創(chuàng)新接觸對的結(jié)構(gòu)和加工方式

介紹某公司開發(fā)的L1系列端子基于雙曲線網(wǎng)籠結(jié)構(gòu)的改進版本，采用獨特的雙曲線回轉(zhuǎn)銅柵格結(jié)構(gòu)可提供多重接觸點，從而大幅提高了端子的接觸面積并且使連接器兼具更小的插拔力。此類端子的優(yōu)點要保留了雙曲線網(wǎng)籠結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)點：高的可靠度、低的插拔力、低的接觸電阻、高插拔壽命、出色的抗振性能、具備自我清潔能力和高載流能力外，還大大降低了接觸對的體積。

此外，L1系列端子使用激光焊接組裝技術(shù)，相比較傳統(tǒng)的雙曲線網(wǎng)籠結(jié)構(gòu)插孔，具備更佳的機械強度。同時插孔彈片結(jié)構(gòu)設(shè)計更為簡單，可靠性更高，生產(chǎn)過程中生產(chǎn) 良品率更高，更適合大批量生產(chǎn)。相比較傳統(tǒng)的連接技術(shù)而言其具備更低的電壓降及溫升，產(chǎn)品體積更加小巧，網(wǎng)狀的接觸緊密可靠。相比較傳統(tǒng)的雙曲線網(wǎng)籠結(jié)構(gòu)插孔，L1系列端子的外徑減少25%同時可以增強電流密度，大大節(jié)省了連接系統(tǒng)布局所需的空間。L1系列端子可以應(yīng)用在LVP800高壓接插件的設(shè)計中。

L1系列端子插孔的構(gòu)成部分如下圖：

L1系列端子插孔的制作流程如下：

其中，第4步由液壓扭轉(zhuǎn)機來操作，此步驟是接觸對制作的關(guān)鍵步驟，原因如下:

1）扭轉(zhuǎn)后的大電流簧片與其對配的圓棒形Pin針的接觸面積將大大增加，進而降低了接觸點電阻，接觸點電阻是決定接觸對載流能力的關(guān)鍵點，故扭轉(zhuǎn)的角度決定了接觸對的載流能力。

2）扭轉(zhuǎn)后簧片的形狀及其與圓棒形Pin針的過盈量決定了接觸對的插拔力和對配應(yīng)力，而這兩項性能是影響插拔壽命的關(guān)鍵點，故扭轉(zhuǎn)的角度也決定了接觸對的壽命。

2.1 扭轉(zhuǎn)簧片的材料選擇

2.1.1扭轉(zhuǎn)簧片的材料選擇

扭轉(zhuǎn)簧片材料的選取和使用應(yīng)以性能設(shè)計要求為主要設(shè)計依據(jù)，結(jié)合扭轉(zhuǎn)簧片的結(jié)構(gòu)特點，從彈性模量、彈性極限、強度、疲勞強度、成型性、延伸率、導(dǎo)電性、耐熱性、表面質(zhì)量和可焊性等多個維度進行綜合考慮。

扭轉(zhuǎn)簧片選用的材料必須能夠滿足： 具備較高的機械強度，以防止接觸對插拔時的彎曲損傷； 材料應(yīng)具有較高的疲勞極限和彈性極限以及適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ?，保證接觸對插合過程中具有較大的接觸壓力， 防止應(yīng)力松弛和塑性變形； 若扭轉(zhuǎn)簧片材料的彈性模量大，在撓度相同的條件下，接觸壓力就大，可以提升接觸對的接觸可靠性區(qū)］；具有較高的疲勞極限以確保接觸對有較高的機械壽命。止匕外，扭轉(zhuǎn)簧片的結(jié)構(gòu)設(shè)計需考慮加工工藝， 保證加工成型性能良好； 需考慮選用高導(dǎo)電率、高導(dǎo)熱率的材料，并且可焊性和耐腐蝕性要好。目前市場上現(xiàn)有的連接金屬和電連接元件材料中最常用的有：黃銅、磷青銅、鍍青銅等銅合金。

1）黃銅

黃銅的價格相對較低， 導(dǎo)電性能也良好， 常用在連接器中的固定式接觸對或者連接器內(nèi)的部分組件， 但是抗疲勞抗變形能力較差。對于長期工作彈性要求較高的應(yīng)用場合

不應(yīng)使用黃銅作為接觸對材料。但是由于成本低， 其它很多對于長時間彎曲變形要求不高的接觸對應(yīng)用場合還是可以選用。

2磷青銅

磷青銅可以長期保持彈性性能， 常應(yīng)用于工作溫度低于300℃的接觸對的材料。磷青銅在大多數(shù)處于正常彎曲且插拔頻度低的接觸對應(yīng)用場合使用。

3鍍青銅

鍍青銅機械性能優(yōu)于黃銅和磷青銅。鍍青銅零件在退火后就能定形和硬化，可以永久保持其形狀， 抗機械疲勞性能也很突出。所以鍍青銅應(yīng)用在需求高可靠性，高插拔次數(shù)的應(yīng)用場合。

如下表3-1是扭轉(zhuǎn)簧片常用各種材料的力學(xué)性能印。

由于扭轉(zhuǎn)簧片長期處于形變狀態(tài)，需要長期保持彈性且可靠性要求較高，故簧片材料選擇鍍青銅C17410。

2.1.1連接器接觸對鍍層的材料選擇

汽車連接器接觸對常用的鍍層包括鍍錫、鍍銀和鍍金，性能分別介紹如下：

1鍍錫

金屬錫一般用于基材為銅和銅合金的場合， 起到陽極性保護層的作用。金屬錫在干燥環(huán)境中不會被硫化物腐蝕， 性能穩(wěn)定， 可以作為銅導(dǎo)線的保護層，但是鍍錫層在潮濕環(huán)境中容易變色，焊接性能受到一定影響。

錫鍍層主要應(yīng)用： 需要良好焊接性能； 工作溫度較低， 小于100℃的接觸對； 與含硫非金屬接觸的零部件；用于保護氧氣系統(tǒng)的零部件等。

2鍍銀

金屬銀化學(xué)性能穩(wěn)定， 除硝酸外，銀在其他酸液中比較穩(wěn)定，且不和水及大氣中的氧氣反應(yīng)。而且導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性都很良好，并且有很好的可焊接性能和彈性。

銀鍍層主要應(yīng)用： 對于導(dǎo)電性、接觸電阻要求較高的零部件；需要有較高反射率的零部件；工作溫度最高可達到276℃的零件。

1鍍金

金同樣具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性， 而且還具有較低的接觸電阻，金的焊接性能良好、耐腐蝕性強。除了王水及其他超強酸外，不溶于其它酸。但是成本較高。

金鍍層主要應(yīng)用： 要求較低的接觸電阻、良好的導(dǎo)電性能、良好的焊接、耐腐蝕性強及耐磨性，耐高溫的電接觸部位。

考慮到產(chǎn)品要求較低的接觸電阻和較低的溫升， 且汽車連接器應(yīng)具有一定的耐振動性用-38],并考慮成本因素，選擇鍍銀材料。

2.1.2扭轉(zhuǎn)簧片的力學(xué)計算

此法只能簡單計算出在固定扭轉(zhuǎn)角度時，薄臂圓筒的剪應(yīng)力和所需的扭矩，無法計算出柵條形金屬片在扭轉(zhuǎn)過程中的螺旋突出變形，故也無法得出扭轉(zhuǎn)變形后真實金屬片形狀。

故想要進行后續(xù)的截流能力、插拔力和插拔壽命評估，首先須獲取扭轉(zhuǎn)后簧片的形狀信息。而常規(guī)的方式的3D數(shù)模建立方式不適合此加工過程,只能通過計算機輔助CAE技術(shù)，模擬簧片扭轉(zhuǎn)過程并得到簧片的最終形狀模型。

審核編輯 黃宇