電連接器用鎖緊環失效機理分析及糾正措施

陽恩規

摘 要：本文以解決現場實際問題為出發點，針對電連接器用鎖緊環現場失效模式進行了失效機理分析，鎖緊環失效主要是裝配工藝和零件材料選擇上存在缺陷造成，針對兩類缺陷提出了兩種糾正措施，一是采取自動收口工裝對鎖緊環進行收口，二是選擇工程塑料作為替代鈹青銅材料，從顧客的反饋和生產實踐來看，糾正措施是可行的，也是有效的。

關鍵詞：鎖緊環 失效機理 糾正措施 收口 塑料

1 引言

電連接器產品外形結構各式各樣，其絕緣體與接觸件的固定方式也不盡相同，其中鎖緊環固定是較常見的一種固定方式，公司符合IEC1076-101標準的某接觸件產品屬于典型的鎖緊環固定結構，廣泛應用于通信、交通等行業。該產品由于鎖緊環失效多次被同一客戶投訴，一直沒有找到有效的糾正措施，給公司的市場開拓帶來了巨大壓力。

2 鎖緊環失效機理分析

2.1 失效模式描述

公司的某接觸件產品與國外一家公司的絕緣基座固定連接，其絕緣基座與某接觸件產品見圖1、圖2。

在客戶裝配現場發現，產品采用手工裝配，與絕緣基座插入力大，裝配困難，效率低，同時產品存在以下兩種失效模式，一種是鎖緊環退到接觸件固定槽尾部，第二種就是鎖緊環開口變形造成產品裝不進絕緣基座。

2.2 失效機理分析

根據現場的兩種失效模式，主要從結構設計、裝配工藝、零件材料三方面著手進行失效分析：

在結構設計上分析，主要從極限尺寸狀態下的裝配位置方面進行分析，只有當鎖緊環缺口位置緊貼大電流插孔時的極端情況下，會出現鎖緊環退到接觸件固定槽尾部的現象，但從生產實踐來看，發生該種事件的概率是非常小的，在結構設計上缺口設計是不可避免的，也是業界傳統設計方法，該種現象在用戶的可接受范圍之內的。

在裝配工藝上，有兩種裝鎖緊環的方法，一種是采用傘形工具從接觸件端部從上往下裝配，另一種直接從鎖緊環缺口裝入，受鎖緊環結構的限制，兩種裝配方式鎖緊環都外徑變大，因此兩種裝配方式都存在缺陷。

在零件材料上，某接觸件產品鎖緊環采用鈹青銅材料，該材料是一種高彈性材料，具有很高的機械性能，耐熱性能、耐磨性能和抗腐蝕性能，長期以來，它一直被認為是制造彈性零件最合適的材料。但是對該產品來說，鈹青銅的高彈性、高硬度也是導致鎖緊環裝配困難因素之一，同時鈹青銅零件經淬火后在時效過程中容易發生變形，加上材料成份和組織的不均勻性以及零件本身形狀不對稱等因素，結果發生零件的翹曲變形，所以在生產過程中經常發現鎖緊環翹曲變形的現象。

3 鎖緊環采取的糾正措施

從失效機理的分析情況來看，解決問題得從兩方面著手，一是在裝配工藝上采取措施，受鎖緊環結構的限制，不可能在裝鎖緊環工序采取有效措施，但是可以在裝鎖緊環工序后增加鎖緊環整形收口工序，使鎖緊環形狀恢復到原有狀態。二是在材料選用上，選用彈性和硬度低的材料，如選用低彈性材料磷青銅，屬于低溫退火型材料，不易變形，具有中低等級彈性，在業界已經開始采用，但同樣存在鎖緊環裝配變大的問題，本文不作闡述。再有就是選擇工程塑料材料，彈性和硬度都比金屬材料低，同時在鎖緊環裝配時也不會變大，最突出一點就是成本更加低，但必須考慮鎖緊環的固定性，本文重點闡述。

3.1 鎖緊環整形收口

鎖緊環整形收口是逐步使鎖緊環外形變小的過程，與鎖緊環裝配是互逆過程，在生產過程中先后采用了兩種收口方式：

a、采用收口鉗收口，該方法簡單、操作方便，但是缺點也很明顯：一是要求操作人員注意力相當集中，否則會損傷接觸件鍍層而出現廢品，在實際生產過程中出現了5%的報廢率;二是鎖緊環在裝配過程中出現變形不能夠有效整形，不能完全消除質量隱患。

b、采用整形功能的鎖緊環收口工裝收口，該方式采用阿基米德螺旋曲線的原理，利用馬達沖床自動收口整形，其整形收口工裝見圖3，該方法改善了收口鉗的缺點，并且對鎖緊環在裝配過程中出現變形能夠有效整形。

3.2 鎖緊環材料替代

3.2.1塑料件材料的選擇

為盡快有效的尋找合適的替代的塑料件材料，縮小材料尋找范圍，我們分析了國外樣機材料， 通過實驗和分析，國外樣機的材料確定為PES，它是一種耐高溫的非結晶性熱塑性樹脂，具有很高的耐沖擊性和韌性，其中玻纖的含量約為20%。

同時尼龍PA46作為連接器行業常用材料，由于其優越的穩定性，也作為本次選材的考慮范圍，該兩種材料性能對比如表1：

從以上對比情況來看，PES耐高溫能力和耐腐蝕能力比PA46要強，同時PA46本身具有吸水性的缺陷。但是單從價格成本來看，PA46材料采購成本約為PES材料的1/2，通過綜合考慮，在保證產品質量的前提下，我們選擇了加玻纖的PES作為鎖緊環的替代材料。

3.2.2 成型零件尺寸確定

對公司金屬鎖緊環和塑料樣機進行分析，其數據對見表2

金屬材料與工程塑料上強度上存在差異，塑料鎖緊環按照金屬鎖緊環尺寸加工，在接觸件固定性上不能滿足要求，結合公司實際情況，在保證接觸件尺寸不變的情況，對鎖緊環尺寸做了相應調整，具體數據見3。

3.2.3 塑料鎖緊環實施效果

成型的塑料鎖緊環示意圖見圖4。對鎖緊環進行了接觸件的固定性和溫升試驗，塑料鎖緊環能夠滿足使用要求，從對比的數據來看，產品溫升試驗兩種材料沒有明顯差別，固定性試驗塑料鎖緊環保持力遠遠大于GJB142B 要求保持力40N的要求。

4 結束語

從顧客投訴到質量問題的關閉處理，長達半年多時間，鎖緊環在電連接器中，也許是一個不起眼的零件，但是要把它做好也不是一件容易的事情。采取鎖緊環自動收口也許不是最好的措施，但是能夠滿足顧客的需求，說明措施是有效的、可行的。塑料鎖緊環在國內連接器行業還是一個全新的嘗試，得到顧客的認可，還需要一個很長的過程，但是市場在日益追求低成本的大形勢下（保證產品質量為前提），塑料鎖緊環替代金屬鎖緊環也許是一種新的趨勢。

參考文獻：

[1]GJB142B-2011 外殼定位小矩形連接器通用規范

[2]GJB 1217A-2009 電連接器試驗方法

[3]GJB 360B-2009 電子及電氣元件試驗方法