周永華

(上海新風(fēng)儀表接插件有限公司，上海200241)

1 引言

電連接器作為一種重要的機(jī)電元件之一，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、航空航天、汽車、軌道交通等領(lǐng)域，對電子、電氣設(shè)備的可靠性起著重要的作用。提高電連接器的可靠性不僅是制造廠商的責(zé)任，正確選擇和使用電連接器也是提高可靠性的重要一方面。電連接器的型號、規(guī)格、品種繁多，用戶根據(jù)實(shí)際需要，正確地選擇電連接器是一個困難而復(fù)雜的過程。用戶首次選擇型號，往往是從電連接器廠商編寫的產(chǎn)品樣本著手，反復(fù)比較、思考、理解，最終定型號。因此，電連接器產(chǎn)品樣本應(yīng)該從使用方角度出發(fā)，也就是立足于用戶，盡可能提供本產(chǎn)品的真實(shí)、有效、完整、實(shí)用的信息顯得尤為重要。綜觀目前電連接器的產(chǎn)品樣本，往往顯得過分簡單，缺少重要的信息，類似于產(chǎn)品廣告。

2 電連接器產(chǎn)品樣本編寫的一般原則

2.1 樣本應(yīng)采用我國法定計(jì)量單位

電連接器有許多技術(shù)性能指標(biāo)和尺寸，使用我國法定計(jì)量單位便于用戶閱讀好比較。電連接器常用計(jì)量單位見表1。

我國采用的法定計(jì)量單位可查閱GB3101和GB3102。

2.2 樣本應(yīng)該采用規(guī)范的名詞術(shù)語

電連接器具有型號復(fù)雜，品種繁多的特點(diǎn)，在編寫產(chǎn)品樣本時(shí)，有必要采用規(guī)范的名詞術(shù)語，便于用戶閱讀和理解，也便于同用戶溝通和交流。

電連接器的名詞術(shù)語可參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13965——2010“儀表元器件 術(shù)語”中的連接器章節(jié)和GB/T4210——2001“電子設(shè)備用機(jī)電元件名詞術(shù)語”。

電連接器常用品種的名詞術(shù)語見表2;

電連接器常用零件的名詞術(shù)語見表3;

電連接器常用結(jié)構(gòu)、附件和使用的名詞術(shù)語見表4;

電連接器常用性能參數(shù)的名詞術(shù)語見表5。

(表2～表5的分類是作者進(jìn)行的分類，便于讀者閱讀。

表1 電連接器的常用計(jì)量單位

表2 電連接器常用品種的名詞術(shù)語

表3 電連接器常用零件的名詞術(shù)語

表4 電連接器常用結(jié)構(gòu)、附件和使用的名詞術(shù)語

表5 電連接器常用性能參數(shù)的名詞術(shù)語

3 產(chǎn)品的主要技術(shù)性能指標(biāo)

電連接器的用戶要從大量的連接器中選擇出符號一系列要求的連接器，不是一件簡單容易的工作。如往往需要考慮連接器的外形大小，結(jié)構(gòu)絕緣材料類別，接觸件的金屬材料及表面鍍層類別以及端接技術(shù)方法等等，都直接與電子或電氣系統(tǒng)的留出空間、性能要求和互連要求有關(guān)。然而，目前互連技術(shù)雖然已經(jīng)發(fā)展成高技術(shù)，但連接器的選擇并不需要特殊的技能，只需要徹底了解連接器廠商提供的產(chǎn)品樣本，并從一些基本的技術(shù)性能指標(biāo)出發(fā)，選擇出適用的連接器。對連接器的廠商來說，在產(chǎn)品樣本中提供完整的技術(shù)性能指標(biāo)顯得尤為重要。

連接器的技術(shù)性能指標(biāo)主要可分為環(huán)境參數(shù)要求、電氣參數(shù)要求、機(jī)械參數(shù)要求、端接技術(shù)要求和連接器的材料、電鍍類別等。

3.1 環(huán)境參數(shù)要求

連接器在使用和運(yùn)輸過程中所處的環(huán)境對其性能有顯著影響，用戶要根據(jù)預(yù)期的環(huán)境條件選用相應(yīng)的連接器，所以連接器的產(chǎn)品樣本要給出環(huán)境參數(shù)。主要的環(huán)境參數(shù)包括:

環(huán)境溫度——由連接器中的金屬材料和絕緣材料決定著連接器的工作環(huán)境溫度。高溫會引起大多數(shù)絕緣材料不可逆的破壞，絕緣電阻降低。對于金屬材料而言，高溫可加速氧化并引起鍍層變質(zhì)。在極低的溫度下，也可能引起絕緣體裂紋和起層。連接器通常的環(huán)境溫度為－55℃至120℃，特殊情況下內(nèi)要求更高。

潮濕或水——用于設(shè)備外部或室外的連接器，常常要考慮潮濕、水滲和污染的環(huán)境條件。大于80%的相對濕度是引起電擊穿的主要原因。潮濕環(huán)境引起水蒸氣在絕緣體表面的吸收和擴(kuò)散，容易使絕緣電阻降到兆歐級以下，引起高電位失效。長期處在高濕環(huán)境下，會引起材料的物理變形、分解，產(chǎn)生電解、腐蝕及裂紋。有防護(hù)要求的連接器要按國標(biāo)規(guī)定防護(hù)等級。

大氣壓——在空氣稀薄的高空，連接器的塑料材料會釋放出氣體污染密封元件，使耐壓性能下降。在真空中，某些鍍層會退鍍，使連接器產(chǎn)生短路。所以在高空中使用非密封連接器時(shí)，必須減額電壓使用。通常連接器在高空中耐壓降額系數(shù)見表6。

表6 連接器在高空中耐壓降額系數(shù)

腐蝕環(huán)境——根據(jù)連接器的不同使用腐蝕環(huán)境，選用由相應(yīng)金屬、塑料、鍍層結(jié)構(gòu)的連接器。如在海洋環(huán)境中使用的連接器，其外殼、接觸件表面沒有合適的表面處理，會使連接器性能迅速惡化。一般48小時(shí)鹽霧試驗(yàn)即可使用戶對連接器的使用壽命有所了解。霉菌也是一個重要問題，在濕熱環(huán)境下霉菌或細(xì)菌會使連接器的材料腐蝕變質(zhì)，性能惡化。

液體浸漬——連接器在各種液體中的浸漬試驗(yàn)表明連接器的材料是否與各種燃油和潤滑液體相溶以及是否與材料起化學(xué)反應(yīng)而降低連接器的性能。

表7 額定電流降額系數(shù)

3.2 電氣參數(shù)要求

用戶在選擇連接器時(shí)，首先要考慮電壓和電流的要求，并根據(jù)連接器要用于低電平電路還是電源電路，尤其是用于弱電流低電壓情況下，由于不能穿透氧化層，所以選擇接觸件鍍層不易氧化的連接器。主要的電氣參數(shù)包括:

接觸電阻——陰接觸件與陽接觸件配合接觸而形成的電阻。在低阻抗電路中，連接器是串聯(lián)在電路中，接觸電阻是關(guān)鍵參數(shù)，在產(chǎn)品樣本中要說明接觸電阻的測試方法。而在大電流的應(yīng)用中，由于接觸電阻的存在，使連接器產(chǎn)生熱量，如果熱量超過一定的程度，將損害連接器的性能。接觸電阻的大小與接觸面積緊密相關(guān)，產(chǎn)品樣本應(yīng)根據(jù)接觸件的具體結(jié)構(gòu)、尺寸分別給出接觸電阻值。

額定電流——允許最大電流流過接觸件的電流。額定電流受連接器接觸件截面積和端接的導(dǎo)線截面積、接觸件數(shù)量等限制。產(chǎn)品樣本中要明確電流的性質(zhì)。對于多芯連接器，要明確額定電流的降額系數(shù)。如某連接器的額定電流降額系數(shù)見表7

額定電壓——取決于連接器的接觸件間距和爬電距離及絕緣材料，包括使用環(huán)境的污染程度。筆者傾向于在選擇時(shí)結(jié)合連接器的耐壓指標(biāo)綜合考慮。同樣產(chǎn)品樣本中要明確電壓的性質(zhì)。

耐壓——連接器在規(guī)定的電壓、時(shí)間和環(huán)境下無擊穿和飛弧現(xiàn)象。要指出的是產(chǎn)品樣本中要明確電壓的性質(zhì)、試驗(yàn)時(shí)間。除了常態(tài)下的耐壓外，還需明確連接器在高溫、低溫、潮濕、低氣壓等特殊環(huán)境條件下的耐壓。

溫升——連接器在規(guī)定的環(huán)境溫度、電流下，接觸件的溫度升高情況。在大電流的情況下溫升指標(biāo)尤其重要。

絕緣電阻——在規(guī)定的環(huán)境條件和測試電壓下連接器的相鄰接觸件之間以及接觸件與外殼之間的絕緣性能。在產(chǎn)品樣本中要明確測試電壓值和性質(zhì)。除了常態(tài)條件下的絕緣電阻外，還需明確連接器在高溫、低溫、潮濕等環(huán)境條件下的絕緣電阻。

接觸件間電容——連接器在高頻電路中使用時(shí)，這是很重要的參數(shù)。

電連續(xù)性——連接器外殼的導(dǎo)電性能。這在接地連接器和屏蔽連接器中是重要的參數(shù)。

電磁干擾——是屏蔽連接器的屏蔽效果參數(shù)。

3.3 機(jī)械參數(shù)要求

可用連接器的空間及連接器的尺寸限定都是很重要的。前者給連接器制造者一種限制，需要按這種限制設(shè)計(jì)制造;而后者給用戶一個限制，也即按連接器的尺寸限定所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，可能超出用戶所允許的尺寸。設(shè)計(jì)限制中接觸件間距是很重要的因素。接觸件間距的大小一方面影響到牢固性，另一方面關(guān)系到耐壓指標(biāo)。用戶在選用連接器時(shí)除了考慮連接器所占據(jù)的空間和尺寸限度外，通常還需考慮下列機(jī)械參數(shù):

機(jī)械壽命——如果插合和分離的次數(shù)少，可采用低成本的沖制接觸件。

插入和拔出力——連接器的單腳插入和拔出力的大小影響著接觸電阻、接觸可靠性和機(jī)械壽命。連接器廠商在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了綜合考慮。連接器的總插入和拔出力主要是由單腳插入和拔出力組成，其大小直接影響連接器的操作方便性，當(dāng)連接器的總插入和拔出力小于45N時(shí)，可用手進(jìn)行插入或拔出;而高于45N時(shí)，需要借助于機(jī)械工具來進(jìn)行插入或拔出。連接器使用的空間大小決定了是用手還是用機(jī)械工具完成插入或拔出連接器。產(chǎn)品樣本中應(yīng)該分別明確連接器的單腳插入和拔出力、連接器的總插入和拔出力。

接觸件芯數(shù)和排列——接觸件芯數(shù)影響連接器的總插入和拔出力，也是用戶根據(jù)電路回路選擇連接器的主要因素。接觸件的排列影響著用戶的接線和技術(shù)文件的編制。產(chǎn)品樣本中應(yīng)明確列出接觸件的排列和接線編號，要注意的是標(biāo)出的接線編號是從哪個方向看的，是插合面還是接線面的視圖。

振動、沖擊、碰撞、離心－－用戶根據(jù)預(yù)期的振動、沖擊等要求選擇相應(yīng)的連接器。振動、沖擊等加劇會引起連接器的接觸件瞬間斷電，絕緣安裝板產(chǎn)生裂紋、導(dǎo)線與接觸件連接處斷裂，甚至引起連接器分離，尤其在諧振頻率時(shí)更為劇烈。為了真實(shí)地模擬這種環(huán)境條件，連接器的例行試驗(yàn)一般都包括振動、沖擊、碰撞和離心。需要注意的是在連接器的產(chǎn)品樣本中必須明確在振動、沖擊、碰撞和離心條件下連接器的瞬斷指標(biāo)，一般瞬斷時(shí)間(接觸故障)優(yōu)選值為1μs、10μs、100μs、1ms和 10ms。

3.4 端接技術(shù)要求

端接的成本，所需的勞動量及需要的人員技能決定著所要選用的端接形式。端接時(shí)還要考慮到修理及變形，以及可能使總電阻超過允許范圍的端接附加電阻等問題?；镜亩私有问接形宸N:錫焊、壓接、繞接、絕緣刺破和接線螺釘。

錫焊連接——錫焊連接最重要的要求是在錫焊料與被焊接的表面間形成金屬的連續(xù)性。連接器的產(chǎn)品樣本中應(yīng)給出適合的導(dǎo)線截面積范圍、導(dǎo)線的剝皮長度、允許采用的焊劑和清洗劑類型，最重要的是要給出推薦焊接的溫度和時(shí)間范圍，過高的焊接溫度和時(shí)間不但會影響錫焊的質(zhì)量，還可能造成連接器的絕緣材料變形甚至融化，造成連接器性能的破壞。

壓接連接——壓接是為使金屬在規(guī)定的限度內(nèi)壓縮和位移并將導(dǎo)線連接到接觸件上的一種技術(shù)。這種連接類似于冷焊連接，有良好的機(jī)械強(qiáng)度和電連續(xù)性。壓接可以采用手動工具、電動工具或自動壓接機(jī)來完成。連接器的產(chǎn)品樣本中應(yīng)給出適合的導(dǎo)線截面積范圍、導(dǎo)線的剝皮長度、推薦的壓痕形狀和壓接深度。必要時(shí)還應(yīng)給出壓接后的張力試驗(yàn)、毫伏壓降試驗(yàn)和外觀檢查的要求和方法。

繞接連接——繞接連接是將導(dǎo)線直接纏繞在帶棱角的繞接柱上形成的。在繞接時(shí)控制張力繞接幾圈導(dǎo)線，壓入和固定在繞接柱的棱角上以形成氣密性。連接器的產(chǎn)品樣本上應(yīng)給出適合的導(dǎo)線和導(dǎo)線截面積范圍、導(dǎo)線的剝皮長度、繞接工具和退繞工具的要求、繞接的最少匝數(shù)。必要時(shí)還應(yīng)給出繞接后的接觸電阻、繞接柱自由振動和拉脫拉的試驗(yàn)要求和方法。

絕緣刺破連接——這種連接技術(shù)采用簡單的工具將連接器連接在扁平電纜上，并使每一根導(dǎo)線中的導(dǎo)體與連接器中的接觸件形成氣緊密式接觸連接。連接器的產(chǎn)品樣本應(yīng)給出適用的扁平電纜的規(guī)格，包括扁平電纜的厚度、中心距和導(dǎo)體的截面積。

螺釘連接——螺釘連接是通過螺紋提供的緊固力使導(dǎo)線與接觸件形成緊密的接觸。連接器的產(chǎn)品樣本應(yīng)給出適合的導(dǎo)線截面積范圍、導(dǎo)線的剝皮長度和螺釘?shù)呐ぞ亍?/p>

4 產(chǎn)品外形尺寸及推薦安裝尺寸

4.1 產(chǎn)品外形尺寸

產(chǎn)品外形尺寸是用戶選擇連接器受到的客觀限制的最大因素。連接器的產(chǎn)品外形尺寸包括自由端連接器、固定端連接器和插合后的外形尺寸。目前許多連接器產(chǎn)品樣本中標(biāo)注的外形尺寸不全，如機(jī)柜連接器，除了長、寬(直徑)、高的尺寸之外，還有裝在機(jī)柜內(nèi)的部分尺寸和露在外面的尺寸、適用電纜的外徑尺寸等都是用戶需要考慮的尺寸。較完整的標(biāo)注如圖1。

圖1 外形尺寸的標(biāo)注

4.2 推薦安裝尺寸

連接器一般都需要安裝，產(chǎn)品樣本應(yīng)給出安裝尺寸，此尺寸應(yīng)為推薦性尺寸。如在圓形連接器中，安裝帶有凸緣方盤的固定連接器，一般是用4個螺釘固定，假設(shè)是4個M3的螺釘，安裝時(shí)開孔尺寸為 φ3.5，當(dāng)然也可以高精度的 φ3.2。產(chǎn)品樣本中的推薦安裝尺寸要注意2個問題，一是對于中心距離類的尺寸必須給出公差范圍，二是對于面板開孔類的尺寸應(yīng)該略大于連接器的尺寸。

5 產(chǎn)品型號命名方法

連接器的型號、規(guī)格繁多，為便于用戶選擇、訂貨，一般都有型號命名的方法。在連接器的產(chǎn)品樣本中應(yīng)給出詳細(xì)的型號命名方法，較復(fù)雜的型號應(yīng)該有型號的實(shí)例，幫助用戶理解型號。型號中的每個數(shù)字或代號都應(yīng)有對應(yīng)的含義。

6 連接器所采用的材料和表面處理種類

連接器的應(yīng)用廣泛性決定了材料的多樣性，所使用的材料和表面處理的種類很大程度決定了連接器的性能。在連接器的產(chǎn)品樣本中給出主要的材料和表面處理種類有助于用戶全面了解連接器，從而選擇到最適合的連接器。

連接器的主要材料可分為外殼材料、絕緣材料、接觸件材料;

連接器的主要表面處理可分為外殼表面處理、接觸件表面處理。

7 連接器的正確使用方法

7.1 連接器的鎖緊方式

為了防止振動引起的連接器的分離，必須選用合適的鎖緊方式。合適的鎖緊方式取決于連接器的插拔頻次、振動強(qiáng)度、插合或分離力、以及重新連接的方式及連接速度的要求。一般的鎖緊方式是螺紋連接加安全保險(xiǎn)絲，也有卡口鎖緊及其它不加安全保險(xiǎn)絲的特殊鎖緊機(jī)構(gòu)。

7.2 連接器的連接方式

連接器的連接方式一般有螺紋連接、卡口連接、推拉連接等等，在螺紋連接中必須完全擰緊連接環(huán);在卡口連接中往往有連接到位的標(biāo)識;在推拉連接中連接和分離要推、拉自由端連接器的不同部位才能完成連接或分離。這些使用方法在連接器產(chǎn)品樣本中應(yīng)該有詳細(xì)的說明。

7.3 定位要求

產(chǎn)品樣本中要說明連接器在插合之前，定向連接裝置是否要求機(jī)械定位。

7.4 定位鍵

為了防止類似的連接器的錯誤插合，可以選用幾種定位鍵結(jié)構(gòu)。在產(chǎn)品樣本中要給出完整的定位鍵的位置組合。

7.5 安裝方式

產(chǎn)品樣本中要說明是前安裝還是后安裝，以及安裝固定方式，如鉚釘、螺釘、卡圈或連接器本身卡銷快速安裝鎖定。

7.6 接線準(zhǔn)備

產(chǎn)品樣本要說明適合的電纜或?qū)Ь€，包括電纜的外徑范圍、導(dǎo)體的截面積，是否適用焊劑或適用焊劑的種類等。

7.7 接線后連接器安裝

連接器的許多部分是用螺紋連接的，在接線完成后連接器的裝配順序、螺紋鎖緊的順序等都可能影響連接器的可靠性，在產(chǎn)品樣本中應(yīng)該有詳細(xì)的說明，必要時(shí)可以配上示意圖幫助用戶理解。

8 結(jié)束語

連接器的產(chǎn)品樣本是高可靠性連接器的重要組成部分，盡管產(chǎn)品樣本沒有必要如產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)般嚴(yán)格，但是產(chǎn)品樣本的規(guī)范化的重要性是顯而易見的。作者試圖站在用戶的角度來闡述連接器樣本的編寫原則，并且希望通過本文，引起連接器廠商對產(chǎn)品樣本的重視。

［1］ GB/T 4210－2001，電子設(shè)備用機(jī)電元件名詞適用［S］.

［2］ GB/T 13965－2010，儀表元器件 術(shù)語［S］.

［3］ 機(jī)電元件技術(shù)手冊編委會.機(jī)電元件技術(shù)手冊［M］.北京:電子工業(yè)出版社出版，1992.