田景玉 穆希鵬 王玉龍 王 威 張 偉 張 俊

設(shè)計(jì)·工藝

有限空間內(nèi)活動(dòng)線束連接器尾夾實(shí)施工藝

田景玉1穆希鵬2王玉龍1王 威1張 偉1張 俊1

（1. 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所，長(zhǎng)春 130033；2. 上海機(jī)電工程研究所，上海 201109）

結(jié)合某航天項(xiàng)目實(shí)際需要，針對(duì)活動(dòng)線束的連接器尾夾處理工藝進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)了4種工藝方案并測(cè)試，確定了在導(dǎo)線間填充環(huán)氧膠的工藝方法是一種可靠的壓線卡處理工藝，可以確保壓緊線束，使活動(dòng)線束的擾動(dòng)不對(duì)連接點(diǎn)產(chǎn)生應(yīng)力作用。通過(guò)該種工藝實(shí)現(xiàn)了某航天產(chǎn)品活動(dòng)線束的高可靠工藝實(shí)施。

活動(dòng)線束；連接器尾夾；布線工藝；有限空間

1 引言

近年來(lái)，航天電子產(chǎn)品逐漸小型化與精密化，且在相關(guān)電裝任務(wù)中，線束線纜的比重日益增加。一般情況下，活動(dòng)線束兩端會(huì)設(shè)計(jì)有多個(gè)固定點(diǎn)用于應(yīng)力釋放，避免將擾動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞到連接點(diǎn)處。而在空間限制的情況下，線束固定點(diǎn)設(shè)置受限，甚至無(wú)額外固定點(diǎn)。針對(duì)此種條件下的活動(dòng)線束走線、防護(hù)、綁扎、尾夾處理等相關(guān)工藝過(guò)程，行業(yè)內(nèi)具有較少的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)[1～3]。當(dāng)僅存在連接器尾夾這一個(gè)固定點(diǎn)時(shí)，線束擾動(dòng)給連接點(diǎn)帶來(lái)的應(yīng)力僅通過(guò)連接器尾夾集中釋放，其應(yīng)力極大，容易造成壓線卡壓不緊線束，線束整體脫出或某根導(dǎo)線單獨(dú)脫出，進(jìn)而將應(yīng)力傳遞到連接點(diǎn)，導(dǎo)致焊點(diǎn)開(kāi)裂或壓接點(diǎn)拉脫。為此，需要針對(duì)活動(dòng)線束的壓線卡處理工藝進(jìn)行研究，將線束牢牢固定在壓線卡處，使得線束擾動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力不傳遞到連接點(diǎn)處，實(shí)現(xiàn)航天產(chǎn)品活動(dòng)線束的高可靠工藝實(shí)施。

2 工藝方案試驗(yàn)及驗(yàn)證

針對(duì)某航天項(xiàng)目中的某型號(hào)電連接器僅使用壓線卡固定活動(dòng)線束開(kāi)展工藝試驗(yàn)驗(yàn)證工作。該活動(dòng)線束直徑大于20mm，由1553B成品線、裸導(dǎo)線、屏蔽防護(hù)線等混合組成，由于機(jī)械位置限制，該線束擾動(dòng)部分與連接器尾夾之間無(wú)額外的固定點(diǎn)用于應(yīng)力釋放，擾動(dòng)產(chǎn)生的所有應(yīng)力集中在連接器尾部附件的壓線卡處。采用普通的尾夾處理方法（纏繞填充物）無(wú)法保證壓緊整體線束，更無(wú)法保證壓緊線束中的每一根導(dǎo)線，尤其是處于線束截面中心位置的裸導(dǎo)線，極易從線束中抽出，進(jìn)而將應(yīng)力傳遞到對(duì)應(yīng)的連接點(diǎn)上。

根據(jù)以上實(shí)際工況的線束類(lèi)型和線束數(shù)量，設(shè)計(jì)了填充硅橡膠、填充環(huán)氧膠、分束捆扎等4種工藝方案。均包括線束固定、纏繞填充物（熱縮帶）、固定線卡等工步，之后隨機(jī)抽取導(dǎo)線進(jìn)行抗拉力試驗(yàn)。

采用的裸導(dǎo)線型號(hào)為AWG24#與AWG26#，其單根導(dǎo)線額定抗拉力值分別為70N、52.5N。拉力測(cè)試機(jī)為Schleuniger的PullTester-20，其測(cè)量范圍0～500N，最大拉伸量48mm。具體工藝方案及試驗(yàn)結(jié)果如下。

2.1 工藝方案1：線束內(nèi)填充GD414硅橡膠

圖1 工藝方案1壓線卡螺釘擰緊后的照片

在線束的壓線卡位置處，線束內(nèi)部填充GD414硅橡膠，外部整體逐層纏繞熱縮帶并吹縮，纏繞至線束整體外徑略大于壓線卡包絡(luò)，使用力矩扳手固定壓線卡螺釘，固定后外部熱縮纏帶應(yīng)有一定的變形（制作過(guò)程中反復(fù)試裝確定），如圖1所示，確保壓線卡壓緊線束。

壓緊線束后，進(jìn)行導(dǎo)線拉力測(cè)試，將拉伸速度設(shè)定為25mm/min，隨機(jī)抽取7根導(dǎo)線進(jìn)行拉力測(cè)試，模擬活動(dòng)線束中單根導(dǎo)線受力的工況。其結(jié)果如表1所示。其中1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)、7號(hào)測(cè)試結(jié)果為導(dǎo)線束整體從壓線卡處抽出，其拉力最低為9N，最大為35N，說(shuō)明壓緊狀態(tài)不穩(wěn)定，整體線束與壓線卡間的摩擦力不足，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生相對(duì)較短的導(dǎo)線在連接點(diǎn)處受力拉斷的情況。5號(hào)、6號(hào)測(cè)試結(jié)果為單根導(dǎo)線帶著與其雙絞的導(dǎo)線一起脫出，拉力分別為42N與31N，說(shuō)明導(dǎo)線之間的摩擦力或緊固力較低，在實(shí)際應(yīng)用中不能保證線束擾動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力不傳遞到該雙絞線的連接點(diǎn)處。

表1 工藝方案1測(cè)試結(jié)果

2.2 工藝方案2：每10根線為一個(gè)單元纏繞線繩

在線束的壓線卡位置處，以每10根導(dǎo)線為一個(gè)單元纏繞線繩，外部整體逐層纏繞熱縮帶并吹縮，纏繞及固定的方式同方案1中的要求，確保壓線卡壓緊線束。

圖2 工藝方案2實(shí)施過(guò)程

表2 工藝方案2測(cè)試結(jié)果

隨機(jī)抽取10根線進(jìn)行拉力測(cè)試，測(cè)試過(guò)程如圖2所示，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。其中有4根線斷線，24#線的拉斷力為40.5N，26#線的拉斷力為33N、37N、43N。有6根線在拉力測(cè)試中沿軸向形變，24#線的拉力值分別為30N、40.5N、43N、57N，26#線的拉力值為33N、36.5N。拉力測(cè)試結(jié)果與各自線型的額定抗拉力有一定差距，這是由于在拉力測(cè)試時(shí)，拉力方向與單根導(dǎo)線的軸向方向不一致導(dǎo)致的。同時(shí)可以看出在此裝置中，24#線的抗拉力值存在較大不穩(wěn)定性，不適合工程應(yīng)用。

2.3 工藝方案3：每4根線為一個(gè)單元纏繞熱縮帶

在線束的壓線卡位置處，以每4根導(dǎo)線為一個(gè)單元纏繞線繩，如圖3所示。之后外部整體逐層纏繞熱縮帶并吹縮，纏繞及固定的方式同方案1中的要求，確保壓線卡壓緊線束。

隨機(jī)抽取5根24#導(dǎo)線進(jìn)行拉力測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3?？梢钥闯鰧?dǎo)線均產(chǎn)生軸向形變，且拉力測(cè)試值與該線型的額定抗拉力差距較大。說(shuō)明導(dǎo)線之間的摩擦力或緊固力較低，在實(shí)際應(yīng)用中不能保證活動(dòng)線束擾動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力不傳遞到該雙絞線的連接點(diǎn)處。

圖3 工藝方案3實(shí)施過(guò)程

表3 工藝方案3測(cè)試結(jié)果

2.4 工藝方案4：線束內(nèi)填充3M-2216環(huán)氧膠

表4 工藝方案4測(cè)試結(jié)果

處理方法同工藝方案1，僅把GD414硅橡膠更換為3M-2216環(huán)氧膠，隨機(jī)抽取導(dǎo)線進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果如表4所示?？梢钥闯鏊袑?dǎo)線均被拉斷，26#線的最小拉力值為46.5N，最大值為53.5N；24#線的最小拉力值為64.5N，最大拉力值為67N。雙絞線拉力值（兩根線一起拉）為104N。測(cè)試過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生線束整體抽出或單根導(dǎo)線脫出的情況，導(dǎo)線的抗拉力測(cè)試值已經(jīng)接近或超過(guò)各自的額定抗拉力值，且測(cè)試結(jié)果較為穩(wěn)定，是以上4種工藝方案中最適合工程應(yīng)用的一種。

2.5 在實(shí)際項(xiàng)目中的驗(yàn)證

在某航天項(xiàng)目中進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，某穿腔活動(dòng)線束的線束尾夾處理方法采用如上驗(yàn)證過(guò)的工藝方案4，同時(shí)保證各導(dǎo)線均有應(yīng)力釋放彎。按照項(xiàng)目大綱要求開(kāi)展了系列振動(dòng)試驗(yàn)，包括單機(jī)與整機(jī)的正弦振動(dòng)、隨機(jī)振動(dòng)等。其電測(cè)結(jié)果均為正常，且開(kāi)蓋檢查未見(jiàn)線束整體脫出或單根導(dǎo)線脫出的情況，導(dǎo)線的應(yīng)力釋放彎保持良好，焊點(diǎn)及壓接點(diǎn)外觀完好，這說(shuō)明線束擾動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力沒(méi)有傳遞到導(dǎo)線連接點(diǎn)處，滿足了預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。這進(jìn)一步印證了在有限空間內(nèi)，無(wú)額外應(yīng)力釋放點(diǎn)的情況下，導(dǎo)線間填充3M-2216環(huán)氧膠的工藝方法是一種可靠的壓線卡處理工藝方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

在航天項(xiàng)目中，由于空間和系統(tǒng)的限制，活動(dòng)線束的固定、走線、防護(hù)、綁扎等相關(guān)工藝過(guò)程關(guān)系著導(dǎo)線和焊點(diǎn)、壓接點(diǎn)的可靠性，直接影響整個(gè)項(xiàng)目的成敗得失。本文研究有限空間內(nèi)的活動(dòng)線束連接器尾夾高可靠處理工藝，在壓線卡處的導(dǎo)線間填充合適的環(huán)氧膠，將線束固定在壓線卡處，保證線束擾動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力不傳遞到連接點(diǎn)處，并在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)用且得到了驗(yàn)證。

后續(xù)將進(jìn)一步開(kāi)展研究，繼續(xù)優(yōu)化該尾夾處理工藝，顯著提高有限空間內(nèi)活動(dòng)線束的工藝實(shí)施水平，并將該工藝成果推廣至其他航天項(xiàng)目中。

1 黃鵬，張?jiān)讫?，張偉平，? 一種有限空間內(nèi)活動(dòng)線纜的布線工藝[J]. 電子工藝技術(shù)，2015，36(3)：158～162

2 孫亞振，陳鳴瑤. 車(chē)載電子設(shè)備方艙布線工藝[J]. 電子工藝技術(shù)，2013，34(4)：226～229

3 王威，張偉．高可靠性電子產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)及案例分析[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2020

Process of Connector Tail Clamp of Movable Harness in Limited Space

Tian Jingyu1Mu Xipeng2Wang Yulong1Wang Wei1Zhang Wei1Zhang Jun1

(1. Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033；2. Shanghai Electro-mechanical Engineering Institute, Shanghai 201109)

According to the actual needs of an aerospace project, the connector tail clamp processing technology of the movable wire harness is studied. Four process schemes are designed and tested. It is determined that the process method of filling epoxy glue between wires is a reliable wire clamp processing technology, which can ensure that the wire harness is compressed, so that the disturbance of the movable wire harness does not produce stress effect on the solder joints or crimping joints. Through this process, the high reliable process implementation of the active harness of a aerospace product is realized.

movable wire harness；connector tail clamp；wiring technology；limited space

科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2018YFB1107303）；國(guó)家自然科學(xué)基金（61535013）；吉林省科技發(fā)展計(jì)劃（20190302042GX）；裝備預(yù)研領(lǐng)域基金（61404140107）。

田景玉（1988），博士，凝聚態(tài)物理專(zhuān)業(yè)；研究方向：電裝工藝及大功率半導(dǎo)體激光器。

2020-02-24