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(tǒng)中的關(guān)鍵元器件對(duì)于整個(gè)電力、信號(hào)傳輸系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。而軍用連接器使用于軍工配套的地面設(shè)施、武器裝備、導(dǎo)彈等控制系統(tǒng)，其可靠性關(guān)乎于生命安全甚至與一場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)的勝敗和國(guó)家的存亡。電連接器的接觸件是整個(gè)連接器功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵零件，其分離力直接影響了接觸電阻、接觸連續(xù)性等重要電性能參數(shù)。因此軍用連接器成品在出廠前必須經(jīng)過經(jīng)過100%的分離力復(fù)測(cè)合格后才能發(fā)貨。在前期的檢測(cè)過程中所使用的檢測(cè)方式依賴人的判斷可靠性不高，甚至存在漏檢或誤判現(xiàn)象。本文所研究的方法旨在提升測(cè)試的可靠性和準(zhǔn)確性并有效的提高測(cè)試效率。

2 原生產(chǎn)檢測(cè)模式分析

2.1 產(chǎn)品的檢測(cè)背景

軍品連接器型號(hào)繁多每批訂單量多為兩位數(shù)而每個(gè)產(chǎn)品的芯數(shù)從幾芯到幾十芯不等。該種情況下無(wú)法給每個(gè)型號(hào)產(chǎn)品制作非標(biāo)檢測(cè)設(shè)備或?qū)Ｓ脵z測(cè)工裝進(jìn)行整體一次性測(cè)試，僅能采用人工逐孔測(cè)試的方式。

2.2 原始經(jīng)驗(yàn)測(cè)試方式

在最初的生產(chǎn)過程中該道工序一直是由有經(jīng)驗(yàn)的老師傅來(lái)把關(guān)。其方法為將產(chǎn)品插合端朝上放在水平桌面，使用產(chǎn)品的對(duì)接插針逐孔豎直插入憑借經(jīng)驗(yàn)判斷是否合格。該種方式能夠有效的排除未無(wú)彈性接觸件和過松接觸件，但無(wú)法量化的判斷插孔分離力的具體最小數(shù)值。這種方式過于依靠經(jīng)驗(yàn)，且無(wú)法量化的檢測(cè)結(jié)果就無(wú)法判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，故該種方式必須淘汰不能繼續(xù)使用。

2.3 吊砣檢測(cè)方式

為避免因檢測(cè)界限控制不清無(wú)法區(qū)分最小分離力的界限而將不合格品判為合格品或?qū)⒑细衿放袨楹细衿?，?jīng)改進(jìn)后采用吊砣測(cè)試來(lái)檢測(cè)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(duì)接平面朝下一次將每一個(gè)孔位豎直與吊砣標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)接。如圖1所示。通過提起產(chǎn)品觀察吊砣是否跟隨吊起來(lái)判斷產(chǎn)品是否能夠滿足最小分離力標(biāo)準(zhǔn)。最小分離力界限用吊砣的重量來(lái)標(biāo)定。

圖1 接觸件與吊砣標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)接

該種方式能夠準(zhǔn)確的測(cè)試出彈性接觸件是否滿足最小分離力要求，但連接器對(duì)界面朝下測(cè)試過程屬于盲插。對(duì)于大芯數(shù)的連接器來(lái)說(shuō)盲插測(cè)試難以控制是否有漏測(cè)或重復(fù)測(cè)試現(xiàn)象發(fā)生。這種測(cè)試方式準(zhǔn)確但測(cè)試風(fēng)險(xiǎn)過大，而實(shí)施過程中為避免漏測(cè)進(jìn)行人工翻轉(zhuǎn)逐孔確認(rèn)對(duì)接起測(cè)試效率嚴(yán)重降低。為準(zhǔn)確的測(cè)量一只產(chǎn)品使用該種方式每孔測(cè)試時(shí)間超過3s，對(duì)于60芯的產(chǎn)品每只測(cè)試時(shí)間達(dá)到3分鐘以上。

3 測(cè)試方式改進(jìn)分析

3.1 目標(biāo)定位

經(jīng)過原生產(chǎn)檢測(cè)模式的分析確定了改進(jìn)的目標(biāo)定位。新的測(cè)試方式一定要滿足最小分離力標(biāo)準(zhǔn)量化，測(cè)試過程直觀可視，避免使用人工經(jīng)驗(yàn)判斷，避免漏檢測(cè)現(xiàn)象，提高檢測(cè)效率等幾個(gè)方面。

3.2 新的改進(jìn)檢測(cè)方法分析

對(duì)常用生產(chǎn)型號(hào)進(jìn)行分析，市場(chǎng)上主要系列有十余個(gè)系列，每個(gè)系列少則幾十個(gè)型號(hào)多則上百個(gè)型號(hào)。如按型號(hào)來(lái)制作檢測(cè)工具顯然不現(xiàn)實(shí)，進(jìn)而改變統(tǒng)計(jì)方式以接觸件為統(tǒng)計(jì)目標(biāo)發(fā)現(xiàn)每個(gè)系列產(chǎn)品常用接觸件總類不超過5種不同系列存在檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)相同的情況。這樣僅需要幾十種不同規(guī)格的檢測(cè)工具便可通用于上千種型號(hào)產(chǎn)品的測(cè)試工作。因此確定采取系列通用化的制式檢測(cè)工裝設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)目標(biāo)。

4 工裝設(shè)計(jì)實(shí)施

4.1 工裝策劃總方案

經(jīng)過原測(cè)試方式與鎖定的測(cè)試目標(biāo)定位進(jìn)行對(duì)比分析得出，原始的測(cè)試方式與需求的目標(biāo)符合性最高，滿足過程可視化、避免漏檢測(cè)、高效率等。原始的測(cè)試方式欠缺的是量化的檢測(cè)數(shù)據(jù)及避免人工經(jīng)驗(yàn)的介入。因此現(xiàn)確定在原始的檢測(cè)模式上增加一個(gè)能夠量化最小分離力界限并且能夠自動(dòng)判別是否合格的檢測(cè)工裝。

4.2 工裝結(jié)構(gòu)設(shè)定

初步設(shè)定該工裝分機(jī)械系統(tǒng)與電子系統(tǒng)兩部分。機(jī)械系統(tǒng)負(fù)責(zé)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)接測(cè)試，電子系統(tǒng)負(fù)責(zé)判斷、報(bào)警、計(jì)數(shù)。

4.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)外形

考慮操作者的使用方便和效率將工裝機(jī)械結(jié)構(gòu)的外形設(shè)定為“筆形”，為了保證人手持舒適將其外形尺寸設(shè)置為φ10mm×100mm。筆尖結(jié)構(gòu)安裝測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)針實(shí)施插入對(duì)接。如圖2所示。

圖2 筆尖結(jié)構(gòu)安裝測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)針

4.3.2 機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)成

機(jī)械結(jié)構(gòu)部分由筆桿、連接桿、筆尖、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試針、彈簧、調(diào)節(jié)螺母組成。如圖3所示。

圖3 工裝機(jī)械結(jié)構(gòu)

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試針；取直徑與彈性接觸件相適配的耐磨測(cè)試針，用于與彈性接觸件對(duì)接并將分離力傳導(dǎo)至測(cè)力系統(tǒng)。

筆尖：用于連接標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試針與連接桿，通過止定螺釘鎖死標(biāo)準(zhǔn)針和連接桿。

連接桿：將標(biāo)準(zhǔn)針?biāo)苣Σ廉a(chǎn)生的分離力傳導(dǎo)至彈簧機(jī)構(gòu)，同時(shí)也是彈簧機(jī)構(gòu)的受力零件。

筆桿：工裝的手持部位，連接機(jī)構(gòu)及彈簧機(jī)構(gòu)在筆桿內(nèi)運(yùn)行。

彈簧：分離力的度量零件，依靠其自身在固定行程內(nèi)的彈力來(lái)測(cè)量分離力。

調(diào)節(jié)螺母：用于調(diào)節(jié)彈簧的可變行程長(zhǎng)度以便調(diào)節(jié)測(cè)試最小分離力的臨界值。

電極1、電極2：用于連接電子報(bào)警機(jī)構(gòu)，以辨別產(chǎn)品合格情況。

4.3.3 彈簧的選擇

為保證該工裝能夠量產(chǎn)，僅更換彈簧和標(biāo)準(zhǔn)針實(shí)現(xiàn)通用化，該工裝的彈簧放置空間在一定范圍內(nèi)留有余量。即僅能在有限的范圍內(nèi)選取彈簧的簧絲直徑、有效圈數(shù)、長(zhǎng)度等參數(shù)。選取彈簧時(shí)為了保證彈簧能夠長(zhǎng)期反復(fù)準(zhǔn)確的工作一般所需得到的測(cè)力值一般設(shè)置在彈簧的有效工作長(zhǎng)度的中間值處。為了能夠精確的選用彈簧在設(shè)計(jì)過程中借用了仿真軟件內(nèi)的彈簧設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)。選取了內(nèi)徑為φ4.5線徑分別為φ0.3、φ0.4、φ0.5、φ0.6四種線徑的優(yōu)質(zhì)彈簧。

4.4 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

以機(jī)械結(jié)構(gòu)上設(shè)定的兩個(gè)電極為電子系統(tǒng)的輸入點(diǎn)接通低壓控制電路?？刂齐娐穬?nèi)連接蜂鳴器、計(jì)數(shù)器。當(dāng)設(shè)定好預(yù)定分離力后便可通過蜂鳴器報(bào)警來(lái)分別檢測(cè)的分離力結(jié)果是否達(dá)到臨界值。而在大芯數(shù)連接器的連續(xù)檢測(cè)工作過程中，通過每只產(chǎn)品逐孔檢測(cè)后計(jì)數(shù)器的數(shù)值統(tǒng)計(jì)可以得到測(cè)試次數(shù)與孔位數(shù)對(duì)比可知是否有漏測(cè)現(xiàn)象發(fā)生。

4.5 檢測(cè)流程

當(dāng)設(shè)定值為最小分離力時(shí)：

將測(cè)試工裝機(jī)械結(jié)構(gòu)的測(cè)試針垂直插入產(chǎn)品孔位→勻速上提→蜂鳴器報(bào)警→產(chǎn)品合格。重復(fù)上述工作直至最后一個(gè)孔測(cè)試完畢后對(duì)比計(jì)數(shù)器數(shù)值。如出現(xiàn)蜂鳴器不報(bào)警則該孔位不合格，如計(jì)數(shù)器數(shù)值小于孔位數(shù)則有孔位漏測(cè)。

當(dāng)設(shè)定值為最大分離力時(shí)；測(cè)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(jīng)濟(jì)效益分析

5.1 效率提升

經(jīng)過原采用吊砣測(cè)試方法每孔測(cè)試時(shí)間3s，現(xiàn)采用工裝僅需0.5s/孔，單孔效率提升600%。

5.2 質(zhì)量提升

使用該工裝后避免人為經(jīng)驗(yàn)判斷將良品判為不良品而造成的返工成品和報(bào)廢成本。避免了漏檢和不良品未識(shí)別出進(jìn)而導(dǎo)致不良品流入軍品客戶而造成重大損失。

6 結(jié)語(yǔ)

此工裝的設(shè)計(jì)是為了解決軍用產(chǎn)品出廠分離力100%檢測(cè)的效率瓶頸提升及連接器檢測(cè)的有效性和可靠性。設(shè)計(jì)中從效率提升、電子識(shí)別替代人工識(shí)別、可靠性保證等方面進(jìn)行考慮和優(yōu)化。