連接器設(shè)計(jì)資料

1、連接器設(shè)計(jì)技術(shù)講解(上)11設(shè)計(jì)要點(diǎn)1、塑膠件設(shè)計(jì)2、五金件設(shè)計(jì)221.1 塑膠扣位設(shè)計(jì)扣位提供了一種不但方便快捷而且經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品裝配方法，因?yàn)榭畚辉谏a(chǎn)成品的時候同時成型，裝配時無須配合其他如螺絲、介子等緊鎖配件，只要需組合的兩邊扣位互相配合扣上即可?？畚坏脑O(shè)計(jì)雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當(dāng)兩件零件扣上時，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的凸緣部份推開；及後，藉著塑膠的彈性，勾形伸出部份即時復(fù)位，其後面的凹槽亦即時被相接零件的凸緣部份嵌入，此倒扣位置立時形成互相扣著的狀態(tài)，請參考扣位的操作原理圖。 33原理扣位的操作44扣位功能與分類如以功能來區(qū)分，扣位的設(shè)計(jì)可分為成永久型和

2、可拆卸型兩種。永久型扣位的設(shè)計(jì)方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的設(shè)計(jì)則裝上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有適當(dāng)?shù)膶?dǎo)入角及導(dǎo)出角方便扣上及分離的動作，導(dǎo)入角及導(dǎo)出角的大小直接影響扣上及分離時所需的力度，永久型的扣位則只有導(dǎo)入角而沒有導(dǎo)出角的設(shè)計(jì)。若以扣位的形狀來區(qū)分，則大致上可分為環(huán)型扣、單邊扣、球扣等等，其設(shè)計(jì)可參閱下圖。55扣位的種類66扣位的缺點(diǎn)扣位裝置的弱點(diǎn)是扣位的兩個組合部份：勾形伸出部份及凸緣部份經(jīng)多次重覆使用後容易產(chǎn)生變形，甚至出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，斷裂後的扣位很難修補(bǔ)，這情況較常出現(xiàn)於脆性或摻入纖維的塑膠材料上。因?yàn)榭畚慌c產(chǎn)品同時成型，所以扣位的損壞亦即產(chǎn)品的

3、損壞。補(bǔ)救的辦法是將扣位裝置設(shè)計(jì)成多個扣位同時共用，使整體的裝置不會因?yàn)閭€別扣位的損壞而不能運(yùn)作，從而增加其使用壽命。扣位裝置的另一弱點(diǎn)是扣位相關(guān)尺寸的公差要求十分嚴(yán)謹(jǐn)，倒扣位置過多容易形成扣位損壞；相反，倒扣位置過少則裝配位置難於控制或組合部份出現(xiàn)過松的現(xiàn)象。 771.2 塑膠出模角度設(shè)計(jì)塑膠產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上通常會為了能夠輕易的使產(chǎn)品由模具脫離出來而需要在邊緣的內(nèi)側(cè)和外側(cè)各設(shè)有一個傾斜角“出模角”，否則模具在塑料成型後需要很大的開模力才能打開，而且，在模具開啟後，產(chǎn)品脫模過程十分困難。產(chǎn)品在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時已預(yù)留出模角及所有接觸產(chǎn)品的模具零件經(jīng)過高度拋光的話，脫模就變成輕而易舉的事情。因此，出模角的考

4、慮在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程是不可或缺的 88產(chǎn)品粘前後模的應(yīng)用因注塑件冷卻收縮後多附在後模上，為了使產(chǎn)品壁厚平均及防止產(chǎn)品在開模後附在較熱的前模上，出模角對應(yīng)於前模及後模是應(yīng)該相等的。不過，在特殊情況下若然要求產(chǎn)品於開模後附在前模的話，可將相接凹模部份的出模角盡量減少，或刻意在前模加上適量的倒扣位。 99出模角的大小之規(guī)范出模角的大小是沒有一定的準(zhǔn)則，多數(shù)是憑經(jīng)驗(yàn)和依照產(chǎn)品的深度來決定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的選擇也在考慮之列。一般來說，高度拋光的外壁可使用1/8度或1/4度的出模角。深入或附有織紋的產(chǎn)品要求出模角作相應(yīng)的增加，習(xí)慣上每0.025mm深的織紋，便需要額外1度的出模角。出模角度與單

5、邊間隙和邊位深度之關(guān)系表，下圖列出出模角度與單邊間隙的關(guān)系，可作為叁考之用。此外，當(dāng)產(chǎn)品需要長而深的肋骨及較小的出模角時，頂針的設(shè)計(jì)須有特別的處理，見對深而長加強(qiáng)筋的頂針設(shè)計(jì)圖。1010出模角度與單邊間隙和邊位深度之關(guān)系表1111不同材料的設(shè)計(jì)要點(diǎn)ABS：一般應(yīng)用邊0.5至1就足夠。有時因?yàn)閽伖饧y路與出模方向相同，出模角可接近至零。有紋路的側(cè)面需每深0.025mm（0.001 in）增加1出模角。正確的出模角可向蝕紋供應(yīng)商取得。LCP：因?yàn)橐壕Ч簿畚镉懈叩哪?shù)和低的延展性，倒扣的設(shè)計(jì)應(yīng)要避免。在所有的肋骨、壁邊、支柱等凸出膠位以上的地方均要有最小0.2-0.5的出模角。若壁邊比較深或沒有磨光表

6、面和有蝕紋等則有需要加額外的0.5-1.5以上。PBT：若部件表面光潔度好，需要1/2最小的脫模角。經(jīng)蝕紋處理過的表面，每增加0.03mm（0.001 in）深度就需要加大1脫模角。12121.3 塑膠加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部分。加強(qiáng)筋有效地如工字鐵般增加產(chǎn)品的剛性和強(qiáng)度而無需大幅增加產(chǎn)品切面面積。加強(qiáng)筋更可充當(dāng)內(nèi)部流道，有助模腔充填，對幫助塑料流入部件的支節(jié)部份很大的作用。1313加強(qiáng)筋的形狀加強(qiáng)筋一般被放在塑膠產(chǎn)品的非接觸面，其伸展方向應(yīng)跟隨產(chǎn)品最大應(yīng)力和最大偏移量的方向，選擇加強(qiáng)筋的位置亦受制於一些生產(chǎn)上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強(qiáng)筋的長度可與產(chǎn)品的長度一

7、致，兩端相接產(chǎn)品的外壁，或只占據(jù)產(chǎn)品部份的長度，用以局部增加產(chǎn)品某部份的剛性。加強(qiáng)筋沒有接上產(chǎn)品外壁的話，末端部份亦不應(yīng)突然終止，應(yīng)該漸次地將高度減低，直至完結(jié)，從而減少出現(xiàn)困氣、填充不滿及燒焦痕等問題，這些問題經(jīng)常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。1414加強(qiáng)筋一般的設(shè)計(jì) 1515加強(qiáng)筋的形狀加強(qiáng)筋最簡單的形狀是一條長方形的柱體附在產(chǎn)品的表面上，不過為了滿足一些生產(chǎn)上或結(jié)構(gòu)上的考慮，加強(qiáng)筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。1616加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1、筋的兩邊必須加上出模角以減低脫模頂出時的摩擦力2、底部相接產(chǎn)品的位置必須加上圓角以消除應(yīng)力集過份中的現(xiàn)象，圓角的設(shè)計(jì)亦給與流道漸變的形狀使模腔

8、充填更為流暢。3、底部的寬度須較相連外壁的厚度為小。下圖可說明這個規(guī)范，圖中加強(qiáng)筋尺寸的設(shè)計(jì)雖然已按合理的比例，但從加強(qiáng)筋底部與外壁相連的位置作一圓R1時，此部份相對外壁的厚度增加大約50%，因此，此部份出現(xiàn)縮水紋的機(jī)會相當(dāng)大。如果將加強(qiáng)筋底部的寬度相對產(chǎn)品厚度減少一半(圖b)，相對位置厚度的增幅即減至大約20%，縮水紋出現(xiàn)的機(jī)會亦大為減少。 4、除了以上的要求，加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)亦與使用的塑膠材料有關(guān)。1717厚度與加強(qiáng)筋的關(guān)系 18182.1 保持力設(shè)計(jì)在連接器 smt 化及小型化的趨勢下，保持力的設(shè)計(jì)必須非常精準(zhǔn)。保持力太大，有兩項(xiàng)缺點(diǎn)：(1)增加端子插入力，易造成端子變形(2)增加housi

9、ng 內(nèi)應(yīng)力，易造成housing 變形。保持力太小，有兩項(xiàng)缺點(diǎn)：(1)正向力不夠，造成電訊接觸品質(zhì)不良，(2)端子易鬆脫1919保持力設(shè)計(jì)參數(shù)保持力設(shè)計(jì)參數(shù)包括：塑膠選用，端子卡點(diǎn)設(shè)計(jì)，干涉量設(shè)計(jì)。 SMT type Connectors 必須使用耐高溫的塑膠材料，常用的包括：LCP，Nylon，PCT，PPS等。端子卡點(diǎn)設(shè)計(jì)大致分為單邊及雙邊兩類，每一邊又可以單層及雙層或三層。干涉量通常設(shè)計(jì)在40 mm-130 mm 之間2020卡點(diǎn)的設(shè)計(jì)變數(shù)卡點(diǎn)的設(shè)計(jì)變數(shù)包括：單邊與雙邊單凸點(diǎn)與雙凸點(diǎn)凸點(diǎn)平面寬度(4,8 mm)凸點(diǎn)插入角度(30, 60)前後凸點(diǎn)高度差(0.02, 0.04 mm)21

10、21保持力設(shè)計(jì)準(zhǔn)則塑膠材料的保持力差異性很大，同一種卡點(diǎn)及干涉量的設(shè)計(jì)，不同的塑料，保持力會有500 gf 以上的差別。一般而言：nylon的保持力大於LCP，PCT則介於兩者之間，但同樣是LCP，不同廠牌間的差異性非常大，有將近400 gf的差異。干涉量的設(shè)計(jì)最好介於40 mm-100 mm 之間，因?yàn)楦缮媪啃§?0 mm ，保持力不穩(wěn)定，大於100 mm，保持力不會增加，干涉量介於兩者之間，保持力呈現(xiàn)性的方式增加，增加的量隨材料及卡點(diǎn)設(shè)計(jì)的差異約在30-120 (gf/10mm)。2222保持力設(shè)計(jì)準(zhǔn)則凸點(diǎn)平面長度和保持力有很大的關(guān)係，長度越長，保持力越大。單邊卡點(diǎn)較雙邊的保持力大。雙凸點(diǎn)

11、較單凸點(diǎn)的保持力大，但不明顯，可以忽略。凸點(diǎn)前的導(dǎo)角角度與保持力無關(guān)。較薄的板片保持力也相對的較低總結(jié)而論：由(4,5,8)項(xiàng)結(jié)論可知，端子和塑膠接觸面積越大，保持力越大，而且其效非常明顯。，2323保持力設(shè)計(jì)實(shí)例2424保持力線性公式 r_F : 保持力 (gf) I : 干涉量 (10 mm)Zenite 6130L (A3)Sumik E6006L (B3)Vectra L140 (C4)PA 46 TE250F6 (D3)PA 6T C430CN (E3)PCT CG941 (F4)B02r_F42 I1r_F29 I58r_F54 I89r_F24 I349r_F44 I12r_F4

12、0 I5B03r_F27 I147r_F35 I4r_F40 I6r_F47 I146r_F53 I60r_F36 I31B22r_F74 I222r_F43 I196r_F77 I270r_F73 I646r_F82 I391r_F41 I41625252.2 正向力設(shè)計(jì)鍍金端子正向力：100 gf 或小於 100 gf。鍍錫鉛端子正向力必須大於 150 gf。正向力與產(chǎn)品的可靠性有絕對的關(guān)係。正向力與接觸電阻有密切的關(guān)係。若 PIN 數(shù)大於 200 可適度降低正向力。正向力與 mating/unmating force 有關(guān)。正向力與振動測試時之瞬斷(intermitance)有密切的關(guān)係

13、，增加正向力可改善瞬斷問題。正向力會嚴(yán)重影響電鍍層之耐磨耗性。2626正向力與接觸電阻關(guān)係2727最大應(yīng)力設(shè)計(jì)最大應(yīng)力材料強(qiáng)度( 680-780 MPa for C5210EH )。FEM 分析所得之最大應(yīng)力含應(yīng)力集中效應(yīng)。高應(yīng)力設(shè)計(jì)的趨勢：Connector 小型化的趨勢，使端子最大應(yīng)力已大於材料強(qiáng)度，如何在臨界應(yīng)力下設(shè)計(jì)端子是重要課題。臨界應(yīng)力的設(shè)計(jì)應(yīng)以理論應(yīng)力值為基礎(chǔ)來設(shè)計(jì)，所考慮的因素包括：位移量，理論應(yīng)力，永久變形量，反覆差拔次數(shù)。2828理論應(yīng)力與永久變形關(guān)係理論應(yīng)力 / 材料強(qiáng)度永久變形量 (mm)2929永久變形和正向力之關(guān)係3030端子反覆耐壓實(shí)驗(yàn)3131臨界應(yīng)力設(shè)計(jì)討論永久變形受 FEM 最大