同軸接觸件理論對(duì)接縮口尺寸研究

謝仲敏

(貴州航天電器股份有限公司，貴州貴陽(yáng)，550009)

1 引言

同軸接觸件是電連接器所有接觸件種類中,擁有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和較高成本的接觸件之一。隨著我公司電連接器的多規(guī)格、大批量生產(chǎn),同軸接觸件在對(duì)接使用過程中陸續(xù)出現(xiàn)對(duì)接損傷,有對(duì)接缺口、對(duì)接劃痕、對(duì)接毛刺、對(duì)接彎曲等質(zhì)量問題。在對(duì)故障件的分析中,我們發(fā)現(xiàn)其主要原因是接觸件對(duì)接過程中有很大的間隙導(dǎo)致。為此,本文結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的配合關(guān)系,計(jì)算出對(duì)應(yīng)的間隙,分析其理論對(duì)接縮口尺寸,有助于后續(xù)同軸接觸件的設(shè)計(jì)開發(fā)。

2 同軸接觸件與基座的配合關(guān)系

電連接器插頭、插座的基座合件尾端均有硅橡膠材質(zhì)的彈性封線體,每個(gè)同軸接觸件均配備了定位套筒,定位套筒穿套在電纜上并固定在接觸件尾部,定位套筒與封線體的安裝孔位過盈配合,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸件的徑向進(jìn)行定位,防止偏斜。如圖1所示。

圖1 護(hù)套裝配結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 同軸插孔接觸件外導(dǎo)體彈片偏斜示意圖

圖3 同軸插孔接觸件外導(dǎo)體縮口后配合示圖

圖4 同軸插孔接觸件外導(dǎo)體A/B配合示圖

3 電連接器插合過程進(jìn)行分析研究

在連接器插合過程中,同軸插針外導(dǎo)體首先與插座上基座的Φ6.71接觸,在該倒角的導(dǎo)向作用下插入上基座內(nèi)部,與同軸插孔外導(dǎo)體端部接觸接觸彈片接觸,在插孔外導(dǎo)體接觸彈片的R0.5的倒角及插針外導(dǎo)體R0.64倒角的導(dǎo)向作用下插入外導(dǎo)體插孔的內(nèi)部。隨著插合的繼續(xù)進(jìn)行,中間導(dǎo)體和中心導(dǎo)體先后依次插合到位,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)同軸接觸件的插合。當(dāng)插頭上的螺旋槽與插座上的卡釘配合到位后,同軸接觸件插合到位。

4 設(shè)計(jì)尺寸的最大間隙參數(shù)計(jì)算

4.1 無(wú)護(hù)套時(shí)插孔與插針的間隙計(jì)算

在現(xiàn)有生產(chǎn)條件下,實(shí)際測(cè)量插孔縮口后的外導(dǎo)體彈片外徑值為(6.62～6.85)mm,即縮口后插孔最小外徑為D縮=6.62mm,其大于插針(對(duì)接端外導(dǎo)體外徑)頭部尺寸Φ5.54±0.02mm,所以單邊余量為:min:(6.62-5.56)/2=0.53;

max:(6.85-5.52)/2=0.665,即單邊余量為(0.53～0.665)mm,其中余量最小為0.53mm。

經(jīng)分析計(jì)算當(dāng)彈片向內(nèi)偏移約0.5mm時(shí),如圖5所示,同軸插孔合件外導(dǎo)體外圓會(huì)露出基座限制口,在插針對(duì)接過程中,插針端面存在直接頂壓在同軸插孔合件彈片端面上的情況,導(dǎo)致頂壓及損傷。

4.2 有護(hù)套時(shí)插孔與插針的間隙計(jì)算

由于產(chǎn)品裝配過程中有護(hù)套保護(hù)作用,護(hù)套內(nèi)徑為7(+0.01,+0.05),插孔配合處外徑為6.96(-0.03,+0.05),護(hù)套外徑為8.35(-0.06,0),封線體內(nèi)徑為8.1(0,+0.09),如圖6所示。

在配合關(guān)系中:

護(hù)套外徑與封線體內(nèi)徑過盈配合,理論上不產(chǎn)生位移量,但實(shí)際封線體為橡膠材料,受力后會(huì)變形有輕微變形,此分析過程暫時(shí)忽略此變形產(chǎn)生的位移量;

護(hù)套內(nèi)徑與插孔外徑間隙配合,插孔在絕緣體中的偏斜產(chǎn)生位移量,其:

護(hù)套內(nèi)徑D孔:7(+0.01,+0.05),

插孔配合處外徑d軸:6.96(-0.03,+0.05)

最大間隙Xmax=Dmax-dmin=+0.05-(-0.03)=+0.08(mm),

最小間隙Xmin=Dmin-dmax=+0.01-(+0.05)=-0.04(mm),

最大可偏移距離=單邊位移量=(最大間隙-最小間隙)/2=(0.08-(-0.04))/2=0.06(mm)

所以,通過計(jì)算,彈片端因偏斜導(dǎo)致的最大位移量為δ=0.06(mm)。

4.3 計(jì)算極限情況下的包絡(luò)關(guān)系計(jì)算

如圖7所示,若A表示極限情況下的基座限制口尺寸,B表示極限情況下同軸插孔外導(dǎo)體端部外圓,在對(duì)接端插針有R0.51～R0.64的圓角設(shè)計(jì)和簧片R0.5的圓角,會(huì)進(jìn)一步起到導(dǎo)向作用,則:

當(dāng)B>A時(shí),則極限情況下同軸插孔外導(dǎo)體端部外圓不會(huì)露出基座限制口尺寸,同軸插針與之對(duì)接時(shí)且外導(dǎo)體不會(huì)與同軸插孔外導(dǎo)體端部外圓干涉,即不會(huì)出現(xiàn)損傷現(xiàn)象。

當(dāng)B≤A時(shí),則極限情況下同軸插孔外導(dǎo)體端部外圓會(huì)露出基座限制口尺寸,同軸插針與之對(duì)接時(shí)且外導(dǎo)體會(huì)與同軸插孔外導(dǎo)體端部外圓干涉,即會(huì)出現(xiàn)損傷現(xiàn)象。

A:由于設(shè)計(jì)尺寸基座限制口尺寸為5.78(0,+0.06),為保證極限情況下簧片盡可能露出,則A=5.78+0.06=5.84(mm);

B:同軸插孔外導(dǎo)體端部外圓為極限情況下,插孔外導(dǎo)體彈片圓角末端處與絕緣體中心線的最小外圓包絡(luò)直徑,簡(jiǎn)單來說就是縮口后插孔簧片與插針接觸件點(diǎn)之間的最小值。

B=縮口后簧片最小外徑(D縮)-最大臺(tái)階差-偏斜最大位移量(δ)

其中,縮口后簧片最小外徑(D縮)實(shí)測(cè)為6.62mm,最大臺(tái)階差為7.3尺寸與6.5尺寸之差為(0.62～0.8)mm,其最大值為0.8mm,偏斜最大位移量(δ)按之前計(jì)算為0.06mm。

所以,B=6.62-0.8-0.06=5.76mm

由于B=5.76

配合間隙核算結(jié)論:按現(xiàn)有縮口后尺寸,考慮偏斜影響后會(huì)出現(xiàn)無(wú)法包絡(luò)的情況,插孔簧片與對(duì)接端插針干涉,從而產(chǎn)生損傷。

5 理論對(duì)接縮口尺寸研究分析

為保證同軸接觸件對(duì)接過程中無(wú)干涉,則應(yīng)滿足B>A=5.84的要求。假設(shè)插孔縮口后簧片最小外徑為D縮,則可得B=D縮-0.8-0.06>A=5.84,

則D縮>5.84+0.8+0.06=6.7mm

所以理論上,當(dāng)插孔縮口后簧片外徑大于6.7mm時(shí),插針可以通過絕緣體導(dǎo)向孔準(zhǔn)確定位到插孔彈片圓角范圍內(nèi),通過插針圓角和插孔彈片圓角的導(dǎo)向及過渡,不會(huì)對(duì)插孔彈片造成損傷。

6 結(jié)語(yǔ)

本研究通過對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及尺寸鏈計(jì)算同軸接觸件理論對(duì)接縮口尺寸,保證外導(dǎo)體外圓不會(huì)露出基座限止口,且同軸插針外導(dǎo)體斷面及同軸插孔外導(dǎo)體口部均有導(dǎo)向圓角,在對(duì)接過程中不會(huì)導(dǎo)致對(duì)接損傷隱患。