产品名称VGH-44代号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导线与弹簧片虚焊对环位置传感器故障件进行X光拍摄和开盖检查，5号弹簧片与导线焊点焊锡饱满，外观光滑。同时将5号弹簧片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23g，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点号123456789装配记录34g33g34g33g20g32g30g33g33g复测结果34g33g34g33g23g32g30g33g33g4、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号弹簧片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X1X6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号弹簧片、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0.2N0.4N，可以满足产品使用要求，由于簧片的根部已固接在底座上，簧片可活动的质量约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0.020.03N；0.020.03N为簧片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0.2N0.4N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簧片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，由于簧片的根部已固接在底座上，簧片可活动的质量约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0.020.03N，为簧片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以上的簧片，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）19号触点弹簧片接触压力进行复测（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个月后弹簧片接触压力没有明显变化，可见力学和温度环境对产品的弹簧片接触压力无影响。因此可排除底事件X4。表2 鉴定件（1011005Z）弹簧片19号接触压力复测结果点号测试时间123456789装配记录2010.12.2031g29g28g30g29g30g28g31g27g复测结果2011.04.2631g29g28g30g29g30g28g31g27g5、X5螺钉徒手拧紧（手感较松）如果固定弹簧片的螺钉徒手拧紧较松的情况下，流淌性较好的E-44环氧胶会流入弹簧片和垫片（安装于底座上）之间，而胶液固化后会增大弹簧片和垫片的间隙并抬高弹簧片使接触压力下降。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 验证件弹簧片接触压力点胶前后对比点号徒手拧紧后（手感较松）接触压力第一次点胶（小胶）后接触压力第二次点胶（大胶）后接触压力1.20g9 g9 g2.21g20 g20 g3.15g12 g12 g4.12g9 g9 g5.20g13 g2 g6.10g10 g10 g7.20g11 g11 g8.20g9 g3 g9.10g3 g4 g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。如果固定弹簧片的螺钉徒手拧紧较松的情况下，流淌性较好的E-44环氧胶会流入弹簧片和垫片（安装于底座上）之间，而胶液固化后会增大弹簧片和垫片的间隙并抬高弹簧片使接触压力下降。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簧片接触压力不足，而引起弹簧片接触压力不足的原因为弹簧片固定螺钉徒手拧紧较松，胶液流入弹簧片和垫片之间，胶液固化后使弹簧片的安装面抬高，从而使弹簧片接触压力降低，引起弹簧片接触压力不足（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23g，低温-40-50，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，弹簧片变形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簧片高度出现约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，在接触弹簧片垂直地面时（图5），故障现象消失。当接触弹簧片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 弹簧片垂直地面安装时（无故障）图6弹簧片平行地面安装时（有故障）二、接触压力下降的机理分析通过问题定位，引起弹簧片接触压力不足的原因为在弹簧片固定螺钉徒手拧紧较松，胶液流入弹簧片和垫片之间，胶液固化后使弹簧片的安装面抬高从而使弹簧片接触压力降低（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簧片、垫片或螺钉的缝隙渗透，烘干后将接触弹簧片完全固紧，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簧片下有透明的胶层，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簧片底部固化后，将簧片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23g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：胶液固化后使弹簧片的安装面抬高从而使弹簧片接触压力降低，引起接触压力不足。在低温试验中，由于零件的收缩致使弹簧片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23g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接触点好徒手拧紧（手感较松）螺钉的接触压力第一次点胶后的接触压力第二次点胶后的接触压力10.20g9 g9 g11.21g20 g20 g12.15g12 g12 g13.12g9 g9 g14.20g13 g2 g15.10g10 g10 g16.20g11 g11 g17.20g9 g3 g18.10g3 g4 g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，胶液进入簧片底部（见图9），将簧片抬起，导致接触