電連接器用鎖緊環(huán)失效機(jī)理分析及糾正措施

陽(yáng)恩規(guī)

摘 要：本文以解決現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問(wèn)題為出發(fā)點(diǎn)，針對(duì)電連接器用鎖緊環(huán)現(xiàn)場(chǎng)失效模式進(jìn)行了失效機(jī)理分析，鎖緊環(huán)失效主要是裝配工藝和零件材料選擇上存在缺陷造成，針對(duì)兩類缺陷提出了兩種糾正措施，一是采取自動(dòng)收口工裝對(duì)鎖緊環(huán)進(jìn)行收口，二是選擇工程塑料作為替代鈹青銅材料，從顧客的反饋和生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，糾正措施是可行的，也是有效的。

關(guān)鍵詞：鎖緊環(huán) 失效機(jī)理 糾正措施 收口 塑料

1 引言

電連接器產(chǎn)品外形結(jié)構(gòu)各式各樣，其絕緣體與接觸件的固定方式也不盡相同，其中鎖緊環(huán)固定是較常見(jiàn)的一種固定方式，公司符合IEC1076-101標(biāo)準(zhǔn)的某接觸件產(chǎn)品屬于典型的鎖緊環(huán)固定結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于通信、交通等行業(yè)。該產(chǎn)品由于鎖緊環(huán)失效多次被同一客戶投訴，一直沒(méi)有找到有效的糾正措施，給公司的市場(chǎng)開(kāi)拓帶來(lái)了巨大壓力。

2 鎖緊環(huán)失效機(jī)理分析

2.1 失效模式描述

公司的某接觸件產(chǎn)品與國(guó)外一家公司的絕緣基座固定連接，其絕緣基座與某接觸件產(chǎn)品見(jiàn)圖1、圖2。

在客戶裝配現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品采用手工裝配，與絕緣基座插入力大，裝配困難，效率低，同時(shí)產(chǎn)品存在以下兩種失效模式，一種是鎖緊環(huán)退到接觸件固定槽尾部，第二種就是鎖緊環(huán)開(kāi)口變形造成產(chǎn)品裝不進(jìn)絕緣基座。

2.2 失效機(jī)理分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的兩種失效模式，主要從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、裝配工藝、零件材料三方面著手進(jìn)行失效分析：

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上分析，主要從極限尺寸狀態(tài)下的裝配位置方面進(jìn)行分析，只有當(dāng)鎖緊環(huán)缺口位置緊貼大電流插孔時(shí)的極端情況下，會(huì)出現(xiàn)鎖緊環(huán)退到接觸件固定槽尾部的現(xiàn)象，但從生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，發(fā)生該種事件的概率是非常小的，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上缺口設(shè)計(jì)是不可避免的，也是業(yè)界傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，該種現(xiàn)象在用戶的可接受范圍之內(nèi)的。

在裝配工藝上，有兩種裝鎖緊環(huán)的方法，一種是采用傘形工具從接觸件端部從上往下裝配，另一種直接從鎖緊環(huán)缺口裝入，受鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)的限制，兩種裝配方式鎖緊環(huán)都外徑變大，因此兩種裝配方式都存在缺陷。

在零件材料上，某接觸件產(chǎn)品鎖緊環(huán)采用鈹青銅材料，該材料是一種高彈性材料，具有很高的機(jī)械性能，耐熱性能、耐磨性能和抗腐蝕性能，長(zhǎng)期以來(lái)，它一直被認(rèn)為是制造彈性零件最合適的材料。但是對(duì)該產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，鈹青銅的高彈性、高硬度也是導(dǎo)致鎖緊環(huán)裝配困難因素之一，同時(shí)鈹青銅零件經(jīng)淬火后在時(shí)效過(guò)程中容易發(fā)生變形，加上材料成份和組織的不均勻性以及零件本身形狀不對(duì)稱等因素，結(jié)果發(fā)生零件的翹曲變形，所以在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鎖緊環(huán)翹曲變形的現(xiàn)象。

3 鎖緊環(huán)采取的糾正措施

從失效機(jī)理的分析情況來(lái)看，解決問(wèn)題得從兩方面著手，一是在裝配工藝上采取措施，受鎖緊環(huán)結(jié)構(gòu)的限制，不可能在裝鎖緊環(huán)工序采取有效措施，但是可以在裝鎖緊環(huán)工序后增加鎖緊環(huán)整形收口工序，使鎖緊環(huán)形狀恢復(fù)到原有狀態(tài)。二是在材料選用上，選用彈性和硬度低的材料，如選用低彈性材料磷青銅，屬于低溫退火型材料，不易變形，具有中低等級(jí)彈性，在業(yè)界已經(jīng)開(kāi)始采用，但同樣存在鎖緊環(huán)裝配變大的問(wèn)題，本文不作闡述。再有就是選擇工程塑料材料，彈性和硬度都比金屬材料低，同時(shí)在鎖緊環(huán)裝配時(shí)也不會(huì)變大，最突出一點(diǎn)就是成本更加低，但必須考慮鎖緊環(huán)的固定性，本文重點(diǎn)闡述。

3.1 鎖緊環(huán)整形收口

鎖緊環(huán)整形收口是逐步使鎖緊環(huán)外形變小的過(guò)程，與鎖緊環(huán)裝配是互逆過(guò)程，在生產(chǎn)過(guò)程中先后采用了兩種收口方式：

a、采用收口鉗收口，該方法簡(jiǎn)單、操作方便，但是缺點(diǎn)也很明顯：一是要求操作人員注意力相當(dāng)集中，否則會(huì)損傷接觸件鍍層而出現(xiàn)廢品，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了5%的報(bào)廢率;二是鎖緊環(huán)在裝配過(guò)程中出現(xiàn)變形不能夠有效整形，不能完全消除質(zhì)量隱患。

b、采用整形功能的鎖緊環(huán)收口工裝收口，該方式采用阿基米德螺旋曲線的原理，利用馬達(dá)沖床自動(dòng)收口整形，其整形收口工裝見(jiàn)圖3，該方法改善了收口鉗的缺點(diǎn)，并且對(duì)鎖緊環(huán)在裝配過(guò)程中出現(xiàn)變形能夠有效整形。

3.2 鎖緊環(huán)材料替代

3.2.1塑料件材料的選擇

為盡快有效的尋找合適的替代的塑料件材料，縮小材料尋找范圍，我們分析了國(guó)外樣機(jī)材料， 通過(guò)實(shí)驗(yàn)和分析，國(guó)外樣機(jī)的材料確定為PES，它是一種耐高溫的非結(jié)晶性熱塑性樹(shù)脂，具有很高的耐沖擊性和韌性，其中玻纖的含量約為20%。

同時(shí)尼龍PA46作為連接器行業(yè)常用材料，由于其優(yōu)越的穩(wěn)定性，也作為本次選材的考慮范圍，該兩種材料性能對(duì)比如表1：

從以上對(duì)比情況來(lái)看，PES耐高溫能力和耐腐蝕能力比PA46要強(qiáng)，同時(shí)PA46本身具有吸水性的缺陷。但是單從價(jià)格成本來(lái)看，PA46材料采購(gòu)成本約為PES材料的1/2，通過(guò)綜合考慮，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，我們選擇了加玻纖的PES作為鎖緊環(huán)的替代材料。

3.2.2 成型零件尺寸確定

對(duì)公司金屬鎖緊環(huán)和塑料樣機(jī)進(jìn)行分析，其數(shù)據(jù)對(duì)見(jiàn)表2

金屬材料與工程塑料上強(qiáng)度上存在差異，塑料鎖緊環(huán)按照金屬鎖緊環(huán)尺寸加工，在接觸件固定性上不能滿足要求，結(jié)合公司實(shí)際情況，在保證接觸件尺寸不變的情況，對(duì)鎖緊環(huán)尺寸做了相應(yīng)調(diào)整，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)3。

3.2.3 塑料鎖緊環(huán)實(shí)施效果

成型的塑料鎖緊環(huán)示意圖見(jiàn)圖4。對(duì)鎖緊環(huán)進(jìn)行了接觸件的固定性和溫升試驗(yàn)，塑料鎖緊環(huán)能夠滿足使用要求，從對(duì)比的數(shù)據(jù)來(lái)看，產(chǎn)品溫升試驗(yàn)兩種材料沒(méi)有明顯差別，固定性試驗(yàn)塑料鎖緊環(huán)保持力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于GJB142B 要求保持力40N的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

從顧客投訴到質(zhì)量問(wèn)題的關(guān)閉處理，長(zhǎng)達(dá)半年多時(shí)間，鎖緊環(huán)在電連接器中，也許是一個(gè)不起眼的零件，但是要把它做好也不是一件容易的事情。采取鎖緊環(huán)自動(dòng)收口也許不是最好的措施，但是能夠滿足顧客的需求，說(shuō)明措施是有效的、可行的。塑料鎖緊環(huán)在國(guó)內(nèi)連接器行業(yè)還是一個(gè)全新的嘗試，得到顧客的認(rèn)可，還需要一個(gè)很長(zhǎng)的過(guò)程，但是市場(chǎng)在日益追求低成本的大形勢(shì)下（保證產(chǎn)品質(zhì)量為前提），塑料鎖緊環(huán)替代金屬鎖緊環(huán)也許是一種新的趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]GJB 1217A-2009 電連接器試驗(yàn)方法

[3]GJB 360B-2009 電子及電氣元件試驗(yàn)方法