趙 葉，孫一航，賀世昌，楊小辰，張藝童

(陜西群力電工有限責任公司，陜西寶雞，721300)

1 引言

繼電器是一種自動控制元件,它廣泛應用在電力系統(tǒng)保護、生產過程自動化及各類自動、運動、遙控和通訊等自動化裝置中,是現(xiàn)代自動化系統(tǒng)中最基本的電氣元件之一。繼電器在裝配過程中,大部分零件的連接方式都采用點焊的方式,兩種零件在相互點焊時,必然會產生焊接飛濺物,這些焊接飛濺物如若清除不干凈將會對繼電器產生致命的影響,因此后期我們會對繼電器進行PIND(微粒碰撞噪聲檢測)篩選,剔除PIND檢測不合格的產品。

2 現(xiàn)狀及原因分析

2.1 現(xiàn)狀

某型電磁繼電器為我公司自主研制的1.5立方英寸平衡力式電磁繼電器,采用金屬熔焊密封,具有一個控制繞組,四組轉換觸點,可用于航天、航空等領域切換電路。該產品于2009年設計定型,按照產品詳細規(guī)范的要求,PIND篩選是按照GJB65B-1999中附錄B的要求進行最佳軸線方向一個面的PIND檢測。但是隨著航天、航空等領域的發(fā)展變化,越來越多的用戶對該產品的PIND提出了更高的要求,要求該產品在進行PIND檢測時按照GJB65B-1999中附錄B的要求進行兩個軸向三個面的PIND檢測。我們跟蹤了該產品近兩年以來的PIND篩選情況,發(fā)現(xiàn)該產品按照用戶的新要求進行PIND檢測時,PIND篩選合格率僅有75%左右,嚴重影響了產品的投入產出率和順暢交付,不僅造成經濟上的大量損失還影響了我公司的產品信譽度,因此提高該繼電器PIND篩選合格率成為一件比較重要的事項。

2.2 原因分析

經過我們對PIND篩選情況進行跟蹤統(tǒng)計以及失效分析后發(fā)現(xiàn),該產品PIND篩選檢測時的主要失效模式是機械噪聲較大。我們對失效樣品進行了分析,發(fā)現(xiàn)可能存在以下幾種原因:

1)與連接卡相配合的零件之間的配合間隙過大,造成產品產生機械噪聲。連接卡是連接電磁系統(tǒng)和接觸系統(tǒng)的一個零件,若與連接卡相互配合的零件之間的配合間隙過大,在做PIND檢測時,連接卡容易晃動。經過我們理論計算得出,該產品連接卡與托片之間的配合間隙為0.2mm～0.33mm,經過我們對失效產品進行數(shù)據(jù)分析以及摸底試驗后發(fā)現(xiàn),連接卡在PIND檢測時,受到沖擊臺沖擊振動作用,會在托片孔內進行晃動,從而表現(xiàn)出現(xiàn)機械噪聲。

2)連接卡壓力控制不到位,造成產品產生機械噪聲。連接卡的材料為銀鎂鎳帶,具有一定的壓力,若是連接卡壓力太小的話,在做PIND檢測時,連接卡容易晃動,形成可動部件。經查,該產品內控標準中僅要求用校正撥桿撥連接卡,要求連接卡應有明顯反力,未提出具體數(shù)值要求,這樣就會存在個別產品連接卡壓力太小的情況。經過數(shù)據(jù)對比以及失效分析發(fā)現(xiàn),當連接卡壓力<1N時,會導致產品在做PIND檢測時表現(xiàn)出過大的機械噪聲。

3)雙線圈連接線過長,造成產品產生機械噪聲。兩個線圈之間的連接線采用引線夾固定在軛鐵處,在引線夾固定位置附近的連接線較為牢固,而較遠的地方處于類似懸臂梁的結構。該產品兩個線圈之間的連接線長度在20mm～25mm之間,當產品在做PIND篩選時,在沖擊的作用下連接線會出現(xiàn)晃動,經計算晃動量最大可達到3mm,如此大的晃動量會撞擊周圍零部件造成產品在做PIND檢測時表現(xiàn)出過大的機械噪聲。

4)線圈引出線的連接處固定不到位,造成產品產生機械噪聲。線圈引出線與底座上的線圈引出線連接處采用聚四氟乙烯套管穿入后壓緊在線圈與固定片之間,隨著產品振動、PIND篩選,引線套管有可能松動,造成產品在做PIND檢測時表現(xiàn)出過大的機械噪聲。

5)軸向晃動量過大,造成產品產生機械噪聲。電磁系統(tǒng)在點焊軸架以后,若軸向竄動量過大時,在做PIND檢測時,軸會在里面晃動。該產品設計文件中規(guī)定軸架點焊以后軸向竄動量≤0.15mm,經過我們對合格產品和失效產品的數(shù)據(jù)進行對比分析后發(fā)現(xiàn),當軸向竄動量>0.1mm時,會導致產品在做PIND檢測時表現(xiàn)出過大的機械噪聲。

3 改進措施及效果驗證

3.1 改進措施

針對上述分析結果,我們制定了以下相應改進措施:

圖1 改進前

圖2 改進后

2)對連接卡在受力的情況下,其口部的變形量情況進行仿真分析,仿真結果如圖3所示:

圖3 力-位移

從繼電器連接卡靜態(tài)力-位移模擬可知,當連接卡受到1N的力時,連接卡口部變形量最大可達到0.5mm。從該繼電器實際裝配情況來看,總裝要求連接卡裝入以后,口部變行量大于0.5mm,這與仿真結果基本接近。經查設計圖紙,連接卡開口尺寸為3.7mm,電磁系統(tǒng)與接觸系統(tǒng)之間距離為3.15mm,正常情況下連接卡裝入后,口部變形量為0.55mm。從實際對連接卡的壓力測試情況來看,實際裝配過程中會存在連接卡壓力<1N的情況,因此在后期應重點控制連接卡的開口尺寸,保證零件的尺寸一致性,并且在繼電器機構機械參數(shù)調整時,增加對連接卡壓力的測試,解決產品的相關機械噪聲問題。

3)線圈包扎完成后,兩線圈之間連接線長度控制在13mm±1.5mm,連接線要盡量控制成直線狀態(tài)(圖5),這樣會將連接線的晃動量從原來的3mm(圖4)大大減小到0.8mm,解決產品的相關機械噪聲問題。

圖4 改進前

圖5 改進后

4)線圈引出線的連接處,原來用穿入聚四氟乙烯套管的方法保護連接處的絕緣,現(xiàn)改為用熱縮管穿入,熱縮后收緊,然后壓緊在固定片與線圈之間,解決產品的相關機械噪聲問題。

5)將軸向竄動量由原來的≤0.15mm改為軸向竄量為0.05mm～0.08mm,改進后的軸向竄動量明顯變小,解決產品的相關機械噪聲問題。

4 效果驗證

采用上述改進措施后,近兩年我們根據(jù)合同任務裝配了多個批次產品進行PIND篩選驗證,經驗證,該產品的PIND篩選合格率相較前兩年有了較大程度的提升,由75%提升至94%以上,解決了該產品PIND篩選合格率低的問題。

5 結論

本文通過對某型電磁繼電器PIND篩選合格率低的現(xiàn)狀進行了分析,總結出了影響產品PIND篩選合格率的因素,并針對這些因素制定了相應的解決措施。經過近兩年裝配產品進行了篩選驗證,驗證結果表明改進措施是有一定效果的,經過改進,大大提高了該電磁繼電器的PIND篩選合格率,減少了廢品損失,降低了產品的生產成本,為我公司降本增效做出了一定貢獻。經過本文的研究,得出的相關結論可以有效推廣至同類型電磁繼電器中,具有一定的借鑒價值。