MDF接線排漏裝簧片測試儀研發設計解析

摘要：MDF（Main Distribution Frame）是外線側連接銅芯雙絞線市話通信電纜，內線側連接交換或接入設備的用戶電路。文章以MDF縱列接線排為例，解析測試儀的研發設計過程，因MDF橫列接線排測試儀的原理、結構與MDF縱列接線排測試儀相似，只需取消MDF縱列接線排測試儀上的測試簧片組合即可。

關鍵詞：MDF；接線排；漏裝簧片；測試儀

中圖分類號：TN916 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0016-03

1 概述

由于接到客戶反復投訴漏裝簧片，影響公司聲譽，市場又無MDF接線排漏裝簧片測試設備出售，加之各MDF接線排生產商產品千差萬別，即使找到測試設備生產商，其單件設計生產加工費用也將居高不下，基于以上原因，所以決定自主研發設計MDF縱列接線排測試儀。

2 MDF縱列接線排漏裝簧片測試儀的功能

能準確監測到接線排上每個簧片的缺漏情況，并將漏裝簧片監測信號轉換成聲、光發出告警，以分辨接線排簧片數量正確與否。

3 MDF縱列接線排漏裝簧片測試儀的組成

（1）MDF縱列接線排漏裝簧片測試儀由外殼、電器電路、漏裝簧片測試信號獲取三大部分組成。

（2）外殼部分由箱體組合、支架、蓋板、固定箍、安裝用緊固件5部分組成。除緊固件外，外殼部分其余零件全部由厚度1～3mm的普通冷軋鋼板沖彎噴涂而成，外殼部分的功能是實現電器電路部分、漏裝簧片測試信號獲取部分連接、固定，對設備起到防護、保障測度人員安全。

（3）漏裝簧片測試信號獲取部分由架體、測試簧片組合（縱列接線排時需要、橫列接線排時不需要）、測試針、測試針安裝板4部分組成。

（4）電器電路部分由1個15V的穩壓電源、1個電源開關、1個行程開關、1個12VDC連續聲蜂鳴器、22個發光二極管（綠色2只，用于顯示電源及行程開關導通與否；紅色20只，用于顯示每對平行安裝的20組40只簧片是否缺漏）、1塊電路板、若干電阻、電容、三極管組成。

4 MDF縱列接線排漏裝簧片測試儀研發設計解析

4.1 漏裝簧片測試信號是關鍵

MDF縱列接線排漏裝簧片測試儀的外殼部分、電器電路部分按通常的機械及電路設計即可實現。因接線排零件小且簧片大部位置被塑料件包裹，使得取出測試信號困難，所以漏裝簧片測試信號獲取成為整個設計的關鍵，本文重點解析漏裝簧片測試信號獲取部分研發設計過程。

4.2 漏裝簧片測試信號獲取

4.2.1 漏裝簧片測試信號獲取位置。每塊MDF接線排上有40個簧片，分兩排平行裝于89×14.5mm的塑料安裝架上，在如此小的位置一次同時取出40個測試信號點已很困難，且受限于塑料件的包裹封閉，每個簧片上只有卡線口及外側面的兩種取點方式。如果從簧片卡口取測試信號點，測試時MDF縱列接線排以上、下做垂直運動來實現獲取簧片測試信號；如從簧片外側面取測試點，測試時MDF接線排不動，測試裝置以開、合做水平運動來實現獲取簧片測試信號；從加工難度、設計成本、復雜成度分析，決定采用從簧片卡口取測試點方式（即被測試工件在測試時上、下移動方式）來進行測試儀的研發設計。

4.2.2 確定獲取漏裝簧片測試信號測試針。

（1）確定測試針形狀。由于簧片頭部處尺寸為3.3×0.8mm、1個簧片上有2個卡口、每個卡口為喇叭狀，喇叭開口尺寸為1.2mm、喇叭根部尺寸為0.6mm、喇叭深度尺寸為0.8mm，為使測試針與簧片接觸可靠，決定采用圓形測試針。

（2）確定測試針材料。由于測試卡口位置很小，且測試針在測試過程中需反復承受向下的測試力，測試針的強度就顯得尤為重要，測試針材料須兼顧細小、高彈性、高強度的特點，否則測試針將可能經常斷裂而需要更換，經反復比較，決定選用彈簧鋼絲65Mn作為測試針的材料。

（3）測試針上施加測試力的大小。

因1塊MDF縱列接線排上有40只簧片，需要40只測試針同一時間分別獲取40只簧片的測試信號，測試時需同時向40只測試針施加向下壓力，且測試是不間斷反復進行的，所以測試施加力不能太大，否則人易疲勞，影響測試效率。假設測試針直徑取0.6mm。

按簡單載荷下梁的最大撓度：

ymax=PL3/3EI （1）

其中：P為向下施加測試力，單位為N；ymax為測試針向下的最大撓度，本次取1.2mm（因行程開關打開的行程為0.8～1.2mm），單位為mm；L為施加測試力位置到測試針懸臂點的距離，本設計取L=27.5mm，單位為mm；E為彈性模量，重要用途彈簧鋼絲65Mn為200000N/mm2；I為慣矩，圓形物體慣矩為I=πd4/64，單位為mm4。

由公式（1）知每一測試針上施加測試力為：

P=ymax×3EI/L3=1.2×3×200000×π×0.64/（64×27.53）=0.22N

40只測試針上測試施加力為：

P總=40×P=40×0.22=8.8N=0.898kg

每次施加向下的0.898kg測試力是正常人體能承受的范圍，所以可按此假設確定測試針直徑為0.6mm，在此需特別注意：在測試針形狀與材料確定后，測試力除與測試針的大小有關外，還與施加測試力位置到測試針懸臂點的距離有關，所以在結構設計時一定要考慮，即保證零件易加工、不變形又合適。

（4）測試針表面處理。由于測試針在電路中起導體作用，為防生銹，測試針表面做鍍金2um處理。

4.2.3 測試簧片組合。由于MDF縱列接線排中平行面對面安裝的1對簧片（2只簧片）是互相分離的，為使二簧片連接形成閉環電路，MDF縱列接線排測試儀需用1連接件即測試簧片組合將2只分離簧片連接起來。

測試簧片組合由1件測試簧片安裝板、2件測試簧片、1件測試簧片壓板組成。測試簧片設計成梳齒（20對40個齒對應40個簧片）狀，其40個齒在每次測試時需反復變形，所以測試簧片必須兼顧柔韌性與不生銹，本設計選材不銹鋼301-CSP-H，厚度為0.2mm，測試簧片組合中其余零件用45#鋼。

4.2.4 電器電路部分工作原理。平行面對面安裝的一對（2只）簧片自成1個閉環電路，20組（40只簧片）形成20路并聯回路。當接通電源、MDF縱列接線排上40只簧片全部裝齊，測試件下行至行程開關打開時，行程開關綠色指示燈亮，20個漏裝簧片紅色指示燈不亮、蜂鳴器不響；反之，只要出現漏裝1只或1只以上簧片則對應位置的紅色指示燈亮、蜂鳴器發出聲音報警。

4.2.5 測試儀裝配中需注意的問題。為了使40支測試針獲取的信息獨立互不干涉，測試針安裝板必須選用絕緣材料，本設計選用的是尼龍1010，在測試安裝板上加工40個直徑為0.6+0.05mm孔，在裝配40只直徑為0.6mm測試針時是困難的，需先用約80℃的熱水加熱測試針安裝板，使孔漲大才能裝入。

5 結語

MDF接線排漏裝簧片測試儀能實現漏裝簧片時發出聲、光告警，完全滿足設計輸入的要求，且操作簡便，測試準確率達到100%，檢驗效率比人工肉眼測試提高60%以上，利用此結構與原理，將測試儀擴展到同系列其他3個產品中，完全杜絕了接線排漏裝簧片出貨情況發生，自使用此測試儀后再未發生顧客對漏裝簧片問題的投訴，顧客滿意度得以提高。

參考文獻

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作者簡介：凌月湖（1964—），女，廣東始興人，廣東天樂通信設備有限公司工程師，研究方向：應用研發。

（責任編輯：秦遜玉）