MDCF壓接式微矩形型電連接器的研制

劉陽++王婭孋孋

摘 要：文中主要介紹了MDCF壓接式微矩形電連接器的研制過程。通過圖文闡述了MDCF壓接式微矩形電連接器的結(jié)構(gòu)和性能特點，并對研制過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題作了具體論述。

關(guān)鍵詞：微矩形；電連接器；絞線插針；MDCF

中圖分類號：TG113.22；TP21 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）12-00-03

0 引 言

電連接器是實現(xiàn)電器終端之間連接與分離功能的一種電子元器件，它在軍事武器、航空航天等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。近年來，隨著武器系統(tǒng)及航天器電子設(shè)備小型化、輕量化的發(fā)展，要求電連接器的體積越來越小，接觸件間距越來越密，且可靠性越來越高。

MDCF壓接式微矩形電連接器是根據(jù)市場需求研制開發(fā)的。產(chǎn)品接觸件間距為1.27 mm，排距為1.1 mm。技術(shù)性能指標符合GJB2446A-2011《外殼定位微矩形電連接器通用規(guī)范》。該系列產(chǎn)品是目前間距1.27 mm，排距為1.1 mm微矩形連接器中體積較小的一種。與現(xiàn)有MDM系列微矩形連接器相比，各項電性能指標均未降低，體積卻只是其一半，是一種結(jié)構(gòu)合理的小型化產(chǎn)品。

1 產(chǎn)品主要技術(shù)指標

MDCF系列壓接式微矩形電連接器的主要技術(shù)指標見表1所列。

2 設(shè)計思路

MDCF壓接式微矩形電連接器要求產(chǎn)品在目前間距為1.27 mm，排距為1.1 mm的型譜基礎(chǔ)上將產(chǎn)品體積盡可能做到最小，并保留原1.27 mm間距系列產(chǎn)品法蘭盤的設(shè)計，以更好的滿足用戶的安裝需求。因此該產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵就是在不影響產(chǎn)品性能指標的前提下，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，縮小產(chǎn)品體積。因此在設(shè)計過程中應(yīng)以外殼為突破口，解決基座及其它零件的設(shè)計、工藝等問題。該連接器具有高可靠、體積小、電性能優(yōu)越等特點。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖如圖1和圖2所示。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 外殼設(shè)計

外殼的主要作用是支撐絕緣安裝板和接觸件以及保護插孔、插針免受機械損傷。本產(chǎn)品采用全金屬外殼結(jié)構(gòu)，在材料選擇上，選用了密度小、抗腐蝕性強、易于加工的鋁合金材料，加工后表面采用化學(xué)鍍鎳。對插面采用30°梯形防誤差結(jié)構(gòu)，在插針插孔接觸件嚙合之前，梯形的外殼先實現(xiàn)定位。外殼尺寸比常見的1.27 mm微矩形電連接器縮小不少，且寬度方向尺寸縮小到極致，即法蘭尺寸與梯形對插面的寬度相同，這樣既保證了用戶的安裝需求又縮小了產(chǎn)品體積。MDCF-51PL外殼如圖3所示，MDCF-51S外殼如圖4所示。

3.2 接觸件設(shè)計

要實現(xiàn)小型化，就必須減小其接觸件的尺寸。傳統(tǒng)的電連接器彈性插孔尺寸不斷減小，其可靠性也隨之降低，無法保證接觸可靠。因此根據(jù)微矩形產(chǎn)品的特點和成熟工藝，接觸件選用絞線插針。

絞線插針最大的特點是它是一種反極性接觸件，插針為彈性接觸件，插孔為剛性插孔。絞線插針與插孔對插時，插針中部凸起且凸起部分外切圓直徑大于插孔內(nèi)徑，在工作時因受力產(chǎn)生壓縮變形和軸向旋轉(zhuǎn)伸長，插針外圈的七根彈性銅線與插孔形成七線接觸，在各個方向都有接觸點，抗振動性更強。七根彈性銅線構(gòu)成并聯(lián)系統(tǒng)，大大提高了連接器的固有可靠性，由此可以看出，絞線插針具有尺寸小、抗振動、耐沖擊、接觸電阻小等特點，很適合應(yīng)用于微矩形連接器。此外，麻花插針的生產(chǎn)和檢驗均能實現(xiàn)自動化，成本較低。絞線插針及其斷面圖如圖5所示，插孔如圖6所示。

3.3 絕緣安裝板的設(shè)計

絕緣安裝板不但要支撐和保護接觸件，還要承受和傳遞插拔過程中產(chǎn)生的機械力，因此絕緣基座需要足夠的機械強度，同時，在設(shè)計時還要考慮絕緣安裝板與外殼的裝配性。插頭基座設(shè)計從下往上裝，而插座基座為了縮小外殼體積，則從上往下裝。絕緣安裝板結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖7和圖8所示。

在材料選擇方面，常見的絕緣安裝板材料主要有改性聚苯醚（MPPO）、聚苯硫醚（PPS）、玻纖增強PBT、玻纖增強尼龍等，其性能對比見表2所列。

隨著軍工行業(yè)的不斷發(fā)展，安裝環(huán)境對連接器絕緣安裝板的要求也越來越高，從上表可以看出，聚苯硫醚（PPS）具有耐高溫、耐環(huán)境、強度高等特點，且聚苯硫醚（PPS）具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，其機械強度隨溫度升高降低較小，MDC 這些特點正好能滿足連接器對強度和耐高溫等性能的要求，所以我們選擇聚苯硫醚作為本項目產(chǎn)品的基座材料。

此外，根據(jù)產(chǎn)品的外殼、接觸件尺寸以及孔位的排列，本次設(shè)計的基座孔壁厚度約為0.4 mm，我們通過計算來驗證其是否滿足連接器的電性能要求。

（1）絕緣電阻

絕緣電阻的計算公式為：

R=PT

公式中R為絕緣電阻（），P為體積電阻率（/mm），T為絕緣材料厚度（mm）。

聚苯硫醚的體積電阻率為2.8×1016 Ω/mm，相臨接觸件的最小絕緣間隔為0.35 mm，則絕緣電阻值為：

R=2.8×1016×0.4=1.12×1010 M

與表1中所列出的電性能指標相比較，絕緣安裝板的設(shè)計完全滿足絕緣電阻的要求。

（2）介質(zhì)耐壓

介質(zhì)耐壓的計算公式為：

V=KT

公式中V為絕緣介質(zhì)耐壓（V），K為抗電強度（V/mm），T為絕緣材料厚度（mm）。

聚苯硫醚的抗電強度為6 800 V/mm，相臨接觸件的最小絕緣間隔為0.4 mm，則耐電壓值為：

V=6 800×0.4=2 720 V

與表1中所列的電性能指標相比較，絕緣安裝板的設(shè)計完全滿足絕緣電阻的要求。

4 主要試驗及其論證

初樣加工出來后，按Q/MB814-2013《MDCF系列微矩形電連接器詳細規(guī)范》做了結(jié)構(gòu)試驗，整個試驗過程按照試驗大綱要求進行，在結(jié)構(gòu)試驗過程中均未發(fā)現(xiàn)指標異常，通過試驗證實了產(chǎn)品的性能達到了GJB2446A-2011《外殼定位微矩形電連接器通用規(guī)范》的要求，并為以后批量投產(chǎn)的可能性和合理性提供了依據(jù)。

5 產(chǎn)品特點及應(yīng)用

MDCF壓接式微矩形電連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎、合理，具有通用性強、體積小、重量輕、分離力小、高可靠、安裝方便等優(yōu)點，是微矩形產(chǎn)品向小型化方向發(fā)展的產(chǎn)品，此產(chǎn)品能充分發(fā)揮微矩形電連接器的優(yōu)勢，在航空航天、武器系統(tǒng)、電子裝備等方面都具有很好的應(yīng)用推廣價值。經(jīng)鑒定試驗，其各項性能指標均達到標準要求，產(chǎn)品處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。MDC-51PL（插頭）連接器如圖9所示，MDC-51S（插座）連接器如圖10所示。

6 結(jié) 語

本文通過介紹MDCF系列微矩形電連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，闡述了MDCF系列微矩形電連接器的結(jié)構(gòu)特點。該系列產(chǎn)品體積只有常見1.27 mm系列微矩形連接器的一半，而電性能并未下降，完全滿足連接器小型化、高可靠性的要求，具有很好的市場價值。

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