左剛強(qiáng)+楊陽(yáng)

摘 要：文中主要介紹了MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形電連接器的結(jié)構(gòu)原理和性能特點(diǎn)，并通過(guò)圖文論述了連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配過(guò)程中采用的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)研制過(guò)程中如何解決關(guān)鍵問(wèn)題作了具體論述。

關(guān)鍵詞：微矩形電連接器；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；裝配過(guò)程；性能特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TMl53.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）10-00-02

0 引 言

由于電子設(shè)備逐漸向小型化發(fā)展，使得應(yīng)用連接器的安裝空間越來(lái)越小，通用的1.27 mm間距微矩形電連接器在選用過(guò)程中經(jīng)常受阻。為了適應(yīng)市場(chǎng)并確保連接器的可靠性，我們?cè)O(shè)計(jì)了MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形電連接器。它是在接觸件1.27 mm間距不變的基礎(chǔ)上，對(duì)原1.27 mm間距連接器進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)的一種產(chǎn)品。MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形電連接器的主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1所列。

1 設(shè)計(jì)方案

目前，國(guó)內(nèi)1.27 mm間距的連接器雖然滿足了廣大用戶對(duì)電氣性能的要求，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸較大，不能滿足整機(jī)對(duì)連接器重量輕、尺寸小的迫切需求。為了解決這一矛盾，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，首先要考慮保證產(chǎn)品的電氣性能基本不變，即接觸件的結(jié)構(gòu)和間距不變。在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有連接器的接口尺寸、外形尺寸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將產(chǎn)品的長(zhǎng)、寬、高縮小，使體積減小，在產(chǎn)品性能符合GJB2446A-2011《外殼定位微矩形電連接器總規(guī)范》要求的同時(shí)，使其尺寸最小化，結(jié)構(gòu)更加合理。MDC-51PNP插針連接器示意圖如圖1所示。MDC-51SL5插孔連接器示意圖如圖2所示。

2 研制過(guò)程

由于接觸件的大小、間距不變，因此產(chǎn)品小型化主要是對(duì)連接器的絕緣基座和外殼進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 絕緣基座的設(shè)計(jì)

絕緣基座在孔間距為1.27 mm，排距為1.1 mm的基礎(chǔ)上保持不變，適當(dāng)縮小基座體積，從而縮小連接器體積。但縮小基座的體積后，為了保證基座強(qiáng)度，我們選用聚苯硫醚作為基座材料，它具有強(qiáng)度高的特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)縮小體積后強(qiáng)度降低的缺憾。基座的孔壁厚度設(shè)計(jì)最小為0.27 mm，最大為0.43 mm。

2.1.1 絕緣基座電性能的計(jì)算

絕緣基座電性能指標(biāo)包括絕緣電阻、耐電壓。絕緣基座的絕緣電阻可由下式進(jìn)行計(jì)算：

基座絕緣材料為聚苯硫醚，其體積電阻率為1016 Ω/mm，相臨接觸件的最小絕緣間隔為0.27 mm，則由（1）式計(jì)算出絕緣電阻值為：

R=1016×0.27=2.7×1010 MΩ

由于2.7×1010 MΩ>5 000 MΩ，因此絕緣電阻滿足設(shè)計(jì)要求。

連接器的耐電壓由接觸件和絕緣基座的結(jié)構(gòu)形式、電流頻率、絕緣基座表面的潔凈程度、空氣濕度和壓強(qiáng)等因素決定。通常絕緣基座表面清潔時(shí)，耐電壓由空氣的抗電強(qiáng)度決定。

絕緣基座介質(zhì)耐電壓可通過(guò)式（2）進(jìn)行計(jì)算：

其中，V介為絕緣介質(zhì)耐電壓（V）；K為絕緣強(qiáng)度（V/mm）；T為絕緣材料厚度（mm）。

聚苯硫醚的絕緣強(qiáng)度為15 000 V/mm，相臨接觸件的最小絕緣間隔為0.27 mm。由（2）式計(jì)算出的耐電壓值為：

V介=15 000×0.27=4 050 V

空氣的抗電強(qiáng)度由兩接觸件之間的最短空間距離決定，可由式（3）進(jìn)行計(jì)算：

其中，V為空氣抗電強(qiáng)度（V）；t為絕緣間隙（mm）。

該產(chǎn)品的絕緣間隙為0.45 mm，由（3）式計(jì)算出的空氣的抗電強(qiáng)度為：

V=1 400×0.45=630（V）

因?yàn)? 050 V和630 V均大于500 V，因此耐電壓滿足設(shè)計(jì)要求。

2.1.2 絕緣基座的裝配

插針連接器MDC-51PNP的基座為從下往上裝的結(jié)構(gòu)，而插孔連接器MDC-51SL5考慮到與插針連接器外殼的匹配性，基座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成從上往下裝，可以節(jié)省較大的空間，縮小外殼體積。MDC-51PNP基座如圖3所示，MDC-51SL5基座如圖4所示。其次，安裝環(huán)境對(duì)產(chǎn)品材料有著較高的耐高溫要求，而聚苯硫醚自身具有的耐高溫、耐環(huán)境等特點(diǎn)可以滿足設(shè)計(jì)要求。

2.2 外殼的設(shè)計(jì)

連接器的外殼在小型化過(guò)程中首先要保證環(huán)氧樹(shù)脂的灌封量，其次是設(shè)計(jì)安裝、鎖緊結(jié)構(gòu)，使其與連接器配合時(shí)可靠性更高、結(jié)構(gòu)更加緊湊。

在插針連接器MDC-51PNP的外殼上設(shè)計(jì)了安裝螺釘?shù)姆擂D(zhuǎn)槽，裝上螺釘后，連接器在鎖緊時(shí)，可使螺釘不隨鎖緊轉(zhuǎn)動(dòng)，便于操作。與現(xiàn)有連接器相比，縮小了連接器“梯形”的對(duì)插接口尺寸，使灌封端和外殼法蘭部位融為一體，縮小了外殼體積，又在外殼灌封端出線處設(shè)計(jì)了0.5 mm的凹槽，可使連接器在安裝時(shí)與印制板上的排線保持絕緣。MDC-51PNP外殼如圖5所示。

在插孔連接器MDC-51SL5的外殼上，除了縮小了連接器“梯形”的對(duì)插接口尺寸，還設(shè)計(jì)了安裝不脫落螺釘?shù)陌惭b孔和卡槽，在外殼兩側(cè)設(shè)計(jì)有方便插拔的防滑槽。MDC-51SL5外殼如圖6所示。

2.3 安裝附件的設(shè)計(jì)

插針連接器MDC-51PNP的安裝附件的螺釘設(shè)計(jì)成防轉(zhuǎn)螺釘。防轉(zhuǎn)螺釘由內(nèi)螺紋和外螺紋結(jié)構(gòu)組成。螺釘上銑一邊與外殼防轉(zhuǎn)槽配合可防止螺釘轉(zhuǎn)動(dòng)。安裝時(shí)，先把防轉(zhuǎn)螺釘1安裝在外殼5內(nèi)，再在防轉(zhuǎn)螺釘1上安裝螺母4、墊圈2及彈墊3，以使其結(jié)構(gòu)更緊湊、小型化。MDC-51PNP安裝附件如圖7所示。

插孔連接器MDC-51SL5的鎖緊附件由螺釘1和彈性卡圈2組成。螺釘1上設(shè)計(jì)有卡槽，通過(guò)在外殼3內(nèi)安裝彈性卡圈2使其與螺釘1卡槽配合，卡住螺釘1。其具有外形小，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。MDC-51SL5鎖緊附件如圖8所示。

3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的情況

產(chǎn)品研制成功后，我們根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編制了較為詳細(xì)的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)大綱，主要包括結(jié)構(gòu)和外形尺寸檢查、電性能試驗(yàn)、機(jī)械性能試驗(yàn)、環(huán)境試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)五個(gè)方面的檢測(cè)內(nèi)容。

經(jīng)過(guò)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，產(chǎn)品所有技術(shù)指標(biāo)均符合結(jié)構(gòu)試驗(yàn)大綱所規(guī)定的要求，從而證明了產(chǎn)品的所有性能均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)也證明了生產(chǎn)工藝的可行性，為今后的批量投產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語(yǔ)

MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形電連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、新穎，具有尺寸小、重量輕、連接可靠等優(yōu)點(diǎn)。與現(xiàn)有1.27 mm間距連接器相比，體積只有它的40%，具有很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]章繼高.電接觸理論與設(shè)計(jì)技術(shù)[J].電子機(jī)械技術(shù)，1984（8）：36-51.

[2]佘玉芳.機(jī)電元件技術(shù)手冊(cè)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1992.