CN102749179A - 气密性测试夹具、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气密性测试夹具、系统及方法，包括机架、气密性测试夹具、夹具升降机构、控制模块、抽真空及气压测量装置，气密性测试夹具安装于机架上，包括上模和下模，上模下表面设置有用以容置待测试产品的腔体，待测试产品置于下模上在上模压紧时与下模之间形成密封腔体，下模放置待测试产品位置下方设置有抽气孔用以从密封腔体抽气产生负压，夹具升降机构与上模连接，用以降下上模压紧待测试产品与下模，抽真空及气压测量装置与抽气孔连接用以抽气及测量密封腔体内气压，抽真空及气压测量装置连接气源，控制模块与夹具升降机构、抽真空及气压测量装置电连接用以控制夹具升降机构升降，以及抽真空及气压测量装置抽气及测量密封腔体内气压。

Description

气密性测试夹具、系统及方法

技术领域

本发明涉及气密性检测技术领域，尤其涉及数码产品如手机等的外壳装配组件防水气密性测试。 

背景技术

现有的数码产品如手机等的外壳装配组件的防水气密性检测技术使用从内部吹气来模拟产品在水中受的压力，这种方式从内部吹气产生的是正压，与实际产品受压情况相反，影响测试效果，同时现有防水手机外壳装配组件气密性检测技术使用冒水泡的方法来观察产品是否有泄漏，根据冒水泡的多少来判断部件是否有泄漏，此种判断方法主观性强，无量化性，易误判；另一方面，现有防水手机外壳装配组件气密性检测设备没有气密测试夹具，夹具为手动操作，测试效率低；同时现有防水手机外壳装配组件气密性检测设备精度低，测试精度为0.1InH2O刻度气压变化。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对上述气密性检测技术存在的不足，提供一种精度高、效率高、安全可靠的气密性测试夹具、系统及方法。 

本发明气密性测试夹具所采用的技术方案是：气密性测试夹具，包括上模和下模，其特征在于：所述上模下表面设置有用以容置待测试产品的腔体，待测试产品置于下模上在上模压紧时待测试产品与下模之间形成密封腔体，所述下模放置待测试产品位置下方设置有抽气 孔用以从密封腔体抽气产生负压。 

上述方案中，优选所述下模与待测试产品之间设有密封层，用以保证待测试产品与下模之间的密封程度以形成密封腔体。 

上述方案中，优选所述下模上设置有与待测试产品吻合的导向定位结构，以对待测试产品定位，所述密封层为沿导向定位结构设置的密封圈。 

上述方案中，优选所述下模上设置的导向定位结构为与待测试产品边沿相配合的凹槽。 

上述方案中，优选所述下模上设置的导向定位结构为与待测试产品边沿相配合的凸沿。 

上述方案中，优选所述上模设置有用以沿导柱上下滑动的导柱，便于在夹具升降驱动机构的带动下上下升降。 

上述方案中，优选所述上模和/或下模上设置有保证下模与上模之间距离的限位块。 

本发明气密性测试系统所采用的技术方案是：气密性测试系统包括机架、气密性测试夹具、夹具升降机构、控制模块、抽真空及气压测量装置，所述气密性测试夹具安装于机架上，包括上模和下模，所述上模下表面设置有用以容置待测试产品的腔体，待测试产品置于下模上在上模压紧时与下模之间形成密封腔体，所述下模放置待测试产品位置下方设置有抽气孔用以从密封腔体抽气产生负压，所述夹具升降机构与上模连接，用以降下上模压紧待测试产品与下模，所述抽真空及气压测量装置与抽气孔连接用以抽气及测量密封腔体内气压，所 述抽真空及气压测量装置连接气源，所述控制模块与夹具升降机构、抽真空及气压测量装置电连接用以控制夹具升降机构升降，以及抽真空及气压测量装置抽气及测量密封腔体内气压。 

上述方案中，优选所述下模与待测试产品之间设有密封层。 

上述方案中，优选所述下模上设置有与待测试产品吻合的导向定位结构，所述密封层为沿导向定位结构设置的密封圈。 

上述方案中，优选所述夹具升降机构采用气缸驱动或丝杆驱动机构。 

上述方案中，优选所述夹具升降机构采用气缸驱动机构，所述夹具升降机构采用气缸驱动机构，所述气缸驱动机构连接气源，包括气缸、电磁阀Ⅰ，所述控制模块连接电磁阀Ⅰ控制所述气缸带动所述上模上下移动。 

上述方案中，优选所述气密性测试系统包括安全门，所述气缸驱动机构包括安全门电磁感应开关和安全门行程开关，所述安全门电磁感应开关连接控制模块用以传送安全门开闭状态信号，所述安全门行程开关串联于控制模块与电磁阀Ⅰ之间用以在安全门打开时断开气缸驱动电路。 

上述方案中，优选所述抽真空及气压测量装置连接气源，所述抽真空及气压测量装置包括电磁阀Ⅱ、减压阀、真空发生器、真空精密减压阀、电磁阀Ⅲ、差压计，所述控制模块连接电磁阀Ⅱ、减压阀、真空发生器、真空精密减压阀、电磁阀Ⅲ、差压计，所述夹具升降机构降下上模压紧待测试产品与下模形成密封腔体后，所述控制模块控 制电磁阀Ⅱ控制真空发生器从密封腔体抽气至指定时间或指定压力后，所述控制模块控制电磁阀Ⅲ关闭，密封腔体与差压计形成封闭，差压计测试密封腔体指定时间段的气压变化。 

上述方案中，优选控制模块采用单片机控制。 

上述方案中，优选所述控制模块包括时间设定模块，用以设置抽气时间及抽气后指定时间段。 

上述方案中，优选所述控制模块包括自动判断模块，用以根据气压变化判定测试结果。 

上述方案中，优选所述气密性测试系统还包括显示灯和蜂鸣器用以显示自动判断模块的测试结果。 

上述方案中，优选所述气密性测试系统还包括清洁机构，所述清洁机构包括电磁阀Ⅳ和清洁孔接头，所述清洁孔接头与气源连接，所述控制模块与电磁阀Ⅳ连接用以控制清洁孔接头清洁气密性测试夹具。 

本发明气密性测试方法所采用的技术方案是：气密性测试方法，包括以下步骤： 

①将待测试产品放置于气密性测试系统的气密性测试夹具下模上，气密性测试系统控制模块控制气密性测试夹具上模下降压紧待测试产品与下模之间形成密封腔体；　 

②气密性测试系统控制模块控制抽真空及气压测量装置通过气密性测试夹具下模的抽气孔从密封腔体抽气产生负压，至指定时间；  

③抽真空及气压测量装置通过抽气孔测试密封腔体指定时间段的气压变化，控制模块的自动判断模块，根据气压变化判定测试结果。 

上述方案中，优选所述气密性测试方法中： 

步骤②中，抽气产生负压，至指定时间３秒；　 

步骤③中，指定时间段为20秒，气压变化小于0.02InH2O/秒为合格判定标准。 

本发明的有益效果是：通过抽真空的方法使待测试产品的密封测试腔体产生负压，模拟IP67真实的测试情况和真实的水从外部侵入环境；　如进一步使用单片机逻辑控制和高精密的差压计对产品泄露进行分析和判断，能够准确测试出0.01InH2O刻度气压变化的微泄漏；更进一步，为方便测试结果判断，测试秒表和系统控制采用两段时间设置，并通过蜂鸣器和显示灯提醒；将气密性测试部件和密封夹具通过铝合金型材机架进行支撑和固定，设计成单一设备，统一通过单片机控制板进行系统控制；为保证密封环境干净和减少误测，避免灰尘影响密封器件密封，还可增加采用自动或手动清洁功能，为确保设备操作安全，还可在安全门上设置双重保护。本发明可广泛用于各种数码产品及小家电产品的组件和部件的防水气密性检测中。 

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中： 

图1为本发明立体结构示意图一； 

图2为本发明立体结构示意图二； 

图3为本发明外形正视图； 

图4为本发明外形左视图； 

图5为本发明外形右视图； 

图6为本发明气密性测试夹具结构示意图； 

图7为图6中局部放大示意图； 

图8为本发明气密性测试夹具另一种实施方式的结构示意图； 

图9为本发明气动控制原理图； 

图10为本发明电路控制连线图 

图11为本发明测试方法逻辑控制图。 

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图，对本发明作进一步的详细说明，如图１、图２、图３、图４、图5所示，本发明气密性测试系统包括机架１，机架１包括80X80MM型材制成的支撑模架２和设备外框架组件3，控制模块４安装在设备外框架组件3内，气密性测试夹具5装配在支撑模架２上，秒表19、自动测试结果显示灯20、自动测试蜂鸣器21、设备驱动报警蜂鸣器22、安全门机械行程开关23、安全门24、清洁开关25、安全门电磁感应开关26、操作开关27设于设备外框架组件3上。 

如图６、图７所示，气密性测试夹具5包括上模33和下模37，上模33下表面设置有用以容置待测试产品32的腔体，上模33还设置有用以沿支撑模架２上导柱上下滑动的导柱孔，下模37上设置有与待测试产品32吻合的仿形装配面结构38作为导向定位结构，仿形 装配面结构38呈与待测试产品32边沿相配合的凸沿，与待测试产品32在整机装配中相互装配的另一面结构和密封压缩量一样，沿仿形装配面结构38上设置有密封圈34，待测试产品置于密封圈34上在上模33压紧时待测试产品与下模37之间形成密封腔体36，在下模37上放置待测试产品位置下方即密封腔体36底部设置有抽气孔35用以从密封腔体36抽气形成负压。不同的产品可以通过更换不同气密性测试夹具进行测试，同时导向定位结构也可有不同的形式，如图8所示为气密性测试夹具另一种实施例，其中，仿形装配面结构呈与待测试产品边沿相配合的凹槽。 

如图9所示为气密性测试系统的气动控制原理图，图10为气密性测试系统的电路控制连线图，控制模块4采用单片机控制，系统通过过滤降压阀和油雾器7连接气源，夹具升降机构采用气缸驱动机构，气缸驱动机构包括双作用气缸9、电磁阀Ⅰ，电磁阀Ⅰ为先导电磁阀8，控制模块4连接先导电磁阀8控制双作用气缸9带动上模33上下移动。 

抽真空及气压测量装置连接气源，抽真空及气压测量装置包括电磁阀Ⅱ（五通先导电磁阀）10、精密减压阀11、真空发生器12、真空精密减压阀13、电磁阀Ⅲ（二通直通式电磁阀）14、差压计EXTECH HD700 15、机械阀16，控制模块4连接电磁阀Ⅱ（五通先导电磁阀）10、精密减压阀11、真空发生器12、真空精密减压阀13、电磁阀Ⅲ（二通直通式电磁阀）14、差压计（型号为EXTECH HD700 ）15、机械阀16，机械阀16用以在关闭时判断测试气管管路和部件是否漏气， 通过差压计15进行气压泄漏变化测试，将测试气管连接在差压计15的负压输入接口，差压计15另一输入接口悬空，该表刻度精度为0.01InH2O单位，使用差压模式，在InH2O单位进行测试，能准确测试出产品的微泄漏，通常以泄漏小于0.02InH2O/秒的泄漏量为合格判定标准。 

设备外框架组件3还安装有安全门24，安全门24采用双保护结构，气缸驱动机构包括安全门电磁感应开关26和安全门行程开关23，安全门电磁感应开关26连接控制模块4用以传送安全门24开闭状态信号，安全门行程开关23串联于控制模块4与先导电磁阀8之间用以在安全门24打开时断开气缸驱动电路，这样只有当安全门24合上时，安全门电磁感应开关26和安全门行程开关23都接通，气缸才能下行工作，任何时候只要安全门24没有关好，双作用气缸9无法下行，只要安全门24打开，双作用气缸9立即上行回位，因安全门行程开关23串联在气缸驱动先导电磁阀8控制电路中，保证了设备安全操作的可靠性。 

气密性测试系统还包括清洁机构，清洁机构可以采用自动或手动控制，清洁机构包括电磁阀Ⅳ17和清洁孔接头18，清洁孔接头18与气源连接，控制模块4与电磁阀Ⅳ17连接，上模33回位后，可按下清洁开关25，电磁阀17工作，清洁孔接头18通气从夹具上部吹气清洁夹具，避免灰尘影响密封器件密封。 

气密性测试方法及过程如下： 

①首先，将待测试产品32放置于气密性测试系统气密性测 试夹具下模37上；合上安全门24，按下操作按钮27，先导电磁阀8工作，同时设备驱动报警蜂鸣器22给出提醒，双作用气缸9带动上模33下行，压紧待测试产品32与下模37之间形成密封腔体36； 

②气密性测试夹具合上后，气缸行程开关28接通，在控制模块4控制下，如图11所示，秒表19开始计时，电磁阀10开始工作，真空发生器12通过抽气孔35开始抽气并在密封腔体36形成负压至指定时间3秒； 

③秒表19显示3秒时二通直通式电池阀14关闭，密封腔体36与差压计15形成封闭，秒表19重新开始计时，差压计15通过抽气孔35测试密封腔体36指定时间段的气压变化；控制模块4的自动判断模块，根据气压变化判定测试结果，如果在20秒任何时间内密封腔体36气压泄漏变化率小于设定值0.02InH2O/秒则待测试产品可以接受为合格，否则不能接受，为不合格，测试结果通过自动测试结果显示灯20、自动测试蜂鸣器21发出声音或光亮显示出来； 

④上模33回位后，按下清洁开关25，电磁阀17工作，清洁孔接头18通气从夹具上部吹气清洁夹具准备测试下一个待测试产品。 

以上具体实施方式对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本 领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。 

Claims (21)

1.一种气密性测试夹具，包括上模和下模，其特征在于：所述上模下表面设置有用以容置待测试产品的腔体，待测试产品置于下模上在上模压紧时待测试产品与下模之间形成密封腔体，所述下模放置待测试产品位置下方设置有抽气孔用以从密封腔体抽气产生负压。

2.如权利要求1所述气密性测试夹具，其特征在于：所述下模与待测试产品之间设有密封层。

3.如权利要求２所述气密性测试夹具，其特征在于：所述下模上设置有与待测试产品吻合的导向定位结构，所述密封层为沿导向定位结构设置的密封圈。

4.如权利要求３所述气密性测试夹具，其特征在于：所述下模上设置的导向定位结构为与待测试产品边沿相配合的凹槽。

5.如权利要求３所述气密性测试夹具，其特征在于：所述下模上设置的导向定位结构为与待测试产品边沿相配合的凸沿。

6.如权利要求1至５任一权利要求所述气密性测试夹具，其特征在于：所述上模设置有用以沿导柱上下滑动的导柱孔。

7.如权利要求６所述气密性测试夹具，其特征在于：所述上模和/或下模上设置有保证下模与上模之间距离的限位块。

8.一种气密性测试系统，其特征在于：所述气密性测试系统包括机架、气密性测试夹具、夹具升降机构、控制模块、抽真空及气压测量装置，所述气密性测试夹具安装于机架上，包括上模和下模，所述上模下表面设置用以容置待测试产品的腔体，待测试产品置于下模上在上模压紧时与下模之间形成密封腔体，所述下模放置待测试产品位置下方设置有抽气孔用以从密封腔体抽气产生负压，所述夹具升降机构与上模连接，用以降下上模压紧待测试产品与下模，所述抽真空及气压测量装置与抽气孔连接用以抽气及测量密封腔体内气压，所述抽真空及气压测量装置连接气源，所述控制模块与夹具升降机构、抽真空及气压测量装置电连接用以控制夹具升降机构升降，以及抽真空及气压测量装置抽气及测量密封腔体内气压。

9.如权利要求８所述气密性测试系统，其特征在于：所述下模与待测试产品之间设有密封层。

10.如权利要求９所述气密性测试系统，其特征在于：所述下模上设置有与待测试产品吻合的导向定位结构，所述密封层为沿导向定位结构设置的密封圈。

11.如权利要求10所述气密性测试系统，其特征在于：所述夹具升降机构采用气缸驱动或丝杆驱动机构。

12.如权利要求11所述气密性测试系统，其特征在于：所述夹具升降机构采用气缸驱动机构，所述气缸驱动机构连接气源，包括气缸、电磁阀Ⅰ，所述控制模块连接电磁阀Ⅰ控制所述气缸带动所述上模上下移动。

13.如权利要求12所述气密性测试系统，其特征在于：所述气密性测试系统包括安全门，所述气缸驱动机构包括安全门电磁感应开关和安全门行程开关，所述安全门电磁感应开关连接控制模块用以传送安全门开闭状态信号，所述安全门行程开关串联于控制模块与电磁阀Ⅰ之间用以在安全门打开时断开气缸驱动电路。

14.如权利要求８至13任一权利要求所述气密性测试系统，其特征在于：所述抽真空及气压测量装置连接气源，所述抽真空及气压测量装置包括电磁阀Ⅱ、减压阀、真空发生器、真空精密减压阀、电磁阀Ⅲ、差压计，所述控制模块连接电磁阀Ⅱ、减压阀、真空发生器、真空精密减压阀、电磁阀Ⅲ、差压计，所述夹具升降机构降下上模压紧待测试产品与下模形成密封腔体后，所述控制模块控制电磁阀Ⅱ控制真空发生器从密封腔体抽气至指定时间或指定压力后，所述控制模块控制电磁阀Ⅲ关闭，密封腔体与差压计形成封闭，差压计测试密封腔体指定时间段后的气压变化。

15.如权利要求14所述气密性测试系统，其特征在于：所述控制模块采用单片机控制。

16.如权利要求15所述气密性测试系统，其特征在于：所述控制模块包括时间设定模块，用以设置抽气时间及抽气后指定时间段。

17.如权利要求15所述气密性测试系统，其特征在于：所述控制模块包括自动判断模块，用以根据气压变化判定测试结果。

18.如权利要求15所述气密性测试系统，其特征在于：所述气密性测试系统还包括显示灯和蜂鸣器用以显示自动判断模块的测试结果。

19.如权利要求15所述气密性测试系统，其特征在于：所述气密性测试系统还包括清洁机构，所述清洁机构包括电磁阀Ⅳ和清洁孔接头，所述清洁孔接头与气源连接，所述控制模块与电磁阀Ⅳ连接用以控制清洁孔接头清洁气密性测试夹具。

20.一种气密性测试方法，所述方法包括以下步骤：

①将待测试产品放置于气密性测试系统气密性测试夹具下模上，气密性测试系统控制模块控制气密性测试夹具上模下降压紧待测试产品与下模之间形成密封腔体；

②气密性测试系统控制模块控制抽真空及气压测量装置通过气密性测试夹具下模的抽气孔从密封腔体抽气产生负压，至指定时间；

③抽真空及气压测量装置通过抽气孔测试密封腔体指定时间段的气压变化，控制模块的自动判断模块，根据气压变化判定测试结果。

21.如权利要求20所述气密性测试方法，其中：

步骤②中，抽气产生负压，至指定时间３秒；

步骤③中，指定时间段为20秒，气压变化小于0.02InH2O/秒为合格判定标准。

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