CN107655646A - 一种适用于不同结构产品振动试验的米字型试验夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于不同结构产品振动试验的米字型试验夹具，属于振动试验技术领域。本发明可实现试验件的快速压紧、固定，整个过程灵活、方便。该夹具应用范围广、通用性强，适用不同结构尺寸的试验件振动试验；轻量化的结构设计极大地减轻夹具重量，极大地提高工作效率。本试验夹具采用米字型的T型槽、螺纹孔、加强筋及沉头孔设计，上表面形成扇形模块结构形式，整体模型用ANYSY进行模态分析，第一阶至第六阶仿真结果中夹具的共振频率均大于1000Hz，且共振频率点不发散，收敛性好。所有接触部位均采用刚性连接，承重能力强，确保整个系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及振动试验技术领域，具体涉及一种适用于不同结构产品振动试验的米字型试验夹具。
背景技术
近年来，随着研制试验、鉴定试验、交付试验的逐渐增多，原有笨重的简易夹具已不能满足实际工作中大批量、产品尺寸多样化的需要。不同试验产品还需要频繁更换夹具，面临吊装不方便，同时需要四个人一起吊装的问题，这就要求振动台上安装的夹具具备质量轻、便于拆卸、安装，通用性强等特点。尤其是进入批生产试验阶段，要求一套夹具可完成不同型号、不同规格产品的振动试验。在试验开始前，要求只需要在T型槽内移动T型螺杆，可快速、精确找准固定位置，节省准备时间。同时要求夹具具备高强度、高刚度能力，保证其可承受试验过程中的公路和土路的跑车试验、冲击试验、环境筛选试验等条件。
针对以上情况，需要专门设计一种适用于不同结构产品振动试验的试验夹具，以实现快速压紧、轻通用性强、质量轻、安全可靠性等目标。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种适用于不同结构产品振动试验的试验夹具，以实现快速压紧、轻通用性强、质量轻、安全可靠性等目标。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于不同结构产品振动试验的米字型试验夹具，该夹具包括圆盘、加强筋及底座，其中圆盘上表面分布由米字型T型槽隔开的多个扇形块，圆盘用于承担振动试件的重量；加强筋包括三角形加强筋，三角形加强筋用于加强整个米字型试验夹具结构刚度与强度；底盘用于完成整个米字型试验夹具与振动台的连接；
所述米字型T型槽设计于圆盘直径方向，分别布置于0°方向、45°方向及90°方向；在所述圆盘中心位置设计沉头盲孔；在圆盘上表面设计米字型分布的螺纹孔，分别位于0°方向、45°方向及90°方向，在轴向与米字型T型槽间隔分布；所述三角形加强筋为直角三角形加强筋，在圆盘与底座之间均匀布置，两个直角边分别连接圆盘和底座，沿360°轴向均匀分布；所述底座内部结构设计为米字型的轮辐式加强筋；所述米字型试验夹具还设有自上而下从圆盘至底座贯穿于整个米字型试验夹具的米字型沉头孔。
优选地，所述圆盘的直径大小为φ800mm，厚度为30mm。
优选地，所述米字型T型槽上下两条边宽度分别为12mm、28mm，深度为20mm。
优选地，所述沉头盲孔直径为φ80，深度20mm。
优选地，所述螺纹孔大小为M8，总计56个，该螺纹孔可与圆头螺纹杆固定连接。
优选地，所述三角形加强筋布置12组，厚20mm，两个直角边分别为60mm、180mm。
优选地，所述底座由直径φ400的圆环、所述轮辐式加强筋及φ120的圆柱组成，其中，圆环厚度为20mm。
优选地，所述米字型试验夹具由铝合金材料机械加工而成。
优选地，所述米字型试验夹具表面经阳极化处理。
优选地，所述米字型试验夹具的棱边经去毛刺处理。
(三)有益效果
本发明的夹具具有如下优点：(1)、功能性：该夹具应用于振动试验领域，可实现试验件的快速压紧、固定，整个过程灵活、方便。该夹具应用范围广、通用性强，适用不同结构尺寸的试验件振动试验；轻量化的结构设计极大地减轻夹具重量，极大地提高工作效率。(2)、试验可靠性：本试验夹具采用米字型的T型槽、螺纹孔、加强筋及沉头孔设计，上表面形成扇形模块结构形式，整体模型用ANYSY进行模态分析，第一阶至第六阶仿真结果中夹具的共振频率均大于1000Hz，且共振频率点不发散，收敛性好。所有接触部位均采用刚性连接，承重能力强，确保整个系统的可靠性。(3)、经济性：螺纹孔和T型槽采用米字型结构设计，极大提高了上表面面板的利用率，该夹具可满足不同尺寸试件的振动试验，一套夹具可解决以前频繁更换夹具的问题，一次试验完成的工作量是以前的4倍，缩短产品试验周期，节省设备运行的电力消耗，整套夹具制作成本不足5000元。同时米字型加强筋结构设计，极大的减轻夹具重量，可实现两人装卸，以最小的投入成本实现最大的效益，经济性好。(4)、创新性：该夹具创新性地采用米字型T型槽、沉头口、加强筋等结构设计，将多种型号的夹具功能集成到一个装置，具有很强通用性，一套夹具可满足不同类型试验件的压紧和固定。(5)、推广性：该夹具主要采用米字型结构，设计简洁、重量轻、通用性强、搬运方便、承载能力强，既提高了工作效率，又保证了工作质量，适合进行推广和应用。
附图说明
图1为本发明的夹具的立体图；
图2为本发明的夹具的俯视图；
图3为本发明的夹具的另一立体图；
图4为T型螺纹杆示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
所述米字型试验夹具由铝合金材料机械加工而成，其表面经阳极化处理，棱边去毛刺处理。该夹具主要由圆盘、加强筋及底座组成。其中圆盘分布由T型槽隔开的多个扇形块，负责承担振动试件的重量。三角形加强筋起到加强整个结构刚度与强度的作用。底盘完成整个夹具与振动台的连接。
由图1可知，该圆盘的直径大小为φ800mm，厚度为30mm。圆盘直径方向设计米字型T型槽，分别布置于0°方向、45°方向及90°方向。T型槽上下两条边宽度分别为12mm、28mm，深度为20mm，尺寸满足T型螺杆在槽道内沿直径方向自由移动。米字型T型槽可使得T型螺杆在槽内沿径向方向快速移动，装夹灵活方便，可满足试件360°无死角装夹。
由图2可知，在圆盘中心位置设计直径为φ80的沉头盲孔，深度20mm。一方面从加工角度考虑，该沉头盲孔有利于T型槽的机械加工；另一方面从试件快速压紧的角度考虑，T型螺杆除了可以从边缘进入槽道外，也可从该位置进入，实现快速定位、快速压紧的目的，实现快速定位、快速压紧的目的。
由图2可知，在圆盘T型槽之间设计米字型分布的螺纹孔，分别位于0°方向、45°方向及90°方向，在轴向与T型槽间隔分布，螺纹孔大小为M8，总计56个。该螺纹孔可与圆头螺纹杆固定连接。为最大限度提高振动夹具上表面的空间利用率，以适应不同产品尺寸试件的固定，从小型电器产品到大型试验件，根据实际振动试件大小选择T型槽固定或螺纹孔紧固。
由图3可知，在圆盘与底座之间均匀布置12组直角三角形加强筋，两个直角边分别连接圆盘和底座，沿360°轴向均匀分布，在振动试验中直角三角形加强筋起到限制圆盘位移，加强圆盘结构刚度作用，让整个夹具更加牢固、可靠。三角形加强筋厚20mm，两个直角边分别为60mm、180mm，其紧凑的结构设计保证夹具的可靠性。
由图3可知，与振动台连接的夹具底座内部结构设计为米字型的轮辐式加强筋，该底座由直径φ400圆环、轮辐式加强筋及φ120圆柱组成，其中圆环厚度为20mm。为了最大限度地减轻试验夹具的重量，需要对该夹具结构进行优化设计，并进行模态仿真，寻求最佳结构尺寸组合。该夹具重量最大的实心结构采用轻量化设计思路，即将底座内部设计为轮辐式加强筋结构。在满足结构强度和刚度的同时，最大限度的减轻了试验夹具重量。此方案满足振动试验过程中高冲击、高频率的恶劣环境，同时满足振动夹具的结构强度要求。从试验现场适用考虑，整个夹具质量不足56kg，两人即可完成安装于搬运，极大的减少人力物力，提高工作效率。
参考图1和图3可知，米字型沉头孔自上而下从圆盘至底座贯穿于整个振动夹具。安装螺钉通过该孔将整个夹具与振动台有机地连接起来，合为一个整体，起到连接试验台与试验夹具的作用。通过螺钉将夹具与振动台固连起来，防止振动试验过程中出现松动。米字型结构可使每个螺钉承受的轴向拉力均匀，保证其连接可靠，不出现偏载现象。
如图4所示，所述T型螺杆由45钢材料加工而成，表面经过HRC28-32热处理。T型螺杆的螺帽装卡在T型槽中，一方面可以防止T型螺杆压紧固定过程中在槽道内旋转，另一方面T型槽的T型结构可以减少夹具压紧固定中头部所受压力。T型螺杆上端的螺纹与中间菱形结构分别用于螺纹紧固和安装。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种适用于不同结构产品振动试验的米字型试验夹具，其特征在于，该夹具包括圆盘、加强筋及底座，其中圆盘上表面分布由米字型T型槽隔开的多个扇形块，圆盘用于承担振动试件的重量；加强筋包括三角形加强筋，三角形加强筋用于加强整个米字型试验夹具结构刚度与强度；底盘用于完成整个米字型试验夹具与振动台的连接；
所述米字型T型槽设计于圆盘直径方向，分别布置于0°方向、45°方向及90°方向；在所述圆盘中心位置设计沉头盲孔；在圆盘上表面设计米字型分布的螺纹孔，分别位于0°方向、45°方向及90°方向，在轴向与米字型T型槽间隔分布；所述三角形加强筋为直角三角形加强筋，在圆盘与底座之间均匀布置，两个直角边分别连接圆盘和底座，沿360°轴向均匀分布；所述底座内部结构设计为米字型的轮辐式加强筋；所述米字型试验夹具还设有自上而下从圆盘至底座贯穿于整个米字型试验夹具的米字型沉头孔。
2.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述圆盘的直径大小为φ800mm，厚度为30mm。
3.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述米字型T型槽上下两条边宽度分别为12mm、28mm，深度为20mm。
4.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述沉头盲孔直径为φ80，深度20mm。
5.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述螺纹孔大小为M8，总计56个，该螺纹孔可与圆头螺纹杆固定连接。
6.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述三角形加强筋布置12组，厚20mm，两个直角边分别为60mm、180mm。
7.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述底座由直径φ400的圆环、所述轮辐式加强筋及φ120的圆柱组成，其中，圆环厚度为20mm。
8.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述米字型试验夹具由铝合金材料机械加工而成。
9.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述米字型试验夹具表面经阳极化处理。
10.如权利要求1至9中任一项所述的夹具，其特征在于，所述米字型试验夹具的棱边经去毛刺处理。
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