大芯數連接器成品分離力測試方法研究

劉向禹

(泰州市航宇電器有限公司，江蘇泰州，2253000)

1 引言

電連接器作為傳輸系統中的關鍵元器件對于整個電力、信號傳輸系統的穩定運行起著至關重要的作用。而軍用連接器使用于軍工配套的地面設施、武器裝備、導彈等控制系統，其可靠性關乎于生命安全甚至與一場戰爭的勝敗和國家的存亡。電連接器的接觸件是整個連接器功能實現的關鍵零件，其分離力直接影響了接觸電阻、接觸連續性等重要電性能參數。因此軍用連接器成品在出廠前必須經過經過100%的分離力復測合格后才能發貨。在前期的檢測過程中所使用的檢測方式依賴人的判斷可靠性不高，甚至存在漏檢或誤判現象。本文所研究的方法旨在提升測試的可靠性和準確性并有效的提高測試效率。

2 原生產檢測模式分析

2.1 產品的檢測背景

軍品連接器型號繁多每批訂單量多為兩位數而每個產品的芯數從幾芯到幾十芯不等。該種情況下無法給每個型號產品制作非標檢測設備或專用檢測工裝進行整體一次性測試，僅能采用人工逐孔測試的方式。

2.2 原始經驗測試方式

在最初的生產過程中該道工序一直是由有經驗的老師傅來把關。其方法為將產品插合端朝上放在水平桌面，使用產品的對接插針逐孔豎直插入憑借經驗判斷是否合格。該種方式能夠有效的排除未無彈性接觸件和過松接觸件，但無法量化的判斷插孔分離力的具體最小數值。這種方式過于依靠經驗，且無法量化的檢測結果就無法判斷是否符合標準要求，故該種方式必須淘汰不能繼續使用。

2.3 吊砣檢測方式

為避免因檢測界限控制不清無法區分最小分離力的界限而將不合格品判為合格品或將合格品判為合格品，經改進后采用吊砣測試來檢測成品。其方式為將吊砣放于水平桌面，人手持裝入彈性接觸件的連接器成品對接平面朝下一次將每一個孔位豎直與吊砣標準針對接。如圖1所示。通過提起產品觀察吊砣是否跟隨吊起來判斷產品是否能夠滿足最小分離力標準。最小分離力界限用吊砣的重量來標定。

圖1 接觸件與吊砣標準針對接

該種方式能夠準確的測試出彈性接觸件是否滿足最小分離力要求，但連接器對界面朝下測試過程屬于盲插。對于大芯數的連接器來說盲插測試難以控制是否有漏測或重復測試現象發生。這種測試方式準確但測試風險過大，而實施過程中為避免漏測進行人工翻轉逐孔確認對接起測試效率嚴重降低。為準確的測量一只產品使用該種方式每孔測試時間超過3s，對于60芯的產品每只測試時間達到3分鐘以上。

3 測試方式改進分析

3.1 目標定位

經過原生產檢測模式的分析確定了改進的目標定位。新的測試方式一定要滿足最小分離力標準量化，測試過程直觀可視，避免使用人工經驗判斷，避免漏檢測現象，提高檢測效率等幾個方面。

3.2 新的改進檢測方法分析

對常用生產型號進行分析，市場上主要系列有十余個系列，每個系列少則幾十個型號多則上百個型號。如按型號來制作檢測工具顯然不現實，進而改變統計方式以接觸件為統計目標發現每個系列產品常用接觸件總類不超過5種不同系列存在檢測標準相同的情況。這樣僅需要幾十種不同規格的檢測工具便可通用于上千種型號產品的測試工作。因此確定采取系列通用化的制式檢測工裝設計來實現檢測目標。

4 工裝設計實施

4.1 工裝策劃總方案

經過原測試方式與鎖定的測試目標定位進行對比分析得出，原始的測試方式與需求的目標符合性最高，滿足過程可視化、避免漏檢測、高效率等。原始的測試方式欠缺的是量化的檢測數據及避免人工經驗的介入。因此現確定在原始的檢測模式上增加一個能夠量化最小分離力界限并且能夠自動判別是否合格的檢測工裝。

4.2 工裝結構設定

初步設定該工裝分機械系統與電子系統兩部分。機械系統負責對產品進行對接測試，電子系統負責判斷、報警、計數。

4.3 機械結構設計

4.3.1 機械結構外形

考慮操作者的使用方便和效率將工裝機械結構的外形設定為“筆形”，為了保證人手持舒適將其外形尺寸設置為φ10mm×100mm。筆尖結構安裝測試標準針實施插入對接。如圖2所示。

圖2 筆尖結構安裝測試標準針

4.3.2 機械結構構成

機械結構部分由筆桿、連接桿、筆尖、標準測試針、彈簧、調節螺母組成。如圖3所示。

圖3 工裝機械結構

標準測試針；取直徑與彈性接觸件相適配的耐磨測試針，用于與彈性接觸件對接并將分離力傳導至測力系統。

筆尖：用于連接標準測試針與連接桿，通過止定螺釘鎖死標準針和連接桿。

連接桿：將標準針所受摩擦產生的分離力傳導至彈簧機構，同時也是彈簧機構的受力零件。

筆桿：工裝的手持部位，連接機構及彈簧機構在筆桿內運行。

彈簧：分離力的度量零件，依靠其自身在固定行程內的彈力來測量分離力。

調節螺母：用于調節彈簧的可變行程長度以便調節測試最小分離力的臨界值。

電極1、電極2：用于連接電子報警機構，以辨別產品合格情況。

4.3.3 彈簧的選擇

為保證該工裝能夠量產，僅更換彈簧和標準針實現通用化，該工裝的彈簧放置空間在一定范圍內留有余量。即僅能在有限的范圍內選取彈簧的簧絲直徑、有效圈數、長度等參數。選取彈簧時為了保證彈簧能夠長期反復準確的工作一般所需得到的測力值一般設置在彈簧的有效工作長度的中間值處。為了能夠精確的選用彈簧在設計過程中借用了仿真軟件內的彈簧設計模塊進行精準設計。選取了內徑為φ4.5線徑分別為φ0.3、φ0.4、φ0.5、φ0.6四種線徑的優質彈簧。

4.4 電子系統設計

以機械結構上設定的兩個電極為電子系統的輸入點接通低壓控制電路。控制電路內連接蜂鳴器、計數器。當設定好預定分離力后便可通過蜂鳴器報警來分別檢測的分離力結果是否達到臨界值。而在大芯數連接器的連續檢測工作過程中，通過每只產品逐孔檢測后計數器的數值統計可以得到測試次數與孔位數對比可知是否有漏測現象發生。

4.5 檢測流程

當設定值為最小分離力時：

將測試工裝機械結構的測試針垂直插入產品孔位→勻速上提→蜂鳴器報警→產品合格。重復上述工作直至最后一個孔測試完畢后對比計數器數值。如出現蜂鳴器不報警則該孔位不合格，如計數器數值小于孔位數則有孔位漏測。

當設定值為最大分離力時；測試方法與最小分離力相同，蜂鳴器響為超最大分離力，不響為合格。

5 經濟效益分析

5.1 效率提升

經過原采用吊砣測試方法每孔測試時間3s，現采用工裝僅需0.5s/孔，單孔效率提升600%。

5.2 質量提升

使用該工裝后避免人為經驗判斷將良品判為不良品而造成的返工成品和報廢成本。避免了漏檢和不良品未識別出進而導致不良品流入軍品客戶而造成重大損失。

6 結語

此工裝的設計是為了解決軍用產品出廠分離力100%檢測的效率瓶頸提升及連接器檢測的有效性和可靠性。設計中從效率提升、電子識別替代人工識別、可靠性保證等方面進行考慮和優化。