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接线端子的设计要求有哪些?

接线端子做为连接器的一种,是电气行业中的一个重要组件,起着不可替代、不可忽视的作用,因工程技术人员在检修时首先也是从接口检查,也就是端子入手,因此接线端子的设计尤为重要。 

产品的设计是集于:产品标准、材料、结构、电镀、认证、模具、及制造工艺的一种综合性设计,端子也不例外。

(一)产品标准起着总的指导思想,几乎所有的考虑都以它为依据,我们端子设计标准首先以UL和CSA为准,不过在有些电气参数方面也可以以其他标准为依据,如高低温试验。

(二)材料的选择直接影响到整个产品的性能,是设计的关键,以塑胶材料为例:如果是以UL94,V-0的阻燃为设计依据就要认真审核各家材料物性表的技术参数是否能满足产品的标准,如冲击耐电压和耐老化试验是否能过,在五金材料方面主要是TP的压片材料选择尤其重要,因为此压片既要满足一定的导电率(电流)又要有一定的弹性,在选择材料方面给我们的工程师带来了困难,而恰恰在此方面正是连接器厂商在弹性元器件所追求的趋势,许多生产五金材料的厂家正在这方面努力,导电率直接影响到温升和接触电阻,弹性的好坏与材料的化学元素、弹性模量、硬度、抗拉强度有关,弹性模量选择用材料力学的第四强度理论公式进行计算。材料的导电率越大接触电阻就越小温升就越低,插拔力与接触电阻成二次曲线的关系,接触电阻主要分:压缩电阻、膜层电阻、体积电阻(导体本身的电阻)。其中膜层电阻占总电阻的70~80%,也是影响连接器寿命的主要因素,应给予充分重视,就以端子镀金和镀银来比,虽然银的导电率比金要高,但是其化学稳定性没有金好,所引起的膜层电阻远远大于镀金,所以搞清以上之间的关系对于我们选择材料就有指导意义,是产品设计的前提条件。

(三)产品结构的设计也是至关重要的,这完全是经验方面的东西,无捷径可走,在这方面各个系列各有特点,如:螺钉防掉、拼接的产品前后呈弧形,长位数变形等,壁厚不均匀造成的缩水变形等,螺钉的防掉主要有以下几种:三条筋防掉、箍口防掉,颈口防掉,冲压防掉,因受技术工艺的影响颈口防掉采用不多,而大多数采用颈口防掉,以上结构的实现是以塑胶材为PA66为前提条件,在这里需要对颈口防掉进行说明,以螺钉为M3为例,M3的螺钉实际外径是φ2.90mm,所以外壳颈口的尺寸应设计在:φ2.5~φ2.6,外壳颈口的厚度应在0.4~0.5mm,且螺钉头部下应有一段小于外壳颈口的光杆,这样才能保证螺钉可以顺利旋进螺纹里面,在生产工艺也应该做相应的调整,下面就各系列产品在结构方面出现的问题做一个统计和解决的方案。

1、拼接产品组合成长位数的变形问题,产生的主要原因也是因结构不合理导致两拼接隼在前后上下左右受力不平衡,所示在结构设计时要考虑其拼接隼的受力和变形方向。

2、螺钉防掉的问题,在这方面我建议尽量用颈口防掉,因为它与箍口防掉相比避免了螺钉光杆和箍口处公差精度所带来的烦恼。而且结构可靠公差容易控制。

3、螺钉及带螺纹钢件在电镀后盐雾试验的问题,因按2012年公司螺纹电镀的标准(镀层是受到限制,但多大的螺纹对应镀层厚度我认为还有待进一步确定),解决此问题在电镀工艺正常的情况下有两种方法,选择正确的封孔剂和采用镀层分多次电镀,这两种方法都是要覆盖螺钉产生的用肉眼所看不到的孔隙。采用镀层分多次电镀成本较高,所以建议用第一种方法,而此方法的关键是在于封孔剂配方的研究。

4、插拔力的问题,此方面所涉及到的内容较多,它与材料、电镀、结构和所应用的行业都有关系,是连接器行业一项重要的机械性能要求,插拔式端子更是如此,材料的选择就插拔力而言受导电率(电流)和接触电阻及温升的限制。在这里就不再做详细的说明了,电镀主要是受镀层的种类和是否预镀的影响。

一般而言,在相同材料和结构下预镀后压片要比先冲压再电镀的压片在插拔力方面要稳定,因为在后电镀工艺过程中无形之中是对五金材料做了硬化处理,而在先冲压就正好消除了这种现象。结构方面主要考虑是压片与引针的接触,引针与压片的接触大都是线接触,这就造成在配合时出现插的一瞬间突然很大,而后又突然变小,给客户在使用的过程中有极不稳定的感觉,影响其寿命,如果把压片与引针的接触在结构方面改成面接触,那么就既解决了插拔力的问题又减小了接触电阻和温升。 

(四)产品的应用:主要应用在照明,通讯,安防等行业。而插拔式端子的应用行业是最为主泛的,如变频,防暴,数控面板,门禁控制器,传感器,PLC,仪器仪表,电源,伺服驱动,以上这些应用行业对插拔式端子的共同的要求是:插拔力要平稳,接触电阻要小,要能满足一定的寿命和疲劳度,所以对五金弹片材料的要求较高。这就要求产品设计师对结构和选材具有一定的经验。对于栅栏式端子主要应用在:电源,继电器(特别是双层端子),变频器,电梯行业(较少),空调。 此系列端子的要求是在压线时对螺钉的扭力要求较高,螺钉退到最高位的距离要大于最大压线范围,对于长位数的端子不能有翘曲变形,螺钉的抗腐蚀性要求较高。

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