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摘要：MDF（Main Distribution Frame）是外线侧连接铜芯双绞线市话通信电缆，内线侧连接交换或接入设备的用户电路。文章以MDF纵列接线排为例，解析测试仪的研发设计过程，因MDF横列接线排测试仪的原理、结构与MDF纵列接线排测试仪相似，只需取消MDF纵列接线排测试仪上的测试簧片组合即可。
关键词：MDF；接线排；漏装簧片；测试仪
中图分类号：TN916 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0016-03
1 概述
由于接到客户反复投诉漏装簧片，影响公司声誉，市场又无MDF接线排漏装簧片测试设备出售，加之各MDF接线排生产商产品千差万别，即使找到测试设备生产商，其单件设计生产加工费用也将居高不下，基于以上原因，所以决定自主研发设计MDF纵列接线排测试仪。
2 MDF纵列接线排漏装簧片测试仪的功能
能准确监测到接线排上每个簧片的缺漏情况，并将漏装簧片监测信号转换成声、光发出告警，以分辨接线排簧片数量正确与否。
3 MDF纵列接线排漏装簧片测试仪的组成
（1）MDF纵列接线排漏装簧片测试仪由外壳、电器电路、漏装簧片测试信号获取三大部分组成。
（2）外壳部分由箱体组合、支架、盖板、固定箍、安装用紧固件5部分组成。除紧固件外，外壳部分其余零件全部由厚度1～3mm的普通冷轧钢板冲弯喷涂而成，外壳部分的功能是实现电器电路部分、漏装簧片测试信号获取部分连接、固定，对设备起到防护、保障测度人员安全。
（3）漏装簧片测试信号获取部分由架体、测试簧片组合（纵列接线排时需要、横列接线排时不需要）、测试针、测试针安装板4部分组成。
（4）电器电路部分由1个15V的稳压电源、1个电源开关、1个行程开关、1个12VDC连续声蜂鸣器、22个发光二极管（绿色2只，用于显示电源及行程开关导通与否；红色20只，用于显示每对平行安装的20组40只簧片是否缺漏）、1块电路板、若干电阻、电容、三极管组成。
4 MDF纵列接线排漏装簧片测试仪研发设计解析
4.1 漏装簧片测试信号是关键
MDF纵列接线排漏装簧片测试仪的外壳部分、电器电路部分按通常的机械及电路设计即可实现。因接线排零件小且簧片大部位置被塑料件包裹，使得取出测试信号困难，所以漏装簧片测试信号获取成为整个设计的关键，本文重点解析漏装簧片测试信号获取部分研发设计过程。
4.2 漏装簧片测试信号获取
4.2.1 漏装簧片测试信号获取位置。每块MDF接线排上有40个簧片，分两排平行装于89×14.5mm的塑料安装架上，在如此小的位置一次同时取出40个测试信号点已很困难，且受限于塑料件的包裹封闭，每个簧片上只有卡线口及外侧面的两种取点方式。如果从簧片卡口取测试信号点，测试时MDF纵列接线排以上、下做垂直运动来实现获取簧片测试信号；如从簧片外侧面取测试点，测试时MDF接线排不动，测试装置以开、合做水平运动来实现获取簧片测试信号；从加工难度、设计成本、复杂成度分析，决定采用从簧片卡口取测试点方式（即被测试工件在测试时上、下移动方式）来进行测试仪的研发设计。
4.2.2 确定获取漏装簧片测试信号测试针。
（1）确定测试针形状。由于簧片头部处尺寸为3.3×0.8mm、1个簧片上有2个卡口、每个卡口为喇叭状，喇叭开口尺寸为1.2mm、喇叭根部尺寸为0.6mm、喇叭深度尺寸为0.8mm，为使测试针与簧片接触可靠，决定采用圆形测试针。
（2）确定测试针材料。由于测试卡口位置很小，且测试针在测试过程中需反复承受向下的测试力，测试针的强度就显得尤为重要，测试针材料须兼顾细小、高弹性、高强度的特点，否则测试针将可能经常断裂而需要更换，经反复比较，决定选用弹簧钢丝65Mn作为测试针的材料。
（3）测试针上施加测试力的大小。
因1块MDF纵列接线排上有40只簧片，需要40只测试针同一时间分别获取40只簧片的测试信号，测试时需同时向40只测试针施加向下压力，且测试是不间断反复进行的，所以测试施加力不能太大，否则人易疲劳，影响测试效率。假设测试针直径取0.6mm。
按简单载荷下梁的最大挠度：
ymax=PL3/3EI （1）
其中：P为向下施加测试力，单位为N；ymax为测试针向下的最大挠度，本次取1.2mm（因行程开关打开的行程为0.8～1.2mm），单位为mm；L为施加测试力位置到测试针悬臂点的距离，本设计取L=27.5mm，单位为mm；E为弹性模量，重要用途弹簧钢丝65Mn为200000N/mm2；I为惯矩，圆形物体惯矩为I=πd4/64，单位为mm4。
由公式（1）知每一测试针上施加测试力为：
P=ymax×3EI/L3=1.2×3×200000×π×0.64/（64×27.53）=0.22N
40只测试针上测试施加力为：
P总=40×P=40×0.22=8.8N=0.898kg
每次施加向下的0.898kg测试力是正常人体能承受的范围，所以可按此假设确定测试针直径为0.6mm，在此需特别注意：在测试针形状与材料确定后，测试力除与测试针的大小有关外，还与施加测试力位置到测试针悬臂点的距离有关，所以在结构设计时一定要考虑，即保证零件易加工、不变形又合适。
（4）测试针表面处理。由于测试针在电路中起导体作用，为防生锈，测试针表面做镀金2um处理。
4.2.3 测试簧片组合。由于MDF纵列接线排中平行面对面安装的1对簧片（2只簧片）是互相分离的，为使二簧片连接形成闭环电路，MDF纵列接线排测试仪需用1连接件即测试簧片组合将2只分离簧片连接起来。 测试簧片组合由1件测试簧片安装板、2件测试簧片、1件测试簧片压板组成。测试簧片设计成梳齿（20对40个齿对应40个簧片）状，其40个齿在每次测试时需反复变形，所以测试簧片必须兼顾柔韧性与不生锈，本设计选材不锈钢301-CSP-H，厚度为0.2mm，测试簧片组合中其余零件用45#钢。
4.2.4 电器电路部分工作原理。平行面对面安装的一对（2只）簧片自成1个闭环电路，20组（40只簧片）形成20路并联回路。当接通电源、MDF纵列接线排上40只簧片全部装齐，测试件下行至行程开关打开时，行程开关绿色指示灯亮，20个漏装簧片红色指示灯不亮、蜂鸣器不响；反之，只要出现漏装1只或1只以上簧片则对应位置的红色指示灯亮、蜂鸣器发出声音报警。
4.2.5 测试仪装配中需注意的问题。为了使40支测试针获取的信息独立互不干涉，测试针安装板必须选用绝缘材料，本设计选用的是尼龙1010，在测试安装板上加工40个直径为0.6+0.05mm孔，在装配40只直径为0.6mm测试针时是困难的，需先用约80℃的热水加热测试针安装板，使孔涨大才能装入。
5 结语
MDF接线排漏装簧片测试仪能实现漏装簧片时发出声、光告警，完全满足设计输入的要求，且操作简便，测试准确率达到100%，检验效率比人工肉眼测试提高60%以上，利用此结构与原理，将测试仪扩展到同系列其他3个产品中，完全杜绝了接线排漏装簧片出货情况发生，自使用此测试仪后再未发生顾客对漏装簧片问题的投诉，顾客满意度得以提高。
参考文献
[1] 总配线架（YD/T694-2004）[S].
[2] 苏翼林.材料力学[M].北京：高等教育出版社，1984.
[3] 机械设计手册联合编写组.机械设计手册（上册）[M].北京：化学工业出版社，1987.
[4] 模具设计手册编写组.冲模设计手册之四[M].北京：机械工业出版社，1992.
[5] 冶金工业部信息标准研究院标准研究部.钢丝及钢丝绳标准汇编[M].北京：中国标准出版社，1997.
作者简介：凌月湖（1964—），女，广东始兴人，广东天乐通信设备有限公司工程师，研究方向：应用研发。
（责任编辑：秦逊玉）
关键词：MDF；接线排；漏装簧片；测试仪
中图分类号：TN916 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）15-0016-03
1 概述
由于接到客户反复投诉漏装簧片，影响公司声誉，市场又无MDF接线排漏装簧片测试设备出售，加之各MDF接线排生产商产品千差万别，即使找到测试设备生产商，其单件设计生产加工费用也将居高不下，基于以上原因，所以决定自主研发设计MDF纵列接线排测试仪。
2 MDF纵列接线排漏装簧片测试仪的功能
能准确监测到接线排上每个簧片的缺漏情况，并将漏装簧片监测信号转换成声、光发出告警，以分辨接线排簧片数量正确与否。
3 MDF纵列接线排漏装簧片测试仪的组成
（1）MDF纵列接线排漏装簧片测试仪由外壳、电器电路、漏装簧片测试信号获取三大部分组成。
（2）外壳部分由箱体组合、支架、盖板、固定箍、安装用紧固件5部分组成。除紧固件外，外壳部分其余零件全部由厚度1～3mm的普通冷轧钢板冲弯喷涂而成，外壳部分的功能是实现电器电路部分、漏装簧片测试信号获取部分连接、固定，对设备起到防护、保障测度人员安全。
（3）漏装簧片测试信号获取部分由架体、测试簧片组合（纵列接线排时需要、横列接线排时不需要）、测试针、测试针安装板4部分组成。
（4）电器电路部分由1个15V的稳压电源、1个电源开关、1个行程开关、1个12VDC连续声蜂鸣器、22个发光二极管（绿色2只，用于显示电源及行程开关导通与否；红色20只，用于显示每对平行安装的20组40只簧片是否缺漏）、1块电路板、若干电阻、电容、三极管组成。
4 MDF纵列接线排漏装簧片测试仪研发设计解析
4.1 漏装簧片测试信号是关键
MDF纵列接线排漏装簧片测试仪的外壳部分、电器电路部分按通常的机械及电路设计即可实现。因接线排零件小且簧片大部位置被塑料件包裹，使得取出测试信号困难，所以漏装簧片测试信号获取成为整个设计的关键，本文重点解析漏装簧片测试信号获取部分研发设计过程。
4.2 漏装簧片测试信号获取
4.2.1 漏装簧片测试信号获取位置。每块MDF接线排上有40个簧片，分两排平行装于89×14.5mm的塑料安装架上，在如此小的位置一次同时取出40个测试信号点已很困难，且受限于塑料件的包裹封闭，每个簧片上只有卡线口及外侧面的两种取点方式。如果从簧片卡口取测试信号点，测试时MDF纵列接线排以上、下做垂直运动来实现获取簧片测试信号；如从簧片外侧面取测试点，测试时MDF接线排不动，测试装置以开、合做水平运动来实现获取簧片测试信号；从加工难度、设计成本、复杂成度分析，决定采用从簧片卡口取测试点方式（即被测试工件在测试时上、下移动方式）来进行测试仪的研发设计。
4.2.2 确定获取漏装簧片测试信号测试针。
（1）确定测试针形状。由于簧片头部处尺寸为3.3×0.8mm、1个簧片上有2个卡口、每个卡口为喇叭状，喇叭开口尺寸为1.2mm、喇叭根部尺寸为0.6mm、喇叭深度尺寸为0.8mm，为使测试针与簧片接触可靠，决定采用圆形测试针。
（2）确定测试针材料。由于测试卡口位置很小，且测试针在测试过程中需反复承受向下的测试力，测试针的强度就显得尤为重要，测试针材料须兼顾细小、高弹性、高强度的特点，否则测试针将可能经常断裂而需要更换，经反复比较，决定选用弹簧钢丝65Mn作为测试针的材料。
（3）测试针上施加测试力的大小。
因1块MDF纵列接线排上有40只簧片，需要40只测试针同一时间分别获取40只簧片的测试信号，测试时需同时向40只测试针施加向下压力，且测试是不间断反复进行的，所以测试施加力不能太大，否则人易疲劳，影响测试效率。假设测试针直径取0.6mm。
按简单载荷下梁的最大挠度：
ymax=PL3/3EI （1）
其中：P为向下施加测试力，单位为N；ymax为测试针向下的最大挠度，本次取1.2mm（因行程开关打开的行程为0.8～1.2mm），单位为mm；L为施加测试力位置到测试针悬臂点的距离，本设计取L=27.5mm，单位为mm；E为弹性模量，重要用途弹簧钢丝65Mn为200000N/mm2；I为惯矩，圆形物体惯矩为I=πd4/64，单位为mm4。
由公式（1）知每一测试针上施加测试力为：
P=ymax×3EI/L3=1.2×3×200000×π×0.64/（64×27.53）=0.22N
40只测试针上测试施加力为：
P总=40×P=40×0.22=8.8N=0.898kg
每次施加向下的0.898kg测试力是正常人体能承受的范围，所以可按此假设确定测试针直径为0.6mm，在此需特别注意：在测试针形状与材料确定后，测试力除与测试针的大小有关外，还与施加测试力位置到测试针悬臂点的距离有关，所以在结构设计时一定要考虑，即保证零件易加工、不变形又合适。
（4）测试针表面处理。由于测试针在电路中起导体作用，为防生锈，测试针表面做镀金2um处理。
4.2.3 测试簧片组合。由于MDF纵列接线排中平行面对面安装的1对簧片（2只簧片）是互相分离的，为使二簧片连接形成闭环电路，MDF纵列接线排测试仪需用1连接件即测试簧片组合将2只分离簧片连接起来。 测试簧片组合由1件测试簧片安装板、2件测试簧片、1件测试簧片压板组成。测试簧片设计成梳齿（20对40个齿对应40个簧片）状，其40个齿在每次测试时需反复变形，所以测试簧片必须兼顾柔韧性与不生锈，本设计选材不锈钢301-CSP-H，厚度为0.2mm，测试簧片组合中其余零件用45#钢。
4.2.4 电器电路部分工作原理。平行面对面安装的一对（2只）簧片自成1个闭环电路，20组（40只簧片）形成20路并联回路。当接通电源、MDF纵列接线排上40只簧片全部装齐，测试件下行至行程开关打开时，行程开关绿色指示灯亮，20个漏装簧片红色指示灯不亮、蜂鸣器不响；反之，只要出现漏装1只或1只以上簧片则对应位置的红色指示灯亮、蜂鸣器发出声音报警。
4.2.5 测试仪装配中需注意的问题。为了使40支测试针获取的信息独立互不干涉，测试针安装板必须选用绝缘材料，本设计选用的是尼龙1010，在测试安装板上加工40个直径为0.6+0.05mm孔，在装配40只直径为0.6mm测试针时是困难的，需先用约80℃的热水加热测试针安装板，使孔涨大才能装入。
5 结语
MDF接线排漏装簧片测试仪能实现漏装簧片时发出声、光告警，完全满足设计输入的要求，且操作简便，测试准确率达到100%，检验效率比人工肉眼测试提高60%以上，利用此结构与原理，将测试仪扩展到同系列其他3个产品中，完全杜绝了接线排漏装簧片出货情况发生，自使用此测试仪后再未发生顾客对漏装簧片问题的投诉，顾客满意度得以提高。
参考文献
[1] 总配线架（YD/T694-2004）[S].
[2] 苏翼林.材料力学[M].北京：高等教育出版社，1984.
[3] 机械设计手册联合编写组.机械设计手册（上册）[M].北京：化学工业出版社，1987.
[4] 模具设计手册编写组.冲模设计手册之四[M].北京：机械工业出版社，1992.
[5] 冶金工业部信息标准研究院标准研究部.钢丝及钢丝绳标准汇编[M].北京：中国标准出版社，1997.
作者简介：凌月湖（1964—），女，广东始兴人，广东天乐通信设备有限公司工程师，研究方向：应用研发。
（责任编辑：秦逊玉）