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尺寸链公差分配原理在盲插互联结构电子设备中的应用 　　摘 要：盲插互联结构电子设备不仅结构较复杂而且装配精度要求相对较高。为了将相互对插的连接器最终位置偏差控制在合理范围内，需要利用尺寸链公差分配原理对设备内部影响连接器最终对插精度的各零部件关键尺寸和形位公差以及装配定位尺寸公差进行规划，以便取得合理的制造和装配精度，从而保证连接器最终顺利可靠对插，最终保证盲插互联电气连接的可靠性。 　　关键词： 盲插互联结构；尺寸链；公差分配；电子设备 　　1 概述 　　机箱类电子设备，其母板（或结构板）安装在机箱底部，模块沿着机箱内侧的导槽垂直插入机箱，模块底部的连接器与母板（或结构板上）的连接器在不可见（或不可调整）的情况下对插，这种互联结构被称为盲插互联。盲插互联技术是现代电气互连组装所普遍采用的技术，其不但体积小、重量轻、抗振性好；而且还能提高电子设备的互换性、应急保障性，节约结构空间，缩短修复时间。因此盲插技术在军用、民用各平台电子设备上得到了大量运用。 　　然而，由于结构的复杂性导致的众多精度不确定性严重影响了盲插结构的最终装配精度。主要涉及到机箱、模块、母板（或结构板）、连接器的加工和装配精度，以及整个系统的装配精度等诸多环节。要发挥出盲插技术在电气互联方面的优越性，就必须解决盲插结构装配定位精度控制技术问题。目前盲插互联技术应用中普遍采用的连接器为D形连接器、矩形连接器、BMA连接器、LRM连接器等。在这些连接器中为了保证高频电信号驻波、插损等指标要求，以及低频信号连接可靠，要求盲插精度公差必须保证控制在±0.15mm以内。因此，如果不能有效控制上述影响盲插结构装配精度的因素，最终装配精度将无法满足盲插技术的容许公差。 　　2 典型盲插结构电子设备 　　如图1所示的产品为典型的盲插互联结构产品。主要组成部分有机箱、模块、电路板（结构板）、模块上的连接器、电路板（或结构板）上的连接器。结构板安装在机箱底部的安装面上，模块沿着机箱侧面的导槽垂直插入机箱，模块上的连接器与结构板上的连接器对插。连接器对插时的相对位置精度直接影响了连接器对插后的性能，从而影响了产品功能的实现。实际生产实践中，甚至经常出现连接器位置偏差过大而无法对插的情况。 　　3 典型机箱盲插结构的尺寸链分解 　　图2是典型盲插设备结构的剖面示意图，文章以此为例进行分析说明。 　　由图2看出由于装配尺寸链中环节较多，如果各尺寸的公差没有得到控制，装配关系使各环节的误差累积到接插件上，会使其超过了接插件对插允许的误差值，造成插拔困难直至无法对插（在水平X和Y方向造成对插的接插件中心线不重合，偏移量过大；在竖直Z向造成接插件对插深度不够或过插）。 　　在生产实际中，尺寸链的简化显然比复杂的理论计算更有利于实际问题的解决和改善。以误差累积最为突出的X方向的尺寸关系为例，提取X方向的尺寸装配关系进行分析，有如下的尺寸和公差如表1所示。 　　根据尺寸链计算方法[1]，按统计法对表1中各公差并结合图3尺寸链进行分析计算。 　　由于模块上连接器与结构板（或电路母板）上连接器对接偏差是整个制造和装配过程中最后形成的一环，因此将该环确定为尺寸链的封闭环T0，其余为尺寸链的组成环。该封闭环的统计公差为： 　　其中，K0为封闭环的相对分布系数；Ki为各组成环的相对分布系数；Ti为各组成环的公差；ξi为各组成环的传递系数（增环时ξi =1，减环时ξi=-1）， m为组成环的数量。 　　在本例中，各参数如下： 　　根据公差统计原理，当m≥5时，封闭环的公差分布可近似看作正态分布，本例中m=8，因此本例可取K0=1。 　　对中各组成环公差的相对分布系数进行分析如下： 　　尺寸A1、A2、A3为零件尺寸，T4、T5为零件自身位置公差，这些尺寸和公差所涉及的零件属性均由数控设备加工形成，因此认为公差T1、T2、T3、T4、T5公差可以按正太分布规律[2]，即本例中取K1=K2=K3= K4=K5=1。 　　由于装配间隙的存在，连接器在模块上的安装位置的偏差方向和大小，以及连接器在结构板（或电路母板）上的安装位置偏差方向和大小是随机的，结构板（或电路母板）在机箱上的安装位置偏差方向和大小也是随机的。因此，T6、T7、T8也符合正太分布规律，即本例中取K6=K7=K8=1。 　　因此，式（1）可写为 　　4 各环节公差值的分配 　　由于零部件结构特点不同、制造设备和工艺水平不同，导致T1-T8各个公差所能达到的最小值不同。因此，在确定T0的最大允许值的基础上，根据实际情况对T1-T8各个值进行合理分配，如果使得式（3）成立，则本例中盲插互联结构满足连接器对插精度要求，否则需要对T1-T8中的全部或部分公差进行优化改进。 　　由于T1-T5本身较小，