連接器設計資料

1、連接器設計技術講解(上)11設計要點1、塑膠件設計2、五金件設計221.1 塑膠扣位設計扣位提供了一種不但方便快捷而且經濟的產品裝配方法，因為扣位在生產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。扣位的設計雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當兩件零件扣上時，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，扣位的設計可分為成永久型和

2、可拆卸型兩種。永久型扣位的設計方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的設計則裝上、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?shù)膶虢羌皩С鼋欠奖憧凵霞胺蛛x的動作，導入角及導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入角而沒有導出角的設計。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，其設計可參閱下圖。55扣位的種類66扣位的缺點扣位裝置的弱點是扣位的兩個組合部份：勾形伸出部份及凸緣部份經多次重覆使用後容易產生變形，甚至出現(xiàn)斷裂的現(xiàn)象，斷裂後的扣位很難修補，這情況較常出現(xiàn)於脆性或摻入纖維的塑膠材料上。因為扣位與產品同時成型，所以扣位的損壞亦即產品的

3、損壞。補救的辦法是將扣位裝置設計成多個扣位同時共用，使整體的裝置不會因為個別扣位的損壞而不能運作，從而增加其使用壽命。扣位裝置的另一弱點是扣位相關尺寸的公差要求十分嚴謹，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 塑膠出模角度設計塑膠產品在設計上通常會為了能夠輕易的使產品由模具脫離出來而需要在邊緣的內側和外側各設有一個傾斜角“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，產品脫模過程十分困難。產品在產品設計時已預留出模角及所有接觸產品的模具零件經過高度拋光的話，脫模就變成輕而易舉的事情。因此，出模角的考

4、慮在產品設計的過程是不可或缺的 88產品粘前後模的應用因注塑件冷卻收縮後多附在後模上，為了使產品壁厚平均及防止產品在開模後附在較熱的前模上，出模角對應於前模及後模是應該相等的。不過，在特殊情況下若然要求產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則，多數(shù)是憑經驗和依照產品的深度來決定。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品要求出模角作相應的增加，習慣上每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系表，下圖列出出模角度與單邊間隙的關系，可作為叁考之用。此外，當產品需要長而深的肋骨及較小的出模角時，頂針的設計須有特別的處理，見對深而長加強筋的頂針設計圖。1010出模角度與單邊間隙和邊位深度之關系表1111不同材料的設計要點ABS：一般應用邊0.5至1就足夠。有時因為拋光紋路與出模方向相同，出模角可接近至零。有紋路的側面需每深0.025mm（0.001 in）增加1出模角。正確的出模角可向蝕紋供應商取得。LCP：因為液晶共聚物有高的模數(shù)和低的延展性，倒扣的設計應要避免。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 塑膠加強筋設計加強筋在塑膠部件上是不可或缺的功能部分。加強筋有效地如工字鐵般增加產品的剛性和強度而無需大幅增加產品切面面積。加強筋更可充當內部流道，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加強筋的形狀加強筋一般被放在塑膠產品的非接觸面，其伸展方向應跟隨產品最大應力和最大偏移量的方向，選擇加強筋的位置亦受制於一些生產上的考慮，如模腔充填、縮水及脫模等。加強筋的長度可與產品的長度一

7、致，兩端相接產品的外壁，或只占據(jù)產品部份的長度，用以局部增加產品某部份的剛性。加強筋沒有接上產品外壁的話，末端部份亦不應突然終止，應該漸次地將高度減低，直至完結，從而減少出現(xiàn)困氣、填充不滿及燒焦痕等問題，這些問題經常發(fā)生在排氣不足或封閉的位置上。1414加強筋一般的設計 1515加強筋的形狀加強筋最簡單的形狀是一條長方形的柱體附在產品的表面上，不過為了滿足一些生產上或結構上的考慮，加強筋的形狀及尺寸須要改變成如以下的圖一般。1616加強筋設計注意事項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、底部相接產品的位置必須加上圓角以消除應力集過份中的現(xiàn)象，圓角的設計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，圖中加強筋尺寸的設計雖然已按合理的比例，但從加強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)縮水紋的機會相當大。如果將加強筋底部的寬度相對產品厚度減少一半(圖b)，相對位置厚度的增幅即減至大約20%，縮水紋出現(xiàn)的機會亦大為減少。 4、除了以上的要求，加強筋的設計亦與使用的塑膠材料有關。1717厚度與加強筋的關系 18182.1 保持力設計在連接器 smt 化及小型化的趨勢下，保持力的設計必須非常精準。保持力太大，有兩項缺點：(1)增加端子插入力，易造成端子變形(2)增加housi

9、ng 內應力，易造成housing 變形。保持力太小，有兩項缺點：(1)正向力不夠，造成電訊接觸品質不良，(2)端子易鬆脫1919保持力設計參數(shù)保持力設計參數(shù)包括：塑膠選用，端子卡點設計，干涉量設計。 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。端子卡點設計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。干涉量通常設計在40 mm-130 mm 之間2020卡點的設計變數(shù)卡點的設計變數(shù)包括：單邊與雙邊單凸點與雙凸點凸點平面寬度(4,8 mm)凸點插入角度(30, 60)前後凸點高度差(0.02, 0.04 mm)21

10、21保持力設計準則塑膠材料的保持力差異性很大，同一種卡點及干涉量的設計，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。干涉量的設計最好介於40 mm-100 mm 之間，因為干涉量小於40 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設計的差異約在30-120 (gf/10mm)。2222保持力設計準則凸點平面長度和保持力有很大的關係，長度越長，保持力越大。單邊卡點較雙邊的保持力大。雙凸點

11、較單凸點的保持力大，但不明顯，可以忽略。凸點前的導角角度與保持力無關。較薄的板片保持力也相對的較低總結而論：由(4,5,8)項結論可知，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保持力設計實例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 正向力設計鍍金端子正向力：100 gf 或小於 100 gf。鍍錫鉛端子正向力必須大於 150 gf。正向力與產品的可靠性有絕對的關係。正向力與接觸電阻有密切的關係。若 PIN 數(shù)大於 200 可適度降低正向力。正向力與 mating/unmating force 有關。正向力與振動測試時之瞬斷(intermitance)有密切的關係

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