該文通過對端子壓接原理的剖析及多年端子壓接工藝管理的工作經驗,闡述了端子在壓接過程中如何通過對壓接模具的調整、工序控制、技術要求等來控制端子壓接的質量。
隨著線纜加工工藝過程中自動化水平的不斷提高,端子壓接工藝已取代了以往的端子焊接的辦法,其操作工藝簡單,成品一致性好、生產效率高、成本低、凈化工作環境,適合大批量生產,但對整個操作工序控制要求比較嚴格,特別是壓接機的參數調整,而且端子在壓接過程中壓接機的震動較大,各調整件易松動,參數易改變,直接影響壓接質量,因而端子壓接過程的質量控制非常重要。
1端子壓接的原理
壓接。壓接是是在常溫下,借助較高的擠壓力和金屬位移,使引腳或導線與連接端子實現固定的連接,端子壓接使用的工具有手動壓接鉗和端子壓接機,壓接時將導線端頭放入壓接觸腳或端頭焊片中用力壓緊,即獲得可靠的連接。
端子壓接原理。開口端子壓接圖
端子各部分的作用主要是:
接插區。這是端子與另一個連接端子相互插接的區域,具有導電性。如果該部分出現變形或弄臟,都會造成插接困難或降低連接器的性能。
芯線壓接區:這是端子與導線芯線連接的重要部分,是壓接機工作的主要區域,芯線壓接的好壞,直接關系到導線和端子的可靠連接。
絕緣層壓接區。這是端子與導線絕緣層連接的部分。為避免芯線壓接區內部的芯線不受到直接損傷,故將導線的絕緣層包住,具有保護導線的作用。絕緣層壓接區壓接力過弱,會造成絕緣層易脫出,使芯線及絕緣層無法緩沖外部壓力而造成斷開;如果絕緣層壓接區壓接力過緊,會造成芯線受損而斷裂。
喇叭口。壓接時在芯線壓接處為減輕芯線損傷,喇叭口是必不可少的,如果沒有喇叭口,芯線會受到損傷,以及會導致斷線或將大大削弱對外部的承受力。
卡口片。起到將端子插入接插件時鎖住端子的作用,其形狀因廠商不同而不同,種類也極多,因為此部位為關鍵部位,操作時需引起注意。如果卡口片變形,在插入接插件時,會出現無法鎖緊而脫落的情況。當然,也有些端子沒有卡片口,它是以端子本身的嵌合部后端作卡位的。
料帶。這是連接端子的一條金屬帶,上面有定位孔和導進孔。端子在壓接后,料帶被切刀切斷。從端子壓接后料帶所留的長度,可以獲悉端子的設定狀態和模具狀態。
3 影響端子壓接質量的因素
模具是保證端子壓接形狀,模具參數的調整直接影響端子壓接質量,除此之外還有人工壓接操作,導線加工尺寸,導線線徑、端子結構等諸多因素,具體分析如下:擠壓溝深度不大于0.2mm:每個端子的拉拔力依據壓接導線的粗細不同而制定的標準,我公司參照日本產品標準制定的拉拔力標準,在測試拉拔力實驗時,大于拉拔力值,但導線的芯線被拉斷,則壓力太大,若導線的芯線從端子中拔出,則壓力太小。目測端子外形,端子形成的擠壓溝較深,壓力太大,沒有擠壓溝,壓力太小。
調節壓接機的行程和壓接模具上的芯線壓接高度,確定擠壓溝的深度。在首次使用壓接機進行工作時,使用測試壓接拉力檢驗壓接拉拔力在規定范圍內,用目測方式檢測端子的外形是否達到技術要求,必須有擠壓溝,但深度不大于0.2mm。由于端子是連續的壓接過程,長時間的壓接,模具震動較大會使各調整件松動,致使壓接參數改變,擠壓溝小或沒有,在壓接過程中,應按照要求的頻度重新檢查。
喇叭口:喇叭口的正確尺寸是接近端子材料厚度的2倍。例如,如果端子由厚度為0.2mm的材料制成,喇叭口應當約為0.4mm。雖然微小的偏差不會在本質上影響端子的性能,如果缺少喇叭口,或者小于端子材料厚度,會有割斷線芯的危險。保留的線芯減少會降低壓接強度。
在調整壓接模具時,要將端子的壓接區調至模具壓接芯線刀片的中間,如果喇叭口過大也會出現問題 ,因為這會減小端子壓接區與線纜接觸的總面積。線纜與端子的接觸面越小,線纜拉拔力越小。
標準的壓接端子要求壓接區兩側必須有喇叭口,如果調不到兩側,必須保證一側,一定要在導線絕緣側。
絕緣壓接區過小或過大。絕緣壓接為導體壓接區提供應力釋放,這樣在線纜彎曲時不會使線芯折斷。過小的絕緣壓接區會使絕緣壓接區中的金屬應力過大,削弱其應力釋放功能。過大刺穿絕緣層,會損傷芯線,影響壓接拉力,嚴重的導線從此處折斷。
壓接模具可以獨立于導體壓接高度而調節絕緣壓接高度。正確的調節使得端子夾緊絕緣層至少180o度,并且不會刺穿絕緣層。
尾料過長。在壓接過程中,尾料從端子上裁切下來。如果保留的尾料過長,就會出現問題。當端子插入外殼中時,過長的金屬尾料會伸出至連接器的后部,在施加較高的電壓時引起連接器的相鄰觸點之間的電弧。如果端子前部的尾料過長,會干涉連接器的接合和引起\"端子碰撞\"。
出現這種情況是因為端子與尾料的切斷刀片間隙太大。調節壓接機上的基板,使端子在壓接機中正確居中。
端子上下彎曲不大于5 o。最形象的壓接問題之一稱為\"香蕉\"壓接,因為壓接端子呈香蕉形狀。這使得端子很難插入外殼中,可能引起端子碰撞。
解決辦法調節壓接機上的限制銷的位置即可。這個小銷位于壓接機中,在壓接區壓接在線纜上時接觸端子的接合區。在壓接過程中,端子在壓接區中受力使金屬變形,如此大的作用力趨向于強迫端子的前部上翹,必須被適當的\"限制銷\"所限制。
剝線長度過短。如果剝線長度過短,或者線纜沒有完全插入導體壓接區,壓接可能不能達到規定的拉拔力,因為線纜與端子之間的金屬間接觸減少了,線纜的剝線長度過短(注意絕緣層處于正確位置),伸出導體壓接區前部的距離無法獲得要求的一個線纜外徑。
解決方法:增大剝線設備的剝線長度至該端子的規定值。
線纜插入過深。與過短的剝線長度相關的另一個壓接問題,出現在線纜插入壓接區過深的情況下。絕緣層向前過深地插入絕緣壓接區,導體伸出至過渡區。在實際應用中,這可能引起三種失效模式。其中兩種是由于導體壓接區中金屬間接觸減少,使得額定電流和線纜拉拔力降低。金屬與塑料的接觸沒有金屬間接觸牢固,而且它不導電。 第三種失效模式在連接器接合時可能出現。如果線纜伸出至過渡區過深,插針端子的尖端碰撞上線纜,可能會阻止連接器完全就位,或者可能導致插針或插孔端子彎曲。
要解決這個問題,在操作時不能將絕緣層插入壓接區,要插入端子壓接區的止口處。
倒鉤彎曲。盡管倒鉤彎曲并不一定是不正確的壓接過程產生的,但是連接器還是會失效。倒鉤可能向內或向外過度彎曲,這會影響端子完全鎖入塑料外殼的能力。倒鉤的損害可能是由于端子從卷軸上展開時,壓接機的轉軸固定器上的摩擦輪過緊,也可能是端子壓接在線纜上之后的搬運引起的。通常已壓接的線纜會捆扎成束,庫存或運輸至工廠的另一個地點。在捆扎過程中,或者每根已壓接的線纜從線束中取出時,倒鉤也可能會彎曲。
如果是在壓接機上出現損壞,那么需要調節摩擦輪的松緊度,只需保持端子卷軸不會由于其自重而展開即可。如果問題出在捆扎過程,需要采用更小的線束或改進搬運程序。
3.9導線尺寸和端子的適用尺寸是否一致
影響端子與導線壓接的因素有多種,任何一種端子,它適應的線徑都有一定的范圍,而線徑是影響壓接質量的一個重要因素。其次,導線的質量,國內與國外的、不同廠家的,甚至同一廠家不同批次的產品,也會有差異。芯線徑相同的情況下,絕緣外皮的厚度也會不同,從而引起壓接質量、效果就不同。另外,端子的材質、材料厚度也是一個重要因素。可以想到,沒有剛性的端子,不可能有抗拉脫力,經不得較大的壓著力。不同的線徑要使用不同的壓力,而不同的端子,模具就各不相同。在我公司的產品中,有線徑與端子尺寸不符的,線徑太細,采用芯線折疊加粗;雙根導線合壓一個端子內,線徑太粗,采用將雙根導線焊接在一根導線,再進行端子壓接,大大增加工作量,所以在具體使用當中,我們應遵循以下原則:導線的線徑要符合端子的使用范圍;對于開口端子必須使用多芯的軟銅線,小于1.5mm2的導線,單絲直徑不得大于0.3mm。對于閉口端子可選用硬線,但截面積導線大于2.5mm2。壓接帶套管的閉口端子,導線的外徑必須大于端子的內徑,避免手工插入時將絕緣層插入端子孔。通過嚴格執行以上種種的要求,清楚了端子的特性,才能壓接高質量、高標準的端子,才能充分體現壓接技術的特點和優越性。
4 端子壓接外觀檢驗規范
對于壓接端子外觀形狀的檢查,目的是檢查出拉力測試中未能查出的壓接不良與模具不良,進一步通過壓接狀態良否的判定,從而避免后續插接過程的不適應。在壓接拉力和高度保證的情況下,理想的開口端子壓接狀態應符合以下要求:
在絕緣層與芯線壓接區之間可看到芯線,又能看到絕緣層,最好是絕緣層和芯線各占一半;芯線壓接區和插接區之間的芯線通常露出至少一個電纜直徑;芯線壓接區兩側應有喇叭口,如果只有一側,應在絕緣層一側;絕緣壓接區壓縮絕緣層,但不會刺穿;芯線壓接區、絕緣層壓接區不可有變形和損壞;插接區不可有變形,卡口片不可變形;壓接區不可有飛絲;擠壓溝深度不大于0.2mm;料帶長度一個端子材料厚度;端子上下左右彎曲不大于5 o;端子扭曲不大于15 o。
除了端子的結構、壓接工藝過程及開口端子壓接規范外,還有端子的壓接形狀要求、拉力測試標準、端鉚機模具調整等許多方面的內容。只有掌握各個環節的合理控制和調整,才能確保端子的可靠連接和良好的電氣性能,以上是我對端子壓接技術的不斷完善和經驗積累。
(作者單位:陜西長嶺電氣有限責任公司)