加速度计安装夹具及加工方法与流程

本发明涉及高低温箱内加速度计的安装夹具技术领域，尤其涉及一种加速度计安装夹具及加工方法。

背景技术：

加速度计是惯性导航的基本测量元件，主要用于获取运动载体的速度和位置信息，加速度计的性能极大地影响着惯性导航的质量。加速度计测试系统用来对加速度计的性能指标进行测试标定，加速度计性能指标越高，对加速度计测试系统的要求也就越高。

加速度计测试系统通常由转台、夹具组成，为了满足高性能指标的加速度计测试标定，需要具有高精度转台和高精度夹具，若用于测试对温度敏感的加速度计，还需配备高低温箱，因而夹具还需具有高热稳定性。现在加速度计单次测试标定实验都需要较长时间，为了提高效率，需要在一次实验里尽可能多地安装加速度计。而随着加速度计数量的增多，所需夹具的尺寸也增大，同时也需要配备负载能力更强的转台，相应的费用也会增加。综合考虑转台承载力、生产成本和加速度计测试标定效率，夹具需在提供足够加速度计安装位的同时，尽可能减轻重量。虽然以上条件分开看，每个都不难实现，但若要同时满足则非常困难。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种加速度计安装夹具及加工方法，用以解决现有夹具生产成本高、精度低、重量大且无法提供多个安装位的难题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种加速度计安装夹具，用于高低温箱内加速度计的安装，包括：基体，具有上表面和下表面，所述上表面沿第一方向并排设置有多个第一安装部，多个所述第一安装部向上凸起形成摆态安装面；所述下表面沿第二方向并排设置有多个第二安装部，多个所述第二安装部向下凸起形成门态安装面，两两相邻的所述第一安装部之间和两两相邻的所述第二安装部之间均形成有散热间隙；所述基体的前端面具有向前凸起的轴系固连面，且所述基体具有贯穿所述轴系固连面和所述基体的后端面的轴系安装孔；其中，在所述摆态安装面上，所述加速度计的长度方向与所述第一方向相平行，在所述门态安装面上，所述加速度计的长度方向与所述第二方向相平行，且所述第一方向垂直于所述第二方向。

优选的，其中所述第一安装部包括沿所述第一方向依次间隔设置的第一安装单元和第二安装单元；所述第一安装单元包括沿所述第一方向依次间隔设置的第一安装面和第二安装面，所述第一安装面上设置有一个安装孔，所述第二安装面上设置有两个安装孔，所述第一安装单元上的所述安装孔的中心连线形成的三角形的角平分线与所述第一方向相平行；所述第二安装单元包括沿所述第一方向依次间隔设置的所述第一安装面、第三安装面和所述第二安装面，所述第三安装面上设置有三个安装孔，三个所述安装孔的中心连线形成的三角形的角平分线与所述第一方向相平行。

优选的，其中所述第二安装部包括沿所述第二方向依次间隔设置的多个第三安装单元，所述第三安装单元包括沿所述第二方向依次间隔设置的所述第二安装面和所述第一安装面，所述第二安装单元上的所述安装孔的中心连线形成的三角形的角平分线与所述第二方向相平行。

优选的，其中还包括减重部，所述减重部包括：第一减重部，沿所述第一方向贯通所述基体的前端面和所述基体的后端面；第二减重部，沿所述第二方向贯通所述基体的左端面和所述基体的右端面；其中，所述第一减重部包括多个沿所述第一方向并排设置的多个贯通孔，所述第一方向与所述基体的前端面和所述基体的后端面的连线方向相平行，所述第二方向与所述基体的左端面和所述基体的右端面的连线方向相平行。

优选的，其中所述第二减重部包括：多个沿所述第二方向并排等间隔设置的第一减轻孔，所述第一减轻孔贯通所述左端面和所述右端面；多个第二减轻孔组，所述第二减轻孔组设置在两两相邻的所述第一减轻孔之间，且所述第二减轻孔组的开孔面积小于任意一个所述第一减轻孔的开孔面积；其中，所述第二减轻孔组中包含两个第二减轻孔，所述两个第二减轻孔沿重力方向间隔设置，且所述第二减轻孔的直径不大于两两相邻的所述第一减轻孔之间的间隔。

优选的，其中所述轴系固连面包括沿所述第二方向间隔设置的第一轴系固连面和第二轴系固连面，所述轴系安装孔的数量为两个，两个所述轴系安装孔对称设置在所述第一轴系固连面和所述第二轴系固连面上，所述轴系安装孔靠近所述轴系固连面的一端为沉孔，所述沉孔的底面为圆平面。

优选的，其中所述基体、所述摆态安装面、所述门态安装面和所述轴系固连面一体成型。

优选的，其中所述加速度计安装夹具由不锈钢材料制成。

本发明还提供了一种加工方法，用于生产任一项前述的加速度计安装夹具，包括：对夹具依次进行粗加工、热处理、温度循环处理、热处理和精加工处理得到所述加速度计安装夹具；其中，所述温度循环处理包括至少循环执行六次以下步骤：将经过所述热处理后的夹具放置在-80℃的温箱内3小时；取出所述夹具放置在空气中直至所述夹具冷却至室温。

优选的，其中所述精加工包括精铣、精磨、精研、定温和测量公差；基于所述公差满足预设条件，将所述夹具确定为所述加速度计安装夹具；若所述公差不满足所述预设条件，对所述夹具循环进行所述精加工，其中，每次所述定温的时间不少于8小时。

本发明的特点及优点是：

本发明设计巧妙、便于安装，且能在保证结构强度的前提下降低结构重量，同时提升产品的精度与热稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本发明加速度计安装夹具的立体图一；

图2为本发明加速度计安装夹具的立体图二；

图3为图2中e-e向的结构剖视图；

图4为本发明加速度计安装夹具的俯视图；

图5为本发明加速度计安装夹具的仰视图；

图6为本发明加速度计安装夹具的使用状态立体图一；

图7为本发明加速度计安装夹具的使用状态立体图二。

附图标记与说明：

1000、加速度计安装夹具；100、基体；1、上表面；2、下表面；3、前端面；4、后端面；5、左端面；6、右端面；200、轴系安装孔；10、摆态安装面；11、第一安装部；111、第一安装单元；112、第二安装单元；20、门态安装面；21、第二安装部；211、第三安装单元；30、轴系固连面；300、减重部；310、第一减重部；311、贯通孔；320、第二减重部；321、第一减轻孔；322、第二减轻孔组；3221、第二减轻孔；31、第一轴系固连面；32、第二轴系固连面；210、沉孔；2000、连接轴；3000、加速度计；a、第一安装面；b、第二安装面；c、第三安装面；d、散热间隙；f1、第一方向；f2、第二方向；l1、角平分线；l2、角平分线；l3、角平分线；d1、直径；s、间隔；l1、切线；l2、切线；l3、切线；l4、切线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

本发明提供了一种加速度计安装夹具1000，请参见图1至图7，该加速度计安装夹具1000用于高低温箱内加速度计3000的安装，具体的，其包括：具有上表面1和下表面2的基体100，该上表面1沿第一方向f1并排设置有多个第一安装部11，多个第一安装部11向上凸起形成摆态安装面10；下表面2沿第二方向f2并排设置有多个第二安装部21，多个第二安装部21向下凸起形成门态安装面20，两两相邻的第一安装部11之间和两两相邻的第二安装部21之间均形成有散热间隙d；基体100的前端面3具有向前凸起的轴系固连面30，且基体100具有贯穿轴系固连面30和基体100的后端面4的轴系安装孔200；其中，在摆态安装面10上，加速度计3000的长度方向与第一方向f1相平行，在门态安装面20上，加速度计3000的长度方向与第二方向f2相平行，且第一方向f1垂直于第二方向f2。

本领域的技术人员应当明白，该加速度计安装夹具1000的基体100为类似于长方体的六面体。该基体100的前端面3与后端面4互相平行、左端面5与右端面6互相平行、上表面1与下表面2互相平行。

本发明设计巧妙、便于安装，且能在保证结构强度的前提下降低结构重量，同时提升产品的精度与热稳定性。

在一些实施例中，摆态安装面10的平面度为3微米(μm)，门态安装面20的平面度也为3微米(μm)，且摆态安装面10和门态安装面20互相平行，其平行度为4微米(μm)。本发明通过采用该种精度设计，从而通过控制保证摆态安装面10和门态安装面20的加工精度，进而保证加速度计3000安装时的精度。

在一些实施例中，第一安装部11包括沿第一方向f1依次间隔设置的第一安装单元111和第二安装单元112。进一步的，请参见图1和图4，第一安装单元111包括沿第一方向f1依次间隔设置的第一安装面a和第二安装面b，第一安装面a上设置有一个安装孔，第二安装面b上设置有两个安装孔，第一安装单元111上的安装孔的中心连线形成的三角形的角平分线l1与第一方向f1相平行；第二安装单元112包括沿第一方向f1依次间隔设置的第一安装面a、第三安装面c和第二安装面b，第三安装面c上设置有三个安装孔，三个安装孔的中心连线l2形成的三角形的角平分线与第一方向f1相平行。

在一些实施例中，请参见图2和图5，第二安装部21包括沿第二方向f2依次间隔设置的多个第三安装单元211，第三安装单元211包括沿第二方向f2依次间隔设置的第二安装面b和第一安装面a，第二安装单元112上的安装孔的中心连线形成的三角形的角平分线l3与第二方向f2相平行。

本领域的技术人员应当明白，上述实施例中的第一安装面a、第二安装面b和第三安装面c均凸出于基体100的上表面1或下表面2，且两两相邻的第一安装面a、第二安装面b和第三安装面c之间的间隙也具有散热的功能，从而保证加速度计3000安装好之后再测试实验过程中不至于因为局部温度过高不能散热而发生故障，进而降低加速度计3000的损坏率，提高产品的适应性。

更进一步的，上述实施例中的安装孔均为螺纹孔，该些安装孔的中心轴线与摆态安装面10(或者门态安装面20)相垂直设置，优选的，其垂直度为0.03毫米(mm)。

在一些实施例中，摆态安装面10上每3个安装孔为一组，每组安装孔用于固定加速度计3000，也即第一安装单元111上的3个安装孔用于固定一个加速度计3000，第二安装单元112中沿第一方向f1依次根据安装孔的位置固定两个加速度计3000。在另一些实施例中，门态安装面20上每3个安装孔也为一组，每一组安装孔也均用于固定加速度计3000，也即第三安装单元211上的3个安装孔用于固定一个加速度计3000。在一些具体实施例中，摆态安装面10和门态安装面20上安装孔组的数量为18组，也即摆态安装面10和门态安装面20上的安装孔的数量为54个。

在一些优选实施例中，安装孔的相对位置公差在0.01毫米(mm)的数量级范围内，每个安装孔组的横向连线和竖向连线的平行垂直度为0.02毫米(mm)。

在一些实施例中，请参见图1至图3，该加速度计安装夹具1000还包括减重部300。具体的，该减重部300包括第一减重部310和第二减重部320，第一减重部310沿第一方向f1贯通基体100的前端面3和基体100的后端面4；第二减重部320，沿第二方向f2贯通基体100的左端面5和基体100的右端面6。

进一步的，请参见图1至图3，第一减重部310包括多个沿第一方向f1并排设置的多个贯通孔311。在一些优选实施例中，部分贯通孔311贯穿通过轴系固连面30和基体100的后端面4，其余贯通孔311贯穿通过基体100的前端面3和后端面4。

在一些实施例中，第一方向f1与基体100的前端面3和基体100的后端面4的连线方向相平行，也即第一方向f1与基体100的前后方向相同，第二方向f2与基体100的左端面5和基体100的右端面6的连线方向相平行，也即第二方向f2与基体100的左右方向相重合。

更进一步的，请参见图1和图2，该第二减重部320包括多个第一减轻孔321和多个第二减轻孔组322。具体的，多个第一减轻孔321沿第二方向f2并排等间隔设置，第一减轻孔321贯通左端面5和右端面6；第二减轻孔组322设置在两两相邻的第一减轻孔321之间，且第二减轻孔组322的开孔面积小于任意一个第一减轻孔321的开孔面积。

本领域的技术人员应当明白，第一减轻孔321和多个第二减轻孔组322的数量均可以根据加速度计安装夹具1000的实际尺寸进行调整与设计，在一些实施例中第一减轻孔321的数量为8个，第二减轻孔组322的数量为8个。在另一些优选实施例中，第一减轻孔321的两侧均设置有第二减轻孔组322，从而能够进一步的降低产品的结构重量。

进一步的，请参见图1和图2，第二减轻孔组322中包含两个第二减轻孔3221，两个第二减轻孔3221沿重力方向间隔设置，且第二减轻孔3221的直径d1不大于两两相邻的第一减轻孔321之间的间隔s。

在一些优选实施例中，请参见图2，经过多个第二减轻孔组322的上边缘的切线l1与经过多个第一减轻孔321的上边缘的切线l2相重合，经过多个第二减轻孔组322的下边缘的切线l3与经过多个第一减轻孔321的下边缘的切线l4相重合。本发明通过该种设计不但能够保证结构强度而且能够降低产品的结构重量。

在一些实施例中，请参见图1和图2，前端面3与左端面5的连接处和前端面3与右端面6的连接处均设置有倒角。在另一些实施例中，后端面4与左端面5的连接处和后端面4与右端面6的连接处均设置有倒角。在一些优选的实施例中，该些倒角采用内倒角的形式，因此在能够保证结构强度的前提下减低产品的重量、节约产品的生产成本。

在一些优选实施例中，请参见图1至图3，轴系固连面30包括沿第二方向f2间隔设置的第一轴系固连面31和第二轴系固连面32，轴系安装孔200的数量为两个，两个轴系安装孔200对称设置在第一轴系固连面31和第二轴系固连面32上，轴系安装孔200靠近轴系固连面30的一端为沉孔210(即为阶梯孔)，沉孔210的底面为圆平面。因此在连接轴2000安装时，先将连接轴2000从基体100的后端面4插入轴系安装孔200中，然后利用螺钉从靠近轴系固连面30的一端沉孔210(即为阶梯孔)内与该连接轴2000连接，从而将加速度计安装夹具1000与该连接轴2000连接为一体，便于进行后续实验，具体请参考图6和图7。

在一些具体的实施例中，请参见图1和图2，第一轴系固连面31和第二轴系固连面32上的贯通孔311也对称设置。

在一些实施例中，轴系固连面30的平面度为2微米(μm)，轴系固连面30分别与摆态安装面10和门态安装面20相垂直设置，优选的，其垂直度为4微米(μm)。本发明通过该种垂直度设计，从而保证在不同的测试实验中，加速度计3000的安装精度，降低或避免实验误差。

在一些优选实施例中，请参见图1至图7，摆态安装面10、门态安装面20和轴系固连面30一体成型。本发明通过该种设计，加速度计安装夹具1000一体加工而成，从而整体结构强度更加稳定、载荷传递更加稳定与均匀，且便于生产。

在一些优选实施例中，加速度计安装夹具1000由不锈钢材料制成。在一些优选的实施例中，不锈钢材料的牌号为17-4ph。本发明的加速度计安装夹具1000通过采用不锈钢材料制成，具有强度高、硬度高和耐腐蚀。

实施方式二

本发明还提供了一种加工方法，用于生产实施方式一中的加速度计安装夹具1000，包括：对夹具依次进行粗加工、热处理、温度循环处理、热处理和精加工处理得到加速度计安装夹具1000；其中，温度循环处理包括至少循环执行六次以下步骤：将经过热处理后的夹具放置在-80℃的温箱内3小时；取出夹具放置在空气中直至夹具冷却至室温。其中，加速度计安装夹具1000具有实施方式一中实施例的优点与效果，在本实施方式中就不再进行赘述。

在一些优选实施例中，上述精加工的工艺包括精铣、精磨、精研、定温和测量公差；基于公差满足预设条件，将夹具确定为加速度计安装夹具1000；若公差不满足预设条件，对夹具循环进行精加工，其中，每次定温的时间不少于8小时。

以上仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。