電連接器絕緣件設(shè)計中常見問題及解決方法

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(山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

引言

電連接器運(yùn)用范圍廣泛，而絕緣件則是電連接器的關(guān)鍵組成部分，直接關(guān)系到電連接器能否實現(xiàn)其應(yīng)有的功能。在電連接器絕緣件設(shè)計中，需要注意的地方較多，既包括其性能，如電性能、耐環(huán)境性能及與殼體的裝配性能，也包括其應(yīng)具備的一些特性，諸如工藝性、經(jīng)濟(jì)性、金屬鑲件等。研究電連接器絕緣件設(shè)計中的容易被忽視的問題，對于提升電連接器絕緣件設(shè)計的合理性，保障其功能的實現(xiàn)具有關(guān)鍵意義。

1 電連接器的定義、構(gòu)成

1.1 電連接器

連接器(Connector)常用于插件、插頭和插座等器件上，用作電器的連接，起到將兩個有源器件連接的作用，負(fù)責(zé)傳輸電流或者進(jìn)行信號傳輸。在通信系統(tǒng)中，電連接器將器件、組件與系統(tǒng)各部分進(jìn)行連接，并在它們之間進(jìn)行信號傳輸，在一個完整的系統(tǒng)中，它是不可缺少的基礎(chǔ)元件。它也是重要的連接元件，將各系統(tǒng)、各機(jī)柜、各線路板等所有的獨立器件連接在一起。電連接器的這種分布類似人體的神經(jīng)系統(tǒng)，管理和控制著電流和信號的傳送，而其中任何一個電連接器損壞都會導(dǎo)致整個工程失效。

1.2 電連接器的組成

電連接器主要由三大基本單元構(gòu)成，這三大基本單元分別是殼體、絕緣體、接觸體。其中，殼體主要是指插頭插座的外殼、連接螺帽、尾部附件。殼體多由鋁合金加工而成，其主要作用是對電連接器的其他兩大組成單元給予保護(hù)，使其不被損傷，常用于玻璃封焊和耐高溫電連接器；絕緣體的構(gòu)成主要包括裝插針絕緣體、裝插孔絕緣體、界面封嚴(yán)體、封線體等，其主要作用是保證各接觸體與殼體之間的絕緣，提升電連接器的耐環(huán)境性能，從而保證零件的穩(wěn)定可靠；插針插孔是接觸體的總稱，分為焊接式、壓接式和繞接式等，用來實現(xiàn)電路連接。它是電連接器的關(guān)鍵元件，保證電連接器的穩(wěn)定性。

2 絕緣件及其設(shè)計在電連接器中的重要性

2.1 絕緣件

絕緣件是指某些不相關(guān)的絕緣分件，而每個分件的壓板上都鋪設(shè)有絕緣墊塊?！敖^緣”通俗地講是指不能傳遞電流的“不導(dǎo)體”。在絕緣上使用的材料叫做“電氣絕緣材料”，一般叫做“絕緣材料”。絕緣材料可以阻止電流的流通，它具有極高的電阻率，一般≮1012Ω·m。

絕緣材料主要分為3類：①無機(jī)絕緣材料，如常見的云母、瓷器、石棉等。在各類電機(jī)、電器中用作繞線絕緣、開關(guān)線路和絕緣元件等。②有機(jī)絕緣材料，包括橡膠、樹脂等。在絕緣油漆、繞組導(dǎo)線等方面使用較多。③混合絕緣材料，由兩種或多種絕緣材料復(fù)合加工制成的絕緣材料，如各種電器的底座、外殼等。另外，在絕緣器件加工廠使用的絕緣材料通常包括注型樹脂、成型材料等，它們是由主劑、填充材料、硬化劑、副材料等多種原料復(fù)合而成的絕緣體。

2.2 電連接器中絕緣件設(shè)計的重要性

絕緣件在電連接器中的主要作用在于使接觸件保持正確的位置排列，并使接觸件與接觸件之間、接觸件與殼體之間相互絕緣。在電連接器中，絕緣件的設(shè)計關(guān)系到電連接器的性能的發(fā)揮。一旦絕緣件出現(xiàn)絕緣不良或失效，不僅會導(dǎo)致電連接器成品的成批失效，更可能因檢查不足而致使不符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的電連接器流入市場，直接影響整體系統(tǒng)的性能，從而影響到一些系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。因此，絕緣件的設(shè)計對于電連接器至關(guān)重要。而在電連接器絕緣件設(shè)計中，單純考慮電性能、耐環(huán)境性能及與殼體的裝配性能等性能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還應(yīng)注意工藝性、經(jīng)濟(jì)性、金屬鑲件等方面的問題。

3 電連接器絕緣件設(shè)計中容易忽視的問題及解決方法

絕緣體主要是使各類元器件保持有序的排列，并使得各接觸件之間或其與殼體之間相互絕緣。所以，制備絕緣件必須保證其電氣、機(jī)械和工藝成型等方面都具有優(yōu)良的性能。高密度、小型化的電連接器在各系統(tǒng)、各工程中被大量使用，有些連接間距小至0.635 mm，或更小的有0.3 mm。這使得在絕緣材料的選取、注塑模具的精度和加工成型等生產(chǎn)工藝方面需要更為嚴(yán)格地控制。由于絕緣體在成型過程中，在表面或內(nèi)部或多或少地帶入了金屬夾雜物、灰塵顆粒、表面焊劑等，所以在長期使用后容易污染受潮。詳細(xì)解釋為有機(jī)材料析出物及有害氣體吸附膜在與水接觸后，容易與表面水膜溶合形成離子性導(dǎo)電通道，進(jìn)而出現(xiàn)絕緣材料的吸潮、長霉和老化現(xiàn)象，導(dǎo)致短路、漏電、擊穿、絕緣性差等不良絕緣效果。

在設(shè)計絕緣器件時，最重要的是考慮其電性能、耐環(huán)境性能及其與殼體的匹配性，而工藝特性、成本特性、繼承特性等有時則往往被忽略，這樣就不能設(shè)計出整體性能優(yōu)良的絕緣件。以下對這3個容易忽視的方面進(jìn)行探討，并給出相應(yīng)的對策。

3.1 工藝性

在電連接器絕緣件的設(shè)計中應(yīng)當(dāng)重視工藝性。評估一個絕緣件的良莠，不但要考慮其電性能和耐環(huán)境性能，也應(yīng)該考慮其工藝性。但由于很多設(shè)計人員對絕緣件的成型過程和磨具結(jié)構(gòu)并不了解，導(dǎo)致對絕緣件的工藝性設(shè)計有所忽略，使得模具的選用及質(zhì)量管理可能存在不足，無形中提高了生產(chǎn)成本。因此，在電連接器絕緣件設(shè)計中，必須注意其尺寸與精度、表面粗糙度、形狀、壁厚等，明確工藝難點，結(jié)合實際需求尋找解決工藝難點的策略。

3.2 經(jīng)濟(jì)性

在設(shè)計電連接器絕緣件時，往往對生產(chǎn)成本重視不夠，有很多設(shè)計人員往往錯誤地認(rèn)為絕緣件在電器使用中的成本較小。其實絕緣件的成本關(guān)系到很多方面，一個絕緣件設(shè)計得合理與否，不但影響著注射機(jī)的選用、成型工藝的改善、塑件的合格率等，而且還關(guān)系到模具的制作成本和使用壽命，也會影響到整體的生產(chǎn)成本。此外，絕緣件的尺寸公差也會在很大程度上影響到成本。設(shè)計人員設(shè)計的尺寸公差，應(yīng)當(dāng)是相匹配的產(chǎn)品功能與制造成本之間的最佳選擇。任何違背使用性能的公差設(shè)計，都會給模具設(shè)計、制造、注塑機(jī)及成型工藝提出嚴(yán)格的要求，也會提高絕緣件的制造成本，進(jìn)而增加電連接器的生產(chǎn)成本，導(dǎo)致產(chǎn)品在市場上缺乏競爭力。因此，在電連接器絕緣件設(shè)計中，必須注重設(shè)計的合理性，盡可能減少誤差，從注射機(jī)的選用、成型工藝的改善、塑件的合格率等多環(huán)節(jié)入手，體現(xiàn)設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，降低生產(chǎn)成本，提升市場競爭力。

3.3 金屬鑲件

在絕緣件的設(shè)計中，經(jīng)常見到將金屬鑲件嵌入絕緣件中，而在印制板電路系統(tǒng)中這種現(xiàn)象則更為常見。由于塑件與金屬件存在性能差異，金屬鑲件也有不同用途，所以設(shè)計人員對此設(shè)計更應(yīng)仔細(xì)、認(rèn)真。筆者在生產(chǎn)實踐中觀察到，設(shè)計人員經(jīng)常忽略了兩種現(xiàn)象：一是金屬鑲件存在一些向塑件內(nèi)部隆起的尖角，例如各種滾花鑲件的尖點，其產(chǎn)生的原因是切口效應(yīng)(開裂)引起的；二是金屬鑲件的定位，一些設(shè)計人員對注射成型工藝不了解，對模具選用和成型過程不熟悉，導(dǎo)致金屬鑲件的定位考慮不全面，致使最終設(shè)計的產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題，甚至造成零件報廢。在接線板產(chǎn)品設(shè)計時，原則上要求金屬鑲件下端面與絕緣件平齊，但在實際設(shè)計時往往對金屬鑲件缺乏考慮，導(dǎo)致注射時形成了料流沖擊。因此，應(yīng)對設(shè)計的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，預(yù)留一定的模具定位空間，使金屬鑲件位移等不良問題得到改善。

4 結(jié)語

絕緣件是電連接器中的關(guān)鍵元件，應(yīng)用極其廣泛。做好電連接器的絕緣設(shè)計，可以保證電連接器功能的正常發(fā)揮。但在實際設(shè)計中，往往會出現(xiàn)顧此失彼的現(xiàn)象。這就要求設(shè)計人員必須經(jīng)過長期的工作實踐，能夠在絕緣件設(shè)計中體現(xiàn)其應(yīng)具備的各種性能及特性，綜合考慮各種因素，通過反復(fù)的循環(huán)修正，保證絕緣件在電連接器中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

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