供稿|晉茂，趙浩男，耿滔，王彩云，周斌杰，張佳有，岑耀東，李振亮 / JIN Mao, ZHAO Hao-nan,GENG Tao, WANG Cai-yun, ZHOU Bin-jie, ZHANG Jia-you, CEN Yao-dong, LI Zhen-liang

內(nèi)容導(dǎo)讀

摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的耐磨機(jī)夾具多采用雙側(cè)卡扣式夾具，在摩擦實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易松動(dòng)，卡扣螺紋容易失效，導(dǎo)致夾具使用壽命縮短，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文設(shè)計(jì)了一種新型銷釘式夾具，在夾具的整體式主體部分的卡槽左側(cè)直接切削加工“L”型溝槽，夾具右側(cè)的活動(dòng)“L”型擋片采用單側(cè)銷釘固定。新型銷釘式夾具夾持安裝工件更加方便，延長(zhǎng)了夾具的使用壽命，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)過(guò)程的穩(wěn)定性，防止了因摩擦等受力產(chǎn)生摩擦角造成實(shí)驗(yàn)誤差，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)是檢測(cè)材料耐磨性的重要實(shí)驗(yàn)設(shè)備，是用于研究各種金屬材料及非金屬材料(尼龍、塑料等)在滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦、滾滑復(fù)合摩擦和間歇接觸摩擦以及干摩擦、濕摩擦等不同工況下多種狀態(tài)下的耐磨性能以及評(píng)定材料的摩擦機(jī)理和測(cè)定材料的摩擦因數(shù)的機(jī)械[1]。材料的磨損特性與材料的強(qiáng)度等力學(xué)特性不同，它是與實(shí)際使用的工況條件密切相關(guān)的摩擦學(xué)系統(tǒng)特性[2]。科研人員一般采用摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)實(shí)現(xiàn)兩種材料的滑動(dòng)或滾動(dòng)接觸摩擦，然后通過(guò)測(cè)試摩擦因數(shù)或磨損量等參數(shù)確定材料的耐磨性能[3-4]。目前，廣泛應(yīng)用的耐磨機(jī)夾具大多數(shù)采用卡扣式夾具，該夾具在摩擦實(shí)驗(yàn)過(guò)程中容易松動(dòng)，導(dǎo)致試件夾持不穩(wěn)定，并且螺紋容易失效，導(dǎo)致使用壽命縮短，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本文對(duì)耐磨機(jī)夾具的受力特點(diǎn)進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一種穩(wěn)定性更好的銷釘式夾具，該夾具操作便捷并且可以有效的固定試件，為材料領(lǐng)域的摩擦磨損研究提供了有效的解決方案。

傳統(tǒng)夾具的不足

摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)的試件固定系統(tǒng)是摩擦磨損實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵部件，一般采用傳統(tǒng)的卡扣式夾具，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要將夾具兩側(cè)的擋板打開(kāi)，將試件放入卡槽，通過(guò)鎖緊螺紋銷釘使卡扣固定試件。摩擦磨損實(shí)驗(yàn)過(guò)程會(huì)引起不同程度的震動(dòng)以及夾具溫度升高，常常會(huì)導(dǎo)致銷釘螺紋的表面過(guò)量變形，造成螺紋失效，進(jìn)而造成試件松動(dòng)以及試件裝夾表面傾斜等誤差影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖1 傳統(tǒng)摩擦實(shí)驗(yàn)夾具圖

如圖2 所示，夾具受力分析可知，夾具始終會(huì)受到向右的Fx分力作用，這是導(dǎo)致螺紋銷釘松動(dòng)和減少夾具使用壽命的主要原因；合力F會(huì)導(dǎo)致試件傾斜，造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不精確。夾具松動(dòng)會(huì)造成摩擦面傾角，導(dǎo)致摩擦量測(cè)量誤差。

圖2 夾具受力分析

新型夾具的結(jié)構(gòu)

新型夾具如圖3 所示，夾具分為兩個(gè)部分：主體部分；活動(dòng)銷釘擋片部分。夾具的主體部分為整體構(gòu)造，在夾具主體部分的卡槽左側(cè)切削加工“L”型溝槽。夾具的銷釘擋片部分采用單側(cè)銷釘固定，活動(dòng)擋片設(shè)計(jì)為“L”型。目前，該新型夾具已經(jīng)在內(nèi)蒙古科技大學(xué)實(shí)驗(yàn)室正式投入使用。

圖3 改進(jìn)后試件夾具

如圖4 所示，新型夾具最突出的特點(diǎn)是通過(guò)單側(cè)銷釘固定“L”型擋片提高了夾具的整體性，使試件裝夾便捷且可靠。夾具左側(cè)處的溝槽方便于試件的裝夾與拆卸。夾具的整體式主體部分提高了夾具的使用壽命?！癓”型的右端擋片限制試件在x，y，z軸方向上的自由度，使零件充分定位，進(jìn)而保證摩擦磨損實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

圖4 新型夾具示意圖

結(jié)束語(yǔ)

新型夾具相比于卡扣式夾具，有更長(zhǎng)的使用壽命，增強(qiáng)了試件實(shí)驗(yàn)過(guò)程裝夾穩(wěn)定性，防止因摩擦等受力產(chǎn)生摩擦角造成實(shí)驗(yàn)誤差。新型夾具可以在減少實(shí)驗(yàn)誤差的同時(shí)，大幅度降低夾具磨損程度，使夾具具有更穩(wěn)定更耐用的性能，具有廣闊的應(yīng)用市場(chǎng)。