汽車插接器端子退針分析及解決方案

　　線束插接器用于汽車電路各連接點(diǎn)的連接，是汽車上的重要零件，其品質(zhì)好壞直接影響到電力或信號(hào)的傳輸效果。插接器在汽車中占的成本比例較小，但在汽車使用中若出現(xiàn)品質(zhì)問題，往往產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，且維修成本大幅增加，因此，插接器的品質(zhì)越來越得到汽車制造商及零部件供應(yīng)商的重視。

　　端子退針是線束插接器比較常見的一種失效形式。端子退針是指插接器完成裝配后，端子與護(hù)套非正常分離，從而使插接器功能喪失。此種失效形式的形成原因一般包括3個(gè)方面：①端子在護(hù)套中的保持力不合格；②對(duì)插干涉；③產(chǎn)品應(yīng)用問題。本文根據(jù)這3個(gè)方面的原因?qū)Σ褰悠鞫俗油酸樳M(jìn)行分析并提出解決方案。

　　1.端子在護(hù)套中的保持力不合格

　　端子在護(hù)套中的保持力是指沿軸向使端子與護(hù)套分離所需的力。

　　為避免出現(xiàn)端子退針的現(xiàn)象，插接器的性能試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)端子在護(hù)套中的保持力做了嚴(yán)格規(guī)定：①規(guī)格不大于2.8的插接器保持力大于40N；②規(guī)格大于2.8的插接器保持力大于60N。

　　實(shí)踐中較多端子退針現(xiàn)象的產(chǎn)生都是因?yàn)楸３至Σ粷M足規(guī)定。一般來說，端子在護(hù)套中的保持力不合格的原因有：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題及材料選擇問題。

　　1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題主要是指端子和護(hù)套的掛接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這種掛接結(jié)構(gòu)一般是一種彈性結(jié)構(gòu)，分為護(hù)套上采用彈性結(jié)構(gòu)和端子上采用彈性結(jié)構(gòu)。

　　1.1.1護(hù)套上采用彈性結(jié)構(gòu)

　　護(hù)套上采用彈性結(jié)構(gòu)，將端子和護(hù)套裝配所需要的彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在護(hù)套上，在端子和護(hù)套裝配過程中，通過護(hù)套彈舌（設(shè)計(jì)在護(hù)套上的彈性結(jié)構(gòu)）受力變形，實(shí)現(xiàn)端子和護(hù)套的裝配。在端子和護(hù)套裝配到位后，護(hù)套彈舌由于受力解除而恢復(fù)至原始狀態(tài)。該護(hù)套彈舌和設(shè)計(jì)在端子上的掛臺(tái)結(jié)構(gòu)的配合，保證護(hù)套對(duì)端子的有效定位。護(hù)套彈舌的剪切強(qiáng)度決定了端子在護(hù)套中的保持力。剪應(yīng)力計(jì)算公式如下：

　　式中：τ———材料所受的剪應(yīng)力；F———材料剪切方向受力；A———剪切面積；［τ］——材料的許用屈服剪應(yīng)力。

　　由公式（1）可知：材料剪切方向承受的最大力與材料的剪切面積成正比，與材料的許用剪應(yīng)力成正比。護(hù)套彈舌設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)材料選定后，材料的許用屈服剪應(yīng)力即固定不變，要保證產(chǎn)品滿足端子在護(hù)套中的保持力（剪切方向受力）要求，需保證護(hù)套彈舌的剪切面積滿足要求值。

　　實(shí)踐中由于考慮到端子和護(hù)套的設(shè)計(jì)間隙，因此剪切面積應(yīng)按極限惡劣情況計(jì)算。端子和護(hù)套的設(shè)計(jì)間隙應(yīng)能保證在極限惡劣情況下計(jì)算出的剪切面積所能承受的屈服剪應(yīng)力大于要求的端子在護(hù)套中的保持力。

　　1.1.2端子上采用彈性結(jié)構(gòu)

　　端子上采用彈性結(jié)構(gòu)是指將端子和護(hù)套裝配所需要的彈性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在端子上，在端子和護(hù)套裝配過程中，通過端子彈舌（設(shè)計(jì)在端子上的彈性結(jié)構(gòu)）受力變形，實(shí)現(xiàn)端子和護(hù)套的裝配。在端子和護(hù)套裝配到位后，端子彈舌由于受力解除而恢復(fù)為原始狀態(tài)。該端子彈舌和設(shè)計(jì)在護(hù)套上的掛臺(tái)結(jié)構(gòu)的配合，保證護(hù)套對(duì)端子的有效定位。

　　端子彈舌的屈服強(qiáng)度決定了端子在護(hù)套中的保持力。由公式（1）可知：端子彈舌設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)材料選定后，材料的許用剪應(yīng)力即固定不變，要保證產(chǎn)品滿足端子在護(hù)套中的保持力（剪切方向受力）要求，需保證端子彈舌的剪切面積滿足要求值。

　　實(shí)踐中由于考慮到端子和護(hù)套的設(shè)計(jì)間隙，除考慮端子彈舌的剪切面積（材料厚度和彈舌寬度）外，應(yīng)保證極限惡劣情況下，端子彈舌與設(shè)計(jì)在護(hù)套上的掛臺(tái)結(jié)構(gòu)具有完整的配合。

　　1.2材料選擇問題

　　1.2.1護(hù)套材料選擇

　　插接器護(hù)套常用材料有：聚酰胺（俗稱尼龍）、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、ABS等。

　　對(duì)于護(hù)套彈舌結(jié)構(gòu)，一般主要考慮材料的韌性，根據(jù)滿足韌性要求的材料的許用屈服剪應(yīng)力設(shè)計(jì)彈舌結(jié)構(gòu)的尺寸。

　　需要強(qiáng)調(diào)的是，材料的許用屈服剪應(yīng)力應(yīng)按材料經(jīng)受插接器可能存在的高溫老化、溫度-濕度循環(huán)、化學(xué)液體腐蝕等試驗(yàn)后的允許值計(jì)算。如果按試驗(yàn)后的許用屈服剪應(yīng)力值設(shè)計(jì)彈舌結(jié)構(gòu)無法滿足要求，則應(yīng)考慮更換材料或使用二次鎖結(jié)構(gòu)（圖2）來解決。

　　當(dāng)插接器初始保持力正常，試驗(yàn)后保持力不合格出現(xiàn)退針時(shí)，一般是因?yàn)榘词褂貌牧系某跏荚S用屈服剪應(yīng)力設(shè)計(jì)了彈舌結(jié)構(gòu)造成的。

　　1.2.2端子材料選擇

　　插接器端子常用材料有：紫銅、黃銅、青銅。根據(jù)它們的硬度情況又可分為軟、半硬、硬3種狀態(tài)。

　　這3種材料中，紫銅應(yīng)用較少，一般用于接地孔式或叉式接頭等。黃銅和青銅應(yīng)用較多。黃銅的導(dǎo)電性能比青銅好，而青銅的硬度和彈性比黃銅好。當(dāng)使用端子彈舌結(jié)構(gòu)時(shí)，一般應(yīng)使用青銅。使用黃銅材料經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)保持力不足的現(xiàn)象。

　　2端子對(duì)插干涉

　　端子對(duì)插干涉是指插接器的公端和母端在對(duì)插過程中，由于公端子插入母端子非有效區(qū)域，從而使插接器出現(xiàn)端子退針等功能喪失現(xiàn)象的失效形式。一般來說，端子對(duì)插干涉的原因有：①結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題；②端子插拔力問題。

　　2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題

　　涉及到端子對(duì)插干涉的插接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題主要有：插接器的中心距設(shè)計(jì)問題（包括尺寸錯(cuò)誤或公差過大等）、端子和護(hù)套配合間隙設(shè)計(jì)問題（包括間隙過大或過?。┑取?/p>

　　當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在問題時(shí)會(huì)出現(xiàn)插接器對(duì)插過程中公端子和母端子不對(duì)中，這種不對(duì)中出現(xiàn)在x方向時(shí)（圖3），會(huì)出現(xiàn)公端子頂在面B的頂部或面C上，程度較輕時(shí)會(huì)造成插接器插拔力偏大，程度嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成插接器插接過程出現(xiàn)端子退針。這種不對(duì)中出現(xiàn)在y方向時(shí)（圖4），會(huì)出現(xiàn)不應(yīng)該的母端子露出部分，公端子易頂在母端子露出部分，程度較輕時(shí)會(huì)造成插接器插拔力偏大，程度嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成插接器插接過程出現(xiàn)端子退針。

　　例如，某汽車廠總裝車間發(fā)動(dòng)機(jī)艙熔斷絲盒與線束對(duì)插裝配過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)線束端插接器端子頻繁退件且插入力較大，退針發(fā)生比率為15%，插入力大發(fā)生比例為全部。經(jīng)對(duì)問題件分析，發(fā)現(xiàn)由于與線束端對(duì)插的相應(yīng)熔斷絲盒結(jié)構(gòu)中心距設(shè)計(jì)問題，造成對(duì)插過程中公端子和母端子不對(duì)中，從而造成線束端插接器與熔斷絲盒裝配過程中插入力較大且線束端插接器端子部分退針。對(duì)熔斷絲盒相應(yīng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)后，該問題得以解決。

　　2.2端子插拔力問題

　　由于裝配性能的要求，插接器端子插拔力應(yīng)越小越好，而過小的插拔力將使插接器的接觸電阻增大，導(dǎo)電能力降低。因此，合適的端子插拔力是在保證插接器電性能的前提下滿足插接器裝配性能的要求。為提高端子的導(dǎo)電能力，實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)端子的插拔力被加大，一般情況下，這會(huì)導(dǎo)致裝配困難。而當(dāng)端子插拔力大于端子在護(hù)套中的保持力時(shí)，則可能導(dǎo)致插接器對(duì)插過程中的端子退針。

　　3產(chǎn)品應(yīng)用問題

　　涉及到插接器端子退件的產(chǎn)品應(yīng)用問題，主要是指在線束生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的可能造成端子退針的問題。一般包括端子壓接問題和端子裝配問題。

　　“香蕉”端子是端子壓接過程常出現(xiàn)的問題。是指由于不當(dāng)壓接導(dǎo)致的端子過度彎曲，使端子的接合區(qū)和壓接區(qū)的中心線不平行，見圖5。

　　過度彎曲的程度較輕時(shí)會(huì)造成插接器的插拔力增大，影響裝配性能；程度嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致插接器對(duì)插過程中公端子無法插入母端子的有效插入?yún)^(qū)域，從而造成端子退針。

　　例如，某汽車廠總裝車間后尾燈與線束對(duì)插裝配過程中，曾經(jīng)出現(xiàn)線束端插接器端子頻繁退針，發(fā)生比率為20%，經(jīng)對(duì)問題件分析，發(fā)現(xiàn)由于端子的不當(dāng)壓接，出現(xiàn)部分端子過度彎曲（香蕉端子），從而造成線束端插接器與后尾燈裝配過程中線束端插接器端子退針。對(duì)端子壓接調(diào)整后，該問題得以解決。

　　4結(jié)論

　　連接器端子退針的原因包括3個(gè)方面：

　　①端子在護(hù)套中的保持力不合格———一般是設(shè)計(jì)原因、制造原因或使用材料的原因造成的；

　?、趯?duì)插干涉———一般是設(shè)計(jì)原因或制造原因造成的；

　　③產(chǎn)品應(yīng)用問題———主要是在產(chǎn)品使用過程中不合適的使用方法造成的。

　　實(shí)際使用時(shí)，如果出現(xiàn)端子退針的情況，應(yīng)先分析形成問題的原因，有針對(duì)性地加以解決。