电连接器用锁紧环失效机理分析及纠正措施

阳恩规

摘 要：本文以解决现场实际问题为出发点，针对电连接器用锁紧环现场失效模式进行了失效机理分析，锁紧环失效主要是装配工艺和零件材料选择上存在缺陷造成，针对两类缺陷提出了两种纠正措施，一是采取自动收口工装对锁紧环进行收口，二是选择工程塑料作为替代铍青铜材料，从顾客的反馈和生产实践来看，纠正措施是可行的，也是有效的。

关键词：锁紧环 失效机理 纠正措施 收口 塑料

1 引言

电连接器产品外形结构各式各样，其绝缘体与接触件的固定方式也不尽相同，其中锁紧环固定是较常见的一种固定方式，公司符合IEC1076-101标准的某接触件产品属于典型的锁紧环固定结构，广泛应用于通信、交通等行业。该产品由于锁紧环失效多次被同一客户投诉，一直没有找到有效的纠正措施，给公司的市场开拓带来了巨大压力。

2 锁紧环失效机理分析

2.1 失效模式描述

公司的某接触件产品与国外一家公司的绝缘基座固定连接，其绝缘基座与某接触件产品见图1、图2。

在客户装配现场发现，产品采用手工装配，与绝缘基座插入力大，装配困难，效率低，同时产品存在以下两种失效模式，一种是锁紧环退到接触件固定槽尾部，第二种就是锁紧环开口变形造成产品装不进绝缘基座。

2.2 失效机理分析

根据现场的两种失效模式，主要从结构设计、装配工艺、零件材料三方面着手进行失效分析：

在结构设计上分析，主要从极限尺寸状态下的装配位置方面进行分析，只有当锁紧环缺口位置紧贴大电流插孔时的极端情况下，会出现锁紧环退到接触件固定槽尾部的现象，但从生产实践来看，发生该种事件的概率是非常小的，在结构设计上缺口设计是不可避免的，也是业界传统设计方法，该种现象在用户的可接受范围之内的。

在装配工艺上，有两种装锁紧环的方法，一种是采用伞形工具从接触件端部从上往下装配，另一种直接从锁紧环缺口装入，受锁紧环结构的限制，两种装配方式锁紧环都外径变大，因此两种装配方式都存在缺陷。

在零件材料上，某接触件产品锁紧环采用铍青铜材料，该材料是一种高弹性材料，具有很高的机械性能，耐热性能、耐磨性能和抗腐蚀性能，长期以来，它一直被认为是制造弹性零件最合适的材料。但是对该产品来说，铍青铜的高弹性、高硬度也是导致锁紧环装配困难因素之一，同时铍青铜零件经淬火后在时效过程中容易发生变形，加上材料成份和组织的不均匀性以及零件本身形状不对称等因素，结果发生零件的翘曲变形，所以在生产过程中经常发现锁紧环翘曲变形的现象。

3 锁紧环采取的纠正措施

从失效机理的分析情况来看，解决问题得从两方面着手，一是在装配工艺上采取措施，受锁紧环结构的限制，不可能在装锁紧环工序采取有效措施，但是可以在装锁紧环工序后增加锁紧环整形收口工序，使锁紧环形状恢复到原有状态。二是在材料选用上，选用弹性和硬度低的材料，如选用低弹性材料磷青铜，属于低温退火型材料，不易变形，具有中低等级弹性，在业界已经开始采用，但同样存在锁紧环装配变大的问题，本文不作阐述。再有就是选择工程塑料材料，弹性和硬度都比金属材料低，同时在锁紧环装配时也不会变大，最突出一点就是成本更加低，但必须考虑锁紧环的固定性，本文重点阐述。

3.1 锁紧环整形收口

锁紧环整形收口是逐步使锁紧环外形变小的过程，与锁紧环装配是互逆过程，在生产过程中先后采用了两种收口方式：

a、采用收口钳收口，该方法简单、操作方便，但是缺点也很明显：一是要求操作人员注意力相当集中，否则会损伤接触件镀层而出现废品，在实际生产过程中出现了5%的报废率;二是锁紧环在装配过程中出现变形不能够有效整形，不能完全消除质量隐患。

b、采用整形功能的锁紧环收口工装收口，该方式采用阿基米德螺旋曲线的原理，利用马达冲床自动收口整形，其整形收口工装见图3，该方法改善了收口钳的缺点，并且对锁紧环在装配过程中出现变形能够有效整形。

3.2 锁紧环材料替代

3.2.1塑料件材料的选择

为尽快有效的寻找合适的替代的塑料件材料，缩小材料寻找范围，我们分析了国外样机材料， 通过实验和分析，国外样机的材料确定为PES，它是一种耐高温的非结晶性热塑性树脂，具有很高的耐冲击性和韧性，其中玻纤的含量约为20%。

同时尼龙PA46作为连接器行业常用材料，由于其优越的稳定性，也作为本次选材的考虑范围，该两种材料性能对比如表1：

從以上对比情况来看，PES耐高温能力和耐腐蚀能力比PA46要强，同时PA46本身具有吸水性的缺陷。但是单从价格成本来看，PA46材料采购成本约为PES材料的1/2，通过综合考虑，在保证产品质量的前提下，我们选择了加玻纤的PES作为锁紧环的替代材料。

3.2.2 成型零件尺寸确定

对公司金属锁紧环和塑料样机进行分析，其数据对见表2

金属材料与工程塑料上强度上存在差异，塑料锁紧环按照金属锁紧环尺寸加工，在接触件固定性上不能满足要求，结合公司实际情况，在保证接触件尺寸不变的情况，对锁紧环尺寸做了相应调整，具体数据见3。

3.2.3 塑料锁紧环实施效果

成型的塑料锁紧环示意图见图4。对锁紧环进行了接触件的固定性和温升试验，塑料锁紧环能够满足使用要求，从对比的数据来看，产品温升试验两种材料没有明显差别，固定性试验塑料锁紧环保持力远远大于GJB142B 要求保持力40N的要求。

4 结束语

从顾客投诉到质量问题的关闭处理，长达半年多时间，锁紧环在电连接器中，也许是一个不起眼的零件，但是要把它做好也不是一件容易的事情。采取锁紧环自动收口也许不是最好的措施，但是能够满足顾客的需求，说明措施是有效的、可行的。塑料锁紧环在国内连接器行业还是一个全新的尝试，得到顾客的认可，还需要一个很长的过程，但是市场在日益追求低成本的大形势下（保证产品质量为前提），塑料锁紧环替代金属锁紧环也许是一种新的趋势。

参考文献：

[1]GJB142B-2011 外壳定位小矩形连接器通用规范

[2]GJB 1217A-2009 电连接器试验方法

[3]GJB 360B-2009 电子及电气元件试验方法