CN112964576B - 一种剪切力测试工装及竖向拉压材料试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种剪切力测试工装，包括支撑夹具和剪切头；支撑夹具包括横移模块、纵移模块和夹持模块，夹持模块用于具有竖直设置的支撑面，用于竖向支撑PCBA板，横移模块和纵移模块驱动夹持模块调节横向位置；剪切头由竖向移动座带动剪切头竖向移动；剪切头包括支撑臂和接触刀头，支撑臂的第一端与竖向移动座之间设置压力传感器，支撑臂的第二端安装接触刀头，接触刀头用于对PCBA板上的元器件竖向施压；支撑臂设有C形弯折的避让弧，通过弯折结构避让其他元器件，接触刀头只与被测试的元器件接触施加压力；本发明的支撑夹具和剪切头能够分别安装在竖向拉压材料试验机上，利用常用的竖向拉压材料试验机进行夹持试验，无需购置专用设备，节约成本。

Description

一种剪切力测试工装及竖向拉压材料试验机
技术领域
本发明涉及力学测量技术领域，更进一步涉及一种剪切力测试工装。此外，本发明还涉及一种竖向拉压材料试验机。
背景技术
PCBA(Printed Circuit Board Assembly)是PCB空板经过SMT(Surface MountTechnology，表面贴装技术)上件，或经过DIP(Dual Inline-Pin Package，双列直插式封装)插件的整个制程，简称PCBA。
PCBA上附着多种不同的元器件结构，生产阶段需要评估附着元器件的耐剪切能力，评估用于焊接或粘贴的物料性能，评估附着母体的结构强度。
对于PCBA而言，焊点的耐剪切强度是一个重要的评估指标，并有相应的国家/国际标准定义其测量方法用以评估，如：GJB548B-2005、JESD22-B117A等；目前传统使用的测试方法是基于Dage4000设备进行X/Y方向的剪切力测试，其局限性在于：
1)需要使用专用的、昂贵的仪器设备(Dage4000)进行测试，少有SMT厂评估配备该设备，使得该测试的应用面较窄，委托第三方测试又存在时效性不佳问题；
2)即使采购了专用的仪器设备也仅能做X/Y方向的剪切，设备的使用局限较大，稼动率低，不利于设备成本回收；
3)测试时施力方向为水平方向，与产生剪切力时的实际方向不符。
对于本领域的技术人员来说，如何降低剪切力试验费用，是目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种剪切力测试工装，利用常用的竖向拉压材料试验机进行夹持试验，降低试验成本，具体方案如下：
一种剪切力测试工装，包括支撑夹具和剪切头；所述支撑夹具和所述剪切头能够分别安装在竖向拉压材料试验机上；
所述支撑夹具包括横移模块、纵移模块和夹持模块，所述横移模块和纵移模块能够驱动所述夹持模块调节横向位置；所述夹持模块用于具有竖直设置的支撑面，用于竖向支撑PCBA板；
所述剪切头固定安装在竖向移动座上，由所述竖向移动座带动所述剪切头竖向移动；所述剪切头包括支撑臂和接触刀头，所述支撑臂的第一端与所述竖向移动座之间设置压力传感器，所述支撑臂的第二端安装所述接触刀头，所述接触刀头用于对PCBA板上的元器件竖向施压。
可选地，所述支撑臂设有C形弯折的避让弧，使所述支撑臂第一端设置的压力传感器与所述接触刀头与元器件的接触点位于同一竖直线上。
可选地，所述支撑臂与所述接触刀头连接的一端与地面垂线的夹角为不大于45度。
可选地，所述接触刀头可拆卸安装在所述支撑臂上。
可选地，所述支撑面上设置夹块，所述夹块分别与PCBA板的至少两侧边缘接触实现夹持固定。
可选地，所述支撑面上沿板面方向设置长条形的滑槽，所述夹块能够沿滑槽移动调节位置。
可选地，所述横移模块或所述纵移模块的移动路径呈倾斜设置，所述横移模块或所述纵移模块带动所述夹持模块朝斜上方向所述剪切头移动。
可选地，所述夹持模块还包括承载座，所述支撑面可拆卸固定在所述承载座上。
可选地，所述横移模块和所述纵移模块分别通过丝杆驱动，其上分别设置用于限定位置的锁定装置。
本发明还提供一种竖向拉压材料试验机，包括上述任一项所述的剪切力测试工装。
本发明提供一种剪切力测试工装，包括支撑夹具和剪切头两部分；支撑夹具包括横移模块、纵移模块和夹持模块，夹持模块用于具有竖直设置的支撑面，用于竖向支撑PCBA板，横移模块和纵移模块驱动夹持模块调节横向位置；剪切头由竖向移动座带动剪切头竖向移动；剪切头包括支撑臂和接触刀头，支撑臂的第一端与竖向移动座之间设置压力传感器，支撑臂的第二端安装接触刀头，接触刀头用于对PCBA板上的元器件竖向施压；支撑臂设有C形弯折的避让弧，通过弯折结构避让其他元器件，接触刀头只与被测试的元器件接触施加压力；本发明的支撑夹具和剪切头能够分别安装在竖向拉压材料试验机上，利用常用的竖向拉压材料试验机进行夹持试验，无需额外购置专用设备，能够节约成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的剪切力测试工装的正视图；
图2为本发明提供的剪切力测试工装的侧视图。
图中包括：
支撑夹具1、横移模块11、纵移模块12、夹持模块13、支撑面131、夹块132、承载座133、剪切头2、支撑臂21、接触刀头22。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种剪切力测试工装，利用常用的竖向拉压材料试验机进行夹持试验，降低试验成本。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本发明的剪切力测试工装进行详细的介绍说明。
图1和图2分别为本发明提供的剪切力测试工装的正视图和侧视图；本发明的剪切力测试工装包括支撑夹具1和剪切头2；支撑夹具1和剪切头2能够分别安装在竖向拉压材料试验机上，利用竖向拉压材料试验机配合支撑夹具1和剪切头2实现剪切力试验测量。
支撑夹具1包括横移模块11、纵移模块12和夹持模块13，横移模块11和纵移模块12能够驱动夹持模块13调节横向位置；在横移模块11和纵移模块12的带动下，夹持模块13能够调节水平方向X轴和Y轴的位置，X轴和Y轴在水平面内相互垂直；需要注意的是，横移模块11和纵移模块12相互配合共同调节夹持模块13在X轴和Y轴所处的位置，但并不意味着横移模块11和纵移模块12必须严格按照X轴和Y轴设置，横移模块11或者纵移模块12还可以具有一定的倾角，在水平方向移动的同时具有Z轴方向竖向移动的分量。
夹持模块13用于具有竖直设置的支撑面131，用于竖向支撑PCBA板，PCBA板固定在夹持模块13上时呈竖直方向，以便在竖直方向上施加剪切力。
剪切头2固定安装在竖向移动座上，竖向移动座是竖向拉压材料试验机的施力结构，竖向移动座带动剪切头2沿竖向上下移动。如图1所示，剪切头2包括支撑臂21和接触刀头22，图中支撑臂21的上端为第一端，下端为第二端，支撑臂21的第一端与竖向移动座之间设置压力传感器，支撑臂21的第二端安装接触刀头22，接触刀头22用于对PCBA板上的元器件竖向施压。
具体操作时，先将PCBA板卡装固定在支撑夹具1上，此时接触刀头22与PCBA上的元器件在竖直方向上不重合；接着调节接触刀头22的竖直高度，使接触刀头22略高于待测试的元器件；再配合调节横移模块11和纵移模块12，使夹持模块13带动PCBA板朝向接触刀头22调节横向位置，使待测试的元器件移动到接触刀头22的正下方；最后竖向移动剪切头2，使接触刀头22对元器件施加竖向的剪切力，由压力传感器检测压力，确定元器件失效时压力。
本发明的支撑夹具1和剪切头2能够分别安装在竖向拉压材料试验机上，利用常用的竖向拉压材料试验机进行夹持试验，无需额外购置专用设备，能够节约成本。
在上述方案的基础上，结合图1所示，本发明中的支撑臂21设有C形弯折的避让弧，通过C形弯折的避让PCBA上安装的元器件，只有接触刀头22可与元器件接触，保持支撑臂21不与其他的元器件接触。
通过设置C形弯折避让弧的支撑臂21，使支撑臂21第一端设置的压力传感器与接触刀头22与元器件的接触点位于同一竖直线上，避免在对元器件施加压力时产生扭矩。
优选地，支撑臂21与接触刀头22连接的一端与地面垂线的夹角为不大于45度，如图1所示，夹角α不超过45度，也即支撑臂21下部的竖直分量大于水平分量，使支撑臂21具有更强的抗弯性能，减小支撑臂21受到弯矩产生的变形量，保证测试精度。
具体地，本发明的接触刀头22可拆卸安装在支撑臂21上，例如采用螺纹连接或者螺丝固定连接的方式，可根据元器件的尺寸差异匹配不同宽度的接触刀头22，实现最佳的匹配目的。
如图2所示，夹持模块13竖直设置的支撑面上设置夹块132，夹块132分别与PCBA板的至少两侧边缘接触实现夹持固定，图2所示仅在上下两侧边配合设置了夹块132，夹块132可调节竖向高度，当两侧的夹块132相互靠近时对PCBA板的上下两边施加压力保证夹持。若有需要，还可额外在左右两侧边设置夹块实现四边夹持。
结合图2所示，支撑面131上沿板面方向设置长条形的滑槽，夹块132滑动配合安装在滑槽内，图2所示的滑槽沿竖向设置，除此之外也可沿横向设置相应的滑槽；夹块132能够沿滑槽移动调节位置，夹块132可在需要的位置停止，并相对于支撑面131固定，对PCBA板实现夹持；通过设置滑槽改变夹块132相对于支撑面131的位置，更为方便地夹持不同尺寸的PCBA板。
在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本发明的横移模块11或纵移模块12的移动路径呈倾斜设置，横移模块11或纵移模块12同时带动夹持模块13朝斜上方向剪切头2移动。图1和图2所示的结构中，纵移模块12主要驱动沿X轴方向移动，横移模块11主要驱动沿Y轴方向移动，纵移模块12驱动夹持模块13移动时靠近或远离接触刀头22，如图1所示，当纵移模块12驱动夹持模块13向右侧移动时靠近接触刀头22，向左侧移动时远离接触刀头22。
在图1所示结构中，纵移模块12的移动路径呈倾斜设置，且向右上方倾斜，当纵移模块12驱动夹持模块13向右侧移动靠近接触刀头22时，具有向上移动的微小位移分量，元器件横向靠近接触刀头22的过程中竖向也靠近接触刀头22，并能够使元器件在竖向上与接触刀头22发生接触，当接触时剪切头2上方的压力传感器接收信号，判断PCBA板已经移动到位，同时也避免接触刀头22与PCBA的板面发生接触。
夹持模块13还包括承载座133，支撑面131可拆卸固定在承载座133上，承载座133呈横向设置，在承载座133上可设置轨道，支撑面131可相对于承载座133横向移动调节位置，位置确定后相对固定。
具体地，本发明的横移模块11和纵移模块12分别通过丝杆驱动，可精准调节夹持模块13所处的位置；在横移模块11和纵移模块12上分别设置用于限定位置的锁定装置，位置调节到位后，通过锁定装置夹持定位；锁定装置可以采用螺栓顶紧等形式。
本发明还提供一种竖向拉压材料试验机，包括上述的剪切力测试工装，该竖向拉压材料试验机能够实现上述的技术效果；竖向拉压材料试验机的其他结构请参考现有技术，本发明在此不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种剪切力测试工装，其特征在于，包括支撑夹具(1)和剪切头(2)；所述支撑夹具(1)和所述剪切头(2)能够分别安装在竖向拉压材料试验机上；
所述支撑夹具(1)包括横移模块(11)、纵移模块(12)和夹持模块(13)，所述横移模块(11)和纵移模块(12)能够驱动所述夹持模块(13)调节横向位置；所述夹持模块(13)用于具有竖直设置的支撑面(131)，用于竖向支撑PCBA板；
所述剪切头(2)固定安装在竖向移动座上，由所述竖向移动座带动所述剪切头(2)竖向移动；所述剪切头(2)包括支撑臂(21)和接触刀头(22)，所述支撑臂(21)的第一端与所述竖向移动座之间设置压力传感器，所述支撑臂(21)的第二端安装所述接触刀头(22)，所述接触刀头(22)用于对PCBA板上的元器件竖向施压；
所述支撑臂(21)设有C形弯折的避让弧，使所述支撑臂(21)第一端设置的压力传感器与所述接触刀头(22)与元器件的接触点位于同一竖直线上。
2.根据权利要求1所述的剪切力测试工装，其特征在于，所述支撑臂(21)与所述接触刀头(22)连接的一端与地面垂线的夹角为不大于45度。
3.根据权利要求1所述的剪切力测试工装，其特征在于，所述接触刀头(22)可拆卸安装在所述支撑臂(21)上。
4.根据权利要求1所述的剪切力测试工装，其特征在于，所述支撑面(131)上设置夹块(132)，所述夹块(132)分别与PCBA板的至少两侧边缘接触实现夹持固定。
5.根据权利要求4所述的剪切力测试工装，其特征在于，所述支撑面(131)上沿板面方向设置长条形的滑槽，所述夹块(132)能够沿滑槽移动调节位置。
6.根据权利要求1至5任一项所述的剪切力测试工装，其特征在于，所述横移模块(11)或所述纵移模块(12)的移动路径呈倾斜设置，所述横移模块(11)或所述纵移模块(12)带动所述夹持模块(13)朝斜上方向所述剪切头(2)移动。
7.根据权利要求6所述的剪切力测试工装，其特征在于，所述夹持模块(13)还包括承载座(133)，所述支撑面(131)可拆卸固定在所述承载座(133)上。
8.根据权利要求7所述的剪切力测试工装，其特征在于，所述横移模块(11)和所述纵移模块(12)分别通过丝杆驱动，其上分别设置用于限定位置的锁定装置。
9.一种竖向拉压材料试验机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的剪切力测试工装。
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