CN111678690B - 密封胶圈最小封堵力测量工装及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种密封胶圈最小封堵力测量工装及测量方法，包括工装框架、治具换型机构、压力检测机构和加载机构，下治具块、上治具块和加载连接块依次叠加于安装台之上，加载机构能直接对加载连接块施以竖直向下的压力，并通过加载连接块、上治具块的传递，使位于下治具块和上治具块之间的第一密封胶圈、标准校具和第二密封胶圈压紧密封，加载连接块中固定容纳有一称重传感器；通过不同加载力下检测得到的气密性结果进行评估，最终得到第一、第二密封胶圈在工况下所需的最小封堵力及相应的变形量，为后续的气密性工装提供数据支持。

Description

密封胶圈最小封堵力测量工装及测量方法

技术领域

本发明创造属于智能可穿戴产品的气密性检测领域，尤其是涉及一种密封胶圈最小封堵力测量工装及测量方法。

背景技术

近些年来，智能可穿戴产品已经渗透到人们的日常生活中，例如智能手环、智能手表、智能指环、蓝牙耳机、智能VR眼镜等。不论哪种产品，拥有良好的用户体验才能切实的提高产品的核心竞争力和市场的持续占有率。用户体验可以从物理体验、功能体验和心理体验三个维度进行评判。物理体验主要涉及到外观、佩戴舒适度、材质、重量等因素；而功能方面主要为数据收集准确性、续航能力、防水能力等；心理体验则是通过物理体验与功能体验综合功能的体现，也是产品的核心竞争力所在。

随着市场竞争日趋激烈，穿戴类产品不断的提升IP防水等级，相应的产品各部件的组装密封要求更加严格。产品的防水性能是否合格，涉及到组装各工序的防水性能测试，然而，在实际应用中，采用真水测试往往具有很大限制，容易对产品内部电子器件带来不可逆的物理损伤。因此，目前基本采用气密检测的等效方式进行被测产品的防水性能测试。在气密性检测过程中，通常采用仿形胶圈对产品进行气密性检测，不同材质的胶圈所需的封堵力存在差异。封堵力的大小对于检测工装的稳定性和对产品的影响成反比。近年来穿戴类产品越来越多的使用新材质，并且整体趋向于轻量化。检测工装需要在保证气密检测稳定可靠的前提下，降低检测过程中对被测件的影响。这就需要准确的计算出密封胶圈所需的封堵力。然而，现阶段的计算方法无法快速准确的计算出密封品封堵力。

发明创造内容

本发明创造的目的在于提供一种密封胶圈最小封堵力测量工装及相应的测量方法，可以快速测试出不同封堵材质、不同硬度，不同形状密封胶圈的封堵力。具体为：

密封胶圈最小封堵力测量工装，其特征在于，包括：

工装框架，其主要由工装底板、工装顶板、定位立柱固接组成；工装底板上还固设有安装台；

治具换型机构，其包括：下治具块和上治具块；所述下治具块可拆卸安装于安装台之上，下治具块上表面通过安装槽容纳安装第二密封胶圈；所述上治具块可拆卸置于下治具块之上，其下表面通过安装槽容纳安装第一密封胶圈；上治具块还开设有充气通道，充气通道的出口开设于上治具块下表面的第一密封胶圈的安装槽所包围的区域内；

压力检测机构，其包括加载连接块、加载力显示器；加载连接块中固定容纳有一称重传感器，称重传感器的触点外露于加载连接块下表面之下，称重传感器能通过导线将测量数据显示于加载力显示器；加载连接块可拆卸置于上治具块之上，且其称重传感器的触点能抵顶上治具块中承载顶块上表面；

加载机构，固定于工装顶板之下，当下治具块、上治具块和加载连接块依次叠加于安装台之上时，加载机构能直接对加载连接块施以竖直向下的压力，并通过加载连接块、上治具块的传递，使位于下治具块和上治具块之间的第一密封胶圈、标准校具和第二密封胶圈压紧密封；

还设有使得下治具块、上治具块和加载连接块在加载机构施加压力的过程中保持平行且避免转动的导向单元。

进一步，上治具块上表面开有容纳槽，容纳槽内可拆卸安装有一承载顶块，称重传感器的触点能抵顶于承载顶块上表面。

进一步，所述加载机构包括固定块、调整丝母、丝杠和连接块；

所述固定块固定于工装顶板之下；

所述连接块可拆卸安装于加载连接块之上，且连接块上开设一T型槽，丝杠底端固定设有一能嵌入T型槽从而防止丝杠转动的卡接片部；丝杠的螺纹部与丝母的螺纹孔螺纹连接；丝母外周中部设有一环形凹槽，固定块开设有U型安装槽，槽口朝向水平方向，槽壁设有与丝母的环形凹槽相匹配卡接的U型限位台，丝母通过其环形凹槽和固定块的U型限位台的卡接配合可转动连接安装于固定块的U型安装槽中，丝母外周下部还设有用于插接拨动杆拨动丝母转动的若干个插接孔，通过手动转动丝母，从而驱动丝杠升、降，实现施加相应的加载力。

进一步，导向单元包括导向杆、下导向块和上导向块，导向杆中部通过螺栓固定于上治具块的一侧，下导向块通过螺栓固定于下治具块的对应一侧，上导向块通过螺栓固定于加载连接块的对应一侧，下导向块和上导向块各设有导向通孔，导向杆的两端伸入导向通孔使得下治具块、上治具块和加载连接块在滑动时保持相对平行且避免转动。

基于如上所述的密封胶圈最小封堵力测量工装的密封胶圈最小封堵力检测方法，其特征在于，包括：

步骤一：测得自重重力数值，使用上导向块与导向杆先将上治具块与加载连接块连接，将未与加载机构相连的加载连接块反向放置在工装底板的安装台上，其称重传感器的触点朝正上方抵顶上治具块中承载顶块上表面，从而通过称重传感器测得上治具块和承载顶块的自重重力数值；

步骤二：测得初始间隙值，将下治具块、上治具块、加载连接块由上至下依次安装于安装台之上，且校准校具也置于下治具块上的第二密封胶圈和上治具块的第一密封胶圈之间，测量得出上、下治具块之间的初始间隙值；

步骤三：测得加载力和加载间隙值；加载连接块与加载机构相接，使加载机构向下施加一定量的压力，然后启动气密检漏仪进行充气及气密检测，如果气密检测合格，则记录称重传感器所测得的该定量压力下的加载力，并测量对应的上、下治具块之间的加载间隙值；

步骤四：此回合检测完毕，计算得出此回合的封堵力和密封圈变形量，其中，此回合的封堵力等于该回合中步骤三的加载力加上步骤一的自重重力数值，该回合的密封圈变形量等于该回合中步骤二的初始间隙值减去步骤三的加载间隙值；

步骤五：重复步骤三-步骤四，找到各回合中的封堵力最小值，及该回合的密封圈变形量，即为所需的最小封堵力和密封圈变形量。

本发明创造可适应不同材质、不同硬度与不同形状的密封胶圈，可快速测试出密封胶圈所需最小封堵力，为气密性工装的密封设计提供数据支持。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为测量工装的立体示意图；

图2为固定块7的立体示意图；

图3为调整丝母41的立体示意图；

图4为丝杠8的立体示意图；

图5为连接块9的立体示意图；

图6为检测机构与治具换型机构的组合状态的正视图；

图7为检测机构与治具换型机构的组合状态的立体示意图，其中加载连接块10和上治具块141做了透明处理；

图8为上治具块141底部视角的立体示意图；

图9为下治具块142的立体示意图；

图10为标准校具17与第一密封胶圈15和第二密封胶圈18对接组合状态的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

如图所示，本发明创造的密封胶圈最小封堵力测量工装，包括

工装框架，其主要由工装底板1、工装顶板3、定位立柱2固接组成；为便于安装和操作，工装底板1上还固设有安装台101；

治具换型机构，其包括：下治具块142和上治具块141；

所述下治具块142能可拆卸固定安装于安装台101之上，参见图9，下治具块142上表面开设有第二密封胶圈安装槽1421，用于容纳安装第二密封胶圈18；

所述上治具块141能可拆卸置于下治具块142之上，参见图8，其下表面开设有第一密封胶圈安装槽1412，用于容纳安装第一密封胶圈15；上治具块141还开设有充气通道，充气通道的出口1411开设于上治具块141下表面的第一密封胶圈安装槽1412所包围的区域内，充气通道的进口1414则开设于上治具块141的侧面；

压力检测机构，其包括加载连接块10、加载力显示器19；

加载连接块10中固定容纳有一称重传感器12，称重传感器12的触点121外露于加载连接块10下表面之下，称重传感器能通过导线与固定于工装顶板3上的加载力显示器19电连接，将测量数据显示于加载力显示器19；

进一步，所述称重传感器12可采用丽景微电子的MDS-50。

加载连接块10能可拆卸置于上治具块141之上，且其称重传感器12的触点121能抵顶上治具块141上表面；优选的，上治具块141上表面开有容纳槽1413，容纳槽1413内可拆卸安装有一承载顶块11，称重传感器12的触点能抵顶于承载顶块11上表面，承载顶块11可选用不易变形的材质，以避免与称重传感器12的触点抵顶变形，影响测量精度，并且，即便发生变形，也可只需更换承载顶块11即可，无需更换整个上治具块141；

加载机构，固定于工装顶板3之下，当下治具块142、上治具块141和加载连接块10依次叠加于安装台101之上时，加载机构能直接对加载连接块10施以竖直向下的压力，并通过加载连接块10、上治具块141的传递，使位于下治具块142和上治具块141之间的第一密封胶圈15、标准校具17和第二密封胶圈18压紧密封。

参见图10，校准校具17是个仿形部件，本实施例是仿形手表的中间部分，其中心具有上下贯通的通孔，第一密封胶圈15和第二密封胶圈18分别贴抵于其的上、下端，相当于手表的表盖、底壳分别与中间部分的密封，气密检漏仪通过上治具块141所开设的充气通道为第一密封胶圈15、校准校具17内的通孔和第二密封胶圈18所形成的密封空间内注入检测气体，并由气密检漏仪测得密封性能是否合格，测试目的是为了得出密封所需的最小封堵力和密封圈(第一密封胶圈15和第二密封胶圈18)相应的变形量。

优选的，加载机构可以选用多种结构形式，比如齿轮齿条副、直线电机、丝杆丝母副等，只要能实现竖直向下施加压力，并能保持所需的施压力度一定时间即可；本实施例提供了一种结构形式，参见图1至图5所示：加载机构包括固定块7、调整丝母41、丝杠8和连接块9；

所述固定块7通过螺栓固定于工装顶板3之下；

所述连接块9能可拆卸安装于加载连接块10之上，且连接块9上开设一T型槽91，丝杠8底端固定设有一能嵌入T型槽从而防止丝杠8转动的卡接片部82；丝杠8的螺纹部81与丝母41的螺纹孔411螺纹连接；丝母41外周中部设有一环形凹槽410，固定块7开设有U型安装槽71，槽口朝向水平方向，槽壁设有与丝母41的环形凹槽410相匹配卡接的U型限位台72，丝母41通过其环形凹槽410和固定块7的U型限位台72的卡接配合可转动连接安装于固定块7的U型安装槽71中，丝母41外周下部还设有用于插接拨动杆拨动丝母41转动的若干个插接孔4131，通过手动转动丝母41，从而驱动丝杠8升、降，从而通过连接块9对加载连接块10施加相应的压力；

为了使得下治具块142、上治具块141和加载连接块10在加载机构施加压力的过程中保持平行且避免转动，本工装还设有导向单元13；本实施例的导向单元13的结构形式如图1所示，包括导向杆131、下导向块133和上导向块132，导向杆131中部通过螺栓固定于上治具块141的一侧，下导向块133通过螺栓固定于下治具块142的对应一侧，上导向块132通过螺栓固定于加载连接块10的对应一侧，下导向块133和上导向块132各设有导向通孔，导向杆131的两端能伸入导向通孔并使得下治具块142、上治具块141和加载连接块10在滑动时保持相对平行。

本发明创造还提供了基于上述检测工装的密封胶圈最小封堵力检测方法，包括：

步骤一：测得自重重力数值，使用上导向块132与导向杆131先将上治具块141与加载连接块10连接，将未与加载机构相连的加载连接块10反向放置在工装底板1的安装台101上，其称重传感器的触点朝正上方抵顶上治具块141容纳槽1413中承载顶块11的上表面，从而通过称重传感器测得上治具块141和承载顶块11的自重重力数值；

步骤二：测得初始间隙值，将下治具块142、上治具块141、加载连接块10由上至下依次安装于安装台101之上，且校准校具17也置于下治具块142上的第二密封胶圈18和上治具块141的第一密封胶圈15之间，采用游标卡尺或其他测量工具测量得出上、下治具块之间的初始间隙值；

步骤三：测得加载力和加载间隙值；加载连接块10与加载机构相接，使加载机构向下施加一定量的压力，然后启动气密检漏仪进行充气及气密检测，如果气密检测合格，则记录称重传感器所测得的该定量压力下的加载力，并测量对应的上、下治具块之间的加载间隙值；

步骤四：此回合检测完毕，计算得出此回合的封堵力和密封圈变形量，其中，该回合的封堵力等于该回合中步骤三的加载力加上步骤一的自重重力数值，该回合的密封圈变形量等于该回合中步骤二的初始间隙值减去步骤三的加载间隙值；

步骤五：重复步骤三-步骤四，找到各回合中封堵力最小值，及该回合的密封圈变形量，即为所需的最小封堵力和密封圈变形量。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (4)

1.密封胶圈最小封堵力测量工装，其特征在于，包括：

工装框架，其由工装底板(1)、工装顶板(3)、定位立柱(2)固接组成；工装底板(1)上还固设有安装台(101)；

治具换型机构，其包括：下治具块(142)和上治具块(141)；所述下治具块可拆卸安装于安装台之上，下治具块上表面通过安装槽容纳安装第二密封胶圈(18)；所述上治具块可拆卸置于下治具块之上，其下表面通过安装槽容纳安装第一密封胶圈(15)；上治具块还开设有充气通道，充气通道的出口(1411)开设于上治具块下表面的第一密封胶圈的安装槽所包围的区域内；上治具块上表面开有容纳槽(1413)，容纳槽内可拆卸安装有一承载顶块；

压力检测机构，其包括加载连接块(10)、加载力显示器(19)；加载连接块(10)中固定容纳有一称重传感器(12)，称重传感器的触点(121)外露于加载连接块下表面之下，称重传感器能通过导线将测量数据显示于加载力显示器；加载连接块可拆卸置于上治具块之上，且其称重传感器的触点能抵顶上治具块的承载顶块上表面；

加载机构，固定于工装顶板之下，当下治具块、上治具块和加载连接块依次叠加于安装台之上时，加载机构能直接对加载连接块施以竖直向下的压力，并通过加载连接块、上治具块的传递，使位于下治具块和上治具块之间的第一密封胶圈、标准校具和第二密封胶圈压紧密封；

还设有使得下治具块、上治具块和加载连接块在加载机构施加压力的过程中保持平行且避免转动的导向单元。

2.根据权利要求1所述的密封胶圈最小封堵力测量工装，其特征在于，所述加载机构包括固定块(7)、调整丝母(41)、丝杠(8)和连接块(9)；

所述固定块固定于工装顶板之下；

所述连接块可拆卸安装于加载连接块之上，且连接块上开设一T型槽，丝杠底端固定设有一能嵌入T型槽从而防止丝杠转动的卡接片部；丝杠的螺纹部与调整丝母的螺纹孔螺纹连接；调整丝母外周中部设有一环形凹槽(410)，固定块开设有U型安装槽，槽口朝向水平方向，槽壁设有与调整丝母(41)的环形凹槽相匹配卡接的U型限位台(72)，调整丝母通过其环形凹槽和固定块的U型限位台的卡接配合可转动连接安装于固定块的U型安装槽中，调整丝母外周下部还设有用于插接拨动杆拨动调整丝母转动的若干个插接孔，通过手动转动调整丝母，从而驱动丝杠升、降，实现施加相应的加载力。

3.根据权利要求1所述的密封胶圈最小封堵力测量工装，其特征在于，导向单元包括导向杆、下导向块和上导向块，导向杆中部通过螺栓固定于上治具块的一侧，下导向块通过螺栓固定于下治具块的对应一侧，上导向块通过螺栓固定于加载连接块的对应一侧，下导向块和上导向块各设有导向通孔，导向杆的两端伸入导向通孔使得下治具块、上治具块和加载连接块在滑动时保持相对平行且避免转动。

4.基于如权利要求1至3任意一项所述的密封胶圈最小封堵力测量工装的密封胶圈最小封堵力检测方法，其特征在于，包括：

步骤一：测得自重重力数值，先将上治具块与加载连接块通过上导向块与导向杆连接，将未与加载机构相连的加载连接块反向放置在工装底板的安装台上，其称重传感器的触点朝正上方抵顶上治具块的承载顶块上表面，从而通过称重传感器测得包括上治具块及承载顶块的自重重力数值；

步骤二：测得初始间隙值，将下治具块、上治具块、加载连接块由上至下依次安装于安装台之上，且校准校具也置于下治具块上的第二密封胶圈和上治具块的第一密封胶圈之间，测量得出上、下治具块之间的初始间隙值；

步骤三：测得加载力和加载间隙值；加载连接块与加载机构相接，使加载机构向下施加一定量的压力，然后启动气密检漏仪进行充气及气密检测，如果气密检测合格，则记录称重传感器所测得的该定量压力下的加载力，并测量对应的上、下治具块之间的加载间隙值；

步骤四：此回合检测完毕，计算得出此回合的封堵力和密封圈变形量，其中，此回合的封堵力等于该回合中步骤三的加载力加上步骤一的自重重力数值，该回合的密封圈变形量等于该回合中步骤二的初始间隙值减去步骤三的加载间隙值；

步骤五：重复步骤三-步骤四，找到各回合中的封堵力最小值，及该回合的密封圈变形量，即为所需的最小封堵力和密封圈变形量。

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