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        一種車用連接器端子的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證

        2022-05-04 12:11:26李劉霞杜艷平
        汽車電器 2022年4期
        關(guān)鍵詞:彈片芯線插拔

        李劉霞,杜艷平

        (河南天海電器有限公司,河南 鶴壁 458030)

        1 連接器具體要求

        本設(shè)計(jì)客戶要求:按照QC/T1067.1—2017,USCAR-21設(shè)計(jì)一款低插拔力,適配0.3~0.5mm和0.5~1.0mm兩種范圍的新型端子。此款端子最重要的是彈片設(shè)計(jì)和芯線壓接尾部的設(shè)計(jì)。

        本設(shè)計(jì)端子接觸彈片要實(shí)現(xiàn)的功能:①傳送小電流或者傳播信號(hào);②建立可靠的接觸界面;③適應(yīng)連接器系統(tǒng)的制造誤差。芯線壓接尾部要實(shí)現(xiàn)的功能:①建立導(dǎo)線和端子的連接;②產(chǎn)生盡量小的壓接電阻。

        2 連接器設(shè)計(jì)

        2.1 材料的選用

        接觸彈片材料必須具備一定的導(dǎo)電性、彈性、機(jī)加工性和抗應(yīng)力松弛性。因?yàn)槭切‰娏鞫俗?,可不必太注重端子溫升,端子材料的?dǎo)熱系數(shù)不是關(guān)鍵。綜上,選擇料厚0.25mm的銅合金為本端子材料。

        2.2 彈片設(shè)計(jì)

        常見的可分離式連接器端子的類型有:簡(jiǎn)單懸臂梁、雙支撐懸臂梁、預(yù)負(fù)載懸臂梁、復(fù)合懸臂梁等,其各自的特點(diǎn)見表1。根據(jù)各種形式彈片的不同特點(diǎn),本設(shè)計(jì)選用彈性較好,適用于料厚較薄的雙支撐梁。

        表1 彈片類型及特點(diǎn)

        2.3 端子芯線壓接尾部設(shè)計(jì)

        一般的導(dǎo)體壓接高度可由下式進(jìn)行計(jì)算。

        式中:CCH——芯線壓接高度,mm;Φ——導(dǎo)線直徑,mm;δ——端子料厚,mm。

        一般的芯線壓接尾部展開長(zhǎng)度可由下式進(jìn)行計(jì)算。

        式中:——芯線壓接尾部展開長(zhǎng)度,mm;Φ——導(dǎo)線直徑,mm;δ——端子料厚,mm。

        一般的芯線壓接尾部的半徑可由下式估算。

        式中:——芯線壓接尾部半徑,mm;——芯線壓接寬度,mm。

        一般的壓接高度與寬度比為50%~80%,壓縮比為75%~90%。

        因本端子料厚為0.25mm,可得3種規(guī)格導(dǎo)線的芯線壓接寬度、芯線壓接尾部展開長(zhǎng)度和芯線壓接尾部半徑值,見表2。

        表2 芯線壓接尾部部分參數(shù)

        由于本設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)一種適配0.3~0.5mm和0.5~1.0mm兩種范圍的尾部,因此初步設(shè)定適配0.35~0.5mm的尾部,=4.87mm,=0.825mm;適配0.5~1.0mm的尾部,=6.10mm,=0.99mm。端子芯線壓接尾部的寬度能使整個(gè)尾部呈現(xiàn)U型或V型即可,另外尾部的壓筋和壓邊按常規(guī)設(shè)計(jì)即可。

        3 CAE分析

        由于CAE技術(shù)的迅猛發(fā)展,CAE仿真技術(shù)越來越多地應(yīng)用到連接器領(lǐng)域。如:河北工業(yè)大學(xué)的駱燕燕等人[1],海軍航空大學(xué)的張彤等人都對(duì)連接器進(jìn)行了CAE分析,驗(yàn)證了CAE技術(shù)應(yīng)用在連接器領(lǐng)域的有效性。姚偉在“線束壓接成型分析”一文中對(duì)端子尾部的壓接進(jìn)行了詳細(xì)說明。因此本設(shè)計(jì)首先進(jìn)行了CAE分析。在CAE驗(yàn)證設(shè)計(jì)合格后再進(jìn)行后續(xù)的試驗(yàn)驗(yàn)證。

        3.1 插拔力分析

        如圖1所示,插座端子固定端子間的摩擦系數(shù)為0.15,插頭端子沿其軸向插入并拔出。

        圖1 端子間插拔力分析示意圖

        經(jīng)過CAE分析可得其插拔力曲線,如圖2所示,即端子的插入力為1.92N,拔出力為1.51N。

        圖2 插拔力曲線

        3.2 剖面分析

        本設(shè)計(jì)分別對(duì)兩種尾部進(jìn)行CAE剖面分析。端子尾部壓接CAE分析結(jié)果見表3。

        表3 端子尾部壓接CAE分析結(jié)果

        綜上,結(jié)合QC/1067.1—2017和USCAR-21可知端子插拔力合格,端子剖面合格。

        4 實(shí)驗(yàn)

        4.1 插拔力

        CAE分析的結(jié)果顯示端子插拔力和端子剖面均合格,最后進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。按 照QC/T 1067.1—2017的4.4做端子間的插拔力實(shí)驗(yàn),如圖3所示,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

        圖3 插拔力實(shí)驗(yàn)

        表4 插拔力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

        4.2 剖面

        按照USCAR-21中剖面分析進(jìn)行試驗(yàn),所得剖面如表5所示。

        表5 剖面分析結(jié)果

        5 總結(jié)

        通過客戶要求及各種標(biāo)準(zhǔn)要求等信息作為連接器端子設(shè)計(jì)輸入,結(jié)合端子各部分理論分析,完成連接器端子的設(shè)計(jì),并用CAE技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析驗(yàn)證,最后通過實(shí)物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本設(shè)計(jì)。本文對(duì)連接器的設(shè)計(jì)提供了正向設(shè)計(jì)思路及方法,對(duì)以后端子正向設(shè)計(jì)提供了一定的參考。

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