显示护目镜裂纹故障分析及改进

娄红涛 杨晓敏 董冉

摘要：某新型综合瞄准显示头盔首次加工时，显示护目镜孔口周边出现环状裂纹，与以往发生的同类型故障进行对比后发现，裂纹产生原因与以往不同。经过多轮次分析和验证，找到了此次裂纹产生的主要原因为配合尺寸不协调和显示护目镜孔质量差，在生产验证的基础上采取较为经济的措施，解决了裂纹问题。

关键词：护目镜裂纹 配合质量

0引言

显示护目镜组件是某新型综合瞄准显示头盔（以下简称：头盔）的重要组件之一，首批组件装配后发现显示护目镜（以下简称：护目镜）出现了如图1右边所示的环形发散状裂纹。

1故障对比及分析

公司在2016年发生过护目镜裂纹问题，裂纹的现象与此次类似。当年将裂纹原因定位为：乐泰243螺纹锁固密封胶（以下简称：243胶）侵蚀护目镜装配孔，产生微裂纹，护目镜使用一段时间后，在应力的作用下，微裂纹扩散导致护目镜孔产生环形发散状裂纹。处理方法为将243胶改为XY-401胶液，按更改后的状态进行生产时，护目镜孔未再出现裂纹。此次裂纹与2016年护目镜裂纹的不同之处在于，此次装配后，在很短的时间（装配两天之后），就产生明显的裂纹，而2016年的护目镜裂纹是逐步产生和扩大，自然环境下1个月后才产生明显可观察到的裂纹，两者在裂纹产生时间上有明显的差异。

对产品结构进行分析，产生裂纹可能有如下几个原因：①护目镜材料不合格;②胶液侵蚀护目镜孔;③护目镜孔质量差;④各零件尺寸不协调，护目镜孔被挤压。

2 原因排查及验证

2.1 护目镜材料分析

此次裂纹护目镜为外购件，护目镜材料为聚碳酸酯，此厂家提供的其他型号护目镜（材料也为聚碳酸酯）在同一时间未发生裂纹现象，初步排除厂家材料和加工原因。

2.2 首轮方案策划及验证（针对胶液和孔的质量）

为了分析胶液和孔质量对裂纹的影响，项目组策划了4种测试方案，用于故障复现，测试结果见表1，放置24小时后观察，4种状态均出现明显裂纹，裂纹程度有差异。

对比方案1和方案2、方案3和方案4可知，在较短时间内无论是否涂抹胶液，均会出现明显裂纹，因此胶液的影响可以排除。对比方案1和方案3、方案2和方案4，其他条件相同时，铰孔后裂纹情况明显变轻，铰孔会改善护目镜孔的圆度和锥度，提高孔的质量。初步判定，提高孔的质量会减轻裂纹程度，但不能完全消除裂纹，孔质量是产生裂纹的原因之一。

2.3 第二轮方案策划及验证（针对组件结构及尺寸）

由于第一轮方案未能找出护目镜裂纹的全部原因，项目组对产品结构和装配流程进行了再次分析。此新型头盔护目镜组件与其他型号头盔护目镜组件的主要区别在于，护目镜的孔内装配了套筒，此种结构在护目镜组件属于首次。对装配过程进行观察时发现，套筒装入护目镜装配孔时，套筒存在不同程度的突出，如图1左边所示。研发人员设计此结构的初衷是，将套筒和护目镜孔设计成过渡配合，在一定的压力下将套筒压入护目镜孔，但未对压入后所产生的结果进行评估和试验。在实际生产中，由于护目镜孔是注射成型，在脱模时，会形成一定的椭圆和锥度误差，产品最后装配时，两者属于过盈配合，套筒需要较大外力才能压入护目镜孔。实际使用时，护目镜组件装配在盔体两侧后，套筒在两侧压力的作用下，压入护目镜孔，对护目镜孔造成挤压，在挤压力作用下，护目镜孔短期内出现了裂纹。为了避免护目镜孔被挤压，有两种方法，第一是：对套筒进行补充加工，减小外径和长度;第二种方法是：扩大护目镜装配孔尺寸。根据上述两种方法，项目组再次设计了四种新的验证方案，测试结果见表2。停放48小时后，四种方案均未出现裂纹。可以判断，护目镜孔被套筒挤压是裂纹产生的主要原因。同时也印证了第一轮方案中，铰孔使护目镜孔的锥度和圆度变好，套筒露出护目镜孔较少，挤压力小使护目镜裂纹程度较轻。

3 生产验证及总结

根据确定的原因，有三种方案可以使套筒不再露出护目镜孔。第一种方案是对护目镜孔补充加工，使孔径扩大;第二种方案是修改护目镜模具，注射时，直接将孔径变大;第三种方案是，更改套筒尺寸，重新投料生产一批小尺寸的套筒。三种方案中，第三种方案简单易实现，且不会造成其他不良影响。

根据改进方案，首先对已出现裂纹的护目镜进行更换，后续新生产的头盔也按照改進的方案进行生产，经过约3个月的使用和观察，所有护目镜均未产生裂纹。

护目镜裂纹问题在公司已多次出现，每次的原因和处理方法都不完全相同。此次护目镜裂纹问题的主要原因是由于护目镜组件结构变化，护目镜孔内装配的轴套挤压护目镜孔，导致护目镜孔在短时间内就出现了明显裂纹。此次护目镜裂纹问题的出现和解决对于同类型其它产品的结构设计、工艺流程、生产装配均有借鉴和指导作用。

作者简介：

娄红涛，男，本科学历，高级工程师，现任航宇救生装备有限公司三分厂工艺技术室工艺员。