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1、摘 要微电子产品在使用和运输过程中都可能因为不同形式的冲击而造成功能失效，因此微电子产品的抗冲击能力成为电子产品可靠性的一个重要评价指标，也是结构设计的一个重要考虑因素。但是目前常用的冲击试验机都是针对结构尺寸较大，质量较重的产品，对于微电子产品这种结构小、重量轻的特点，一般的试验机不能有效地检测出其冲击的力学特性。本论文首先研究了不同试验机的方案，分析其工作原理，并加以借鉴，从中得到了实现测试微电子产品抗冲击的理论的启发，在理论上设计出微电子跌落试验机的基本结构，这对检测微电子产品的抗冲击能力有着重要的意义。关键词：微电子产品；跌落式；试验机；抗冲击；工作原理AbstractPortable
2、 electronic devices are well known to be susceptible to drop impact which can cause various damage modes such as interconnect breakage，battery separation in cellular phones，possible cracking along inter facesDrop impact performance of these products is one of important concerns of product designBeca
3、use of the small size of this type of electronic products，it is very expensive，timeconsuming and difficult to conduct drop tests to directly detect the failure mechanisms and identify their drop behaviorsThe main content of this paper lists the different programs of the testing machine and analyze t
4、he work theory, and reference it ,Which has been inspired by the theory of testing microelectronic products impact,and design the basic structure of microelectronics products Drop Test Machine in theory, It is important for the anti-wrestling capacity detection of microelectronic product to do the r
5、esearch.Keyword: microelectronic product; Drop; Test Machine; anti-wrestling; work theory目 录1 绪论11 跌落式试验机简介：.112 冲击试验的概念113 冲击试验的方法概述214 冲击试验的标准315 国内外冲击机的发展现状和产品.4151 冲击机发展现状.4152 国外冲击机发展现状和主要产品4153 国内冲击机发展状况和产品.62 跌落试验机方案的确定721 方案一：多次跌落试验机7211 多次跌落机的工作原理.721 多次跌落机的意义.102 方案二：带有缓冲器的跌落式冲击台.1022 缓冲器的
6、基本原理.10222 冲击台原理13223影响冲击加速度的因素.1823 方案的确定.193 重复性跌落试验机的工作原理以及结构设计.2031 试验机的工作原理.2032 试验机的设计.2232 试验机各部分结构的材料以及功能2232 试验机工作的基本过程.274 总结和展望.2741 总结2742 展望28参考文献.29致 谢.30武汉纺织大学 2012 届毕业设计论文01 绪论1 跌落式试验机简介：跌落试验机概念：专用于测试产品包装受到坠落之受损情况，或评估运输搬运过程时耐冲击能力。现在市面上的跌落式试验机一般采用双柱导向、高度跌落次数可置，工作稳定可靠，可实现棱、面、角跌落，满足 GB/
7、T4857.5-92、ISO2248-1972E。一般可采用光电控制，可设定七档跌落高度，也可自由选择跌落高度，跌落释放采用电磁控制，能使试样瞬间自由落下，对包装容器进行之棱、角、平面进行跌落冲击试验。跌落试验机分类：单臂跌落试验机，双臂跌落试验机。图 1-1 跌落试验机试验机要求：提起试验样品至预定高度，然后使其按预定状态自由落下，与冲击台面相撞，并且撞击反弹后被接住，避免二次撞击。12 冲击试验的概念各种工业产品在实际使用和运输过程中经常经受冲击环境。冲击试验是环境与可靠性试验的一种，其目的就是要确定产品在使用和运输过程中的承受非重复性机械冲击的适应性，其结构的完好性以及该产品耐冲击载荷作
8、用的置信度。冲击是指系统在瞬态激励下的运动，它的特点是激励的作用时间远远小于系统的运动周期，这意味着是一种突然的、猛烈的运动。冲击也可以看作是振武汉纺织大学 2012 届毕业设计论文1动环境的一种特例。冲击一般分为简单冲击和复杂冲击，简单冲击的幅值随时间变化的曲线按照国际标准可以近似为简单的几何图形，如半正弦波、梯形波、锯齿波等；复杂冲击的冲击幅值随时间变化的曲线呈复杂的衰减振荡波形。容易与冲击试验概念相混淆的是碰撞试验的概念，关于两者的区别是：碰撞试验是为了确定重复性冲击所引起的累积损伤对产品的影响，是比冲击较弱的多次的重复的能量激励。而冲击试验是产品受到瞬间激励，其力、位置、加速度、速度发
9、生突然变化的现象，是不同于累积损伤的破坏，而属于相对于产品结构强度来说是极限应力的峰值的破坏。国家标准电工电子产品基本环境试验规程中这样规定的：“冲击与碰撞均属于冲击范畴。两者的区别在于冲击是运输或使用过程中遇到的非经常性的、非重复性的冲击力。而碰撞是在运输或使用过程中多次出现的经常重复的冲击力”在工程实际问题中，由于冲击带来的严重破坏性，如强烈的冲击会引起结构瞬时断裂、仪器仪表精度降低、元件损坏、甚至失灵。随着现代科学技术迅速发展，对电子器件、仪器仪表及机电产品的质量的可靠性和运输包装件在运输过程中耐冲击强度的评定，提出了更高的要求。13 冲击试验的方法概述对冲击环境的模拟方法一般有三种：第
10、一：带有容差的冲击脉冲成形法第二：冲击谱模拟法第三：仿真复现法。其中第三种方法出现于上世纪 70 年代，所用到的专用设备比较复杂，试验代价高昂，只有在非常特殊的场合中应用。广泛应用的是第一、二种方法。对此两种方法，我国标准 GB2423.5-8l、GJBl50-85、GJB360-87 以及国际 IEC-68-2-29 等标准都有规定。随着环境模拟理论和计算机技术的发展，以及控制系统功能的不断完善，冲击试验技术发生了变化，用数字式控制振动台系统进行冲击谱模拟已经成为冲击环境试验的趋势。在研究结构的耐冲击能力过程中，布洛特(BlotMA)于 1963 年提出冲击响应谱(shock Respons
11、e spectrum)的概念，冲击响应谱实验技术开始得到发展和应用。冲击响应谱是以系列的不同频率、具有一定阻尼的线性单自由度系统受到冲击力产生的最大响应与系统频率武汉纺织大学 2012 届毕业设计论文2的关系曲线。国内外普遍采用等效损伤原则模拟复杂振荡冲击环境，即用冲击响应谱作为模拟冲击环境标准，如产品在规定的时间历程内在冲击模拟装置产生的冲击激励作用下产生的冲击响应谱与实际冲击环境的冲击响应谱相当的话，就可以认为该产品经受得了冲击环境的考核。近年来，关于冲击响应谱试验的技术已经成为冲击试验的研究趋势，广泛应用于冲击环境的模拟试验中。目前国外针对冲击响应谱试验技术的研究日益成熟和完善，并已经研
12、制出冲击谱试验的电动式实时控制系统，具有非常好的试验效果。但国内关于冲击响应谱试验的研究集中在理论层次面上的较多，能够实际应用的成果也很少。就目前的冲击试验水平看，国内外主要采用的还是第一种方法。冲击脉冲成形法试验多以理想脉冲试验为主，主要是以简单脉冲产生的冲击效果来模拟实际的冲击环境。利用跌落冲击机和摆式小型冲击机按照 GJBl50、MIL-810 等各项标准进行的冲击环境试验。规定的典型冲击波形有：梯形波、后峰锯齿波、半正弦波等，对于冲击波形法模拟冲击试验时，都会涉及到冲击加速度的峰值、冲击持续时间等方面的要求。冲击加速的峰值时指加速度的最大值 a。 ；冲击加速度增长时间是指加速度从零值增
13、长到最大值所经历的时间 t；冲击加速度持续时问(脉宽)是指加速度从零值升到最大值，然后有从最大值降到零值所经历的时间0。如图1-2 所示，我国 GB2423.5-81 规定的三种波形的容差要求。图中 A 为脉冲加速度峰值，D 为脉宽。图 1-2 冲击波形容差（a)半正弦波 （b）梯形波 （c）后峰锯齿波当然在实际中冲击波形法不可能模拟实际的复杂冲击环境，由于实际环境产生的冲击是一种复杂的瞬态振动或是变化的持续时间的复杂冲击。这也是冲击波形法的不足之处，不过在目前来说，此方法还是应用比较广泛。武汉纺织大学 2012 届毕业设计论文314 冲击试验的标准在冲击试验的过程中，一般参考的冲击环境试验的
14、标准有：冲击台试验标准：GB2423-1995；碰撞台试验标准：JJG497.2000；国家军事标准：GJBl50、GJB360；美国军事标准：MILSTD-810：国际标准：IEC- 68-2.29；15 国内外冲击机的发展现状和产品151 冲击机发展现状在机械、电子等制造行业产品的生产、运输等过程中，存在各种冲击，因而产品的抗冲击性能成为反映其质量和可靠性的重要指标，随着人们对产品精度、可靠性要求的提高，以及航空航天等行业发展的需要，产品的抗冲击性能将越来越受到重视。与之相应的冲击试验机也在不断发展，以力脉冲发生器的发展为标志，冲击试验机的发展大致经历了三个阶段：第一阶段是早期以橡胶、毡垫
15、、弹簧等作为波形发生器的机械式冲击机。这类冲击试验机的自动化程度往往较低，只能产生单一波形类型。第二阶段则是以自动控制理论的发展，自动化设备的兴起，新材料的发展为基础，以使用特制材料与液压或气动控制结合为特征的波形发生器作为缓冲器，不同的脉冲发生器对应不同波形，这种波形发生器精确度比较高，性能也比较稳定。第三阶段是上个世纪八十年代末以来，随着计算机应用与集成电子技术的快速发展，以能在一台缓冲器上产生多种波形的智能化波形发生器为特征，并辅以高度自动化的控制以及数据分析设备的新型冲击试验机。这种冲击试验机现在正逐步替代第二代冲击台，并广泛流行。152 国外冲击机发展现状和主要产品这些产品主要有，美
16、国 LAB 公司生产的跌落式冲击试验台、美国MTS 公司生产的 886 系列冲击试验机、美国 AVCO 公司生产的 SM 系列冲击试验机、日本吉田精机株式会社生产的 ASQ 系列冲击试验机、Lansmont 公司机械式跌落式冲击台、美国 TEAM 公司的振动冲击台等都属于第三代产品。以美武汉纺织大学 2012 届毕业设计论文4国 L-AB 公司生产的跌落式冲击试验机一 Autoshock-II 系列为例。Autoshock-II“系列冲击试验机是全自动型冲击试验机，可以模拟实际的冲击脉冲和冲击能量。可帮助材料制造商进行系统测试并对产品进行更加合理的设计。该试验机采用计算机控制，可实现数据的分析。其控制界面图如图 1-3 所示， 其技术参数见表 1-1表 1-1 技术参数表武汉纺织大学 2012 届毕业设计论文5图 1-3 Autoshock-II 系统冲击试验机控制界面153 国内冲击机发展状况和产品我
