振动夹具作为包装运输件与振动台面的重要连接件，能够真实模拟产品的安装状态，起到准确传递振动量级的作用。夹具性能的优劣直接影响振动试验结果的真实性和可靠性，严重时直接导致被测产品出现过试验或欠试验。

本文以包装运输件为研究对象，基于包装运输件所进行的不同振动试验类型，设计一种牢固可靠的包装运输件振动夹具，为包装运输件振动试验的顺利进行提供保障。

包装运输件振动试验类型

包装运输件振动试验主要依据的标准有ISTA 2A（国际安全运输协会）、GB/T 4857.7《包装运输包装件基本试验方法》，上述标准包括两种包装运输件振动试验方法，即定位移振动试验和随机振动试验，所利用的振动夹具为围栏。

01定位移振动试验

包装运输件定位移振动试验方法是通过围栏将包装运输件固定在振动台面，围栏的作用是限制包装运输件四周的移动，允许其在垂直振动方向产生移动。以预定的振幅25mm，使样品在2Hz的频率下开始振动，逐步增大频率直至试验样品与振动台面分离。确定试验样品与振动台面分离时的频率为振动频率，并进行指定持续时间的振动试验。该振动频率的确定方法是在试验期间，沿包装运输件底部移动厚度为（1.5~3）mm、最小宽度为50mm的标准量具，如果该标准量具可以扫过至少三分之一试验样品的底面积部分，即为试验样品与振动台面实现脱离状态。

02随机振动试验

包装运输件的随机振动试验方法是在包装运输件周围加装围栏，防止其在四周方向出现大幅移动，但允许其在垂直振动方向产生位移。随机振动试验所施加的振动量级为频率范围、功率谱密度、振动持续时间，分别在横向、纵向和垂向进行指定时间的随机振动试验，以评定包装件对内装产品的保护能力，揭露包装件结构上的缺陷。

包装运输件振动试验夹具设计要求

目前，常见的包装件固定装置是通过压板、长螺栓将包装件压紧固定在振动台面，存在如下问题：一是压板与包装运输件易发生相对滑动，其固定的牢固度较差；二是对于较高的包装运输件易出现摇摆，高度较高包装运输件的整体重心位置偏高，若其固定位置与振动台面的中心有偏距，包装运输件会额外受到偏心力矩作用而出现左右大幅度摇摆现象；三是固定位置由振动台面的螺孔位置决定，固定位置无法实现水平横向自由调节。

基于包装运输件在振动试验过程中所面临的实际难题，振动夹具必须具有结构、加工工艺性和动态传递特性等优点，结合包装运输件定位移振动和随机振动试验所需固定夹具的特点，其在设计过程中应满足如下设计要求：1）夹具与振动台面和试件间应刚性连接，且能够模拟产品的真实安装方式；2）垂直方向振动时夹具和产品的合成重心应位于振动台的中心线上，防止振动台产生摇摆振动；3）夹具制造时应选用刚度大、阻尼大的铝合金材料，提高夹具自身的固有频率，避免夹具与产品产生共振；4）夹具与振动台面的连接螺纹孔应均匀分布，夹具结构横截面应均匀一致，提高夹具整体的刚度；5）夹具应设置用于安装控制传感器的位置，其表面应平整并具有足够的刚度。

包装运输件振动试验的固定夹具

为了解决现有包装运输件压板夹持固定装置的牢固性差、较高包装件易摇摆等问题，研制一种用于包装运输件振动试验的固定夹具，如图1所示。固定夹具包括台面连接板、两个活动立柱、两个限位立柱以及纵向限位组件，两个活动立柱相对设置在台面连接板上，两个限位立柱相对设置在台面连接板上，两个活动立柱、两个限位立柱可沿着台面连接板两条对称轴设置的滑槽自由移动，实现距离可调。在包装运输件定位移振动试验中，活动立柱和限位立柱形成用于容纳包装运输件的限位空间，可以替代定位移振动试验中围栏的功能，进而对不同尺寸的包装运输件进行固定。同时，调整限位立柱上围挡板数量及其所处的高度，可对较高的包装运输件进行限位操作，防止包装运输件出现倾倒。

图1 包装运输件振动试验的夹具装置图

在包装运输件随机振动试验中，纵向限位组件设在两个活动立柱之间，纵向限位组件中的横向压板能够沿着活动立柱上下移动，可牢固地将包装运输件压紧固定在振动台面，限制包装运输件沿竖直方向的位移，防止横向压板与包装运输件发生相对滑动，此时的固定夹具装置可满足包装运输件进行随机振动试验时对夹具的设计要求。

试验验证

为了验证所述包装运输件振动试验固定夹具的性能，依据ISTA 2A中的定位移振动和随机振动试验方法展开测试，技术指标如表1。其中，包装运输件样品外观尺寸为230×130×160mm，质量1.5kg。

表1 包装运输件振动试验技术指标

试验过程中振动传感器安装在与振动台面连接的夹具底板上，包装运输件定位移振动试验结果如图2，可见定位移振动试验中的目标值与响应值处于数值一致，表明该振动夹具能够将振动台面的能量很好的传递到包装运输件。随机振动试验的目标-响应曲线如图3，可见随机振动试验中的响应曲线较为光滑连续、无尖刺，响应曲线与目标曲线的变化趋势一致，表明该振动夹具在随机振动试验过程中能够准确的传递振动量级，且夹具的结构稳定、牢固，验证了所述振动夹具在包装运输件振动试验中具有较好的应用性。

图2 包装运输件定位移振动目标-响应曲线

图3 包装运输件随机振动目标-响应曲线

结语

本文所研制的包装运输件振动试验的固定夹具，其限位空间的水平方向和垂直方向空间大小可调，连接牢固可靠，能够对较高的包装运输件进行限位操作，防止包装运输件出现倾倒，同时固定包装运输件时不易产生非破坏性应力损伤，能够满足包装运输件振动试验时对振动夹具的设计要求。

引用本文：

张仲强，葛宇申，黄薛青.包装运输件振动试验的夹具设计要求与应用[J].环境技术,2022,40(01):203-205.