一种电路板焊点反复弯曲与振动耦合应力测量装置及方法
技术领域
本发明涉及实验室仪器及设备技术领域，具体为一种电路板焊点反复弯曲与振动耦合应力测量装置及方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，电子产品开始向着低成本、低功率、小尺寸以及多功能化的方向发展，同时对电子产品的需求也越来越多。在实际使用过程中，由于环境的复杂性和多样性，电子产品会受到各种机械载荷的影响，如反复弯曲、扭转变形、随机振动、冲击等。从而导致电子产品中电路板上的焊点变形失效，造成整个电子产品失效。电子产品在日常使用中，通常会受到持续性、不间断的载荷。目前在工程领域上，有许多涉及到焊点弯曲应力和振动应力测量的课题研究，但是在进行相关的科研时，缺少专门用于焊点反复弯曲和振动应力研究测量的辅助装置，导致研究项目进展不顺。因此，有必要对电路板焊点在反复弯曲与振动的动态耦合下进行可靠性研究。如何精准的进行测量，我们发现还缺少这种测量操作时所需要的辅助装置。
发明内容
本发明的目的克服背景技术中提出的问题，提供一种电路板焊点反复弯曲与振动耦合应力测量装置及方法。
实现本发明目的的技术方案是：
一种电路板焊点反复弯曲与振动耦合应力测量装置，包括振动平台、耦合应力测试机构、动态应变仪和计算机；待测电路板设在耦合应力测试机构上，耦合应力测试机构水平固定在振动平台上，振动平台与振动控制系统连接，通过功率放大器将振动控制系统的小信号放大，输出一定电压与电流的大信号，供振动平台使用；
所述的耦合应力测试机构，包括底座，底座固定在振动平台上，底座上表面设有两条对称的滑块，滑块上设置两个对称的L型连接架，L型连接架底部设有与滑块匹配的滑槽，L型连接架通过滑槽可在滑块上移动，L型连接架的中部设有夹具，两个L型连接架之间的滑块上设有反复弯曲机构且可在滑块上移动，待测电路板的两端架设在两个L型连接架之间且被夹具夹紧，反复弯曲机构夹紧待测电路板中部的两侧；待测电路板上的焊点粘贴应变片，应变片通过电路与动态应变仪连接，动态应变仪与计算机连接，通过反复弯曲机构和振动平台对待测电路板施加反复弯曲和振动，实现反复弯曲与振动耦合应力的测量。
所述的反复弯曲机构，包括框型支撑架，框型支撑架底部设有与滑块匹配的滑槽，框型支撑架通过滑槽设在滑块上，框型支撑架内的两侧板上分别固定设有两个支座，两个支座通过两根导向柱连接，两个导向柱上设有用于夹紧待测电路板的电路板夹具，电路板夹具上设有第一丝杆，第一丝杆的上端穿过顶部的支座与第一圆锥齿轮连接，第一圆锥齿轮与第二圆锥齿轮啮合，两个第二圆锥齿轮通过连接杆连接，连接杆通过轴承支座固定在框型支撑架顶部的下表面，所述的第一丝杆，其中一根丝杆的下端穿过底部的支座与齿轮啮合，齿轮与步进电机的输出轴连接。
所述的L型连接架，两个L型连接架之间还设有两根第二丝杆，其中一根丝杆穿过框型支撑架上的轴承座，两根第二丝杆的一端穿过一个L型连接架通过轴承座固定在底座上，另一端穿过另一L型连接架与摇杆机构上的第三圆锥齿轮连接。
所述的滑块为梯形滑块。
一种电路板焊点反复弯曲与振动耦合应力测量装置的测试方法，包括如下步骤：
1）首先将耦合应力测试机构放置在振动平台上，并通过螺栓固定，振动平台与振动控制系统连接，并设置好参数；
2）通过转动摇杆机构上的摇杆，控制两个L型连接架和框型支撑架滑动，调节适合电路板放置的位置，通过L型连接架上夹具和反复弯曲机构的电路板夹具将电路板的两端和中部两侧夹紧，使其保持水平且不发生蠕动；
3）电路板上的焊点粘贴好应变片，应变片通过电路连接到动态应变仪上，动态应变仪与计算机连接；
4）通上电源，使步进电机的转动带动反复弯曲机构上的两个电路板夹具同时上下移动，通过电路板夹具带动电路板反复上下弯曲；
5）同时，通过调节振动控制系统振动平台产生振动，使电路板在反复弯曲的基础上产生振动，进而完成反复弯曲和振动的耦合实验；应变片和动态应变仪将反复弯曲和振动的耦合应力大小变化数据通过电路与串口方式传输至计算机进行计算与分析，实现电路板焊点反复弯曲和振动耦合应力的测试。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
通过转动摇杆控制两个L型连接架和框型连接架滑动，调节适合电路板放置的位置，利用摇杆上的蜗轮蜗杆的自锁机构实现固定。通过夹紧装置将被测电路板两端夹紧，使其保持水平且不会发生蠕动，通过另一个夹紧装置将被测电路板中端夹紧。通过对步进电机设定转速，步进电机转动带动齿轮转动，通过齿轮带动丝杆转动，进一步带动夹具固定板向上移动，通过锥形齿轮带动另一个夹具固定板向上移动，实现电路板向上弯曲，进一步通过对步进电机转速进行计算得出电路板向上弯曲变形量。通过对步进电机设定反转，带动电路板向下弯曲，进一步实现了电路板反复弯曲。将实现电路板反复弯曲装置放置在振动平台上，通过振动控制系统设定振动台体的振动时间、振幅等参数，使电路板在反复弯曲动态的基础上产生随机振动，进而将耦合应力大小变化数据通过电路与串口方式输入计算机，开始计算与分析，达到实验研究要求。
附图说明
图1为一种电路板焊点反复弯曲与振动的耦合应力测试装置整体结构示意图；
图2为耦合应力测试机构的结构示意图；
图3为底座的示意图；
图4为L型连接架的示意图；
图5为反复弯曲机构的结构示意图；
图6为摇杆机构的结构示意图；
图中：1.耦合应力测试机构 2.功率放大器 3.振动平台 4.动态应变仪 5.振动控制系统 6.底座 7.轴承座 8. L型连接架 9.夹具 10.反复弯曲机构 11.摇杆机构 12.待测电路板 13.第二丝杆 14.滑块 15.滑槽 16.框型支撑架 17.步进电机 18.齿轮 19.支座20.电路板夹具 21.导向柱 22.第一圆锥齿轮 23.第二圆锥齿轮 24.连接杆 25.第一丝杆26.第三圆锥齿轮。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明内容做进一步阐述，但不对本发明的限定。
一种电路板焊点反复弯曲与振动耦合应力测量装置，包括振动平台3、耦合应力测试机构1、动态应变仪4和计算机；待测电路板设在耦合应力测试机构1上，耦合应力测试机构1水平固定在振动平台3上，振动平台3与振动控制系统5连接，通过功率放大器2将振动控制系统5的小信号放大，输出一定电压与电流的大信号，供振动平台3使用；
如图2所示，所述的耦合应力测试机构1，包括底座6，底座6通过螺纹孔采用螺钉或螺栓固定在振动平台3上，如图3所示，底座6上表面设有两条对称的滑块14，滑块14上设置两个对称的L型连接架8，如图4所示，L型连接架8底部设有与滑块15匹配的滑槽15，L型连接架14通过滑槽15可在滑块14上移动，L型连接架8的中部设有夹具9，两个L型连接架7之间的滑块14上设有反复弯曲机构10且可在滑块14上移动，待测电路板12的两端架设在两个L型连接架8之间通过螺栓被夹具9夹紧，反复弯曲机构10夹紧待测电路板12中部的两侧；待测电路板12上的焊点粘贴应变片，应变片通过电路与动态应变仪4连接，动态应变仪4与计算机连接，通过反复弯曲机构10和振动平台3对待测电路板12施加反复弯曲和振动，实现反复弯曲与振动耦合应力的测量。
如图5所示，所述的反复弯曲机构10，包括框型支撑架16，框型支撑架16底部设有与滑块14匹配的滑槽15，框型支撑架16通过滑槽15设在滑块14上，框型支撑架16内的两侧板上分别固定设有两个支座19，两个支座19通过两根导向柱21连接，两个导向柱21上设有用于夹紧待测电路板12的电路板夹具20，电路板夹具20上设有第一丝杆25，第一丝杆25的上端穿过顶部的支座19与第一圆锥齿轮22连接，第一圆锥齿轮22与第二圆锥齿轮23啮合，两个第二圆锥齿轮23通过连接杆24连接，连接杆24通过轴承支座固定在框型支撑架16顶部的下表面，所述的第一丝杆25，其中一根丝杆25的下端穿过底部的支座19与齿轮18啮合，齿轮18与步进电机17的输出轴连接。
所述的L型连接架8，两个L型连接架8之间还设有两根第二丝杆13，其中一根丝杆穿过框型支撑架16上的轴承座，两根第二丝杆13的一端穿过一个L型连接架8通过轴承座7固定在底座6上，另一端穿过另一L型连接架8与摇杆机构11上的第三圆锥齿轮26连接，如图6所示。
所述的滑块14为梯形滑块。
一种电路板焊点反复弯曲与振动耦合应力测量装置的测试方法，包括如下步骤：
1）首先将耦合应力测试机构放置在振动平台上，并通过螺栓固定，振动平台与振动控制系统连接，并设置好参数；
2）通过转动摇杆机构上的摇杆，控制两个L型连接架和框型支撑架滑动，调节适合电路板放置的位置，通过L型连接架上夹具和反复弯曲机构的电路板夹具将电路板的两端和中部两侧夹紧，使其保持水平且不发生蠕动；
3）电路板上的焊点粘贴好应变片，应变片通过电路连接到动态应变仪上，动态应变仪与计算机连接；
4）通上电源，使步进电机的转动带动反复弯曲机构上的两个电路板夹具同时上下移动，通过电路板夹具带动电路板反复上下弯曲；
5）同时，通过调节振动控制系统振动平台产生振动，使电路板在反复弯曲的基础上产生振动，进而完成反复弯曲和振动的耦合实验；应变片和动态应变仪将反复弯曲和振动的耦合应力大小变化数据通过电路与串口方式传输至计算机进行计算与分析，实现电路板焊点反复弯曲和振动耦合应力的测试。
