GJB177A矩形電連接器安裝尺寸和緊定銷使用問題研究

桂 丑，王 波，葉 宇，管楊杰，楊 全

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽(yáng)，550009)

1 引言

GJB 177A矩形電連接器主要應(yīng)用在電子設(shè)備中的機(jī)箱和安裝架上，為ATR機(jī)箱和安裝架的通用化標(biāo)準(zhǔn)接口。GJB441-88《機(jī)載電子設(shè)備機(jī)箱、安裝架的安裝形式和基本尺寸》對(duì)GJB 177A矩形電連接器的安裝做了詳細(xì)的規(guī)定。但是在機(jī)箱和安裝架上是否使用后緊定銷、連接器是否能承力問題上，標(biāo)準(zhǔn)中并未做強(qiáng)制、明確的要求，因此在連接器的安裝使用過程中，曾出現(xiàn)過連接器殼體鍍層和基體嚴(yán)重磨損、外殼出現(xiàn)變形甚至裂痕的問題，給用戶的安裝和使用造成了疑惑。文章對(duì)插頭和插座的安裝尺寸、后緊定銷的使用問題進(jìn)行了研究和探討，提出了保證連接器可靠性的方法，并得到了使用單位的認(rèn)可，對(duì)于提高連接器安裝使用可靠性、完善標(biāo)準(zhǔn)提供參考方面都具有積極的意義。

2 GJB 177A矩形電連接器安裝使用問題簡(jiǎn)介

2.1 GJB177A-99矩形電連接器規(guī)范簡(jiǎn)介

GJB 177A-99[1]是1999年頒布和實(shí)施的，該標(biāo)準(zhǔn)是GJB 177-86[2]的升級(jí)換版版本。GJB 177-86是完全參照MIL-C-81659B(1976年版頒布實(shí)施)進(jìn)行編制的，它規(guī)定了單絕緣安裝板、雙絕緣安裝板、三絕緣安裝板、四絕緣安裝板外殼的壓接式可拆卸接觸件矩形電連接器的通用要求、質(zhì)量保證規(guī)定和交貨準(zhǔn)備等內(nèi)容。

GJB177A-99矩形電連接器特別適用于航空、航天等電子設(shè)備的機(jī)箱和安裝架使用，用量大、用途廣。由于GJB177A-99對(duì)GJB177-86中連接器外殼尺寸進(jìn)行了細(xì)化，在外殼材料、加工方法、安裝尺寸規(guī)定方面未作變化，對(duì)本文而言無(wú)影響。因此，本文對(duì)二者的引用不做區(qū)分。

2.2 GJB177A-99矩形電連接器外殼成型加工方法和結(jié)構(gòu)

2.2.1 GJB177A-99矩形電連接器外殼成型加工方法

從GJB 177-86的外殼外形圖可以看出，其包含了采用鑄造鋁合金進(jìn)行加工的隱含要求，GJB 177A-99繼承了這一隱含要求。之所以講是隱含要求，是因?yàn)殡m然GJB 177A-99的3.3.3條規(guī)定“外殼應(yīng)由優(yōu)質(zhì)鋁合金制造”，但是其外形尺寸圖4～圖11中的型腔均明確規(guī)定了拔模尺寸、鑄造工藝所需的R過渡角、定位和加強(qiáng)筋。這些特性只有采用鑄造工藝才有必要，才能經(jīng)濟(jì)的獲得，而這些特性采用機(jī)加工藝的話一來(lái)沒有必要，二則經(jīng)濟(jì)成本高。

此外，美國(guó)arinc公司的產(chǎn)品arinc404的外殼采用鑄造鋁合金加工，其對(duì)應(yīng)的美軍標(biāo)MIL-C-81659B連接器的外殼實(shí)物也采用鑄造鋁合金加工。而我國(guó)在編制GJB 177-86時(shí)也是完全參照MIL-C-81659B連接器標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)物開展工作的，最早研制該連接器的三線企業(yè)國(guó)營(yíng)3419廠在仿制MIL-C-81659B連接器時(shí)，也是采用鑄造鋁合金生產(chǎn)單絕緣安裝板和雙絕緣安裝板連接器。

而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，截至文章發(fā)表時(shí)，相同規(guī)格的鑄造鋁合金外殼(ZL102鑄造鋁合金)的市場(chǎng)價(jià)低至鋁合金車削成型加工外殼(2A12鋁合金板)的20%左右，而且供貨周期快，也能滿足GJB 177A-99的性能和質(zhì)量要求。國(guó)外泰科、ITT、安菲諾、radiall公司的arinc404、MIL-C-81659、DPX系列電連接器，以及國(guó)內(nèi)部分廠家仍在延續(xù)使用鑄造鋁合金外殼。

2.2.2 GJB177A-99矩形電連接器外殼的結(jié)構(gòu)

研讀GJB 177A-99中連接器外形尺寸圖4～圖11可知，連接器在自由狀態(tài)下插合時(shí)，是依靠插座外殼內(nèi)部的臺(tái)階和插頭的插合端面進(jìn)行定位的(見圖1)。也就是說，在插合到二者貼合時(shí)，若繼續(xù)施加插合力，則連接器的插頭外殼和插座外殼開始相互施加頂壓力。

圖1 自由狀態(tài)下插頭和插座插合定位

2.3 GJB177A-99矩形電連接器安裝和使用過程中的問題簡(jiǎn)介

在連接器安裝使用過程中，連接器能不能按照?qǐng)D1狀態(tài)安裝使用、到底要不要使用后緊定附件是很多用戶面臨的疑惑。GJB441-88[3]中4.5.3條規(guī)定“設(shè)備的后緊定用矩形電連接器完成。如需另加后緊定銷時(shí)，采用如圖19所示的裝置。”，GJB441-88中圖19的要求如本文圖2所示。

圖2 后緊定銷安裝示意圖

圖3 GJB177-86中關(guān)于插頭插座安裝尺寸要求

但是，在工程實(shí)際中，有的用戶未安裝后緊定銷、或者雖然安裝了后緊定銷，但是由于鈑金結(jié)構(gòu)的安裝架公差較大而導(dǎo)致定位尺寸不能滿足4.3min的規(guī)定，其結(jié)果是：插頭和插座外殼在圖1所示的貼合位置受力，導(dǎo)致連接器外殼變形、裂紋、殼體鍍層磨損嚴(yán)重等質(zhì)量問題，對(duì)設(shè)備的可靠工作產(chǎn)生了影響。因此，連接器安裝時(shí)插頭外殼和插座外殼的定位臺(tái)階能不能接觸，那種情況下增加后緊定銷以避免上述問題成了用戶最關(guān)心的問題。

3 GJB 177A矩形電連接器安裝使用建議

3.1 連接器插頭和插座安裝尺寸問題的使用建議

根據(jù)GJB177-86圖2及其對(duì)應(yīng)的連接器插頭、插座外形尺寸規(guī)定，經(jīng)計(jì)算可知，在標(biāo)準(zhǔn)給定的公差范圍內(nèi)，連接器插頭端面是可以和插座內(nèi)部的定位臺(tái)階接觸的。同時(shí)從GJB441-88中“4.5.3.1 設(shè)備的后緊定用矩形電連接器完成?！边@句話可知，為了對(duì)設(shè)備進(jìn)行安裝固定，連接器插頭外殼端面和插座內(nèi)部臺(tái)階是應(yīng)該進(jìn)行接觸的以便實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)箱的固定。

通讀GJB441-88可知，該規(guī)范是機(jī)載電子設(shè)備機(jī)箱、安裝架的安裝形式和基本尺寸，是基于標(biāo)準(zhǔn)ATR機(jī)箱而編制的，其4.2.4 設(shè)備重量范圍中表4對(duì)ATR機(jī)箱的最大許用重量也做了明確規(guī)定，對(duì)前緊定、減震也做了明確的規(guī)定。總結(jié)起來(lái)，應(yīng)該這么理解，在設(shè)備許用重量范圍內(nèi)、進(jìn)行良好的前緊定、后緊定和減震措施的情況下插頭外殼端面和插座外殼內(nèi)部的定位臺(tái)階是可以接觸受力用來(lái)固定機(jī)箱的。

在實(shí)際安裝使用過程中，發(fā)生連接器外殼變形、開裂等現(xiàn)象的原因絕大多數(shù)的主因是前鎖緊不良，機(jī)箱在連接器插合方向有明顯的移動(dòng)行程，在此方向的加速度作用下，機(jī)箱以多頻次沖量的形式作用于連接器外殼，導(dǎo)致外殼疲勞變形。根據(jù)沖量公式I=Ft,沖量與作用力F、力F的作用時(shí)間t成正比，而F與機(jī)箱的重量有關(guān)，機(jī)箱的重量越大，加速度越大，F(xiàn)增大，對(duì)連接器的外殼損傷越嚴(yán)重。因此，建議在使用時(shí)在前鎖緊防松上加嚴(yán)控制。

3.2 關(guān)于后緊定銷的使用建議

毋庸置疑，后緊定銷的使用是完全有必要的。凡是結(jié)構(gòu)、重量允許的情況下，建議用戶都使用后緊定銷。在按照本文圖2的規(guī)定增加后緊定銷時(shí)，建議在后緊定銷定位的情況下，連接器的插頭外殼和插座外殼內(nèi)部定位凸臺(tái)不進(jìn)行接觸定位。這樣做的好處為：一方面避免過定位，導(dǎo)致前鎖緊不良，另一方面避免連接器外殼定位導(dǎo)致的殼體鍍層磨損、變形等不必要的損傷。

3.3 關(guān)于后緊定銷的改進(jìn)建議

GJB441-88中圖19所示的后緊定銷與緊定孔為剛性配合結(jié)構(gòu)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，往往存在較大的工藝公差，導(dǎo)致緊定尺寸不能滿足圖19中4.3min的尺寸要求，機(jī)箱和安裝架在鎖緊后，在連接器插合方向仍然有一定的晃動(dòng)間隙，容易造成連接器損傷。因此，建議對(duì)圖19所示的緊定銷進(jìn)行改進(jìn)，在緊定銷軸向上增加壓縮彈簧，在機(jī)箱和安裝架鎖緊后，壓縮彈簧提供一定的彈力，防止機(jī)箱松動(dòng)，減少緊定銷和緊定孔配合部位的磨損、降低故障率。

4 結(jié)語(yǔ)

GJB177A矩形電連接器在機(jī)載電子設(shè)備領(lǐng)域仍然有著重要的作用，該連接器工藝成熟、質(zhì)量可靠、成本低廉，在軍民融合背景下，還有這廣闊的發(fā)展前景。對(duì)其安裝和使用問題的研究，對(duì)于改善使用工況以降低故障率、促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的修訂和完善都有著重要意義。