多芯連接器整體分離力測試工裝

劉向禹

(泰州航宇電器有限公司，江蘇泰州，225300)

1 引言

電連接器是電路連接中不可缺少的元器件，而連接器的可靠性將直接影響整個系統(tǒng)的功能。分離力是表現(xiàn)產(chǎn)品連接可靠性的最直接的參數(shù)，分離力測試作為電連接器可靠性研究中一項重要指標(biāo)被廣泛的研究。在國內(nèi)外市場中，無論是軍用還是民用電連接器對分離力測試都有著百分之百合格的要求。因此，在實際生產(chǎn)中在出廠前會設(shè)置分離力檢測工序以保證產(chǎn)品接觸可靠性。但對于多芯數(shù)連接器來說百分之百的逐芯檢測分離力無疑要消耗大量的時間。為了解決這一問題，本文介紹了一種可以同時快速測試多芯連接器所有接觸件分離力是否合格的工裝。具體以某款矩形連接器為例。

2 需求分析

2.1 產(chǎn)品的生產(chǎn)需求

本公司某種矩形連接器每周有十萬級的交付量，為保證其接觸可靠性在入庫前需要對其所有彈性插孔進行逐個單孔分離力測試。十萬以上的多芯連接器每周需要上百萬次的測試，即每天近15萬次的測試。按照每只接觸件2s的測試時間計算則需要10個人8小時不停的工作才能完成。測試過程的勞動強度如此之大，而且低效的測試方法消耗了大量的人工。

2.2 產(chǎn)品的測試需求

在大批量生產(chǎn)中，分離力失效的隱患主要來源于混料及彈性零件的時效回彈，即可能會有未進行處理的無分離力接觸件或分離力變化后的接觸件被裝入產(chǎn)品。故出廠前的分離力檢測控制點在于是否所有接觸件均能達到最小分離力的控制要求。

3 工裝的三大功能結(jié)構(gòu)

3.1 分離力測試機構(gòu)

分離力測試機構(gòu)是整個工裝的核心部分，分離力測試的功能實現(xiàn)便集中于此，如圖1。

分離力測試機構(gòu)主要由對接傳導(dǎo)機構(gòu)、放大機構(gòu)、配重機構(gòu)三部分組成。對接傳導(dǎo)機構(gòu)負(fù)責(zé)與待測產(chǎn)品順利對接并將分離力傳導(dǎo)入測試機構(gòu)。其中，模擬對接外殼起導(dǎo)向功能，考慮測試標(biāo)準(zhǔn)的要求對接針選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的標(biāo)準(zhǔn)插針。放大機構(gòu)的作用是將密集的型譜按倍數(shù)放大以有足夠的空間進行配重。三個機構(gòu)間使用柔性耐磨絲線牽引連接實現(xiàn)整體傳導(dǎo)?？紤]到放大機構(gòu)使絲線產(chǎn)生一定的角度，從而造成系統(tǒng)誤差，放大機構(gòu)的放大倍數(shù)及放大機構(gòu)與對接傳導(dǎo)機構(gòu)的間距選擇尤為重要。

圖1

3.2 數(shù)據(jù)判別及顯示電路

被測試產(chǎn)品經(jīng)過對接傳導(dǎo)、放大、配重三個機構(gòu)后完成了測試的過程，這時候還需要一個判別系統(tǒng)來快捷的反饋給測試者測試結(jié)構(gòu)是否合格。在本測試工裝內(nèi)使用了一個很簡單的測試電路，通過行程開關(guān)的通斷及LED指示燈來判別顯示測試的結(jié)果。電路圖如圖2所示。

圖2 測試電路示意圖

3.3 半自動測試輔助機構(gòu)

由于此工裝是用在多芯連接器上，多芯連接器的整體分離力一般在0.5KG以上長期操作人工勞動強度較大。為了減輕人工勞動的強度在工裝的基礎(chǔ)功能結(jié)構(gòu)上又添加了半自動的輔助機構(gòu)，采用氣動自動插拔代替人工，如圖3所示。

圖3 測試示意圖

4 工裝的工作過程

4.1 調(diào)試測試位置

在使用工裝測試產(chǎn)品前首先要調(diào)節(jié)產(chǎn)品裝夾處的位置，使其與產(chǎn)品測試端準(zhǔn)確相對，以免影響測試時產(chǎn)品的對插。在對插位置準(zhǔn)確后，調(diào)節(jié)汽缸的豎直位置及行程，以確保汽缸運動的初末位置滿足產(chǎn)品的對插長度及分離長度。

4.2 裝夾測試

將待測產(chǎn)品裝入待測裝夾處，然后觸發(fā)汽缸控制開關(guān)，汽缸下壓使產(chǎn)品與測試針對接。斷電后汽缸帶動產(chǎn)品上行，測試針受絲線的牽引受配重物的重力。汽缸上行前配重物下壓常開行程開關(guān)，電路通路指示燈亮。當(dāng)汽缸上行時如果接觸件分離力滿足測試要求則所有配重物抬起行程開關(guān)斷開，所有指示燈滅。如果有個別接觸件分離力不足則個別配重物無法釋放行程開關(guān)，則對應(yīng)孔位指示燈亮。

5 系統(tǒng)可靠性保證及效率提升

5.1 對接可靠性

為了保證測試的準(zhǔn)確性并避免產(chǎn)品和工裝因錯誤對插而造成的損壞，產(chǎn)品與測試端的準(zhǔn)確對接是工裝測試過程中的第一個重點。在本工裝內(nèi)產(chǎn)品的裝夾塊使用了5個自由度的限位確保產(chǎn)品位置準(zhǔn)確，測試端設(shè)置仿形的對接外殼，避免誤插損傷測試標(biāo)準(zhǔn)針。

5.2 傳導(dǎo)可靠性

由于被測產(chǎn)品芯數(shù)有一定的密集性，而配重物為達到測試標(biāo)準(zhǔn)重量又需要足夠大的體積，因而需要進行型譜放大。在此工裝內(nèi)采用絲線和放大板進行型譜放大，為盡量減小因摩擦而引起的系統(tǒng)誤差需要有足夠小的垂直偏移角度及良好的潤滑。在設(shè)計中偏移角度設(shè)定小于7°，放大板采用不銹鋼薄板倒圓弧角并涂潤滑劑減小摩擦。

5.3 效率提升情況

在原生產(chǎn)模式下，產(chǎn)品接觸件的出廠分離力測試是使用單孔測試工裝進行逐孔檢測。在平均每孔檢測1秒的情況下，每只產(chǎn)品須耗時等同于產(chǎn)品芯數(shù)的時間。應(yīng)用此工裝后不分芯數(shù)單只產(chǎn)品測試時間均為4到5秒。因此，在芯數(shù)超過5芯時，此工裝開始較原有方式有明顯的效率提升，隨著產(chǎn)品芯數(shù)的增加其效率提升將愈加明顯。本實驗選取的產(chǎn)品為9芯產(chǎn)品，其效率提升將接近50%，在生產(chǎn)中切換此工裝將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。

6 結(jié)語

此工裝的設(shè)計是為了解決產(chǎn)品出廠分離力檢測的效率瓶頸提升連接器的可靠性。設(shè)計中，從效率提升、勞動力降低、可靠性保證等方面進行考慮和優(yōu)化。在后續(xù)的實際使用中實現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)同時也驗證了該結(jié)構(gòu)的可行性。

［1］ 機械設(shè)計手冊.化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］ 電子元器件的可靠性.天津大學(xué)出版社，1991.