市，中国石油大学（华东），本科，机械工程专业

沈天峰 出生年月：1998.06 性别：男（汉族），江苏省苏州市，中国石油大学（华东），本科，机械工程专业

周靖 出生年月：1997.12 性别：男（汉族），甘肃省武威市，中国石油大学（华东），本科，机械工程专业