插針止夾彈性疲勞特性研究

黃雷蕾

摘? 要：以止夾彈性疲勞特性研究為基礎(chǔ)，三芯電機連接器插針止夾為研究對象，通過插針止夾彈性疲勞特性試驗，驗證止夾的彈性疲勞度，為后續(xù)連接器產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：插針止夾;結(jié)構(gòu)特征;彈性疲勞

Abstract： Based on the research on the elastic fatigue property of the clamp， the pin clamp of the three core motor connector is taken as the research object. Through the elastic fatigue property test of the pin clamp， the elastic fatigue degree of the clamp is verified， which provides the theoretical basis for the subsequent connector product design and development.

引言

止夾結(jié)構(gòu)的接觸件，可在不須分離絕緣體與殼體的情況下借助工裝進(jìn)行取卸、裝送、更換，避免接觸件更換時，將絕緣體由殼體內(nèi)拆出，增加維護(hù)成本。接觸件與絕緣臺之間需要一個穩(wěn)定的保持力固定，端子保持力作為機械性能中重要的一部分對連接器的性能起到至關(guān)重要的作用，端子保持力通過止夾實現(xiàn)，則對于連接器插針止夾的彈性疲勞特性研究十分必要。

1 止夾彈性疲勞特性分析

本文采用三芯電機連接器插針插孔進(jìn)行實驗。在絕緣體的各孔室內(nèi)均有一止夾室，止夾依靠自身彈力靠緊孔壁卡住兩端不外滑，并承受一定的軸向力。

1.1 插針止夾基本結(jié)構(gòu)

止夾在電連接器中是將接觸件夾持在絕緣體內(nèi)的重要部件，根據(jù)其作用、裝配工藝和使用情況止夾采用具有較高彈性、一定的強度和硬度、一定的抗腐蝕性、良好的加工工藝性、良好的防磁性等特點的鈹青銅帶。

止夾以倒刺形式固定于插針中前部凹槽內(nèi)，插針接觸端直徑10.00mm，插針卡臺直徑18.00mm，插針壓接端直徑15.00mm，止夾直徑為12.20mm，止夾高11.50mm，止夾外徑15.60mm，倒刺與插針卡臺距離8.30mm。

絕緣臺具有卡臺，絕緣臺卡臺最小內(nèi)徑14.00mm，外徑15.40mm，絕緣臺的結(jié)構(gòu)能夠體現(xiàn)對插針端子固定的功能，以保證插針端子在運輸、儲存及工作中不會因為機械振動沖擊及連接器間相互配合插入力而導(dǎo)致的連接器松動脫落、連接失敗。

1.2 止夾彈性疲勞特性分析

在端子的插針退針過程中，利用止夾發(fā)生形變來完成插針與絕緣臺之間的固定作用，在止夾受到外部力擠壓的過程中，表現(xiàn)出彈性形變。形變量的大小直接影響到止夾對插針是否具有足夠的固定力，對連接器電氣性能與機械性能的穩(wěn)定性具有十分重要的影響。具體研究插針止夾在插針退針過程中的形變量進(jìn)行研究，討論止夾的彈性疲勞特性。

（1）插針過程。由于插針止夾為倒刺結(jié)構(gòu)，且以彈片形式保證止夾的彈性性能。在進(jìn)行插針作業(yè)過程中，用力將帶有止夾的插針按插頭端子的順序插入絕緣臺內(nèi)，由于絕緣臺凸臺最小內(nèi)徑直徑小于止夾倒刺直徑，則使止夾受到凸臺對止夾的一個向心力而導(dǎo)致倒刺發(fā)生向圓心收縮的形變，繼續(xù)將插針往內(nèi)推送，當(dāng)止夾倒刺全部通過絕緣臺卡臺之后，由于絕緣臺內(nèi)部直徑變大，大于止夾倒刺直徑，止夾倒刺的擠壓力被釋放，止夾受擠壓過程停止，形變結(jié)束，止夾恢復(fù)原形狀，則重新變?yōu)榈勾讨睆酱笥谕古_的直徑，實現(xiàn)插針不能往后退針，并且插針中部自帶凸臺與止夾倒刺形成一個凹槽，將絕緣臺凸臺卡在中間，實現(xiàn)插針與止夾配合固定于絕緣臺中（如圖1）。（2）退針過程。退針過程則需要選取工裝進(jìn)行輔助，將退針器從插針接頭端插入已裝好的絕緣臺中，利用退針器的口徑小于絕緣臺凸臺直徑的結(jié)構(gòu)，將止夾倒刺擠壓產(chǎn)生形變，使止夾倒刺被擠壓以后的直徑小于絕緣臺直徑，向下擠壓彈簧棒，利用彈簧棒的推力將插針退出絕緣臺（如圖2）。

2 止夾彈性疲勞實驗

2.1 實驗方案設(shè)計

試驗對象：三芯電機連接器Z001插針止夾、K001插孔止夾。

試驗方法：手動對三芯電機連接器插針與插孔進(jìn)行退針作業(yè)。

測量方法：使用3D投影對止夾形變量進(jìn)行精確測量。

2.2 試驗步驟

（1）在試驗開始前，分別測量Z001、K001止夾原始數(shù)據(jù)。（2）在常溫常壓下，使用退針器進(jìn)行手動退針作業(yè)，分別測量退針5次、10次、20次、40次后Z001、K001插針止夾形變量。

2.3 試驗報告

根據(jù)表實驗中止夾形變量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析結(jié)果如圖3、圖4所示，止夾形變量最大的期間為0次到5次之間，5次之后退針止夾形變量較小，變化較為平緩。

基于圖3、圖4止夾形變量進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析，得出實驗結(jié)果：試驗結(jié)果顯示在0-5次期間退針，止夾形變量較大，最大形變量到達(dá)1.02622mm、形變率達(dá)11.82%，退針次數(shù)達(dá)到40次之后，形變量較小，最大形變量僅為0.12198mm，形變率僅為1.57%。由此可以得出，止夾由最開始的彈性形變在退針5次之后轉(zhuǎn)變成為塑性形變，在40次退針試驗之后，止夾最小直徑為15.282mm，與絕緣臺凸臺直徑14.00mm相比，仍然能夠滿足止夾的固定性，驗證了該止夾的合格性。

3 結(jié)束語

本文針對現(xiàn)階段公司產(chǎn)品的設(shè)計要求，就止夾疲勞特性做了具體研究，以滿足產(chǎn)品設(shè)計合理性，提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，更好的滿足客戶需求。

（1）針對插針與絕緣臺之間的固定問題，對插針止夾、插孔止夾以及絕緣臺的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。（2）通過對插針退針的過程進(jìn)行分析，以及止夾的疲勞特性進(jìn)行的研究，對止夾疲勞特性進(jìn)行了試驗，并詳細(xì)記錄了止夾形變量。（3）對止夾形變量進(jìn)行深入分析，得到插針止夾在退針過程中的形變量大小以及形變率的止夾變形曲線。

插針止夾形變量在5次以內(nèi)止夾形變量最大，彈性性能最好，此后，止夾退針后形變量基本保持不變。所以在進(jìn)行連接器安裝及維修時，應(yīng)盡量避免插針反復(fù)插針、退針操作，5次以內(nèi)為最佳，以此保證止夾能夠維持最優(yōu)彈性性能以達(dá)到最優(yōu)的卡針效果，符合連接器工藝設(shè)計需求，滿足設(shè)計的合理性。

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