CN103616534A - 立式飞针测试机夹具及其设计方法 - Google Patents

Abstract

一种立式飞针测试机夹具，用于夹持PCB板，包括固定板、活动板、第一夹具条、第二夹具条、导向组件、辅助弹簧、连接杆组件、限位组件及驱动组件。当处于打开状态时，辅助弹簧及限位弹簧均处于压缩状态，驱动组件带动连接杆组件向靠近固定板的方向移动，连接杆组件带动限位组件向靠近固定板的方向移动，限位弹簧给活动板施加压力，使活动板向靠近固定板的方向移动，固定板与活动板之间的距离逐渐减小直到夹紧PCB板，限位弹簧施加的压力均匀分散于固定在活动板上，给PCB板施加一均匀夹持力。当不需夹持该物品时，驱动组件仅需往相反方向运动即可卸下该物品，操作方便。同时提供一种立式飞针测试机夹具的设计方法。

Description

立式飞针测试机夹具及其设计方法

技术领域

本发明涉及印制电路板（Printed circuit board，PCB）固定装置的技术领域，特别是涉及一种立式飞针测试机夹具及其设计方法。

背景技术

飞针测试机是在X-Y轴上安装由电机驱动的可独立快速移动的探针，利用探针在Z方向的可控移动和固定在机器上的印制电路板(PCB)的焊点进行接触，并进行电气测量的设备。

立式飞针测试机的PCB板在固定时一般由上夹具固定PCB板的上端，下夹具固定PCB板的下端。上下夹具的主体结构一般一样，下夹具通常相当于将上夹具倒过来放置。

但是传统的立式飞针测试机夹具中，夹具的夹持力不够均匀，导致夹持不可靠，并且操作不方便，夹具的开发周期长，制作成本偏高。

发明内容

基于此，有必要针对传统夹具夹持力不均匀、操作不方便及制作成本高的问题，提供一种夹持力均匀、操作方便且成本较低的立式飞针测试机夹具及其设计方法。

一种立式飞针测试机夹具，用于夹持PCB板，包括：

固定板，其上开设有第一通孔；

活动板，与所述固定板平行相对设置，所述活动板上开设有导向孔及与所述导向孔间隔设置的定位孔；

第一夹具条，固定于所述固定板上；及

第二夹具条，固定于所述活动板上，且所述第一夹具条与所述第二夹具条平行相对设置；

导向组件，包括导向轴及轴承，所述导向轴的一端垂直固定于所述固定板上，所述导向轴的另一端依次穿设于所述导向孔及所述轴承；

辅助弹簧，设置于所述固定板与所述活动板之间，且其一端抵接于所述固定板，另一端抵接于所述活动板；

连接杆组件，依次穿设于所述第一通孔及所述定位孔；

限位组件，包括限位弹簧及限位压紧盖，所述限位弹簧及所述限位压紧盖套设于所述连接杆组件远离所述固定板的一端，所述限位弹性元件的一端抵持于所述活动板，其另一端抵持于所述限位压紧盖；及

驱动组件，连接于所述连接杆组件远离所述活动板的一端，所述驱动组件可带动所述连接杆组件沿靠近或远离所述固定板方向移动。

在其中一个实施例中，还包括压条，所述压条上开设有夹持槽，所述夹持槽用于卡住所述PCB板，所述压条被夹持于所述第一夹具条与第二夹具条之间。

在其中一个实施例中，所述夹持槽为V形阶梯槽，用于夹持不同厚度的PCB板。

在其中一个实施例中，还包括补偿条，所述补偿条可拆卸地安装于所述第二夹具条上。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括偏心轮及接触板，所述偏心轮枢接于所述连接杆组件远离所述活动板的一端，所述偏心轮绕垂直于所述固定板方向转动时可带动所述连接杆组件沿靠近或远离所述固定板方向移动，所述接触板固定于所述固定板上，所述偏心轮的周缘抵接于所述接触板。

在其中一个实施例中，还包括手柄及手柄座，所述手柄的一端固定于所述偏心轮上，所述偏心轮的两侧均设置有所述手柄座，所述手柄座固定于所述固定板上，所述手柄座上开设有定位槽，所述定位槽对应于所述手柄。

在其中一个实施例中，所述连接杆组件包括第一连接杆、第二连接杆及第三连接杆，所述第一连接杆垂直穿设于所述第一通孔，所述第二连接杆平行于所述固定板且其中部与所述第一连接杆固定连接，所述第二连接杆的两端均固定有第三连接杆，所述第三连接杆的一端穿设于所述定位孔，所述限位组件套设于所述第三连接杆远离所述固定板的一端。

在其中一个实施例中，所述限位组件还包括底板及螺纹紧固件，所述第三连接杆的周缘设置有螺纹，所述限位压紧盖开设有螺孔，所述底板、限位弹簧、限位压紧盖及螺纹紧固件沿远离所述固定板的方向依次套设于所述第三连接杆。

一种立式飞针测试机夹具的设计方法，包括以下步骤：

根据需要夹持的PCB板的厚度H_z确定夹持方式及最大夹持力F：确定直接夹持所述PCB板所需的夹持力F_z与PCB板的厚度H_z之间的关系，根据所述PCB板的厚度H_z确定压条的厚度H_j及夹持槽的宽度D，确定夹持所述压条所需的夹持力F_j；比较F_z与F_j后可知最大夹持力F的取值为F_j；

根据所述PCB板的宽度D_z预设第一夹具条与第二夹具条的宽度、固定板与活动板的宽度、受力点个数a、受力点位置、活动板的导向位置、导向组件结构及处于开启状态时所述第一夹具条与第二夹具条之间的距离J；

设定所述固定板及活动板所允许的变形大小、变形均匀度及制造成本，对所述固定板及活动板进行有限元仿真，并确定受力点个数a的最佳值，受力点位置以及导向位置的最佳位置，导向组件、第一夹具条、第二夹具条及固定板与活动板的最佳结构；

确定辅助弹簧及限位组件的具体结构：当处于开启状态时，限位弹簧的弹性系数为k₁，压缩量为x₁，辅助弹簧的弹性系数为k₂，数量为b，压缩量为y₁，预紧力f=ak₁x₁=bk₂y₁；当第二夹具条移动行程S时，所述限位弹簧增加的压缩量为S-(bk₂/ak₁+1)（J-H_j），最大夹持力F取值为F_j，此时F=F_j=(S-(bk₂/ak₁+1)(J-H_j))ak₁，而ak₁=cbk₂，即可确定k₁和k₂；

根据受力点个数a的最佳值及受力点位置的最佳位置确定连接杆组件的一端通过限位组件与活动板相接触，另一端与驱动组件相连接，驱动组件与固定板相接触。

在其中一个实施例中，步骤确定辅助弹簧及限位组件的具体结构后还包括步骤确定补偿条的具体结构，根据所述PCB板的厚度H_z与夹持力F_z的关系可知补偿条的厚度与PCB板的厚度H_z的关系。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括偏心轮及接触板，所述偏心轮枢接于所述连接杆组件远离所述活动板的一端，所述偏心轮可绕垂直于所述固定板方向转动以带动所述连接杆组件沿靠近或远离所述固定板方向移动，所述接触板固定于所述固定板上，所述偏心轮的周缘抵接于所述接触板，当处于关闭状态时，所述偏心轮的转动中心与偏心轮相切于所述接触板的切点的距离为m₁，当处于开启状态时，所述偏心轮的转动中心与偏心轮相切于所述接触板的切点的距离为m₂，m₁-m₂=S。

上述立式飞针测试机夹具及其设计方法至少包括以下优点：

（1）当立式飞针测试机夹具处于打开状态时，辅助弹簧及限位弹簧均处于压缩状态，驱动组件带动连接杆组件向靠近固定板的方向移动，连接杆组件进而带动限位组件向靠近固定板的方向移动，限位弹簧给活动板施加压力，使活动板向靠近固定板的方向移动，固定板与活动板之间的距离逐渐减小直到第一夹具条与第二夹具条夹紧PCB板，限位弹簧施加的压力均匀分散于固定在活动板上，当第一夹具条与第二夹具条直接或间接夹持住PCB板时，给PCB板施加一均匀夹持力。当不需夹持该物品时，驱动组件仅需往相反方向运动即可卸下该物品，操作方便。该立式飞针测试机夹具的设计方法采用有限元仿真，可以缩短开发周期，降低制造成本。

（2）还包括补偿条，补偿条可拆卸地安装于第二夹具条上，不同厚度的补偿条可以适应不同厚度的PCB板，使该立式飞针测试机夹具可以夹持不同厚度的PCB板。

（3）还包括压条，压条被夹持在第一夹具条与第二夹具条之间，且夹持槽上开设有夹持槽，使得该立式飞针测试机夹具可以间接夹持PCB板，且夹持槽为V形阶梯槽，故而可以夹持不同厚度的PCB板。

（4）驱动组件包括偏心轮，偏心轮上还设置有手柄，通过转动手柄来转动偏心轮，操作更方便。同时偏心轮的两侧还设置有手柄座，手柄座上开设有与手柄对应的定位槽，当立式飞针测试机夹具处于打开或夹紧状态时，手柄可卡入定位槽中，防止偏心轮随意转动。

附图说明

图1为第一实施方式中立式飞针测试机夹具的结构示意图；

图2为图1所示立式飞针测试机夹具另一视角的结构示意图；

图3为图1中固定板的结构示意图；

图4为图1中活动板的结构示意图；

图5为第二实施方式中立式飞针测试机夹具的结构示意图；

图6为图5中A处的局部放大图；

图7为图5所示立式飞针测试机夹具的另一视角的结构示意图；

图8为一实施方式中立式飞针测试机夹具的设计流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1及图2，为第一实施方式中的立式飞针测试机夹具100的结构示意图。立式飞针测试机夹具100主要用于在立式飞针测试机测试时直接夹紧PCB板，可通过在第二夹具条132上可拆卸地安装不同厚度的补偿条133来适应不同厚度的PCB板。具体地，立式飞针测试机夹具100包括固定板110、活动板120、第一夹具条131、第二夹具条132、补偿条133、导向组件140、辅助弹簧150、连接杆组件160、限位组件170、驱动组件180、手柄191及手柄座192。

请一并参阅图3，固定板110大致为狭长形，固定板110的中部开设有第一通孔112，固定板110的相对两端还开设有螺纹孔114，螺纹孔114用于通过螺钉固定于飞针测试机上。固定板110上与活动板120相对的表面还开设有第一阶梯槽116。

请一并参阅图4，活动板120大致为狭长形，与固定板110平行相对设置。活动板120上开设有导向孔122及与导向孔122间隔设置的定位孔124。具体到本实施方式中，开设两个导向孔122及两个定位孔124，两个定位孔124位于两个导向孔122之间。活动板120上与固定板110相对的表面还开设有与第一阶梯槽116对应的第二阶梯槽126。

请参阅图1，第一夹具条131大致为狭长形，固定于固定板110上。具体地，可以通过多颗螺钉固定于固定板110上的第一阶梯槽116的槽底。

第二夹具条132大致为狭长形，固定于活动板120上。具体地，可以通过多颗螺钉固定于活动板120上的第二阶梯槽126的槽底。第二夹具条132与第一夹具条131平行相对设置。第一夹具条131及第二夹具条132可以为塑料形成，防止直接夹持住PCB板时刮伤PCB板。

具体地，所需要夹持的PCB板厚度范围可以为0.5mm～8mm。当PCB板的厚度在0.5mm～2mm之间时，采用直接夹持方式，此时可在第二夹具条132上安装补偿条133，补偿条133大致为狭长形，可通过螺钉等紧固件固定于第二夹具条132上。当需要夹持不同厚度的PCB板时，可设计不同厚度的补偿条133，并将补偿条133通过螺钉固定于第二夹具条132上，来改变处于开启状态时的第一夹具条131与第二夹具条132之间的夹持距离J，以适应不同厚度的PCB板。当然，在其它的实施方式中，还可以通过改变偏心轮驱动活动板移动的距离，即第二夹具条132移动行程S来适应不同厚度的PCB板，此时补偿条可以省略。

请再参阅图2，导向组件140包括导向轴141及轴承142。导向轴141的一端垂直固定于固定板110上，导向轴141的另一端依次穿设于导向孔122及轴承142。活动板120可以沿导向轴141向靠近或远离固定板110的方向移动。具体地，轴承142为直线轴承。

请再参阅图2，辅助弹簧150设置于固定板110及活动板120之间，且其一端抵接于固定板110，另一端抵接于活动板120。辅助弹簧150在立式飞针测试机夹具100的打开状态时处于压缩状态。辅助弹簧150的数量可以为四个，四个辅助弹簧150两两分设于连接杆组件160两侧。

请一并参阅图2，连接杆组件160依次穿设于第一通孔112及定位孔124。具体地，连接杆组件160包括第一连接杆161、第二连接杆162及第三连接杆163。第一连接杆161垂直穿设于第一通孔112，第二连接杆162平行于固定板110且其中部与第一连接杆161固定连接，第二连接杆162不与固定板110及活动板120相接触，第二连接杆162的两端均固定有第三连接杆163，第三连接杆163的一端穿设于定位孔124，限位组件170套设于第三连接杆163远离固定板110的一端。当然，在其它的实施方式中，连接杆组件也可以仅包括一根连接杆，该连接杆的一端穿设于第一通孔，另一端穿设于定位孔。

请参阅图2，固定板110的第一通孔112内还嵌设有衬套117，以使第一连接杆161与第一通孔112间隙配合。具体地，第一连接杆161穿设于衬套117以穿设于第一通孔112进行导向。第一连接杆161远离活动板120的一端呈板状结构，且其上开设有第二通孔1612。

请参阅图2，限位组件170包括底板171、限位弹簧172、限位压紧盖173及螺纹紧固件174。底板171直接与活动板120相接触，第三连接杆163的周缘设置有螺纹，限位压紧盖173开设有螺孔，底板171、限位弹簧172、限位压紧盖173及螺纹紧固件174沿远离固定板110的方向依次套设于第三连接杆163远离固定板110的一端。限位弹簧172的一端直接抵持于底板171上，间接抵持于活动板120上，其另一端抵持于限位压紧盖173。在立式飞针测试机夹具100为打开状态时，限位弹簧172为压缩状态。限位弹簧172的弹性系数大于辅助弹簧150的弹性系数，限位弹簧172的弹性系数大概比辅助弹簧150的弹性系数大十倍左右。螺纹紧固件174具体可以为螺母，限位压紧盖173及螺母依次螺接于第三连接杆163上，组成双螺母结构，能随意调节其在第三连接杆163的位置，并具有自锁、防松的功能。

请参阅图1及图2，驱动组件180具体地可以包括偏心轮181及接触板182。偏心轮181枢接于连接杆组件160远离活动板120的一端，偏心轮181可绕垂直于固定板110方向转动以带动连接杆组件160沿靠近或远离固定板110方向移动。具体地，偏心轮181的周缘开设有凹槽1812，第一连接杆161远离活动板120的一端可卡入凹槽1812内，凹槽1812的相对两槽壁上均开设有第三通孔1814，可通过转动销183依次穿过其中一第三通孔1814、第二通孔1612及另一第三通孔1814将偏心轮181枢接于第一连接杆161上，优化结构设计。接触板182固定于固定板110上，具体地，可通过螺钉固定。偏心轮181的周缘抵接于接触板182。当然，在其它的实施方式中也可以不开设凹槽，直接在偏心轮上开设一第三通孔，然后通过转动销依次穿过第二通孔及第三通孔来实现。当然，在其它的实施方式中，驱动组件还可以为气缸或电机，气缸或电机直接与第三连接杆一端连接，驱动连接杆组件沿靠近或远离固定板的方向移动。还可以采用蜗杆传动方式来实现活动板沿靠近或远离固定板的方向往复移动。

手柄191的一端固定于偏心轮181上，通过转动手柄191来带动偏心轮181转动，操作方便。手柄座192固定于固定板110上，且偏心轮181的两侧均固定有手柄座192。手柄座192上开设有定位槽1922，定位槽1922对应于手柄191，当立式飞针测试机夹具100处于打开或夹紧状态时，手柄191卡入定位槽1922内，防止偏心轮181随意转动。

当立式飞针测试机夹具100在打开状态且偏心轮181不动作时，由于辅助弹簧150与限位弹簧172作用在活动板120上的弹力的方向相反且大小相等，通过调节限位压紧盖173在第三连接杆163上的位置可以改变限位弹簧172的预紧程度，此时辅助弹簧150需要产生相应的变形来抵消限位弹簧172弹力的变化，为此活动板120的初始位置会发生改变。同时，限位弹簧172的预紧力也能令偏心轮181与接触板182产生相应的接触力，进而使偏心轮181能够时刻与接触板182相接触。

上述立式飞针测试机夹具100至少包括以下优点：

（1）当立式飞针测试机夹具100处于打开状态时，辅助弹簧150及限位弹簧172均处于压缩状态，驱动组件180带动连接杆组件160向靠近固定板110的方向移动，连接杆组件160进而带动限位组件170向靠近固定板110的方向移动，限位弹簧172给活动板120施加压力，使活动板120向靠近固定板110的方向移动，固定板110与活动板120之间的距离逐渐减小直到第一夹具条131与第二夹具条132夹紧PCB板，限位弹簧172施加的压力均匀分散于固定在活动板120上，当第一夹具条131与第二夹具条132直接夹持住PCB板时，给PCB板施加一均匀夹持力。当不需夹持该物品时，驱动组件仅需往相反方向运动即可卸下该物品，操作方便。

（2）还包括补偿条133，补偿条133可拆卸地安装于第二夹具条132上，不同厚度的补偿条133可以适应不同厚度的PCB板，使该立式飞针测试机夹具100可以夹持不同厚度的PCB板。

（3）驱动组件180包括偏心轮181，偏心轮181上还设置有手柄191，通过转动手柄191来转动偏心轮181，操作更方便。同时偏心轮181的两侧还设置有手柄座192，手柄座192上开设有与手柄191对应的定位槽1922，当立式飞针测试机夹具100处于打开或夹紧状态时，手柄191可卡入定位槽1922中，防止偏心轮181随意转动。

请参阅图5至图7，为第二实施方式中立式飞针测试机夹具200的结构示意图。该立式飞针测试机夹具用于间接夹持PCB板，可先将压条233夹持在第一夹具条231与第二夹具条232之间，然后在压条233上开设夹持槽2332用来夹持PCB板，夹持槽2332可以为V形阶梯槽，以适应不同厚度的PCB板。

具体地，所需要夹持的PCB板厚度范围为0.5mm～8mm。当PCB板的厚度为2mm或2mm以上时，采用间接夹持方式。具体到本实施方式中，压条233的厚度可以为9mm。在夹持PCB板时，通过一立式飞针测试机夹具200固定PCB板的上端，再通过另一立式飞针测试机夹具200固定PCB板的下端，以固定PCB板。

具体地，立式飞针测试机夹具200包括固定板210、活动板220、第一夹具条231、第二夹具条232、压条233、导向组件240、辅助弹簧250、连接杆组件260、限位组件270、驱动组件280、手柄291及手柄座292。

其中，固定板210、活动板220、第一夹具条231、第二夹具条232、导向组件240、辅助弹簧250、连接杆组件260、限位组件270、驱动组件280、手柄291及手柄座292分别与第一实施方式中的固定板110、活动板120、第一夹具条131、第二夹具条132、导向组件140、辅助弹簧150、连接杆组件160、限位组件170、驱动组件180、手柄191及手柄座192结构相同，这里不再赘述。与第一实施方式中不同的是该立式飞针测试机夹具200不包括补偿条133，而是通过在第一夹具条231与第二夹具条232之间先夹持厚度不变的压条233，压条233上开设有夹持槽2332，夹持槽2332用于卡住PCB板。夹持槽2332可以为V形阶梯槽，以适应不同厚度的PCB板。

请参阅图8，为一实施方式的立式飞针测试机夹具的设计方法流程图。该设计方法具体包括以下步骤：

步骤S110，根据需要夹持的PCB板的厚度H_z确定夹持PCB板所采用的夹持方式及最大夹持力F。具体到本实施方式中，当PCB板的厚度H_z的范围为0.5mm～2mm之间时，采用直接夹持方式，并确定夹持PCB板所需的夹持力F_z与PCB板的厚度的H_z之间的关系。具体地，F_z=25H_z，所以，当采用直接夹持方式夹持PCB板时，F_zmax=25*2=50N。当PCB板的厚度H_z的范围为2mm或2mm以上时，采用间接夹持方式。根据PCB板的厚度H_z确定压条的厚度H_j、夹持槽的宽度D。压条的厚度H_j具体可以为9mm，宽度D_j可以与PCB板的宽度D_z相等，也可以大于PCB板的宽度D_z。夹持槽可以为V形阶梯槽，阶梯槽的宽度不等，可以卡住不同厚度的PCB板。夹持压条的夹持力F_j为80N。故而比较F_z和F_j后可知立式飞针测试机夹具的最大夹持力F的取值为F_j=80N。

步骤S120，根据PCB板的宽度D_z预设第一夹具条和第二夹具条的宽度、固定板与活动板的宽度、受力点个数a、受力点位置、活动板的导向位置、导向组件结构及处于开启状态时第一夹具条与第二夹具条之间的距离J。具体到本实施方式中，预设受力点个数a为2，受力点的位置即为定位孔的开设位置，活动板的导向位置为导向孔的开设位置，导向组件包括导向轴和轴承。第一夹具条、第二夹具条、活动板和固定板的宽度可以等于PCB板的宽度D_z，也可以大于PCB板的宽度D_z。具体到本实施方式中，J≥H_j+2，处于开启状态时第一夹具条与第二夹具条之间的距离J为12mm，而压条的厚度H_j为9mm，故而符合条件。

步骤S130，设定固定板及活动板所允许的变形大小、变形均匀度及制造成本，对固定板及活动板进行有限元仿真，并确定受力点个数a的最佳值，受力点位置以及导向位置的最佳位置，导向组件、第一夹具条、第二夹具条及固定板与活动板的最佳结构。导向组件包括导向轴及轴承，轴承可以为直线轴承。受力点个数最佳值取值为2，受力点位置的最佳位置即为定位孔的开设位置，导向位置的最佳位置为导向孔的开设位置，导向组件包括导向轴和轴承，轴承可以为直线轴承。第一夹具条固定于固定板上，第二夹具条固定于活动板上。

步骤S140，确定辅助弹簧及限位组件的具体结构。限位组件包括底板、限位弹簧、限位压紧盖及螺纹紧固件。当处于开启状态时，第一夹具条与第二夹具条之间的间距J为12mm，此时限位弹簧的弹性系数为k₁，压缩量为x₁，辅助弹簧的弹性系数为k₂，数量为b，b取4，压缩量为y₁，预紧力f=ak₁x₁=bk₂y₁=20N；当第二夹具条移动行程S时，S取值11mm，所述限位弹簧增加的压缩量为S-(bk₂/ak₁+1)（J-H_j），则最大夹持力F=F_j=(S-(bk₂/ak₁+1)(J-H_j))ak₁，而ak₁=cbk₂，c取值为10，可知2k₁=10*4k₂，即可确定k₁和k₂。F_j=80N，H_j=9mm，S=11mm，J=12mm，a=2，b=4，c=10，可知k₁=5.19，k₂=0.26。校核辅助弹簧和限位弹簧直到满足要求。最终确定限位弹簧的弹性系数k₁=5，允许的最大变形量为15；辅助弹簧的弹性系数为k₂=0.25，允许的最大变形量为30。

步骤S150，当需要采用直接夹持方式夹持PCB板时，还包括设计补偿条的步骤，具体地，可根据所述PCB板的厚度H_z与夹持力F_z可知厚度H_z与J或S的关系，设计补偿条。因为F_z=25H_z，又根据F_z=(S-(bk₂/ak₁+1)(J-H_z))ak₁，可知PCB板厚度H_z与J或S的关系。具体到本实施方式中，S为固定值11mm，而改变J的大小来适应不同厚度的PCB板。而要改变处于开启状态时第一夹具条与第二夹具条之间的间距J，则通过设计不同厚度的补偿条来改变。25H_z=（11-1.1（J-H_z））*2*5，可知J=10-2.17H_z。而补偿条的厚度H_b=12-J=2+1.27H_z。因此，当采用直接夹持方式时，可将相应厚度的补偿条通过螺钉固定于第二夹具条上即可改变J，以适应不同厚度的PCB板需要不同的夹持力F_z。当然，在其它的实施方式中，也可以将J设定为固定值，而通过改变S的大小以改变夹持力的大小，以适应不同厚度的PCB板。当采用间接加持方式夹持PCB板时，步骤S150可省略。

步骤S160，根据受力点个数a的最佳值及受力点位置的最佳位置确定连接杆组件的一端通过限位组件与活动板相接触，另一端与驱动组件相连接，驱动组件与固定板相接触。具体地，驱动组件包括偏心轮及接触板，偏心轮枢接于连接杆组件远离活动板的一端，偏心轮可绕垂直于固定板方向转动以带动连接杆组件沿靠近或远离固定板方向移动，接触板固定于固定板上，偏心轮的周缘抵接于接触板，当处于关闭状态时，偏心轮的转动中心与偏心轮相切于接触板的切点的距离为m₁，当处于开启状态时，偏心轮的转动中心与偏心轮相切于接触板的切点的距离为m₂，m₁-m₂=S。驱动组件采用偏心轮和接触板，可以降低成本及提高操作的便利性。当然，在其它的实施方式中，也可以采用其它可以将转动转化为直线运动的结构，如采用气缸或电机直接驱动，蜗杆传动等等。

具体地，连接杆组件包括第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，且其直径均可以为8mm～14mm之间。第三连接杆为两个，两个第三连接杆分别穿设于活动板上的定位孔中。导向组件包括导向轴和轴承，导向轴穿设于导向孔中。限位组件包括底板、限位弹簧、限位压紧盖及螺纹紧固件，并依次沿远离活动板的方向穿设于第三连接杆上。

上述立式飞针测试机夹具的设计方法至少包括以下优点：

设计出的立式飞针测试机夹具处于打开状态时，辅助弹簧及限位弹簧均处于压缩状态，驱动组件带动连接杆组件向靠近固定板的方向移动，连接杆组件进而带动限位组件向靠近固定板的方向移动，限位弹簧给活动板施加压力，使活动板向靠近固定板的方向移动，固定板与活动板之间的距离逐渐减小直到第一夹具条与第二夹具条直接或间接夹紧PCB板，限位弹簧施加的压力均匀分散于固定在活动板上，当第一夹具条与第二夹具条直接或间接夹持住PCB板时，给PCB板施加一均匀夹持力。当不需夹持该物品时，驱动组件仅需往相反方向运动即可卸下该物品，操作方便。该立式飞针测试机夹具的设计方法通过有限元仿真，可以缩短开发周期，降低制造成本。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种立式飞针测试机夹具，用于夹持PCB板，其特征在于，包括：

固定板，其上开设有第一通孔；

活动板，与所述固定板平行相对设置，所述活动板上开设有导向孔及与所述导向孔间隔设置的定位孔；

第一夹具条，固定于所述固定板上；及

第二夹具条，固定于所述活动板上，且所述第一夹具条与所述第二夹具条平行相对设置；

导向组件，包括导向轴及轴承，所述导向轴的一端垂直固定于所述固定板上，所述导向轴的另一端依次穿设于所述导向孔及所述轴承；

辅助弹簧，设置于所述固定板与所述活动板之间，且其一端抵接于所述固定板，另一端抵接于所述活动板；

连接杆组件，依次穿设于所述第一通孔及所述定位孔；

限位组件，包括限位弹簧及限位压紧盖，所述限位弹簧及所述限位压紧盖套设于所述连接杆组件远离所述固定板的一端，所述限位弹性元件的一端抵持于所述活动板，其另一端抵持于所述限位压紧盖；及

驱动组件，连接于所述连接杆组件远离所述活动板的一端，所述驱动组件可带动所述连接杆组件沿靠近或远离所述固定板方向移动。

2.根据权利要求1所述的立式飞针测试机夹具，其特征在于，还包括压条，所述压条上开设有夹持槽，所述夹持槽用于卡住所述PCB板，所述压条被夹持于所述第一夹具条与第二夹具条之间。

3.根据权利要求2所述的立式飞针测试机夹具，其特征在于，所述夹持槽为V形阶梯槽，用于夹持不同厚度的PCB板。

4.根据权利要求1所述的立式飞针测试机夹具，其特征在于，还包括补偿条，所述补偿条可拆卸地安装于所述第二夹具条上。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的立式飞针测试机夹具，其特征在于，所述驱动组件包括偏心轮及接触板，所述偏心轮枢接于所述连接杆组件远离所述活动板的一端，所述偏心轮绕垂直于所述固定板方向转动时可带动所述连接杆组件沿靠近或远离所述固定板方向移动，所述接触板固定于所述固定板上，所述偏心轮的周缘抵接于所述接触板。

6.根据权利要求5所述的立式飞针测试机夹具，其特征在于，还包括手柄及手柄座，所述手柄的一端固定于所述偏心轮上，所述偏心轮的两侧均设置有所述手柄座，所述手柄座固定于所述固定板上，所述手柄座上开设有定位槽，所述定位槽对应于所述手柄。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的立式飞针测试机夹具，其特征在于，所述连接杆组件包括第一连接杆、第二连接杆及第三连接杆，所述第一连接杆垂直穿设于所述第一通孔，所述第二连接杆平行于所述固定板且其中部与所述第一连接杆固定连接，所述第二连接杆的两端均固定有第三连接杆，所述第三连接杆的一端穿设于所述定位孔，所述限位组件套设于所述第三连接杆远离所述固定板的一端。

8.根据权利要求7所述的立式飞针测试机夹具，其特征在于，所述限位组件还包括底板及螺纹紧固件，所述第三连接杆的周缘设置有螺纹，所述限位压紧盖开设有螺孔，所述底板、限位弹簧、限位压紧盖及螺纹紧固件沿远离所述固定板的方向依次套设于所述第三连接杆。

9.一种立式飞针测试机夹具的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据需要夹持的PCB板的厚度H_z确定夹持方式及最大夹持力F：确定直接夹持所述PCB板所需的夹持力F_z与PCB板的厚度H_z之间的关系，根据所述PCB板的厚度H_z确定压条的厚度H_j及夹持槽的宽度D，确定夹持所述压条所需的夹持力F_j；比较F_z与F_j后可知最大夹持力F的取值为F_j；

根据所述PCB板的宽度D_z预设第一夹具条与第二夹具条的宽度、固定板与活动板的宽度、受力点个数a、受力点位置、活动板的导向位置、导向组件结构及处于开启状态时所述第一夹具条与第二夹具条之间的距离J；

设定所述固定板及活动板所允许的变形大小、变形均匀度及制造成本，对所述固定板及活动板进行有限元仿真，并确定受力点个数a的最佳值，受力点位置以及导向位置的最佳位置，导向组件、第一夹具条、第二夹具条及固定板与活动板的最佳结构；

确定辅助弹簧及限位组件的具体结构：当处于开启状态时，限位弹簧的弹性系数为k₁，压缩量为x₁，辅助弹簧的弹性系数为k₂，数量为b，压缩量为y₁，预紧力f=ak₁x₁=bk₂y₁；当第二夹具条移动行程S时，所述限位弹簧增加的压缩量为S-(bk₂/ak₁+1)（J-H_j），最大夹持力F取值为F_j，此时F=F_j=(S-(bk₂/ak₁+1)(J-H_j))ak₁，而ak₁=cbk₂，即可确定k₁和k₂；

根据受力点个数a的最佳值及受力点位置的最佳位置确定连接杆组件的一端通过限位组件与活动板相接触，另一端与驱动组件相连接，驱动组件与固定板相接触。

10.根据权利要求9所述的立式飞针测试机夹具的设计方法，其特征在于，步骤确定辅助弹簧及限位组件的具体结构后还包括步骤确定补偿条的具体结构，根据所述PCB板的厚度H_z与夹持力F_z的关系可知补偿条的厚度与PCB板的厚度H_z的关系。

11.根据权利要求9或10所述的立式飞针测试机夹具的设计方法，其特征在于，所述驱动组件包括偏心轮及接触板，所述偏心轮枢接于所述连接杆组件远离所述活动板的一端，所述偏心轮可绕垂直于所述固定板方向转动以带动所述连接杆组件沿靠近或远离所述固定板方向移动，所述接触板固定于所述固定板上，所述偏心轮的周缘抵接于所述接触板，当处于关闭状态时，所述偏心轮的转动中心与偏心轮相切于所述接触板的切点的距离为m₁，当处于开启状态时，所述偏心轮的转动中心与偏心轮相切于所述接触板的切点的距离为m₂，m₁-m₂=S。

Images