产品名称 | VGH-44 | 代号 | 瓦房店社区1101003Z | 所属分系统 | 对接机构 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
问题发生时间 | 20110418 | 问题发生地点 | 149六车间测试间 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
问题分类 | 设计 工艺 软件 操作 器材 设备 环境 其他 √ ∨ √ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
（1）问题概述 2011年4月18日149厂进行XX-10差动组合热循环试验，在第一个循环低温（先高温后低温）-40℃出现VGH-44环位置传感器（产品编号：1101003Z）5号触点与7号触点不导通问题。针对该问题XXX所、XXX厂及XXX厂相关设计、工艺、质量和操作人员进行现场排查。 首先确认XX-10差动组合各传动部件工作无异常，VGH-44环位置传感器工作在触发区。接着对工艺电缆进行导通检查，工艺电缆高低温下导通均正常。然后分别采用FLUCK表和5V、20mA的电气负载进行测试，5-7号触点在低温-40℃下依然不导通。在试验和整个故障排查过程中，1-7、2-7、3-7、4-7和6-7触点在高低温环境下均一直导通，表明7号触点相关线路导通正常。传感器结构图见图1。 图1 传感器结构示意图 （2）问题定位 对VGH-44环位置传感器5号触点低温-40℃不导通问题进行FTA分析，建立如下故障树如图2所示。 图2 VGH-44环位置传感器5号触点低温-40℃不导通故障树 下面对VGH-44环位置传感器5号触点低温-40℃不导通故障树所有底事件逐一排查。 1、X1导线与插座插针虚焊 对环位置传感器故障件进行X光拍摄和开盖检查，插座5号插针焊点焊锡饱满，外观光滑。同时将5号导线从靠近插座焊点根部剪断，进行低温-40℃故障件插座插针和插针引出导线段导通检查，结果导通正常，因此可排除底事件X1。 2、X2导线与弹虚焊 对环位置传感器故障件进行X光拍摄和开盖检查，5号弹与导线焊点焊锡饱满，外观光滑。同时将5号弹根部引出一根新导线（导线导通经检查均导通），在低温-40℃检查5-7的导通情况，仍不导通。因此可排除底事件X2。 3、X3接触压力不足 故障件返回128厂后，按照原测试方法复测了接触压力（见表1），发现5号触点压力仅为2~3g，其余均在30g以上，并无变化。因此不可排除底事件X3。 表1 故障件返厂后接触压力与出厂时接触压力对比表
4、X4导线断裂 对环位置传感器故障件进行X光拍摄和开盖检查，5号导线无折痕、无断丝，导线绝缘层完整光滑，无破损。同时将5号弹根部引出一根新导线（导线导通经检查均导通），在低温-40℃检查5-7的导通情况，仍不导通。因此可排除底事件X4。 综合上述分析可知，5号点低温-40℃不导通问题由5号点接触压力不足所致。 为了进一步细化FTA分析工作，针对接触压力不足这一问题建立故障树如图3所示。 图3 VGH-44环位置传感器5号触点接触压力不足的故障树 下面针对接触压力不足底事件X1~X6进行逐一排查。 1、X1零件不合格 复查故障件产品零件出库记录，装配时均有合格证；环位置传感器故障件开盖后，对5号弹、芯轴和安装底座等关键零件的相关尺寸进行复测，零件均合格。因此可排除底事件X1。 2、X2接触压力设计不足 设计文件要求最终的接触压力为0.2N~0.4N，可以满足产品使用要求，由于的根部已固接在底座上，可活动的质量约0.01g，最大冲击加速度为500g（鉴定级），故最大拉力为0.05N，因此对最小的接触压力0.2N无影响；另外通过试验获得温度环境±50℃对接触压力的最大影响为0.02~0.03N；0.02~0.03N为材料可承受的弹性变形，不会引起塑性变形，因此对于接触压力0.2N~0.4N的设计要求，满足使用要求，因此可排除底事件X2。 3、X3接触压力设计过大至弹塑性变形 接触片的材料为铍青铜QBe1.9，该材料经过热处理后的屈服强度为750MPa，能够承受的最大负荷为，大于设计规定的接触压力上限值0.4N。因此，可排除底事件X3。 4、X4力学或温度环境所致 进行振动试验时，由于的根部已固接在底座上，可活动的质量约0.01g，最大冲击加速度为500g（鉴定级），故最大拉力为0.05N，因此对最小的接触压力0.2N无影响；另外通过试验获得温度环境±50℃对接触压力的最大影响为0.02~0.03N，为材料可承受的弹性变形，不会引起塑性变形，因此对于接触压力大于0.2N以上的，在力学、温度环境中不会导致压力下降。 另外，对环位置传感器鉴定件（1011005Z）1～9号触点弹接触压力进行复测（见表2）。从表2可以看出，环位置传感器鉴定件在经历鉴定级冲击、振动和热循环试验并时隔4个月后弹接触压力没有明显变化，可见力学和温度环境对产品的弹接触压力无影响。因此可排除底事件X4。 表2 鉴定件（1011005Z）弹1～9号接触压力复测结果
5、X5螺钉徒手拧紧（手感较松） 如果固定弹的螺钉徒手拧紧较松的情况下，流淌性较好的E-44环氧胶会流入弹和垫片（安装于底座上）之间，而胶液固化后会增大弹和垫片的间隙并抬高弹使接触压力下降。针对以上可能性，新装配一台VGH-44环位置传感器验证件，并测量点胶前后的接触压力（见表3）。 表3 VGH-44 验证件弹接触压力点胶前后对比
从表3可以看出，在螺钉徒手拧紧较松的情况下，点胶前后接触压力下降最大达90％。而VGH-44环位置传感器装配时，操作工人凭手感拧紧。因此，底事件X5不能排除。 6、X6渗入安装部位的环氧胶固化引起。 如果固定弹的螺钉徒手拧紧较松的情况下，流淌性较好的E-44环氧胶会流入弹和垫片（安装于底座上）之间，而胶液固化后会增大弹和垫片的间隙并抬高弹使接触压力下降。在螺钉徒手拧紧较松的情况下，胶液对接触压力的变化情况见表3。因此底事件X6不能排除。 综上所述，VGH-44环位置传感器低温-40℃不导通的故障原因定位为弹接触压力不足，而引起弹接触压力不足的原因为弹固定螺钉徒手拧紧较松，胶液流入弹和垫片之间，胶液固化后使弹的安装面抬高，从而使弹接触压力降低，引起弹接触压力不足（胶最后固化未再测试接触压力）。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
（3）机理分析 一、低温下不导通的机理分析 通过问题定位，5号点低温-40℃不导通问题由5号点接触压力不足所致，接触压力只有2~3g，低温-40谷正伦℃～-50℃，底座材料为聚醚酰亚胺，材料的线膨胀系数较其他与之配合的零件件线膨胀系数大，底座会成扇形收缩，此时接触压力会减小，在接触压力较小情况下，甚至完全脱落芯轴接触片，出现不导通现象。通过计算，弹变形0.03mm时会产生2g的接触压力。低温下零部件间的相对位置会出现变化，当芯轴与底座之间安装弹高度出现约0.03mm以上变形量时，就会出现不导通现象（见图4）。 图4 低温下不导通示意图 编号为1101003Z的环位置传感器是通过验收检验合格的产品，其中验收检验包括热循环试验，在128厂低温（-50℃）试验没有出现不导通现象，而在149厂随差动组合进行热循环试验时反复出现不导通现象。通过分析及验证，原因主要与环位置传感器的安装状态相关。 产品从差动组合拆下来后，在149厂按不同状态摆放进行低温验证，在接触弹垂直地面时（图5），故障现象消失。当接触弹平行地面且在芯轴上方时（图6），故障现象复现。因此，产品所处状态会影响故障现象的出现。由于传感器验收试验时安装位置的随机性，未发现该故障；而装差动组合后，安装情况同图6，故出现故障。 图5 弹垂直地面安装时（无故障） 图6弹平行地面安装时（有故障） 二、接触压力下降的机理分析 通过问题定位，引起弹接触压力不足的原因为在弹固定螺钉徒手拧紧较松，胶液流入弹和垫片之间，胶液固化后使弹的安装面抬高从而使弹接触压力降低（图7）。 图7接触压力下降示意图 当点完小胶后，测量接触压力，由于螺钉仅在两侧受到胶液的固紧及螺钉面压紧，螺钉徒手拧紧较松时，点大胶时胶液将沿着接触弹、垫片或螺钉的缝隙渗透，烘干后将接触弹完全固紧，此时接触压力将固定在力平衡状态。将故障件的5号触点拆下后观察，肉眼清晰可见接触弹下有透明的胶层，通过在50倍显微镜下测量，胶层厚度为0.2mm（见图8）。证明胶液进入接触弹底部固化后，将抬起导致接触压力下降，经计算，0.2mm的高度对接触压力的减小约为18g左右，因此，点大胶后使原来的接触压力由20g减小到2~3g左右。 图8 故障件5号触点分解后胶层情况 因此，导致5号点低温下不导通的机理为：胶液固化后使弹的安装面抬高从而使弹接触压力降低，引起接触压力不足。在低温试验中，由于零件的收缩致使弹的接触压力进一步下降至最后脱开。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
（4）问题复现 一、低温-40℃不导通现象的复现 对于接触压力不足，仅为2~3g的5号接触点，在149厂的低温箱中-40℃多次出现不导通，故障现象多次复现。 二、接触压力下降的复现 用VGH-44的试验件（技术状态与正样件一致），装配9个触点，徒手拧紧（手感较松），然后测试接触压力，第一次点胶和第二次点胶后分别记录接触压力，记录见下表4。 表4 VGH-44 验证件接触压力点胶前后对比
从表4看出，接触压力在点小胶后1、8号点减小了11g。表明螺钉未拧紧到手感很紧的情况下，涂E-44环氧胶后，胶液会对接触压力有影响。第一次点胶后9个接触点有5个接触点压力减小了一半以上。第二次点胶后测试有两个点接触压力下降，5号点从13g变为2g。由于徒手拧紧手感较松，E-44环氧胶的流淌性好，胶液进入底部（见图9），将抬起，导致接触压力下降，因此该现象复现。 图9 进入下方垫片上的胶液层 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
（5）采取的措施及验证 工艺出更改单（更改单号为2011装配改-018）明确接触压力测试时机为最后一道点E-44环氧胶，即封盖前，并记录实测数据。鉴定件（编号1011005Z）产品的接触压力根据原始记录是最后一道E-44环氧胶后测试的，复测鉴定试验后的接触压力稳定无变化（见表1）。因此，的安装被胶液紧固后，接触压力不会再受到影响，措施明确有效，无需再验证。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
（6）举一反三 一、VGH-44传感器的举一反三 复查装配原始记录，编号为1011002Z、1011003Z、1011004Z的产品接触压力数据为点第二次固化胶后，即封盖前的结果（该三台产品为2010年11月VGH-44环位置传感器3号触点不导通技术问题归零后装配，接触压力的测试时机为128厂杨登志制定，过程中沈晓鹏跟产，操作刘小皿徒手记录（记录另见附页）；并且经128厂杨登志、805所沈晓鹏、128厂操作刘小皿一起进行了再次对原始记录进行了再回想确认），因此接触压力为封盖前的最终状态，无类似故障件的情况，本次定位对这三台产品无影响，见表5。 表5 VGH-44环位置传感器举一反三情况列表
对于装xx-10的编号为1102001Z的VGH-44，产品接触压力为32g~34g。通过验证安装到位后，螺钉完全拧紧，接触压力一般为30g左右，通过复测故障件其余（除5号触点外）各点的接触压力，与胶固化后的数据（表1）对比无变化，另外通过安装新测试发现，30g左右为螺钉完全拧紧状态后的接触压力。螺钉完全拧紧后，胶液不会进入底部（图10和图11 ），因此对接触压力无影响。因此装xx-10的1102001Z产品可以继续装机使用。 图10 故障件4、7#（均大于30g）触点拆后垫片正视图 图11 故障件4、7#（均大于30g）触点拆后垫片侧视图 二、其他传感器的举一反三 经复查工艺文件，其余CGQ-35 B型环失衡传感器、CGQ-34 A型环失衡传感器、CGQ-38捕获锁电动传感器和AK-37系列行程开关，接触压力的测试时机均在最后一道点E-44环氧胶后，封盖前进行接触压力的测试，无类似本次VGH-44的工艺问题。 （7）结 论 VGH-44环位置传感器5号点-40℃不导通问题定位明确，机理分析清楚，采取措施可行。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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