謝仲敏
(貴州航天電器股份有限公司,貴州貴陽,550009)
同軸接觸件是電連接器所有接觸件種類中,擁有復雜的結構和較高成本的接觸件之一。隨著我公司電連接器的多規格、大批量生產,同軸接觸件在對接使用過程中陸續出現對接損傷,有對接缺口、對接劃痕、對接毛刺、對接彎曲等質量問題。在對故障件的分析中,我們發現其主要原因是接觸件對接過程中有很大的間隙導致。為此,本文結合產品設計結構中的配合關系,計算出對應的間隙,分析其理論對接縮口尺寸,有助于后續同軸接觸件的設計開發。
電連接器插頭、插座的基座合件尾端均有硅橡膠材質的彈性封線體,每個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,從而實現對接觸件的徑向進行定位,防止偏斜。如圖1所示。
圖1 護套裝配結構示意圖
圖2 同軸插孔接觸件外導體彈片偏斜示意圖
圖3 同軸插孔接觸件外導體縮口后配合示圖
圖4 同軸插孔接觸件外導體A/B配合示圖
在連接器插合過程中,同軸插針外導體首先與插座上基座的Φ6.71接觸,在該倒角的導向作用下插入上基座內部,與同軸插孔外導體端部接觸接觸彈片接觸,在插孔外導體接觸彈片的R0.5的倒角及插針外導體R0.64倒角的導向作用下插入外導體插孔的內部。隨著插合的繼續進行,中間導體和中心導體先后依次插合到位,從而實現整個同軸接觸件的插合。當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。
在現有生產條件下,實際測量插孔縮口后的外導體彈片外徑值為(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(對接端外導體外徑)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。
經分析計算當彈片向內偏移約0.5mm時,如圖5所示,同軸插孔合件外導體外圓會露出基座限制口,在插針對接過程中,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,導致頂壓及損傷。
由于產品裝配過程中有護套保護作用,護套內徑為7(+0.01,+0.05),插孔配合處外徑為6.96(-0.03,+0.05),護套外徑為8.35(-0.06,0),封線體內徑為8.1(0,+0.09),如圖6所示。
在配合關系中:
護套外徑與封線體內徑過盈配合,理論上不產生位移量,但實際封線體為橡膠材料,受力后會變形有輕微變形,此分析過程暫時忽略此變形產生的位移量;
護套內徑與插孔外徑間隙配合,插孔在絕緣體中的偏斜產生位移量,其:
護套內徑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,通過計算,彈片端因偏斜導致的最大位移量為δ=0.06(mm)。
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體端部外圓,在對接端插針有R0.51~R0.64的圓角設計和簧片R0.5的圓角,會進一步起到導向作用,則:
當B>A時,則極限情況下同軸插孔外導體端部外圓不會露出基座限制口尺寸,同軸插針與之對接時且外導體不會與同軸插孔外導體端部外圓干涉,即不會出現損傷現象。
當B≤A時,則極限情況下同軸插孔外導體端部外圓會露出基座限制口尺寸,同軸插針與之對接時且外導體會與同軸插孔外導體端部外圓干涉,即會出現損傷現象。
A:由于設計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:同軸插孔外導體端部外圓為極限情況下,插孔外導體彈片圓角末端處與絕緣體中心線的最小外圓包絡直徑,簡單來說就是縮口后插孔簧片與插針接觸件點之間的最小值。
B=縮口后簧片最小外徑(D縮)-最大臺階差-偏斜最大位移量(δ)
其中,縮口后簧片最小外徑(D縮)實測為6.62mm,最大臺階差為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)按之前計算為0.06mm。
所以,B=6.62-0.8-0.06=5.76mm