可拆卸式電連接器裝配失效模式研究

李忠奎，雷永濤，葉 宇

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽，550009)

1 引言

接觸件和絕緣板的連接配合、材料選擇、機(jī)械加工方式、熱處理及表面處理工藝不合理都會(huì)造成接觸失效，接觸件組裝失效是可拆卸式連接器的常見病、多發(fā)病，這就要求連接器廠家對(duì)加工方式、檢驗(yàn)控制方法等進(jìn)行深入的研究。本文通過對(duì)近年來用戶反饋的可拆卸式電連接器組裝失效實(shí)例，在闡明其失效機(jī)理的基礎(chǔ)上，研究電連接器基座設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、裝配工藝方法、質(zhì)量控制點(diǎn)，對(duì)確保和提高航天用電連接器質(zhì)量和可靠性具有十分重要的意義。

2 可拆卸式電連接器

可拆卸式連接器按拆卸方式來分可分為后松后取式、前松前取式、前松后取式類型，連接器主要由外殼、基座合件、壓板(卡條)、附件組成，基座合件通過壓板(卡條)固定于外殼中，基座合件從外殼尾端裝入，前端臺(tái)階與外殼形成定位，安裝到位后用壓板或者卡條固定基座后端臺(tái)階，保證在外殼中不脫出，典型產(chǎn)品結(jié)構(gòu)圖示見圖1:

圖1 插頭產(chǎn)品總體結(jié)構(gòu)示意

圖2 基座合件結(jié)構(gòu)示意圖

基座結(jié)構(gòu)采用了上、下基座、封線體三層結(jié)構(gòu)的形式，其中上、下基座在粘合前裝入撐簧圈，粘合后，撐簧圈靠基座孔內(nèi)的臺(tái)階固定在基座合件內(nèi)，插針(孔)合件從基座合件裝入，當(dāng)插針(孔)合件完全裝入后，撐簧圈卡住插針(孔)合件的凸臺(tái)，從而固定插針(孔)合件，如圖2所示。

3 裝配接觸件失效案例分析

接觸件在組裝的過程常見的失效模式有：接觸件組裝不進(jìn)、接觸件組裝到位后掛不住、組裝不到位、無法拆出等，失效的相關(guān)因素分析如下。

3.1 基座孔徑尺寸加工超差導(dǎo)致失效

為保證批量生產(chǎn)和較好的質(zhì)量一致性，基座一般采用注塑成型的方式進(jìn)行加工，首件進(jìn)行全尺寸測量封樣后，后續(xù)尺寸均由塑料模具進(jìn)行保證，但塑壓模具長期批量生產(chǎn)，模具型芯會(huì)出現(xiàn)折彎、毛刺等問題，導(dǎo)致基座孔徑尺寸超差，超差的基座孔徑不易發(fā)現(xiàn)，粘接完基座后因超差的孔徑不能實(shí)現(xiàn)接觸件的有效固定，導(dǎo)致接觸件組裝到位后掛不住。

3.2 上、下基座粘接時(shí)多余物導(dǎo)致失效

將下基座孔裝入撐簧圈后，須用膠粘劑對(duì)上下基座進(jìn)行粘結(jié)貼合，為保證粘接牢固度，刷完后須進(jìn)行焙烘固化，在固化的控制中，膠液在高溫環(huán)境下會(huì)沿基座內(nèi)孔徑壁上爬，固化后形成硬性多余物，導(dǎo)致基座孔徑尺寸超差，使接觸件組裝不進(jìn)或者組裝不到位，失效實(shí)物見圖3：

圖3 基座爬膠失效

3.3 撐簧圈失效

撐簧圈為可拆卸式基座合件的關(guān)鍵零件，其加工方式，檢驗(yàn)方法控制均非常重要，撐簧圈一般用含鎂鈹青銅帶沖壓成型后經(jīng)時(shí)效處理后表面鈍化處理，零件外形尺寸由模具保證，但在加工的過程中，個(gè)別孔會(huì)出現(xiàn)撐刺斷裂、撐刺未打開、硬度不足等個(gè)別質(zhì)量問題，組裝過程中未能及時(shí)挑出問題撐簧圈，后續(xù)模擬用戶拆卸時(shí)未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而導(dǎo)致失效。

撐刺斷裂 撐刺未打開圖4 撐簧圈失效

3.4 接觸件加工失效

可拆卸式基座合件連接器接觸件出廠時(shí)均為散件配套供貨，接觸件加工超差、異型件產(chǎn)生、平頭、對(duì)接孔失效后未能及時(shí)檢出(見圖5)。組裝時(shí)問題件將會(huì)出現(xiàn)無法組裝且不能正常拆卸、連接器不能正常對(duì)接等現(xiàn)象，導(dǎo)致連接器信號(hào)不能正常導(dǎo)通導(dǎo)致失效。

圖5 異常接觸件

3.5 粘接時(shí)上下基座孔位錯(cuò)位失效

在粘接上下基座加工時(shí)，未曾設(shè)計(jì)上下基座定位孔，上下基座孔位間因設(shè)計(jì)基座不統(tǒng)一、加工孔位時(shí)位置度超差均可導(dǎo)致粘接后上下基座孔位錯(cuò)位現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致組裝組裝接觸件失效。

4 可行性方法研究

4.1 設(shè)計(jì)可靠的上下基座結(jié)構(gòu)

(1)方形凸臺(tái)高低錯(cuò)位結(jié)構(gòu)，見圖6，此結(jié)構(gòu)可解決凸臺(tái)較薄、脫模和裝配容易損壞等問題，增強(qiáng)了凸臺(tái)強(qiáng)度，保證了產(chǎn)品的絕緣耐電壓等問題，對(duì)防爬膠、錯(cuò)位等均有較大的改善，適應(yīng)于大芯數(shù)、同規(guī)格接觸件的基座。

圖6 方形凸臺(tái)高低錯(cuò)位結(jié)構(gòu)

(2)圓形凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，見圖7，此結(jié)構(gòu)在上基座均設(shè)計(jì)有防錯(cuò)位、爬膠凸臺(tái)，另增加了3個(gè)非對(duì)稱定位凸臺(tái)，定位凸臺(tái)高于防錯(cuò)位、爬膠凸臺(tái)，上下基座粘接扣合時(shí)定位凸臺(tái)先導(dǎo)向定位，防止粘接時(shí)錯(cuò)位、爬膠凸臺(tái)孔內(nèi)刮膠產(chǎn)生多余膠液。此結(jié)構(gòu)適用與混裝型、節(jié)點(diǎn)間距大的基座、較方形凸臺(tái)高低錯(cuò)位結(jié)構(gòu)塑壓模具加工容易、成本低，且可以提高絕緣耐電壓性能指標(biāo)。

圖7 圓形凸臺(tái)錯(cuò)位結(jié)構(gòu)

(3)界面密封墊結(jié)構(gòu)，見圖8，此結(jié)構(gòu)在界面密封墊、基座孔配合界面均采用凹凸臺(tái)階結(jié)構(gòu)，可提高基座粘接面的爬電距離，并防止粘接固化時(shí)爬膠。

圖8 界面密封墊結(jié)構(gòu)

4.2 優(yōu)化基座合件裝配流程

可拆卸式基座合件在裝配流程中均有模擬檢查工序，但工序不合理會(huì)增加失效的幾率，而裝配工人在做模擬檢查時(shí)，因視覺疲勞、慣性思維等影響會(huì)導(dǎo)致個(gè)別孔位漏檢現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致失效。須對(duì)基座合件加工流程進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)反復(fù)的工藝驗(yàn)證，基座合件按"⑴清洗→⑵等離子處理→⑶裝撐簧圈→⑷上、基座粘接→⑸模擬檢查→⑹清洗→⑺絕緣耐壓測試→⑻印標(biāo)記(上下基座合件)→⑼印標(biāo)記(封線體)→⑽等離子處理→⑾粘接→⑿模擬檢查→ ⒀清洗→⒁接觸件檢查(散裝)→⒂外觀和機(jī)械檢查(包括鏡檢、和X射線)"可有效避免人為因素造成的失效,每粘接完后均將所有孔位進(jìn)行100%模擬檢查，模擬檢查后均進(jìn)行清洗處理，及時(shí)清除模擬時(shí)產(chǎn)生的多余物，后道工序中增加接觸件檢查可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題接觸件，必要時(shí)增加抽樣比例，保證合格零件出廠，接觸件檢查后增加外觀和機(jī)械檢查(包括鏡檢、X射線)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)基座孔多余物、錯(cuò)位及撐簧圈問題等質(zhì)量問題。

4.3 優(yōu)化模擬檢查工具

模擬檢查工具在長期后會(huì)出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，磨損后的工具因外徑尺寸超差，進(jìn)而未能真正的模擬用戶拆裝，模擬檢查工具應(yīng)采用耐磨性材料，設(shè)計(jì)時(shí)按接觸件的最大實(shí)體進(jìn)行設(shè)計(jì)，工藝中明確規(guī)定每批產(chǎn)品模擬檢查前，需對(duì)模擬工具尺寸進(jìn)行檢查,可進(jìn)一步提高產(chǎn)品出廠合格率。

4.4 配套專用拆卸工具

產(chǎn)品出廠時(shí)均配套專用的拆卸工具，并編制使用說明引導(dǎo)用戶單位合理的裝配、拆卸，避免和預(yù)防裝配質(zhì)量事故。

4.5 進(jìn)行散件配裝檢查

明確要求散件配裝時(shí)進(jìn)行插針接觸件對(duì)接端平頭、接觸件發(fā)黑、起皮、劃傷、銹蝕、變形、凹坑、毛刺等缺陷檢查，對(duì)插孔100%復(fù)吊分離力，對(duì)接觸件規(guī)格、數(shù)量、批次進(jìn)行分類標(biāo)識(shí)、包裝，可有效避免問題件混入風(fēng)險(xiǎn)，使散件配裝零件符合技術(shù)要求。

5 結(jié)束語

接觸件在絕緣體中優(yōu)良的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的接觸件固定性是可拆卸式電連接器可靠性的關(guān)鍵，本文以后松后取式連接器為例總結(jié)出常見質(zhì)量問題，結(jié)合我公司近年來可拆卸式電連接器批產(chǎn)情況，得出了可靠的基座合件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，較優(yōu)的工藝路徑和措施，優(yōu)化模擬檢查工具、配套專用拆卸工具，可有效控制裝配過程中組裝不進(jìn)、接觸件掛不住、無法拆卸等接觸件組裝問題，及早發(fā)現(xiàn)和剔除失效隱患，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的可靠性。