很多廠家可能不太關注如何將受試樣品固定在振動試驗臺面上，畢竟絕大多數的小型的電工電子產品外形尺寸都比較規則，外殼都是金屬材質，能夠承受一定的壓力。當做振動試驗的時，不論是正弦振動試驗，還是隨機振動試驗，都需要將受試樣機剛性固定在振動試驗臺面上，實驗室一般都具備現成的壓桿和壓條，可以通過螺釘將受試樣機牢固固定在振動試驗臺面上。如果對于裸露的電路板、大型機柜這種壓桿和壓條還適用嗎？答案是確定的，不能夠通用。

 

一、為什么要做夾具？

 

電工電子產品品種繁多，形狀大小不一，所以通常在做振動、沖擊試驗時都會設計配套的夾具進行測試。夾具是為把試驗件牢固地固定在振動臺工作臺面上，并把振動臺的振動傳遞給試驗件，它的質量也直接關系著試驗的質量。

 

二、振動試驗夾具的用途

 

當試件體積比較小，而且形狀比較規則時，樣品可以用螺桿、壓板的方式把試件牢牢的固定在振動臺面襯套螺釘上。但當試件體積較大，而且形狀復雜且不規則時，這種固定方法顯然很困難，這時需要制作特定夾具，讓試件安裝在夾具上然后把夾具牢固地固定在振動臺面上，因此實際上夾具是試件與振動臺面連接的載體，其功能是將振動臺的振動和能量不失真的傳遞給試件。

 

三、振動試驗夾具的種類有哪些

 

ØL型夾具

 

L型夾具適用于多軸向試驗，優點：剛度好，變方向時裝卸方便。

 

 

Ø立方型夾具

 

立方體夾具適用于小型零構件的振動沖擊多軸向試驗，可以直接固定振動臺上。封閉型特色決定其剛度較高。

 

 

ØT型夾具

 

T型夾具和L型夾具相近。優點：結構對稱，可在垂直方向兩側同時安裝試件，使夾具和試件的聯合中心線通過臺面的中心軸線。

 

Ø平板型夾具

 

平板型夾具的作用是把試件與振動臺面連接起來，若沒有這樣的板，要使試件與振動臺面直接連接進行振動試驗或沖擊試驗，就很少有這種可能性。此外這種板減少了對振動臺面上襯套的磨損以及襯套從臺面上脫出的危險。

 

 

Ø板狀夾具

 

板狀夾具是最簡單的夾具，有木質夾具和和鋁制夾具，板狀夾具也可作為轉接板，在其上安裝多個小夾具，不僅提高效率還能減少臺面螺紋的磨損。

 

 

Ø錐狀夾具

 

錐狀夾具適用于大型試件，可增大按試件的有效面識，它采用肋狀以增加剛度與重量比，使用鑄造或焊接成型工藝。

 

以上只是振動試驗夾具的常見種類，其實，對于振動試驗，對于振動試驗夾具的形狀并沒有嚴格要求必須要做成什么形狀的，只要是可以和振動臺面剛性連接，并且不會產生加嚴或者放寬測試量級，完全符合實際試驗條件的需要都是可以的。假如，您的產品是裸露的電路板、精密的儀器設備、大型的機箱機柜、產品形狀不規則無法模擬實際的振動工況等情形，都需要設計振動試驗夾具。在振動試驗前，可以要一下實驗室的振動臺面尺寸分布圖便于設計振動試驗夾具。

 

四、振動試驗夾具設計步驟

 

① 確定設計目標參數。根據受試產品質量、體積、外形特點和試驗的種類確定夾具的基本要求。

 

② 確定外形尺寸。應在確保夾具質量最小情況下，根據以下情況確定夾具的外形和尺寸需要考慮的因素。

 

a.試件的特征。

 

· 試驗件的重心位置。

 

· 試件的電源、負載，以及其他測試線路所需電纜的輔助孔和卡銷等。

 

b.夾具與試件的連接方式。

 

· 試件在夾具上的安裝位置。

 

· 試件在夾具上的固定點。

 

c.夾具與臺面的連接方式。

 

· 夾具與振動臺的連接方式，包括連接孔的形式、孔的數量等。

 

· 夾具與水平滑臺連接方式，包括連接孔的形式，孔的位置，要使夾具與產品對滑臺面的綜合轉矩盡量小，即夾具質量盡量小，夾具與試件的綜合重心盡量低。

 

d.夾具形狀。

 

· 夾具大于振動臺臺面的部分采用45°擴展后對尺寸的影響。

 

· 在夾具上平行于振動方向上，增加三角斜撐后對尺寸的影響；加斜撐能增加夾具側向剛度，減小正交軸向的振動量值。

 

· 減少開口面積，夾具上需要開口的部位盡量開小口。

 

五、振動試驗夾具的設計

 

① 確定夾具的最大允許質量。夾具的設計目標是試驗所需推力不超過振動臺的推力（一般小于50%）。有些振動設備手冊中包含了振動沖擊試驗不同量級時允許的最大負載內容。

 

② 選用合適的梁、板和角材。梁、板和角材的厚度一般不應小于 25mm，對面積較大的板要特別加厚、設計加強筋或減輕其質量。

 

梁的長度盡量短，尤其對懸臂梁形式結構更要減小長度。

 

加大支持板的面積，使支持板盡量靠近試驗件安裝位置，以達到最大的能量傳遞效率。

 

③ 應用加大阻尼的措施。阻尼是影響諧振區的最主要因素，所以，要盡量增大層（接觸面）之間的阻尼，如果阻尼過小，可以考慮采用加硅油等方法增加阻尼。

 

④ 考慮整件平衡。整體平衡，使試件、夾具的重心與臺面中心一致或與推力軸線一致。

 

⑤ 設計復查。夾具設計的最后階段，應由制造工程師和試驗工程師對圖紙或電子樣機

 

進行復查，看其是否能夠滿足試驗要求并與試驗設備匹配。

 

復查的內容包括：設計的夾具工藝性如何；夾具的連接處是否有足夠的剛度；夾具中是否還存在薄弱環節，如是否有薄的部位；螺栓數量夠不夠；倒角是否太小（會引起應力集中）；焊縫或焊接面積夠不夠；部件接觸面光潔度、加工精度要求是否合理等。

 

六、振動試驗夾具的測量與分析

 

① 傳遞率的測量

 

a.安裝夾具

 

對制造好的夾具應進行檢驗和特性測試。按設計要求夾具重心通過臺面的中心，盡可能地多用緊固件與臺面連接。

 

b.布置檢測點

 

· 取夾具與臺面的固定點為檢測點。

 

· 檢測的振動軸向取主軸向（X）。

 

· 檢測點的數量根據夾具與振動臺面固定點數量確定，一般檢測點數與固定點數相等（至少大于4個），取檢測點的多點平均值作為基準點。

 

c.布置響應點

 

· 取夾具與試驗件的安裝點作為響應點。測量所有響應點，如果振動控制器通道數量有限，不能一次測量全部響應點，可分幾次分別測量其余的響應點。

 

· 測量包括主軸向及與之正交的另外兩個軸向。

 

d.設置試驗參數

 

· 用正弦掃頻方法進行夾具測試時，參數設置如下：掃描率≤1oct/min，定加速度為1g，掃描范圍為10～2000Hz。

 

· 用寬帶隨機方法進行測試時，參數設置如下：平直譜型，PSD=0.005g/Hz，譜線數為振動試驗的譜線數4～6倍或更多，統計自由度大于或等于256。

 

e.記錄測量曲線。

 

用正弦掃頻方法或寬帶隨機方法激勵夾具，同時測量記錄各響應點與基準點的曲線和量值。

 

② 傳遞率分析。分析各響應點和傳遞點，記錄下主軸向各階共振頻率值，計算出傳遞率和 3dB 帶寬。記錄下正交軸向與主軸向響應之比的最大值，找出響應點主軸向響應的最大偏差。

 

③ 夾具的其他特性分析。

 

· 固有頻率分析：對簡單夾具，通過簡單的梁、板元計算出各元件最低固有頻率，合成夾具的最低固有頻率fN。

 

· 模態分析：對復雜夾具要進行模態分析，盡可能加上模擬試驗件進行分析，得到夾具的動態響應特性、響應的均勻性、正交軸向響應等結果。

 

模態分析是對夾具進行鑒定測試的重要方法之一。在經計算機仿真模態分析證明夾具設計的合理和可行性以后，按照確定的結構設計圖紙進行加工，完成夾具樣品總裝，進行模態試驗，如果局部需要修改，則還要進行重新加工和裝配，再進行試驗，直到完全滿足使用要求。