上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院　中車戚墅堰機(jī)車有限公司工藝技術(shù)部　趙賢更

內(nèi)燃機(jī)車管狀端子壓接工藝質(zhì)量控制

上海交通大學(xué)機(jī)械與動力工程學(xué)院中車戚墅堰機(jī)車有限公司工藝技術(shù)部趙賢更

在研究內(nèi)燃機(jī)車管狀端子壓接工作原理的基礎(chǔ)上，分析了該型端子的壓接工藝技術(shù)，并提出了壓接質(zhì)量的判定標(biāo)準(zhǔn)。

內(nèi)燃機(jī)車；管狀端子；壓接工藝；質(zhì)量判定

0　引言

管狀端子憑借抗震動、耐沖擊、免維護(hù)、操作簡便和組裝時間少等特性和優(yōu)勢，迅速進(jìn)入國內(nèi)市場，并廣泛應(yīng)用于各型內(nèi)燃機(jī)車電氣連接領(lǐng)域，正在逐步替代傳統(tǒng)護(hù)套端子，考慮到端子壓接性能對機(jī)車運(yùn)行安全的重要性，對管狀端子壓接工藝研究并提出可靠的工藝技術(shù)和質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)意義重大。

1　管狀端子壓接原理

電纜導(dǎo)體是由多股細(xì)圓線股絞合而成，因此絞合芯股之間會存在間隙，當(dāng)受外力作用發(fā)生變形且不允許大于它的圓直徑φd時，勢必破壞原單根圓線股的絞合規(guī)則而填充間隙，當(dāng)間隙填充滿并繼續(xù)變形時，電纜線股間以及線股與端子壓接筒內(nèi)壁間塑性變形，此過程中溫度升高，引起結(jié)合部位金屬塑形對流，破壞了金屬表面的氧化膜，金屬之間相互滲透達(dá)到可靠的連接，從而使管狀端子和電纜線股形成氣密性連接。

圖1　管狀端子壓接原理示意圖

氣密性連接意味著電纜線股與管狀端子之間彼此緊密連接，中間不存在空隙。在正常大氣條件下，不管是液體還是氣體物質(zhì)都無法進(jìn)入。被壓緊的線股之間不會發(fā)生氧化現(xiàn)象，進(jìn)而可以排除壓接接觸電阻的升高。鑒于電纜導(dǎo)體由線股絞合而成，所以可以將其視為內(nèi)部封閉狀態(tài)，在壓接不充分的情況下，電纜可以從管狀端子中抽出，連接空隙的存在，會導(dǎo)致氧化現(xiàn)象，氧化會使接觸電阻升高，升高的電阻不利于信號傳輸，信號流會被抑制（或減弱），而對于功率傳輸來說，會導(dǎo)致能量損失以及壓接部位過熱（甚至燃燒危險）。

2　端子結(jié)構(gòu)分析

圖2　管狀端子結(jié)構(gòu)圖

如圖2所示，管狀端子由塑料套管和壓接筒兩部分組成。壓接筒是實(shí)現(xiàn)電纜線股與端子連接的部分，也是唯一受到壓接工藝影響的部分，壓接質(zhì)量直接決定了電氣傳輸性能。所以，選擇與端子壓接筒相匹配的壓接方式，使用正確的壓接工具，實(shí)現(xiàn)良好的壓接狀態(tài)，才能保證良好的電氣連接性能。同時，塑料套管如果在壓接過程中受損或變形，也會影響電氣連接的性能。

3　壓接四要素分析

壓接質(zhì)量的好壞主要受四個實(shí)體要素（電纜、管狀端子、壓接工具和操作者）影響，因此必須對這四個要素進(jìn)行控制。

3.1電纜

電纜優(yōu)選多股絞合線，單股線經(jīng)試驗(yàn)證明符合要求后，也可用于管狀端子壓接。電纜的線芯材料的硬度和壓接筒材料硬度應(yīng)相近，已剝皮的電纜線股，壓接前不應(yīng)浸錫。剝線長度按如下經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：剝線長度=壓接筒長度+（1～2）㎜。應(yīng)保護(hù)好已剝皮的電纜線股，以免其松亂，當(dāng)線股層次被弄亂時，應(yīng)重新按原方向輕輕捻緊，使其恢復(fù)原狀并保持清潔。除特殊要求，一個壓接筒內(nèi)壓接一根電纜。

3.2管狀端子

管狀端子的壓接筒應(yīng)為銅含量不低于99.9%的銅合金，且表面電鍍錫（鍍層厚度不低于3um），塑料套管耐持續(xù)105℃溫度。外形尺寸符合DIN 46228-4-1989-C《帶塑料套管的管狀端子》要求。

3.3壓接工具

壓接工具應(yīng)具有壓接全周期控制機(jī)構(gòu)，保證壓接一旦開始，只有到整個壓接工作循環(huán)完成，壓接工具壓頭才能重張開（返回），取出管狀端子進(jìn)行下一個壓接作業(yè)循環(huán)。手動壓接工具應(yīng)具有自動返回機(jī)構(gòu)。壓接工具應(yīng)保證壓接全周期內(nèi)，壓接筒和電纜導(dǎo)體在工具內(nèi)正確定位。壓接工具壓模型腔的形狀應(yīng)符合使用要求和壓接筒結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，壓模應(yīng)保證壓接筒壓接部位正確成形，不損傷壓接筒和電纜線股。壓模規(guī)格、端子壓接筒規(guī)格及電纜規(guī)格相適配。

壓接工具在使用前，必須按標(biāo)準(zhǔn)DIN 46228進(jìn)行拉力試驗(yàn)校準(zhǔn)，每一件校準(zhǔn)好的壓接工具應(yīng)有合格標(biāo)識。工具投入使用后，定期（3-6個月）按標(biāo)準(zhǔn)DIN 46228進(jìn)行拉力試驗(yàn)來證明工具性能是否符合使用要求。對連續(xù)生產(chǎn)的情況，應(yīng)在每天開工前進(jìn)行首檢（拉力試驗(yàn)和端子壓接高度）。有任何確定的或可疑的失效，都必須立即撤離工作場所并重新校準(zhǔn)或報廢處理。

3.4操作者

操作者必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，經(jīng)理論、實(shí)作考核合格后方能上崗。應(yīng)熟悉電纜、管狀端子、壓接工具的型號規(guī)格及其含義和相互組合關(guān)系，還應(yīng)熟悉壓接工藝流程，能熟練地壓接出合格產(chǎn)品。

4　壓接工藝分析

內(nèi)燃機(jī)車管狀端子壓接工藝流程如圖3所示。

圖3　管狀端子壓接工藝流程圖

4.1開工準(zhǔn)備

檢查管狀端子外觀質(zhì)量：壓接筒表面鍍層均勻，不應(yīng)有毛刺、銳邊、裂紋或扭曲、明顯變形等外觀缺陷；塑料套管與壓接筒的配合應(yīng)緊密、無松動，塑料套管壁厚均勻，顏色一致。

確認(rèn)工位上的壓接工具是否與管狀端子、電纜組合相匹配，并經(jīng)過校準(zhǔn)，標(biāo)記完好。

4.2剝線

用剝線鉗剝?nèi)ル娎|外皮，使線股完全裸露。剝線長度約等于壓接筒長度加1～2㎜。剝線過程中不得出現(xiàn)銅股斷股和損傷電纜現(xiàn)象。

4.3放線股

電纜導(dǎo)體尺寸小于壓線筒內(nèi)腔時，不應(yīng)采用折疊電纜線股的方法來增加導(dǎo)體截面，以適應(yīng)尺寸較大的壓接筒。

電纜導(dǎo)體尺寸大于壓線筒內(nèi)腔時，不應(yīng)采用一些線股留在壓接筒外或用修剪線股的方法來減少電纜截面，以適應(yīng)尺寸較小的壓接筒。

電纜的所有線股應(yīng)整齊地插入壓接筒，不能有任何折彎。

電纜線股放入管狀端子壓接筒后，保證端子頭部銅股露出或縮進(jìn)長度不超過0.5mm，且端子尾部不許露銅，如圖4所示

圖4　端子露銅長度示意圖

4.4選檔位

0.25～4mm2電纜選用Variocrimp 4型壓線鉗，該型壓線鉗壓線力自動與電纜截面積匹配，無需調(diào)節(jié)。

6～16mm2電纜采用Variocrimp 16型壓線鉗，該型壓線鉗需根據(jù)電纜線徑手動選擇對應(yīng)壓接檔位。

也可采用經(jīng)驗(yàn)證合格的自動或半自動壓接設(shè)備，檔位選擇依據(jù)使用說明書確定。

4.5按壓手柄

管狀端子和電纜導(dǎo)體在壓接工具內(nèi)正確定位。

按下手柄，壓接完成后手柄會自動彈開。

在任何情況下，壓接應(yīng)由一個壓接全周期完成，應(yīng)避免重復(fù)壓接，不允許有重疊壓痕。

壓接過程中不應(yīng)損傷電纜塑料套管和壓接筒。

嚴(yán)禁對因壓接而彎曲變形的壓接端子進(jìn)行矯直。

5　壓接質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)

5.1目視檢查（可借助5倍放大鏡）

管狀端子的變形只允許是由壓接工具壓模壓出的壓痕。

管狀端子不應(yīng)有銹蝕等損傷（包括之前檢驗(yàn)中漏檢的）。

壓接后的壓接筒：壓接成形應(yīng)正確。端子頭部銅股露出或縮進(jìn)長度不超過0.5mm，且端子尾部不許露銅，電纜絕緣層不得進(jìn)入壓接筒。

壓接后的壓接筒不應(yīng)有裂紋、裂口、銳邊、金屬剝脫、毛刺、鍍層損壞或切口等，壓接筒表面清潔無污物。

電纜絕緣層不應(yīng)有破壞、損傷、燒焦等現(xiàn)象，電纜線芯不應(yīng)有折斷、刻痕等現(xiàn)象。

壓接后的端子不應(yīng)有彎曲、扭曲等變形，也不應(yīng)有不足壓接（壓接后電纜松動）和過分壓接（壓接部位電纜有壓接形成的斷頭或有畸形）。

5.2拉力試驗(yàn)

拉力試驗(yàn)作為判斷管狀端子壓接質(zhì)量一種有效的方法，目前國內(nèi)尚無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可參照DIN 46228-4-1989-C《帶塑料套管的管狀端子》標(biāo)準(zhǔn)的條款6執(zhí)行，具體方法如下：

將管狀端子壓接在細(xì)多股銅導(dǎo)體上，去除塑料套管。使用合適的拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，利用穿孔模板引導(dǎo)電纜，該模板固定夾緊在拉力試驗(yàn)機(jī)上，在壓接的軸向上將管狀端子朝穿孔模板牽拉，拉力試驗(yàn)機(jī)用25mm/min的均勻試驗(yàn)速度工作。拉力按BS EN 60999-1-2000 IEC 60999-1-1999標(biāo)準(zhǔn)的條款9.5規(guī)定（見表1），牽拉1分鐘無返回（在試驗(yàn)中察覺不到電纜在壓線筒中活動，也不能從壓線筒中拉出）。

表1　電纜截面積與拉力標(biāo)準(zhǔn)值對應(yīng)表

6　結(jié)束語

本文通過對內(nèi)燃機(jī)車管狀端子壓接工作原理的研究，分析了端子結(jié)構(gòu)，對影響端子壓接質(zhì)量的四個實(shí)體要素進(jìn)行控制，并分析了管狀端子的壓接工藝技術(shù)，最后提出了壓接質(zhì)量判定及標(biāo)準(zhǔn)方法。

采用規(guī)范可靠的壓接工藝和有效的質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)壓接管狀端子，可以極大保證產(chǎn)品壓接質(zhì)量，提高可靠性，降低內(nèi)燃機(jī)車電氣質(zhì)量問題（事故）的發(fā)生，對機(jī)車運(yùn)行安全具有十分重要的意義。

［1］DIN 46228-4-1989-C，帶塑料套管的管狀端子.

［2］BS EN 60999-1-2000 IEC 60999-1-1999，連接裝置-銅導(dǎo)線-有螺紋式和無螺紋式夾緊裝置的安全要求 第1部分：從0.2～35mm2（包括35mm2）導(dǎo)線用的夾緊裝置的一般要求和特殊要求.

［3］文強(qiáng)，董力群.動車組壓接工藝全過程質(zhì)量控制［J］.電子質(zhì)量，2004（1）：41-45.

趙賢更（1982—），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事內(nèi)燃機(jī)車電氣工藝技術(shù)工作。