一种预制可控裂纹的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种预制可控裂纹的装置，其包括：刀架、刀架进给机构和夹持件；所述刀架设置在刀架进给机构上，所述刀架与夹持件相对设置，并且所述刀架能够在刀架进给机构的带动下沿朝向和/或远离夹持件的方向作直线进给运动；所述刀架上设置有刀具，所述刀架进给机构带动刀具切入夹持件上的预制件，在预制件上预制预定深度的裂纹。本发明专利技术提供的预制可控制裂纹的装置能够预制各种角度、深度和形状的裂纹供实验使用，同时多次预制的裂纹同一性、重复性好。

【技术实现步骤摘要】
一种预制可控裂纹的装置及方法
本专利技术涉及预制裂纹装置的领域，尤其是一种预制可控裂纹的装置。还涉及以一种预制可控裂纹的方法。
技术介绍
为了精确估算机械结构的零部件的疲劳寿命，保证在服役期内不会发生疲劳失效，不可避免的要进行裂纹扩展实验的研究。目前所进行的裂纹扩展实验研究中的裂纹大都是疲劳机预制的裂纹，而由于这种裂纹的随机性和复杂性，往往给裂纹扩展形状和不同阶段的扩展速率的研究带来很大的困难，在进行多次重复实验时，由于预制裂纹的随机性和复杂性导致实验结果的规律无法获得。尤其是这些方式很难预制不同形状不同角度不同深度的裂纹。一个实验对裂纹的要求越多，这些方式制作的裂纹的同一性越不好。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种能够预制同一性、重复性好的裂纹的装置。还提供了一种预制裂纹的方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术提供一种预制可控制裂纹的装置，其包括：刀架、刀架进给机构和夹持件；所述刀架设置在刀架进给机构上，所述刀架与夹持件相对设置，并且所述刀架能够在刀架进给机构的带动下朝向和/或远离夹持件的方向作直线进给运动；所述刀架上设置有刀具，所述刀架进给机构带动刀具切入夹持件上的预制件，在预制件上形成预定深度的裂纹。进一步的，所述夹持件能够相对于刀架运动，所述运动包括围绕所述直线进给运动方向的转动和/或垂直于所述直线进给运动方向的平移和/或竖立面上的转动，用于调整所述预制件与刀具的相对位置。优选的，所述夹持件为可倾角虎钳，所述可倾角虎钳的安装面垂直于所述直线进给运动方向；所述可倾角虎钳在所述安装面平移和/或旋转，并固定安装，在竖立面上倾角。进一步的，所述刀架进给机构包括：框架、传动螺杆、横梁，滑座、滑轨；所述传动螺杆螺纹连接于所述框架，所述滑座固连于横梁；所述滑座与所述滑轨滑动连接；所述传动螺杆下端转动连接于所述横梁，并带动所述滑座纵向移动；所述横梁下方固定所述刀架。优选的，沿传动螺杆两侧对称布置两根圆柱形滑轨，同时对应的设置两个滑座，所述滑座包括适配所述圆柱形滑轨的圆柱形孔。优选的，所述传动螺杆上端连接手轮和/或步进电机。进一步的，所述刀架前端包括限位部。进一步的，所述刀架包括一个开口向下的槽，所述刀架侧面有两个螺纹孔连通所述槽；所述刀具安装在所述槽内，至少一部分位于所述螺纹孔处；所述刀具相对于限位部的位置可调，所述刀具借助顶丝和螺纹孔结构固定于所述刀架。本专利技术还提供了一种预制可控裂纹的方法，其包括：根据预制裂纹的形态，选择或制作刀具，并将刀具固定在刀架上；使用夹持件夹持预制件，调整夹持件相对框架的位置后固定；旋转传动螺杆，借助运动转换装置使旋转运动转变为刀具的向下平移运动，并使刀具切入预制件；当刀架的限位部压住预制件，停止进给传动螺杆；退出刀具，获得带有预制裂纹的预制件。优选的，所述夹持件为可倾角虎钳；根据预制裂纹与预制件的相对位置关系，调整可倾角虎钳的角度和/或相对所述向下平移运动方向的转角和/或相对刀具的水平位置。(三)有益效果本专利技术提供的预制可控制裂纹的装置能够预制各种角度、深度和形状的裂纹供实验使用，同时裂纹同一性、重复性好。且本装置成本较低。附图说明图1为本专利技术的主视图。图2为图1中A处的放大图。图3为图2的左视图半剖。【附图标记说明】1：手轮；11：传动螺杆；3：框架；4：滑轨；5：滑座；6：可倾角虎钳；7：轴承座；8：横梁；9：刀架；10：刀具；11：预制件。具体实施方式为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。如图1所示，框架3的顶板螺纹连接一个传动螺杆11，传动螺杆11转动的同时可沿框架纵向移动。传动螺杆11的上端固定安装有手轮1，此处也可以换成受控制的步进电机。传动螺杆11下端转动的连接在横梁8中间。图1中转动连接是借助轴承座7实现的，传动螺杆11末端与轴承座7内圈过盈配合，轴承座7的支座与横梁8螺栓连接。轴承座7也可以是推力轴承、圆锥滚子轴承等。还可以是圆柱滚子推力轴承，或再配合一个球轴承组成轴承组。传动螺杆11、手轮1、轴承座7和横梁8组成了传动装置，特点是可以缓缓的推进横梁8，并且承受一定的挤压力。传动装置也可以是其他类型的，比如慢速的液压缸，千斤顶。框架3两侧，对称的设置两个滑轨4，滑轨4与传动螺杆11平行。横梁8的两端固定有两个滑座5，两个滑座5分别与滑轨4滑动连接，且配合精度达到IT5。滑轨4和滑座5组成了导向装置，首先具有导向作用，引导滑座5和横梁8直线向下运动；同时还有限制作用，防止横梁8随着传动螺杆11旋转；还有稳定作用，在下降过程中，能防止滑座5和横梁8晃动。可选的，滑轨4为圆柱形，滑座5包括适配滑轨4的圆柱形孔。图1所示，横梁8下方固定刀架9，框架3下端位置固定有一个可倾角虎钳6，二者相对设置。可倾角虎钳6可以固定预制件11，其位置相对横梁8下降方向是可调的，包括垂直于所述直线进给运动方向的平移、围绕所述直线进给运动方向的转动，但是在使用时可倾角虎钳6的位置固定。位置固定后，可倾角虎钳6依然可以在竖立面上调整钳口的转动，但在调整好后也要固定。也可以是其他类型的夹持件。比如针对异形件制作的工装，可以同时夹持多个预制件11的钳口等。框架3、传动装置与导向装置组合成了刀架进给机构。刀架进给机构的主要作用就是带动刀架9朝向夹持件的方向运动，但是此运动是受约束的，用来控制刀架9上的刀具10切入深度。约束方式可以为主动约束也可是被动约束。主动约束的方式有，在框架3上设置标尺，在传动螺杆11端部对应的设置游标；步进电机由控制器控制步数等。被动约束的方式有：在传动螺杆11外侧一端设置自锁螺母或双螺母，螺母可相对传动螺杆11移动并固定，传动螺杆11相对框架3向下运动，当螺母抵触到框架3时，传动螺杆11不能继续运动；或者横梁8下端与框架3下部对应的设置限位装置，传动螺杆11相对框架3向下运动，限位装置触发后，传动螺杆11不能继续运动。如图2所示，横梁8下面固定连接刀架9，刀架9包括固定部和夹持部，固定部为一个平板，与横梁8螺栓连接。优选的，刀架9在传动螺杆11的正下方。传动螺杆11传递的压力可以直线的作用在刀架9上。如图3所示，夹持部开有槽，适于夹持刀具10。夹持部还有两个螺纹孔，配有平头顶丝，平头顶丝用于夹紧刀具10。夹持部的前端即限位部。刀具10包括一个横直的刃口。刀具10的刃口低于限位部，在刀架9的夹持部夹持下竖直朝向下。可通过在槽底增加垫块等方式，调整刀具10露出来的高度。在本实施方式中，还提供了一种预制可控裂纹的方法，其包括以下过程。根据准备预制的裂纹形态，选择或制作刀具10；将刀具10安装在刀架9上，根据准备预制的裂纹深度，调整刀具10的刃口比刀架9限位部多出的长度；使用倾角0～90度的可倾角虎钳6夹持预制件11，根据准备预制的裂纹相对预制件11的角度，调节可倾角虎钳6的角度。调整虎钳相对框架3的位置，使得刀具10的刃口对正预制件11上待预制裂纹的位置，后固定可倾角虎钳6；驱动手轮1，随着传动螺杆11的旋转下降，刀具10缓缓向下直线平移，切入预制件11；直到当刀架9的限位部压住预制件11，停止进给传动螺杆11；反转传动螺杆11，退出刀具10；仅放松可倾角虎钳6的钳口，取出带本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预制可控裂纹的装置，其特征在于，包括：刀架(9)、刀架进给机构(3,4,5,8,11)和夹持件(6)；所述刀架(9)设置在刀架进给机构(3,4,5,8,11)上，所述刀架(9)与夹持件(6)相对设置，并且所述刀架(9)能够在刀架进给机构(3,4,5,8,11)的带动下沿朝向和/或远离夹持件(6)的方向作直线进给运动；所述刀架(9)上设置有刀具(10)，所述刀架进给机构(3,4,5,8,11)带动刀具(10)切入夹持件(6)上的预制件(11)，在预制件(11)上形成预定深度的裂纹。

【技术特征摘要】
1.一种预制可控裂纹的装置，其特征在于，包括：刀架(9)、刀架进给机构(3,4,5,8,11)和夹持件(6)；所述刀架(9)设置在刀架进给机构(3,4,5,8,11)上，所述刀架(9)与夹持件(6)相对设置，并且所述刀架(9)能够在刀架进给机构(3,4,5,8,11)的带动下沿朝向和/或远离夹持件(6)的方向作直线进给运动；所述刀架(9)上设置有刀具(10)，所述刀架进给机构(3,4,5,8,11)带动刀具(10)切入夹持件(6)上的预制件(11)，在预制件(11)上形成预定深度的裂纹。2.根据权利要求1所述的预制可控裂纹的装置，其特征在于：所述夹持件(6)能够相对于刀架(9)运动，所述运动包括围绕所述直线进给运动方向的转动和/或垂直于所述直线进给运动方向的平移和/或竖立面上的转动，用于调整所述预制件(11)与刀具(10)的相对位置。3.根据权利要求2所述的预制可控裂纹的装置，其特征在于：所述夹持件为可倾角虎钳(6)，所述可倾角虎钳(6)的安装面垂直于所述直线进给运动方向；所述可倾角虎钳(6)在所述安装面平移和/或旋转，并固定安装，在竖立面上倾角。4.根据权利要求1所述的预制可控裂纹的装置，其特征在于：所述刀架进给机构包括：框架(3)、传动螺杆(11)、横梁(8)，滑座(5)、滑轨(4)；所述传动螺杆(11)螺纹连接于所述框架(3)，所述滑座(5)固连于横梁(8)；所述滑座(5)与所述滑轨(4)滑动连接；所述传动螺杆(11)下端转动连接于所述横梁(8)，并带动所述滑座(5)纵向移动；所述横梁(8)下方固定所述刀架(9)。5.根据权利要求4所述的预制可...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫玉涛，李扬，张天路，张健，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21