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摘要：随着铁路行业的不断发展，养路机械产品逐步趋向网络化，目前生产的大型养路机械网络控制平台控制箱是采用底层模块与显示模块实现功能的异型柜，都是通过操作按键模块的功能键来实现各项作业功能。本文介绍了用于养路机械网络电气控制系统按键模块装配过程中的问题及处理方法，针对装配过程中发生的问题，提出了相应的改进方案，为类似按键产品在设计、生产制造过程中质量控制提供参考。
关键词：按键模块；装配问题；改进方案
中图分类号：U216 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2018）004-0-01
一、绪论
背景：
网络控制系统的按键模块是大型养路机械网络控制平台的重要组成部分，目前已装备了多种大型养路机械。由于型号较多、批次较小等原因，一直由外协厂生产，即整体外购。因存在电路设计及PCB设计不合理、电路板装配不良、电子元器件质量差等原因，为了消除网络控制平台的质量隐患，加速推广网络控制平台，公司决定从设计、工艺、原材料等方面入手大幅提升按键模块的质量，生产模式由整体外购逐步转换为自制。
二、养路机械按键模块产品特点
各大车型按键模块均由7种零件组成，分别为插头安装盒、后盖板、电路板、导光板、按键帽、面板、导光柱。
以下为各按键模块组件功能简述：
插头安装盒：固定电路板上的2个M12圆形连接器，通过4个螺钉与后盖板连接；
后盖板：支撑插头安装盒，同时与面板连接成一个整体；
电路板：安装三角形金属弹片、背光灯、信号指示灯等；
导光板：将背光、信号指示分别传导到按键帽、导光柱；
按键帽：将按压力传导到三角形金属弹片上；
面板：支撑按键帽及导光柱，作为按键模块的主框架；
导光柱：将电路板上信号指示灯传导到面板正面。
三、按键模块生产过程问题现状
（一）按键帽油漆脱落问题
按键模块在使用过程中，出现批量按键帽油漆脱落的问题。
（二）导光板串光问题
在上电测试过程中发现黄色背光被导向面板正面，存在背光灯和信号指示灯串光的情况，不符合正常情况下不点亮的设计要求。
（三）按键帽下压出现无触感及卡滞问题
按键模块组装完成后，由于面板键帽框与按键帽的累积误差，造成两者配合存在问题，导致按键帽卡死，无法正常弹起。
四、按键模块生产过程问题分析与处理
针对按键模块生产过程中出现的问题，我们从外协加工、图纸标准、模块组装等方面进行了改善并进行优化。
（一）改变按键帽材质及加工方式，解决油漆附着力不合格问题
根据售后反馈的问题及对装车现场的作业环境的反馈，组织了由工艺、质量及设计、设计质量、外协厂家技术人员参加的质量分析会。并进行了油漆成分验证、油漆脱落问题重现及对比试验， 从以上推测结果及各项实验结果分析油漆脱落主要与下列因素有关：
1.键帽的素材：PC料注塑成型，表面成镜面；
2.油漆：底漆是白色透光油漆，面漆是黑色油漆，都不是耐高温和UV的油漆；
3.油漆喷涂的工艺过程管控，前期按键帽的油漆是手工喷漆，喷的油漆厚度控制不准确，厚度在0.15mm～0.3mm，误差较大。
针对上述可能出现问题的原因，制定以下改善措施：
1.键帽的素材：PC料注塑成型，表面做了细微的砂纹，增加油漆的附着力；
2.油漆：底漆是白色透光油漆，面漆是黑色油漆都改成耐高温和UV的油漆；
3.油漆喷涂的工艺过程管控，键帽的油漆改成自动化得流水线喷漆，漆膜的厚度一般控制在0.05mm～0.07mm之间。
后续加工的经过砂纹处理后的按键帽，通过划格实验和布基胶带粘贴实验，未出现油漆脱落的现象。
（二）导光板内镶嵌不透光黑色PC解决漏光问题
导光板采用8mm亚克力材料进行加工，信号指示灯位置进行避空并遮光处理，目前的遮光处理措施为喷涂黑色漆。
电路板上采用两种不同颜色的SMD发光二极管，单个黄色背光灯和单个绿色信号指示灯的发光强度分别为1400mcd（max）和2.8mcd（min），背光灯和信号指示灯分别被嵌套入导光板中，套入尺寸深度约为2mm。背光灯的光强度远大于信号指示灯的强度，而目前使用的导光柱为透明PC，透光性能良好，故极易发生漏光现象。
经过分析，在8mm的台阶孔内采用手工涂油漆存在喷涂不受控，喷涂不到位，两个?6.3mm和?3.5mm的台阶孔相交面棱角无法上漆，故导致背光投射到导光柱上导致漏光被点亮。
针对该串光问题，提出了采用在导光板内镶嵌不透光黑色PC，对导光柱进行遮蔽的方案，以提高其遮光性。
该方案的实施解决了导光板因涂油漆不到位导致的漏光问题。
（三）完善按键帽、按键框的加工标准，提高加工精度，解决按键卡死问题
按键模块部件在装配过程中出现尺寸偏差的现状，造成组装难度大、效率低，并且容易出现卡死或者晃动的情况。对按键帽尺寸进行测量并进行分析：
（1）按键帽的基准尺寸为29mm，其面板安装孔基准尺寸为29.2mm；
（2）面板安装孔尺寸低于下偏差，部分孔X方向尺寸小于29.2mm，按键帽下压时与按键面板干涉；按键帽尺寸超过上偏差，超过29mm，导致按键帽无法回弹或下压卡滞；
（3）面板安装孔内面存在台阶，导致按键下压无触感。
针对以上问题制定以下措施：
（1）修改按键帽和按键面板安装孔的基准尺寸，均修改为29mm；
（2）按键面板加工时尺寸按照29.20mm～29.25mm控制，同时消除氧化着色过程对安装孔尺寸的影响；按键帽四周油漆喷涂保证不透光的情况下尽量少喷涂，以保证按键帽的尺寸满足公差要求；同时制作专用检具检查安装孔及按键帽，防止不合格品流入装配现场；
（3）核对并修改数控加工程序。
通过以上措施的实施，按键模块一次装配合格率由原来的不到10%提升到90%以上。
五、结语
通过对生产过程中发生的问题和现象进行分析，完善了图纸尺寸和技术要求，改变了按键帽材质及油漆加工工艺，优化了导光板的结构，改进加工过程公差控制、油漆喷涂要求，保证加工配合公差满足设计要求，提高了外协件加工精度，整体提升了养路机械按键模块制造质量。
作者简介：刘衡香（1972-），女，漢族，湖南株洲人，株洲南车时代电气股份有限公司-制造中心-质量部，质量工程师。
关键词：按键模块；装配问题；改进方案
中图分类号：U216 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2018）004-0-01
一、绪论
背景：
网络控制系统的按键模块是大型养路机械网络控制平台的重要组成部分，目前已装备了多种大型养路机械。由于型号较多、批次较小等原因，一直由外协厂生产，即整体外购。因存在电路设计及PCB设计不合理、电路板装配不良、电子元器件质量差等原因，为了消除网络控制平台的质量隐患，加速推广网络控制平台，公司决定从设计、工艺、原材料等方面入手大幅提升按键模块的质量，生产模式由整体外购逐步转换为自制。
二、养路机械按键模块产品特点
各大车型按键模块均由7种零件组成，分别为插头安装盒、后盖板、电路板、导光板、按键帽、面板、导光柱。
以下为各按键模块组件功能简述：
插头安装盒：固定电路板上的2个M12圆形连接器，通过4个螺钉与后盖板连接；
后盖板：支撑插头安装盒，同时与面板连接成一个整体；
电路板：安装三角形金属弹片、背光灯、信号指示灯等；
导光板：将背光、信号指示分别传导到按键帽、导光柱；
按键帽：将按压力传导到三角形金属弹片上；
面板：支撑按键帽及导光柱，作为按键模块的主框架；
导光柱：将电路板上信号指示灯传导到面板正面。
三、按键模块生产过程问题现状
（一）按键帽油漆脱落问题
按键模块在使用过程中，出现批量按键帽油漆脱落的问题。
（二）导光板串光问题
在上电测试过程中发现黄色背光被导向面板正面，存在背光灯和信号指示灯串光的情况，不符合正常情况下不点亮的设计要求。
（三）按键帽下压出现无触感及卡滞问题
按键模块组装完成后，由于面板键帽框与按键帽的累积误差，造成两者配合存在问题，导致按键帽卡死，无法正常弹起。
四、按键模块生产过程问题分析与处理
针对按键模块生产过程中出现的问题，我们从外协加工、图纸标准、模块组装等方面进行了改善并进行优化。
（一）改变按键帽材质及加工方式，解决油漆附着力不合格问题
根据售后反馈的问题及对装车现场的作业环境的反馈，组织了由工艺、质量及设计、设计质量、外协厂家技术人员参加的质量分析会。并进行了油漆成分验证、油漆脱落问题重现及对比试验， 从以上推测结果及各项实验结果分析油漆脱落主要与下列因素有关：
1.键帽的素材：PC料注塑成型，表面成镜面；
2.油漆：底漆是白色透光油漆，面漆是黑色油漆，都不是耐高温和UV的油漆；
3.油漆喷涂的工艺过程管控，前期按键帽的油漆是手工喷漆，喷的油漆厚度控制不准确，厚度在0.15mm～0.3mm，误差较大。
针对上述可能出现问题的原因，制定以下改善措施：
1.键帽的素材：PC料注塑成型，表面做了细微的砂纹，增加油漆的附着力；
2.油漆：底漆是白色透光油漆，面漆是黑色油漆都改成耐高温和UV的油漆；
3.油漆喷涂的工艺过程管控，键帽的油漆改成自动化得流水线喷漆，漆膜的厚度一般控制在0.05mm～0.07mm之间。
后续加工的经过砂纹处理后的按键帽，通过划格实验和布基胶带粘贴实验，未出现油漆脱落的现象。
（二）导光板内镶嵌不透光黑色PC解决漏光问题
导光板采用8mm亚克力材料进行加工，信号指示灯位置进行避空并遮光处理，目前的遮光处理措施为喷涂黑色漆。
电路板上采用两种不同颜色的SMD发光二极管，单个黄色背光灯和单个绿色信号指示灯的发光强度分别为1400mcd（max）和2.8mcd（min），背光灯和信号指示灯分别被嵌套入导光板中，套入尺寸深度约为2mm。背光灯的光强度远大于信号指示灯的强度，而目前使用的导光柱为透明PC，透光性能良好，故极易发生漏光现象。
经过分析，在8mm的台阶孔内采用手工涂油漆存在喷涂不受控，喷涂不到位，两个?6.3mm和?3.5mm的台阶孔相交面棱角无法上漆，故导致背光投射到导光柱上导致漏光被点亮。
针对该串光问题，提出了采用在导光板内镶嵌不透光黑色PC，对导光柱进行遮蔽的方案，以提高其遮光性。
该方案的实施解决了导光板因涂油漆不到位导致的漏光问题。
（三）完善按键帽、按键框的加工标准，提高加工精度，解决按键卡死问题
按键模块部件在装配过程中出现尺寸偏差的现状，造成组装难度大、效率低，并且容易出现卡死或者晃动的情况。对按键帽尺寸进行测量并进行分析：
（1）按键帽的基准尺寸为29mm，其面板安装孔基准尺寸为29.2mm；
（2）面板安装孔尺寸低于下偏差，部分孔X方向尺寸小于29.2mm，按键帽下压时与按键面板干涉；按键帽尺寸超过上偏差，超过29mm，导致按键帽无法回弹或下压卡滞；
（3）面板安装孔内面存在台阶，导致按键下压无触感。
针对以上问题制定以下措施：
（1）修改按键帽和按键面板安装孔的基准尺寸，均修改为29mm；
（2）按键面板加工时尺寸按照29.20mm～29.25mm控制，同时消除氧化着色过程对安装孔尺寸的影响；按键帽四周油漆喷涂保证不透光的情况下尽量少喷涂，以保证按键帽的尺寸满足公差要求；同时制作专用检具检查安装孔及按键帽，防止不合格品流入装配现场；
（3）核对并修改数控加工程序。
通过以上措施的实施，按键模块一次装配合格率由原来的不到10%提升到90%以上。
五、结语
通过对生产过程中发生的问题和现象进行分析，完善了图纸尺寸和技术要求，改变了按键帽材质及油漆加工工艺，优化了导光板的结构，改进加工过程公差控制、油漆喷涂要求，保证加工配合公差满足设计要求，提高了外协件加工精度，整体提升了养路机械按键模块制造质量。
作者简介：刘衡香（1972-），女，漢族，湖南株洲人，株洲南车时代电气股份有限公司-制造中心-质量部，质量工程师。