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论端子压接规范的快速计算模板制作

来源:作者:2021-06-01 17:36

摘 要 :

1. 压接标准,压接建模(计算方式)与压接规范三者之间一一对应的关系,因此所有的结论均是有一定的条件范畴下的。当压接标准首要条件发生了变化,则最后的结论(压接规范)也会随之变化。此文研究以德国大众的冷压端子压接标准 VW60330(2013 版)作为此次的研究范畴;


2. 找寻端子零件与压接规范之间的一定数学逻辑关系,再使用EXCEL 来进行建模,最后再依靠其强大的计算功能,在只需要输入简单的某些基本参数后,整个计算表格就能迅速计算出压接规范的各个参数,并同时能自动生成最后的压接规范;


3. 从最前期的压接规范再到产品图纸上各种参数识别,最后选择使用的相关专业性辅助理论和不同的几何计算逻辑关系来进行推算演算。不同的计算方式,出来的结果的精确度也是有所不同,甚至相差甚远。因此,还需要在整个演算模块设计完成后,还需要使用现实中的压接规范,压接测试报告等一些列的数据和佐证来反向验证和确认建模的准确性和精准性。


4. 关于偏差的考量:

4.1  不同厂家(这里针对的是能自行制定和定义压接规范的生产厂家)的各自使用的软件和计算方式不同,经验取值不同等因素影响,因此可能针对一样的端子和线缆,也有可能定义出的压接规范也会有所差异。


4.2  同理,理论值也是在忽略了一系列影响很小的因素中而简化出来的模拟计算;而实际的测试结果也是受到了设备精度,设备校正,设备参数设定,人工捕捉误差等一系列因素原因。因此理论值和实际值也是存在一定的偏差。理论上,这样的偏差越小越好。但是不管如何,这其中都有一个很关键的因素,即贯穿整个操作中的相关人员的专业技术能力。能力越高,经验越足,则不管是理论建模还是实际的测试结果,都会理想的结果偏差很小。


4.3 每个标准(不论是企业标准或者是行业标准)也都有各自的认可范围,比如压接面,TE 的端子压接规格(GER_SS_114-18022)中,是可以接受少量的,而对于某些客户而言,这又是不可接受的,所以,站在线束企业的角度,虽然是会参考和借鉴端子供应商的规格来指导自己公司的端子压接,但是,在供应商和客户的某些信息和要求有矛盾时 ,最终依然会以客户的要求作为最终的标准进行管控。


关键词:低压端子,冷压接,压接标准VW60330,压接规范,EXCEL

 

一、市场和背景

随着时代的发展,目前的时代过了初期大工业时代的纯机械化,而早已步入了机械和电气合二为一机电时代。各种仪器,设备,机车,电器,航空器具,电子数码等广泛兴起和普及,作为其指令传输载体(传输电流或者信号)的线束,也随着他们的普及,在我们的生活中运用得越来越广泛,所以线束的要求也越来越正规和严格。在线束的整个加工工艺中,零零总总算起来也有 20~30 种之多,但是在其中,能成为关键和重点管控的工艺也仍然是那几种:端子压接,焊线,穿端子,电测等。而不管是对行业还是某个企业,端子压接这个工艺永远都是这里面的重点关注和管控对象。


目前市面上常规的端子从大到小,从0.08 到 120 平方不等。当然也有 120 以上更大的规格的高压电缆压接,只是在我们周围生活中所接触的机会不多,以及由于目前制造工艺的原因,以及现在的工艺发展发展出了很多类型的压接,我初步进行了分类和整理,如表 1 所示:

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备注:根据目前行业的端子模具压接分类,暂定将 6 平方(包含)以下的定义为小型端子,6 平方以上的定义为大型端子;


因此,目前市面上的端子压接类型除了以前的 B 型压接外(如图 1),也逐渐分出了很多种类型的压接。比如对于大平方端子(一般常规的是 6平方以上)一般是采用铜管结构的正六边形压接(图 2),或者特殊小型针状端子的四点压接(图 3),对于管状端子的正六边/四边型压接(图 4),对于线缆 OD 远小于端子压接桶的点压式压接(图 5),以及特殊方式的 8 字型压接(图 6)等方式;因此(图 2)到(图 6)这些特殊的压接方式,或者是压接讨论比较简单(如正多边形的压接),或者是使用频率不高,因此放在其他专题中单独进行研究和讨论,在此不作为研究内容。因此此文仅针对市面上使用范围比较广的,规格一般在 0.22~6 平方的低压夹片端子的压接;此类端子一般都是有前后 U 型夹片的结构。前夹片包住线缆导体,后夹片包住线缆胶皮,进行加强固定作用;如下所示:


根据以下图示,我们可以发现,除了图 1 外,其他类型的压接都是纯导体压接(即线缆绝缘皮的未参与到压接中)。

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目前,国内的现状是虽然国内做端子的厂家不少,但是能设计和提供端子压接规范的公司却凤毛麟角。就其原因,个人理解如下:


1. 绝大多数国内的端子设计和开发缘于对国外端子的借鉴和逆向工程。此类厂家目前还是处于拿来主义阶段:对于新品,更多的是参照已经完成好的其他厂家的样本,进行全方面的拷贝。所以他们只是单纯地在做仿品,缺乏端子的开发技术和实力,更是在此方面和行业的欠缺研究和耕耘。因此,在理论上的研究中缺乏了对端子的定义,设计,模拟,验证确认以及使用的探讨过程。国内一大堆的中小企业就是属于此列;将其定义归类为三级厂家;


2. 相对于前者厂家,他们有一定的实力,但也只是专注于端子的结构开发而已,不涉及到端子的压接规范开发。因为这跨行业涉及到了线束行业,而不再单纯地端子结构设计和冲压模具设计,所以作为这些厂家是没有必要,意识和精力在此新的行业里进行深究;虽然他们的端子也是沿袭了 MOLEX,TE,JST 等品牌厂家的结构设计,但是,他们自身也应该还是有一定的研发能力的。所以在开发某些新结构的产品中,还是有一定的技术实力;他们能系统地对外进行专业行业的连接器和端子的进行品牌销售,也有自己的产品品牌, 而且也在市场上得到了一定的认可。将其定义归类为二级厂家;比如深圳长江,浙江红星, 浙江德利来,宁波正耀,昆山贝尔等企业。这些企业正在迎头赶上,像华为小米手机一样, 在逐渐形成自己的市场品牌,和国际品牌一争高下;


3. 这类是站在这个行业最高端的企业,更是这个行业的鼻祖。他们开创了这个行业的市场,也在这个行业里深耕了数十年,甚至是百年的历史和沉淀,因此不管是市场占用率, 还是自身的研发实力,或者是相关配套的开发资源,经验等都对于其他品牌厂家有着碾压般的实力存在。因此,他们对其端子设计以及周边压接规范,使用定义上均有着充分足够的资源(CAD,CAE 以及诸多足够的测试仪器与设备)来校验和实现。就如我们常见的 TE(泰科),Molex(莫仕),Yazaki(矢崎)等企业。所以,目前市面上的这类技术上的很多经验,理论以及资料均源自于他们。目前他们站在这个行业的金字塔尖,而国内的企业均未跻身于此行列之内;将其定义归类为一级厂家;


因此,如前所述,站在金字塔身和塔底的国内端子制造企业,是没有这个经验,资质和资源来科学地缜密,细致,且有逻辑地将端子的压接规范定义出来,而将此任务交给了端子压接模具制造厂家。而他们则更没有对应的资质和能力,对于压接规范和压接刀片的设计,也只是凭着经验来选取。因此这样对于下游的线束企业的使用,存在很大的风险。


个人认为,这个研究的核心还是 CAE 模拟软件,就是以数学计算的结果来代替绝大部分的的人工经验的设定和判定。虽然不管用什么办法和软件,其中都会有些参数或者条件还是需要人工输入经验值,但是通过计算机的强大运算能力和模拟,会尽可能地减少此类的纯经验误差。虽然市面上此类的资料和著作不少,但是感觉在整套理论上串联得比较少,或者就是一个纯的理论讲解,缺乏实际的数据演练和操作,这对于对此方面感兴趣和想入门的人士来说,只能接受到理论皮毛,不能进入到实际演练中。而本人非 CAE 专业性人士,只能通过收集整理市面上的相关信息和专业知识进行串通,再使用最常见的EXCEL将其串联在一起,达到 CAE 模拟的最终效果,完成压接规范设计。完成对其人工演算和模拟。这也是本人对此课题进行研究的出发点和探讨。并且希望能通过这套体系的研究,也为后续新端子夹片设计,端子压接刀片设计等相关课题研究做铺垫;


二、产品建模&思路;

1. 前提条件:


1.1  本课题研究需要一定的几何知识,三角函数知识,一定的钣金经验知识等,这样才能方便在整个模拟中更加快捷和精准;



1.2  同时,由于本计算表格是使用 EXCEL 进行建模,开发和设计的,因此需要我们对 EXCEL 有一定的功底,比如公式,函数等技能。根据每个人对 EXCEL 的技能等级不同, 最后设计出来的模板的自动化程度也有所差别。


本研究还处于初始阶段,因此 EXCEL 中的有些不常用的某些高级功能,前期未引入其中,但是在此研究理论比较成熟和推广状态下,也是可以将其引入,并将其模板进行提升。比如对连接器,端子的基础数据,图片等,前期均是采用每次的手动输入。但是, 其实这些数据也基本都是固定数据的,在后续产品数据库逐渐增加和完善的情况下,是可以分别进行建立对应的数据库,再使用 EXCEL 的函数功能,就能快速完成和调取任何一个曾经使用过的产品信息,更加精准,快捷和方便。这样,这个模板的功能就会变得更加强大和自动化。由于此课题重心不在此,因此,不再使用过多的内容进行阐述和讲解;


如图 7,现实中的端子使用主要有两种,其一为不和连接器配套使用的独立端子,这类别的端子特征是端子可以独立使用,不和连接器组装配套,也有自带胶套的端子,其制造和压接过程中,其护套是和端子一体不分开的。比如自带绝缘护套的端子,环形端子,Y 型端子,插针端子,铜鼻子系列端子等。这样的端子有个比较显著的特征就是使用时,端子前段的接触端的宽度和高度远远大于端子后端,或者其基本不受组装空间限制。

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因此,上面类型的端子压接规范设计时,是不需要考虑到端子孔的组装性。为了让该模板能通用性强,因此此处研究考量的是图 8 这种需要与对应连接器组合使用的端子压接:同时考虑到某些产品需要使用到防水/防尘环境中,此类的压接比例也不少,因此,此文研究中也一并包含了带防水塞压接的情况。当然在实际使用中,对于没有的部分, 该部分的数据也就不需要填写:

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备注:


1. 为了区别模板中各栏位内容的属性,在页面中黄色部分的均为手动输入类的信息,而白色栏位的内容是使用 EXCEL 的功能进行函数链接和公式计算得出。而且每步骤的确认信息的截图中,也有对每个参数的由来和计算方式进行了备注说明,因此,未有特殊必要和需求下,在后续原文中也不再单独再次复述;


2. 模板中,进行到了一定深度后,会遇到在某些地方出现多条件的判断和选择性条件与情况进行后续的计算和验证,而这些条件又分散在表中各处。因此,此时就会将表格中各条件重新聚集在一起。此作用的目的是为了展示对相关的数据的运用的因果关系,方便编写者和第三人的识别与理解。因此,在根据这个模板建模时,在不同阶段的表格数据,会发现前后会有相同的内容和数据,原因如此;


3. 众所周知,由于压接的实际过程中的参数很多,变量很多,变形也很多,因此可考量的方面也很多,但我们可以为了简化计算,可以将某些现实为变化的变量,进行固定为定量。同时,为了降低将某些变量设定为定量后所造成的演算和结果错误,我们又必须把这部分的变量转移到其他方面上。比如端子压接,在现实中实际压接过程中,导线铜丝,线缆胶片,以及端子夹片都是会发生挤压变形收缩的。理论上压接后的夹片和线缆,防水塞(如果有)都会发生变化(材料硬度不同,变化量也会不同:端子材料一般是黄铜或者磷铜,而线缆的铜丝材质为高柔性的红铜,硬度要低于前者,所以理论上其压缩变形量要大于前者,但是大多少,需要个量化的标准才能进行数据计算和演算,所以如果如此处理这样的过程,就会让建模非常复杂)。其次,在这个过程中,端子虽然变化微小,我们难以肉眼察觉,但是一样存在。比如换成铜鼻子端子压接的时候,这个变化就非常明显了。比如 SC50-8的端子,压接铜管的自然长度是 17~18mm,但是压接后,这个长度就变成了19~20mm,这就是很好的佐证。因此为了方便简化建模,需要按照前面的建议,尽量减少变量以及对应的考量。因此就可以调整模型:假设端子夹片压接前后的厚度不会发生变化,而变化的只有线缆和防水塞。而且夹片变化量的部分则全部转移给线缆。比如按照标准要求,产品的初始压缩比设置为80%;即压接后的(夹片截面积+铜丝截面积)/压接前的(夹片截面积+铜丝截面积)=80%,则按照调整模后,我们也就只需要考量铜丝的压接前后的变化量,即夹片包住的内腔体的截面就是未压接前的线缆铜丝截面积的 80%;这样下来,考察的面积变化只有线缆和防水塞了,而夹片从前至后,都是处于恒定状态。这样的模型就简单多咯;


2.  信息收集:

2.1连接器(如果有需要)端子孔的内壁尺寸 H 和 W:此类间隙配合的必须有一定的组装间隙,因此我们就能确定端子压接后的高度和宽度最大值;

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2.2 线缆的规格以及对应参数:铜丝的直径,数量,胶皮厚度,根据这 3 个基本参数就能计算出导体的直径,导体截面积,线缆外OD,以及线缆的截面积。同时也可以计算出导体和线缆胶皮的外周长。这些参数能和后续端子的夹片长度做对比,以此来确认端子夹片长度是否能包住线缆;

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2.3 防水塞的信息收集(可选项):同时考虑到,某些产品需要使用到防水环境中,因此,零件防水塞的信息也同样需要收集起来:这个信息也是会参与到后续有防水塞的压接规范的运算中,同理,其中的基本参数也需要运算到其物料的模拟压接状态中:压接前后的截面积和周长对比。

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备注: 


A. 由于带防水塞压接并非每款端子均需要,此处模拟仅只是将这种使用频率比较高的压接类型也一并考虑在其中,因此,此时此物料的演算和匹配数据(包括后面的压接规格等信息)未必适合此款端子的压接要求,仅作为演示使用所需求,如果选用的端子不需要防水塞,则此栏位内容不需要填写;


B. 由于防水塞材质为硅胶,其硬度小于铜材和线缆的胶皮(PVC/XLPE/硅胶等)。因此, 压缩优于线缆胶皮,且其压缩比理论上也应小于线缆胶皮。且考虑到其压接需要达到一定的附着力才能稳定地固定在线缆上,因此此处初步定义,防水塞压缩的基本变形量在收缩一个端子夹片厚度(后续可以根据现场进行实地确认压缩状态量进行调整这个压缩量)。因此,根据上表中的简单几何计算方式,计算出防水塞的压缩前后的截面参数和压缩比(66.7%,要小于端子压接的压缩比 80%,初步理论成立)

 

2.4 端子信息收集:

2.4.1 确认&计算端子基本信息,并初步确定压接宽度:

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A. 根据理论,某款端子的压接宽度不是一个恒定的数值,也是在一个波动范围。因此, 按照压接的压缩比一定的情况下,可以选用不同的压接宽度下,其压接高度也会随之变化的。而根据经验之谈,夹片的宽度一般在端子材料厚度的 5~8倍。


B. 同时,选择压接宽度也需要考虑到现实中常见常规的端子刀片的宽度规格。除非特殊情况,尽量不要采用不常用宽度的刀片宽度尺寸。这会让后续的端子刀片开发成本增加, 交期变长。经常配合不同标准(美标和国标)客户的供应商,其经常储备的刀片也有所不同。这对于端子的压接规范设置和后续的端子刀片设计,都是需要考量的因素。


C. 众所周知,英制转换为公制后,基本上是有个零数的。因此,在此处我选用国标刀宽,方便识别和计算。根据和相关刀片厂家和设计人员了解,此处初步将刀宽定义范围在0.50~3.00mm,而且每个阶段是 0.05mm的间隙。更细的刻度可以有更多更适合的宽度供选择。


2.4.2  确认&计算端子侧面尺寸信息:

 此信息可以初步了解端子夹片的尺寸,并能判定与防水塞(如果有)是否匹配。当然这个界面的信息对于端子的压接和截面分析作用不是很大,更多的只是确认物料之间的匹配,以及后续端子刀片设计上的需求。

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2.4.3  确认&计算压接前的端子前夹片截面尺寸信息

 第一,就供应商而言,端子图纸一般需要提供夹片的截面图形以及三个参数:开口宽度 E,夹片高度 G 以及内圆尺寸¢D(Dr)。这样结合端子材料的厚度,就能按照几何关系确定出夹片各段尺寸以及夹片的倾斜角度等参数。此处,为了保证你的计算精准,特别是针对同一系列端子尽量少使用 CAD 直接测量的方式,而最好使用几何关系计算。比如 TE 的端子图纸(ENG_CD_929453_C28)中,共计有 30余款端子虽然从外观而言,都差不多,但是其所匹配的线缆从 0.08 平方毫米到 0.75 平方毫米,差别非常大,其对应夹片的那三个尺寸(E/G/¢D)也会差别很大的(不管是前夹片还是后夹片)。而此时图纸上给的这个夹片截面图,只是使用其中某款端子的作为代表。其他所有对应款端子的参数,厂家会以一张罗列表的方式罗列出来供使用者参考和使用。因此,如果冒冒失失地直接使用图上的那个截面图尺寸作为你选用款的端子尺寸,就会让你陷入误区。最后你采样的数据可能和实际的有差别。至于差别多少就取决于你要采样的端子的实际尺寸和这个图的差别大小。这点容易被忽视或者被带偏,所以才重点阐述说明一下。


第二,为了让你的计算精准更加精准,根据钣金折叠理论来看,理论上折叠前后的夹片长度会有所变化的。所以,最好是使用钣金折叠理论来计算夹片在展平状态下的总长度,截面积等各种参数。

 

第三,使用钣金折叠理论计算钣金折叠前后的长度,最常见的一种是中性层理论。即金属件在弯折后,其中有一个虚拟的层面,其长度和折叠前一样,是处于未变化状态的,这个面就是属于中性层。不同的板厚,弯折不同的半径和角度条件下,这个中性层面的位置是变化的。在弯折半径与板材厚度的比,就有一个对应的位置系数X,而这个系数就是代表了这个中性层由内向外的位置关系。当 X=0.5 的时候,表示中性层在钣金厚度的中心位置,数据越小,则越靠近折叠的内侧;而且,这个 X 系数也只是个经验值,不是个恒定数据,不同的资料和文章中,这个数据都会有所略微的差异,而每个人选择不同的系数时,所计算出来的结果也会有所差异的。同时,对于不同材料的折弯,X 的数据也是不同的。但是不管是哪种材料,哪种理论和哪种资料显示,系数 X 都未超过 0.5。即中性层不会超出板材中心厚度的以外。


与此同时,研究发现,根据折叠前后的形状和尺寸,折叠后的截面积要大于或者等于折叠前的(在 X=0.5的时候,两者相等)。如果从理论来解释,我认为有以下两种可能和解释:


A.  在锐角折弯的时候,中性层内侧的面积是压缩的,而外面的面积则是被拉伸了的。而拉伸的面积大于压缩的面积,从而导致整个截面积变大;


B.  或者钣金本身在折叠后,越内层的材料挤压越严重,因此,外面的形变如果所需要受到的力量不均衡,因此不会按照理想化地进行圆弧型的变化弯曲着,而只会形成一种最简单直接的直线式拉伸。此时,最外层的那段圆弧其实不是一个理论的纯圆弧,而只是个被拉塌陷的直线段。而我们在计算着段圆弧的面积的时候,却还是以标准的圆弧来计算,所以实际的圆弧面积就被变大了。


虽然这点在最后的演算结果来看,这两者之间的差异不大,在 5%左右。但是由于中途过程中的很多特征模型的简化方式处理,因此个人观点:在个人能力范围内,建模尽可能地精细化,这样就能尽可能地减少模拟误差。

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3.   建模思路&建模演算: 


3.1建模思路;

 根据 NO。2 步骤,基本将所有相关物料的信息以及对应的各尺寸参数收集和计算出来了,以下的步骤才是根据这以上的参数和属性,来定义和模拟压接规范。


前夹片:如前所述,我们常见的大部分端子前夹片压接截面是以 B 型(或者 M 型)为主,而此类压接的截面形状又相对于圆型压接,正六边形或者正四边形等压接方式的截面更加复杂许多,因此其建模方式和思路也更复杂些。根据作者 JohnD.Butler 著作《压接工具的几何设计》中的理论,此处会引入两个概念:压接比(CR)和压缩比(CCP)。压接比是指压接高度和宽度的比值,而压缩比是压接材料压接后和压接前的截面积比值。压接材料就包括了线缆,端子和防水塞;因为前压接的质量效果至关重要:会严重影响线束的电气性能,力学性能等,因此在很多资料,著作以及标准中都是对 CC(ConductCrimping)有着诸多要求进行管控。而对于 IC(InsulationCrimping)则没有太多的关注。关于 CC 的压接规范定义,此文仍然是以 JohnD.Butler 的理论和方法进行演算:先通过压接比的设置,再来确定压缩比。该著作中提及的理论经验,如图 17,CR理论是在 50%~70%之间。低于 50%,则触角会接触夹片内底部,会对其中的线缆包裹,压缩效果,端子底部的机械强度等诸多因素均有影响;而高于 70%,则端子夹片会无法完全包住导体。(此时,个人认为这也应该是端子夹片设计前期,也是这样考量来定义的吧。理论上在夹片增加后,压缩ICW, ICH 也是可以增加的,从而超过 70%的情况。这就超出了此处的讨论内容和范围,不做过多讨论。)根据这样的 CR下,计算出来的CCP 理论是在 70%~90%。


根据当前行业或者诸各大企业标准中,CCP 也基本是在 80%±10%左右(每个标准之间可能对此要求有所稍微的差异)。因此,我们也可以根据此理论来计算和模拟。核心的内容和操作就是选择一款 CW,再根据 CR 范围(50%~70%)选择款 CR 值,后计算出 CCP,如果CCP 值远偏离 80%这个目标,则再回到最初状态,或者调整CR 值(若CR 值极限也无法满足的前提下,再重新选择和调整 CW),直至将 CCP 值调整接近于 80%。如果这也依然无法解决,那么再向前追溯,重新确认端子是否符合这些物料的压接需求(一级厂家都有一套完整全面的图纸或者资料,指导物料使用者对连接器,端子,线缆,防水塞等物料匹配关系做出明确说明,所以根据其选择出来的物料一般还是能满足压接质量要求的);

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3.2 截面图形分割原理(如图 18): 


A. 因为该截面理论上是左右对称的,因此建模的思想是将B 型截面左右一分为二,考虑到一边,就相当于两侧同时完成了;


B. 对于半边的截面,此处将其分解成了上中下三部:上部:可以近似看成一个半圆,虽然在刀片设计中我们均知悉,上半圆不是正半圆,而且两个夹片相交的位置也不是两个半圆的 0度和 180 度的两个水平切点上。但是此处影响不大,因此可以这么近似定义。而中部是一个梯形(可以考量到拔模角度产生的斜边),而底部为一个矩形(扣除一个底部缺角即图中的 S(下间隙),而这个空缺面积也可近似看成一个高度是底边材料厚度一半,底边长度为压接宽度一半的三角形)。


C. 在计算端子夹片包住内部的各物料面积时,我们需要注意两部分的面积归属:第一是夹片的加持高度面积 S(La),其次为夹片底部内曲面面积 S(内)。这两部分面积在计算端子压接后的面积上记得注意及时处理;

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3.2建模演算;

3.2.1确认&计算压接后的端子前夹片截面尺寸信息:

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采样和计算后夹片截面上的各参数:夹片长度,夹片截面积,线缆截面积等;


3.2.2 确认&计算压接后的端子后夹片截面尺寸信息:

后夹片的压接,由于压接的外形不同,要求不一样,因此建模也有所区别,其主要类型如图20 所示。

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如前所述,后夹片压接的整体功能上要弱于前夹片,因此在要求上也要求也低不少。甚至在某些行业的产品上,对此无要求。更没有所谓的压缩比要求。这个原理其实也是合理的。因为后夹片主要是为了保持端子压接的稳定性,更多的是起一个保持和固定作用,让端子能更好地固定在线缆上。因此,通过显示和上图,我们也发现,其实只要后夹片能 3 个点以上和线缆的接触点,并且强度足够,那么后夹片的也就压接住了。此时,压接后的夹片内包住的截面积是可以大于线缆的截面积,此时的压缩比 CCP-i 理论上就是可以超过100%,这也是正常和合理的,原因如此。当然,这也是对 B 型或者BO 型压接方式适用,而对于环包 O 型的压接,则由于夹片和线缆胶片外的保持力不再是几个点,而是整个夹片的内表面,所以,线缆部分的截面积理论上会有点压缩,特别是带硅胶防水塞的压接,其硅胶的硬度远远小于夹片的铜材,所以,其压缩变形量就更大,此时的 CCP 就要小于 100%,以上信息,在后续计算验证时特别需要留意到,这也是可以检查我们的建模和计算结果的正确性的依据。


所以,就采用另外一种建模模式:即夹片在压接前后的长度一致作为前后的纽带来进行建模对接。其思路如下:

1. 根据前夹片压宽选择方法确定好后夹片的压接宽度 ICW,同样参照前夹片的分割理论,将 B 类型计算截面进行图形分割。


2. 根据前面 2.4.4 步骤计算后夹片展开总长度→计算上截面所消耗的夹片长度(如果要考虑精确性,需要考虑到夹片支持高度 La(即两夹片抓手必须要贴合的深度,详情可参照60330压接标准中 4.3.4.1中的尺寸 5))→计算下截面所消耗的夹片长度→求出中部夹片消耗长度=夹片总长度-上/下部消耗的夹片长度(虽然此处有个 3~4度的拔模角度,但是角度太小,所以斜面长度和垂直高度是近似相等)→这样既可计算出压接总高(上部截面圆半径+中部高度+下半部的高度)→整个压接参数就基本成型。通过上面的各种衍射计算,就能计算出在此压接规范内夹片,线缆,间隙等各个尺寸和参数。


3. 根据每种不同的外形均需要分别建模计算,可以适合不同的压接类型情况;


3.2.2.1 计算压接后的B 型后夹片截面尺寸信息:

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3.2.2.2 同理,也可计算压接后的BO 型后夹片截面尺寸信息:

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3.2.2.3  也可计算压接后的 O 型后夹片截面尺寸信息: 


剩下的环形压接,其截面就更简单了:压接比理论就是 100%。而压缩比,一样和所有的压接方式考量一样,需要考量铜丝/胶片的周长,需要考量夹片的长度,而后夹片理论上的 CW 和CH 都是宽于前夹片,而且这个尺寸也会影响到后续的连接器的端子孔组装。因此需要同时考察和对比以下四个参数:连接器端子孔的组装高度,组装宽度极限最大值,胶片周长和夹片环包长度(根据环包规范要求,不管是错位夹片包裹还是搭接夹片包裹,均是需要有一定的重合尺寸,标准数据为一个材料厚度,所以夹片的最大环包长度相比其夹片总长要短一个材料的厚度 t)。将这四个数据取其最小数值,作为最后的压接基准,再返回确认压接的截面积,CW 和 CH。

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3.2.2.4  计算压接后的带防水塞后夹片截面尺寸信息:


众所周知,此时的后夹片的压接总面积还包含上了防水塞的,这也是前面要考量防水塞的压接前后的参数的原因。特别说明:由于此次演算只是提供个界面供参考和学习,但实际上此次所选用的端子并不适用防水塞,而此处匹配的这款防水塞也不适合,所以通过此处演算的防水塞的各种数据结果来看,CCP 只有 24.5%是不合格的。带防水塞的压接主要是环包型压接,这种类型的压接也才能更好固定防水塞。也正因为如下,其压缩比不能像普通的后夹片夹片压接,CCP 会有大于 100%的情况,这样看来,其压缩比应该是在 70%~80% 比较适合。

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4. 制定压接规范: 


4.1  压接规范信息整理和汇总:

 根据以上的模拟和运算,我们就能基本把绝大部分的压接情况都能模拟出来,并拿到其主要的参数;剩下的就是将其主要要考量的参数信息进行汇总。由于前面的建模都是依照 VW60330-2013 的标准来设置那些参数和限制条件的,所以此处的信息也只是将其标准要点再单独罗列汇总一次。而整理汇总的目的在于方便信息识别和确认;

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4.2  压接规范表格制定:


 前面所有的工作都是为了最后的压接规范这个文件的输出,所以首先就是制定一个标准的表格,将所需要的信息都罗列到该表格上(具体表格形式可以每个人根据自己的喜好来定义设计):


4.2.1基本信息:线缆规格,端子料号/规格,连接器料号(如果有),防水塞(如果有) 等信息;


4.2.2  刀片的规格:是因为后续有单独作文对于端子刀片设计的研究,也会和此课题研究紧密联系在一起的,届时所需要的对应的刀片信息也是压接规范的一个重要组成部分。当然为了让数据能更加快捷化合精准化,根据以上信息,可以在原始的计算表中,对于这些物料和工具的料号,可以直接使用自家的料号编码识别,并建立一个统一的信息数据库作为统一输出源。这样在这些栏位的手写栏位可以直接通过前面的料号识别,使用VLOOK函数在此表中全部自动链接出来,非常方便和快捷;


4.2.3  VW60330-2013 的压接标准(包括前夹片和后夹片的)图示,各个参数的标准以及说明;


4.2.4  再配上实际的压接截面图和尺寸,对使用此表模拟出来的结果进行实际验证和确认。端子剖面分析仪能将以上这些参数都能识别出来。如果截面图示中的读取参数和表中的数据误差太大,或者超出规范,则就需要相关人员对压接规范的参数,现场的压接情况,以及端子剖面分析仪中参数定义进行再确认。


理论中这个演算是个纯理论模型和计算的,而且也是针对某个标准进行开发出来的, 因此,其适用范围不是无限的。而实际中也有很多大大小小的变量都在影响着最后的数据和结果误差,这又是个比较系统而又全面复杂的工程。因此如果根据前三者的确认和校验, 还发现最后的实际数据差别很大,则需要重新确认和考量此建模是否满足该款端子的压接要求。根据此标准,压接率 CCP 是在 80%±10%,而使用该模型演算后的 CCP 是 82.32%,还是非常接近标准的中心值。


再次说明,此压接规范中示例的截面图是端子 928999-1+FLR2X-7*0.26 的实际图示, 与此时模拟的端子是不一样的,需要特别注意;


4.2.5  后夹片的压接方式,也是根据不同的压接形状而确定的参数,此时就只需要注意 ICW 和ICM 以及料尾切断长度这三个方面;


4.2.6  线材保持力,即端子和线材紧密压接完成后,所能保持的强度大小。是确保端子压接质量好与坏的一个基本而又重要的标准。在某些要求等级比较低的产品下,首先保证的就是这个线材/端子保持力需要达到标准的最小值。保持力也是与压接面的 CCP 有一定关系,CCP多大,则可能线缆中的铜丝还未紧密压合,CCP 过小,则铜丝又会变形太大,已经失去了材料本身的韧性。所以,一定会有对保持力的管控要求,否则在使用过程中容易脱落,导致电气回路开路的电气不良;这个在压接规范中可以直接使用EXCEL 的 IF 函数来实现其功能选择


4.2.7  最后一组信息就是对机修人员对于端子机的维修保护以及注意事项。这只是对压接现场的管控要求;


这样就通过以上的思路和方法,就可以完成对压接规范的设计和定义,并能快速简单,精准地完成压接规范的制作;当然,后续也可以通过对这些基本对应数据的汇总和数据库再处理,可以逐渐将这些信息慢慢全部串联在一起。这样,出来的所有信息都会更加快捷和精准。而这个计算模板也就能随着前面的这些东西的智能化导入而不停地升级。

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总结:

通过以上的思路和方法,就能逐渐掌握压接规范的设计与定义。并结合实际中的现场数据进行理论与现实不断相互验证,从而让这套模拟结果更加精准和实用:


1.  对压接理论的了解与过程分析;

 

2.  对压接中各种变量和参数的了解;

 

3.  根据相关参考资料和理论对压接过程的验证;

 

4.  对其中的压接原理处理方式进行转变;

 

5.  钣金折叠前后的变化量;

 

6.  将从前往后的这个过程所遇到的各种理论和问题进行串联,并进行量化处理。

 

7.  以国际化通用的标准来指导对整个过程的分析和参数确定;

 

8.  最后就是将这套数据化的理论,使用 EXCEL 的方式将其进行实现,并实现最小化的人工计算方式,从而大大降低了人工计算和经验误差,并提高运算速度.

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