连接器设计资料

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，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的導入角及導出角方便扣上及分離的動作，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分，則大致上可分為環型扣、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，甚至出現斷裂的現象，斷裂後的扣位很難修補，這情況較常出現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過松的現象。 771.2 塑膠出模角度設計塑胶产品在设计上通常会为了能够轻易的使产品由模具脱离出来而需要在边缘的内侧和外侧各设有一个倾斜角“出模角”，否則模具在塑料成型後需要很大的开模力才能打开，而且，在模具开启後，产品脱模过程十分困难。产品在产品设计時已预留出模角及所有接触产品的模具零件经过高度抛光的话，脱模就变成轻而易举的事情。因此，出模角的考

4、虑在产品设计的过程是不可或缺的 88產品粘前後模的應用因注塑件冷却收缩後多附在後模上，为了使产品壁厚平均及防止产品在开模後附在较热的前模上，出模角对应於前模及後模是应该相等的。不过，在特殊情况下若然要求产品於开模後附在前模的话，可将相接凹模部份的出模角尽量减少，或刻意在前模加上适量的倒扣位。 99出模角的大小之規范出模角的大小是没有一定的准则，多数是凭经验和依照产品的深度来决定。此外，成型的方式，壁厚和塑料的选择也在考虑之列。一般来说，高度抛光的外壁可使用1/8度或1/4度的出模角。深入或附有织纹的产品要求出模角作相应的增加，习惯上每0.025mm深的织纹，便需要额外1度的出模角。出模角度与单

5、边间隙和边位深度之关系表，下圖列出出模角度与单边间隙的关系，可作为叁考之用。此外，当产品需要长而深的肋骨及较小的出模角时，顶针的设计须有特别的处理，见对深而长加强筋的顶针设计图。1010出模角度与单边间隙和边位深度之关系表1111不同材料的设计要点ABS：一般应用边0.5至1就足够。有时因为抛光纹路与出模方向相同，出模角可接近至零。有纹路的侧面需每深0.025mm（0.001 in）增加1出模角。正确的出模角可向蚀纹供应商取得。LCP：因为液晶共聚物有高的模数和低的延展性，倒扣的设计应要避免。在所有的肋骨、壁边、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。若壁边比较深或没有磨光表

6、面和有蚀纹等则有需要加额外的0.5-1.5以上。PBT：若部件表面光洁度好，需要1/2最小的脱模角。经蚀纹处理过的表面，每增加0.03mm（0.001 in）深度就需要加大1脱模角。12121.3 塑膠加強筋設計加强筋在塑胶部件上是不可或缺的功能部分。加强筋有效地如工字铁般增加产品的刚性和强度而无需大幅增加产品切面面积。加强筋更可充当内部流道，有助模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部份很大的作用。1313加強筋的形狀加强筋一般被放在塑胶产品的非接触面，其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向，选择加强筋的位置亦受制於一些生产上的考虑，如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一

7、致，两端相接产品的外壁，或只占据产品部份的长度，用以局部增加产品某部份的刚性。加强筋没有接上产品外壁的话，末端部份亦不应突然终止，应该渐次地将高度减低，直至完结，从而减少出现困气、填充不满及烧焦痕等问题，这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。1414加强筋一般的设计 1515加强筋的形状加强筋最简单的形状是一条长方形的柱体附在产品的表面上，不过为了满足一些生产上或结构上的考虑，加强筋的形状及尺寸须要改变成如以下的图一般。1616加强筋設計注意事項1、筋的两边必须加上出模角以减低脱模顶出时的摩擦力2、底部相接产品的位置必须加上圆角以消除应力集过份中的现象，圆角的设计亦给与流道渐变的形状使模腔

8、充填更为流畅。3、底部的宽度须较相连外壁的厚度为小。下图可说明这个規范，图中加强筋尺寸的设计虽然已按合理的比例，但从加强筋底部与外壁相连的位置作一圆R1时，此部份相对外壁的厚度增加大约50%，因此，此部份出现缩水纹的机会相当大。如果将加强筋底部的宽度相对产品厚度减少一半(图b)，相对位置厚度的增幅即减至大约20%，缩水纹出现的机会亦大为减少。 4、除了以上的要求，加强筋的设计亦与使用的塑胶材料有关。1717厚度与加强筋的关系 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保持力設計參數保持力設計參數包括：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卡點的設計變數卡點的設計變數包括：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。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