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汽車線束端子退針原因分析
來源：www.mailyf.com 發(fā)布時(shí)間：2021年10月09日
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。襄陽(yáng)汽車線束加工,汽車全車線束加工廠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。
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。
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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。
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。
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