汽车线束连接器端子退针原因分析

1、汽车线束连接器端子退针原因分析 车用电线束插接器用于汽车电路各连接点的连接，是汽车上的重要零件，其品 质好坏直接影响到电力或信号的传输效果。插接器在汽车中占的成本比例较 小，但在汽车使用中若出现品质问题，往往产生严重的后果，且维修成本大幅 增加，因此，插接器的品质越来越得到汽车制造商及零部件供应商的重视。 端子退针是车用电线束插接器比较常见的一种失效形式，是指插接器完成装配 后，端子与护套非正常分离，从而使插接器功能丧失。此种失效形式的形成原 因一般包括 3 个方面：端子在护套中的保持力不合格；对插干涉；产品 应用问题。本文根据这 3 个方面的原因对插接器端子退针进行分析并提出解决 01 端子

2、在护套中的保持力不合格 端子在护套中的保持力是指沿轴向使端子与护套分离所需的力。为避免出现端 子退针的现象，插接器的性能试验标准对端子在护套中的保持力做了严格规 定：规格不大于 2.8 的插接器保持力大于 40N；规格大于 2.8 的插接器保 持力大于 60N。实践中较多端子退针现象的产生都是因为保持力不满足规定。 一般来说，端子在护套中的保持力不合格的原因有：结构设计问题；材料选择 问题。 1.1 结构设计问题 涉及到端子保持力方面的插接器的结构设计问题主要是指端子和护套的挂接结 构设计。这种挂接结构一般是一种弹性结构，分为护套上采用弹性结构和端子 上采用弹性结构。 1.1.1 护套上采用弹

3、性结构 护套弹性结构见图 1。护套上采用弹性结构是指将端子和护套装配所需要的弹 性结构设计在护套上，在端子和护套装配过程中，通过护套弹舌（设计在护套 上的弹性结构）受力变形，实现端子和护套的装配。在端子和护套装配到位 后，护套弹舌由于受力解除而恢复至原始状态。该护套弹舌和设计在端子上的 挂台结构的配合，保证护套对端子的有效定位。护套弹舌的剪切强度决定了端 子在护套中的保持力。剪应力计算公式如下： 式中：材料所受的剪应力； F材料剪切方向受力； A剪切 面积；材料的许用屈服剪应力。 由公式（ 1）可知：材料剪切方向承受的最大力与材料的剪切面积成正比，与材 料的许用剪应力成正比。护套弹舌设计时，当

4、材料选定后，材料的许用屈服剪 应力即固定不变，要保证产品满足端子在护套中的保持力（剪切方向受力）要 求，需保证护套弹舌的剪切面积满足要求值。实践中由于考虑到端子和护套的 设计间隙，因此剪切面积应按极限恶劣情况计算。端子和护套的设计间隙应能 保证在极限恶劣情况下计算出的剪切面积所能承受的屈服剪应力大于要求的端 子在护套中的保持力。 1.1.2 端子上采用弹性结构 端子弹性结构见图 2。端子上采用弹性结构是指将端子和护套装配所需要的弹 性结构设计在端子上，在端子和护套装配过程中，通过端子弹舌（设计在端子 上的弹性结构）受力变形，实现端子和护套的装配。在端子和护套装配到位 后，端子弹舌由于受力解除而

5、恢复为原始状态。该端子弹舌和设计在护套上的 挂台结构的配合，保证护套对端子的有效定位。端子弹舌的屈服强度决定了端 子在护套中的保持力。由公式（ 1）可知：端子弹舌设计时，当材料选定后，材 料的许用剪应力即固定不变，要保证产品满足端子在护套中的保持力（剪切方 向受力）要求，需保证端子弹舌的剪切面积满足要求值。实践中由于考虑到端 子和护套的设计间隙，除考虑端子弹舌的剪切面积（材料厚度和弹舌宽度） 外，应保证极限恶劣情况下，端子弹舌与设计在护套上的挂台结构具有完整的 配合。 1.2 材料选择问题 1.2.1 护套材料选择 插接器护套常用材料有：聚酰胺（俗称尼龙）、聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT）、A

6、BS等。对于护套弹舌结构，一般主要考虑材料的韧性，根据满足韧 性要求的材料的许用屈服剪应力设计弹舌结构的尺寸。需要强调的是，材料的 许用屈服剪应力应按材料经受插接器可能存在的高温老化、温度- 湿度循环、化 学液体腐蚀等试验后的允许值计算。如果按试验后的许用屈服剪应力值设计弹 舌结构无法满足要求，则应考虑更换材料或使用二次锁结构（图2）来解决。 当插接器初始保持力正常，试验后保持力不合格出现退针时，一般是因为按使 用材料的初始许用屈服剪应力设计了弹舌结构造成的。 1.2.2 端子材料选择 插接器端子常用材料有：紫铜、黄铜、青铜。根据它们的硬度情况又可分为 软、半硬、硬 3 种状态。这 3 种材料

7、中，紫铜应用较少，一般用于接地孔式或 叉式接头等。黄铜和青铜应用较多。黄铜的导电性能比青铜好，而青铜的硬度 和弹性比黄铜好。当使用端子弹舌结构时，一般应使用青铜。使用黄铜材料经 常会出现保持力不足的现象。 02 端子对插干涉 端子对插干涉是指插接器的公端和母端在对插过程中，由于公端子插入母端子 非有效区域，从而使插接器出现端子退针等功能丧失现象的失效形式。一般来 说，端子对插干涉的原因有：结构设计问题；端子插拔力问题。 2.1 结构设计问题 涉及到端子对插干涉的插接器结构设计问题主要有：插接器的中心距设计问题 （包括尺寸错误或公差过大等）、端子和护套配合间隙设计问题（包括间隙过 大或过小）等。

8、当结构设计存在问题时会出现插接器对插过程中公端子和母端 子不对中，这种不对中出现在 x 方向时（图 3），会出现公端子顶在面 B 的顶 部或面 C 上，程度较轻时会造成插接器插拔力偏大，程度严重时会造成插接器 插接过程出现端子退针。这种不对中出现在 y 方向时（图 4），会出现不应该 的母端子露出部分，公端子易顶在母端子露出部分，程度较轻时会造成插接器 插拔力偏大，程度严重时会造成插接器插接过程出现端子退针。 例如，某汽车厂总装车间发动机舱熔断丝盒与线束对插装配过程中，曾经出现 线束端插接器端子频繁退件且插入力较大，退针发生比率为 15%，插入力大发 生比例为全部。经对问题件分析，发现由于与线

9、束端对插的相应熔断丝盒结构 中心距设计问题，造成对插过程中公端子和母端子不对中，从而造成线束端插 接器与熔断丝盒装配过程中插入力较大且线束端插接器端子部分退针。对熔断 丝盒相应结构改进设计后，该问题得以解决。 2.2 端子插拔力问题 由于装配性能的要求，插接器端子插拔力应越小越好，而过小的插拔力将使插 接器的接触电阻增大，导电能力降低。因此，合适的端子插拔力是在保证插接 器电性能的前提下满足插接器装配性能的要求。为提高端子的导电能力，实践 中经常会出现端子的插拔力被加大，一般情况下，这会导致装配困难。而当端 子插拔力大于端子在护套中的保持力时，则可能导致插接器对插过程中的端子 退针。 03 产

10、品应用问题 涉及到插接器端子退件的产品应用问题，主要是指在线束生产过程中出现的可 能造成端子退针的问题。一般包括端子压接问题和端子装配问题。“香蕉”端 子是端子压接过程常出现的问题。是指由于不当压接导致的端子过度弯曲，使 端子的接合区和压接区的中心线不平行，见图 5。过度弯曲的程度较轻时会造 成插接器的插拔力增大，影响装配性能；程度严重时会导致插接器对插过程中 公端子无法插入母端子的有效插入区域，从而造成端子退针。例如，某汽车厂 总装车间后尾灯与线束对插装配过程中，曾经出现线束端插接器端子频繁退 针，发生比率为 20%，经对问题件分析，发现由于端子的不当压接，出现部分 端子过度弯曲（香蕉端子），从而造成线束端插接器与后尾灯装配过程中线束 端插接器端子退针。对端子压接调整后，该问题得