DK621電纜組件制作工藝分析

季春濤 張世明 韓偉斌 羅小依 朱 躍 黃于晉

DK621電纜組件制作工藝分析

季春濤 張世明 韓偉斌 羅小依 朱 躍 黃于晉

（上海航天設(shè)備制造總廠(chǎng)有限公司，上海 200245）

為選擇一款適用于航空航天等高質(zhì)量要求領(lǐng)域的1553B數(shù)據(jù)總線(xiàn)連接器，分析了壓接性電連接器和吹焊型電連接器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和電纜組件制作工藝，對(duì)比了兩款連接器電纜的制作難點(diǎn)和控制要求，并檢測(cè)了相關(guān)試件。通過(guò)分析和比對(duì)，結(jié)果表明，壓接型DK621連接器的制作過(guò)程受外界干擾小、可靠性高，同時(shí)具有操作簡(jiǎn)便、技術(shù)成熟等特點(diǎn)，更適合目前航空航天領(lǐng)域既有高可靠性要求，又有批生產(chǎn)的需求。

連接器；焊接；壓接

1 引言

隨著艦船、車(chē)輛、飛機(jī)等機(jī)動(dòng)平臺(tái)越來(lái)越復(fù)雜，很多平臺(tái)已有多個(gè)子系統(tǒng)組成一個(gè)龐大的綜合系統(tǒng)。各個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)嵌入式總線(xiàn)接口互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)資源和信息共享。目前1553B數(shù)據(jù)總線(xiàn)正成為各個(gè)機(jī)動(dòng)平臺(tái)廣泛使用的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)[1]。作為總線(xiàn)傳輸?shù)囊豢顚?zhuān)用連接器，DK621型連接器也逐步開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，具有360°環(huán)形屏蔽、壓降損耗低、可靠性高等特點(diǎn)。該型電連接器目前主要有熱風(fēng)加熱型和壓接型兩大類(lèi)。作為一款新型連接器，對(duì)其后續(xù)使用方法和制作要點(diǎn)還知之甚少。本文通過(guò)實(shí)例分析此兩種連接器制作方法和注意事項(xiàng)，為后續(xù)大批量使用提供一些技術(shù)參考。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 熱風(fēng)加熱型 DK-621連接器

圖1 DK-621連接器組件圖

熱風(fēng)加熱型DK-621連接器主要由殼體、中心（間）接觸件、屏蔽套和2個(gè)熱縮套管組成，見(jiàn)圖1，其中心（間）接觸件和屏蔽套上自帶一圈焊錫環(huán)。

2.2 壓接型 YDK-621連接器

壓接型YDK-621連接器主要由中心接觸件、中間接觸件、屏蔽套、外殼和一些絕緣套管組成，見(jiàn)圖2。其中絕緣套1置于中間接觸件與客體之間，絕緣套2置于中心接觸件與中間接觸件之間，絕緣套3置于屏蔽層與中心接觸件之間。

圖2 YDK-621連接器組件

3 制作工藝分析

3.1 熱風(fēng)加熱型 DK-621連接器

3.1.1 組件制作方法

熱風(fēng)加熱型DK-621連接器與導(dǎo)線(xiàn)的連接方式與以往產(chǎn)品不同，既非焊接，也非壓接，而是采用熱風(fēng)器加熱方式。

首先，制作中心（間）接觸件：將導(dǎo)線(xiàn)按要求長(zhǎng)度剝頭、搪錫、修整搪錫端頭，然后將藍(lán)白導(dǎo)線(xiàn)同時(shí)插入中心（間）接觸件。由于中心（間）接觸件之間只有薄薄的一層熱縮管隔開(kāi)，因此藍(lán)白導(dǎo)線(xiàn)插入時(shí)，很容易在熱縮管上留有劃痕。此時(shí)測(cè)量中心、中間接觸件之間不通，但用熱風(fēng)槍加熱焊錫環(huán)，使導(dǎo)線(xiàn)與接觸件連接時(shí)，有劃痕的熱縮管會(huì)出現(xiàn)破損現(xiàn)象，造成中心和中間接觸件導(dǎo)通，接觸件報(bào)廢。后續(xù)，工藝上可采用砂紙打磨導(dǎo)線(xiàn)搪錫后端頭，去除毛刺銳角。

采用數(shù)顯熱風(fēng)槍明確了加熱溫度為320℃，將被加熱體放置在熱風(fēng)槍反射罩內(nèi)，通過(guò)目視焊錫環(huán)實(shí)際融化情況確定何時(shí)停止加熱。吹焊時(shí)需緩慢旋轉(zhuǎn)熱風(fēng)槍?zhuān)话?0～15s后焊錫會(huì)被加熱融化。在此過(guò)程中不可移動(dòng)被加熱體，應(yīng)待其自然冷卻后移動(dòng)，避免焊接不可靠。加熱焊錫環(huán)時(shí)，由于接觸件上焊錫環(huán)錫量較少，從出現(xiàn)融化跡象到完全融合僅間隔1～3s，所以應(yīng)仔細(xì)觀(guān)察，如吹焊時(shí)間長(zhǎng)，極易出現(xiàn)焊錫老化現(xiàn)象。焊錫環(huán)融化時(shí)，其自身重力作用以及熱風(fēng)槍的吹焊方向都會(huì)影響導(dǎo)線(xiàn)、焊錫環(huán)、接觸件三者之間的可靠接觸。

其次，制作屏蔽套：中心（間）接觸件制作完成，插入殼體，然后將導(dǎo)線(xiàn)屏蔽層均勻覆蓋在殼體后端，再用屏蔽套將導(dǎo)線(xiàn)屏蔽層壓在殼體上，最后用熱風(fēng)槍對(duì)屏蔽套上焊錫環(huán)加熱焊接。由于屏蔽套體積大，焊錫環(huán)粗，加熱溫度可升至340℃，時(shí)間可略增加，當(dāng)目視屏蔽套上焊錫融化后，立即移去熱風(fēng)槍停止加熱，在此過(guò)程中不可移動(dòng)被加熱體，應(yīng)待其自然冷卻后移動(dòng)，避免焊接不可靠。注意此次加熱時(shí)，熱風(fēng)槍設(shè)置溫度不宜過(guò)高，加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，避免先前吹焊的中心（間）接觸件二次重熔失效。

最后，將兩個(gè)熱縮套管套至屏蔽套上，采用250℃加熱熱縮保護(hù)。

3.1.2 組件制作注意事項(xiàng)

DK-621連接器在制作電纜組件時(shí)存在以下幾個(gè)制作風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：

（112）中華裂萼苔 Chiloscyphus sinensis J.J.Engel et R.M.Schust.范苗等（2017）

a. 中心層熱縮管易破損，易與中間層短路。

b. 熱風(fēng)槍加熱焊錫環(huán)融化所需的溫度、時(shí)間、環(huán)境等控制難度大，加熱時(shí)間長(zhǎng)易造成焊料老，強(qiáng)度低；加熱時(shí)間短易造成焊錫融化不全，導(dǎo)線(xiàn)與接觸件未可靠連接。

c. 焊錫環(huán)融化時(shí)自身重力及吹焊時(shí)需旋轉(zhuǎn)接觸件，無(wú)法確保焊錫與導(dǎo)線(xiàn)可靠接觸。

d. 對(duì)外殼屏蔽套焊錫環(huán)加熱時(shí)，易造成內(nèi)部中心（間）接觸件二次加熱重熔，焊點(diǎn)失效。

3.2 壓接型 YDK-621連接器

3.2.1 組件制作方法

YDK-621是一款壓接型連接器，而壓接是利用專(zhuān)用工具，在一定壓力作用下使壓接件沿導(dǎo)線(xiàn)四周產(chǎn)生塑性變形，從而使導(dǎo)線(xiàn)和壓接件之間形成牢固可靠的機(jī)械和電氣連接的方法。只需導(dǎo)線(xiàn)規(guī)格選用與壓接件匹配，選用規(guī)定的壓接鉗及壓模，在一個(gè)完整的壓接周期內(nèi)，壓接質(zhì)量主要由壓接工具保證，不受操作人員技能因素影響，因此越來(lái)越多的產(chǎn)品使用壓接型連接器。

根據(jù)連接器與導(dǎo)線(xiàn)壓接的位置，分為中心接觸件壓接點(diǎn)、中間接觸件壓接點(diǎn)和屏蔽套壓接點(diǎn)。使用的壓接工具有M22520/2-01壓接鉗、M22520/5-01壓接鉗。

中心接觸件壓接：先將1553B線(xiàn)束中的藍(lán)色導(dǎo)線(xiàn)線(xiàn)芯穿入中心接觸件的壓線(xiàn)筒內(nèi)，觀(guān)察孔處線(xiàn)芯可見(jiàn)；然后將中心接觸件放入鉗M22520/2-01壓接鉗鉗口內(nèi)，定位器為XDWQ-47，壓接鉗選擇器檔位調(diào)節(jié)到5檔，確認(rèn)觀(guān)察孔線(xiàn)芯可見(jiàn)且中心接觸件末端抵住尾部絕緣體頭端，尾部絕緣體末端抵住壓線(xiàn)套，然后握壓壓接鉗手柄至閉死點(diǎn)，直到手柄能自動(dòng)彈開(kāi)，然后取出壓接好的接觸件，見(jiàn)圖3。

圖3 中心接觸件壓接后示意圖

圖4 中間接觸件壓接示意圖

殼體壓接：將1553B自帶的屏蔽層打散并均勻平鋪在屏蔽套上，然后將殼體從接觸件前端套至屏蔽套上，并使屏蔽套緊緊抵入殼體內(nèi)部，屏蔽套與殼體尾部允許有約1mm間距。將組裝好的殼體放入鉗口內(nèi)的Y631B壓?？變?nèi)，沿軸向方向施加壓力以保證壓線(xiàn)套緊緊固定住內(nèi)部的尾部絕緣體、中間接觸件，確認(rèn)壓線(xiàn)套緊緊抵入外接觸件內(nèi)后，握壓壓接鉗手柄至閉死點(diǎn)，直到手柄能自動(dòng)彈開(kāi)，然后取出壓接好的接觸件。最后用熱縮管將壓接部位熱縮緊固。

3.2.2 壓接試件檢驗(yàn)

試件制作完成后進(jìn)行外觀(guān)、電壓降（接觸電阻）、耐拉力、金相顯微、X光和電子顯微鏡掃描檢查。

外觀(guān)檢查：各試件壓接位置正確，通過(guò)5倍放大鏡和VS8體式顯微鏡40倍檢查，壓痕清晰可見(jiàn)，導(dǎo)線(xiàn)伸入量已過(guò)觀(guān)察孔，表明試件外觀(guān)檢查合格，見(jiàn)圖5、圖6。

圖5 中心接觸件試件，壓痕清晰可見(jiàn)

圖7 中心接觸件壓痕X光檢查圖

用X光檢查試件，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)，壓坑處的導(dǎo)線(xiàn)已發(fā)生變形，但無(wú)斷裂現(xiàn)象，壓痕輪廓清晰，芯線(xiàn)已過(guò)觀(guān)察孔，試件通過(guò)X光檢查表明合格，見(jiàn)圖7、圖8。

圖8 中間接觸件壓痕X光檢查圖

表1 試件接觸電阻測(cè)試結(jié)果 Ω

表2 試件拉力測(cè)試結(jié)果 N

使用毫歐表檢查所有試件的接觸電阻，結(jié)果見(jiàn)表1，均符合指標(biāo)要求。靜態(tài)檢查完成后，檢查試件的耐拉力，抽樣比例按GJB5020—2001《壓接技術(shù)要求》為每品種不少于3件。試件耐拉力測(cè)試使用的是MPT-250B拉力測(cè)試機(jī)，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，均符合指標(biāo)要求。

對(duì)中心接觸件和中間接觸件進(jìn)行了壓接截面金相顯微檢查和電鏡顯微檢查，經(jīng)查，壓線(xiàn)筒變形均勻無(wú)破損，導(dǎo)線(xiàn)的圓形截面均已發(fā)生變形，且空洞面積小于導(dǎo)線(xiàn)所占空間總面積的10%，見(jiàn)圖9、圖10。

圖9 壓接截面金相顯微照片

圖10 壓接截面電鏡顯微照片

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)熱風(fēng)加熱型DK-621連接器和壓接型YDK-621的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝制作方法比對(duì)分析后認(rèn)為，熱風(fēng)加熱型DK-621連接器組件在制作工藝和控制方面要求更高，受外界環(huán)境影響大，不適用于量產(chǎn)產(chǎn)品。壓接型YDK-621的工藝制作方法更加可靠、成熟，且壓接型連接器正在被國(guó)內(nèi)外航空、航天領(lǐng)域大量使用。

1 綜合解析1553B協(xié)議[EB/OL]. [2020-04-16]. https://wenku.baidu.com/view/20e787611a37f111f0855b66.html.

Manufacturing Process Analysis of DK621 Cable Assembly

Ji Chuntao Zhang Shiming Han Weibin Luo Xiaoyi Zhu Yue Huang Yujin

(Shanghai Aerospace Equipment Manufacturing General Factory Co., Ltd., Shanghai 200245)

To select a 1553B data bus connector for high quality applications such as aerospace, the structure characteristics and cable assembly manufacturing process of press-fit electrical connector and blow-weld electrical connector are analyzed, then, the manufacture difficulties and control requirements of the two kinds of connector cables are compared, and the related test pieces are tested. Through the above analysis and comparison, the results show that the press-fit type DK621 connector has the advantages of less external interference in the manufacturing process, high reliability, as well as the characteristics of easy operation and mature technology, and it is more suitable for both high reliability requirements and batch production needs of the current aerospace field.

connector；weld；crimping

季春濤（1981），本科，機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)；研究方向：電纜組件制造、電子裝聯(lián)技術(shù)。

2020-04-24