電連接器常用接觸件設計中的關鍵點

徐 斌

（安費諾（常州）高端連接器有限公司，江蘇常州 213100）

0 引言

電連接進行電與信號的傳輸，必須通過插合接觸件來實現，如果接觸件沒有可靠的接觸，連接件也就不具有電連接的意義。電連接中的插針以及插孔組合，被稱為接觸件，是電連接器的核心部分。從電連接器常用接觸件的制造工藝、選用思路、結構設計等方面，對設計關鍵點做簡要分析。

1 電連接器常用接觸件類型

電連接器中使用比較廣泛的類型：①剛性插針同懸臂式插孔接觸型；②剛性插針同線簧式插孔接觸型；③剛性插針同冠簧式插孔接觸型；④剛性插針同爪簧式插孔接觸型。這4種接觸件同屬剛性件同圓形彈性件互相接觸類型。

2 4種類型接觸件結構設計關鍵點

2.1 剛性插件

從不同類型接觸件使用的剛性差異分析，零件結構形式均不復雜，設計中要考慮的問題是插針插合引導端結構，希望讓插合力不高，同時還要保證可靠的插合性，就要求插針的接觸段表面有極高的粗糙度，接觸端尺寸精度≤0.03 mm，保證插針插合端是直接圓角或者是錐形圓角，見圖1。這兩種不同的結構，也適合使用在不同類型接觸件上，接觸端直徑≥2 mm使用直接圓角，小于該值，一般建議用錐形圓角。剛性插針應使用精密自動形式的機械加工，才能保證尺寸精度和表面粗糙度滿足要求。

圖1 插針插合端錐形圓角

2.2 懸臂式插孔的選用和結構設計要點

圓形電連接器通常使用懸臂式插孔結構接觸件，排列形狀近似于方形矩形的連接器中也有使用，但不會用在長條形矩形連接器上，該類型接觸件需要配合使用到22#規格之上接觸件，不適宜與小于該規格的接觸件配合，使用壽命≥500次。

懸臂式插孔結構是設計電連接器時應用最多的一種插孔類型，也被稱為集束式多彈性節點插孔。主要結構形式：從圓柱形插孔接觸件開始，接觸段端均勻開（2～8）個等分槽，具體槽數根據使用要求以及插孔直徑而定，然后要配置與等分槽數量相同的懸臂簧片，使用到械做中心收口，以滿足規定接觸分離力和接觸壓力的要求，結構示意見圖2。圖2 a是2槽插孔，圖2b是4槽插孔，設計低頻連接器時使用2槽插孔，設計射頻連接器時使用4槽插孔，接觸件插合部位之外的結構，應該根據實際防轉動和端接形式，設計出具體的形式。圖2c是一種多槽的插孔結構，經常使用在射頻同軸的連接器和大于電流接觸體的接觸頭中，其有著諸多的優點，包括接觸可靠、接觸點多、傳輸電流大等。

設計和使用該種類型的接觸件時，提高可靠性的方法是使用一個保護套，套在開槽外的圓柱面上，形成封閉式插孔，保護套一般使用不銹鋼制作成薄壁（圖3）。保護套的作用：避免插入大直徑插針的接觸件，幫助插針倒著插入插孔，套管上孔導孔起到限位的良好功能，確保插針不會歪斜，減小插入力，保護插孔彈性結構，避免出現無效彈性和接觸，使用可靠性大大提升。

圖2 3種形式的插孔結構

圖3 帶保護套的插孔

2.3 線簧式插孔設計關鍵點

線簧式插孔插拔力較為柔和、接觸電阻比較小、接觸壽命≥500次。一般使用在矩形連接器中，間距規格≥2.54 mm的機柜式連接器和印制電路矩形連接器和大電流連接器，一些圓形連接器中也應用此種類型的接觸結構，一般是大型接觸件插合深度同該種類型的接觸結構配合，因此，一般不用于接觸件插合深度不高的產品中，如果要在插合深度不高的接觸件使用該種類型，應適當調整產品接觸結構，將其加長才能有較高的可靠接觸性。圓筒形接觸件運用滾壓機械連接形式，在接觸件上固定線簧組件，見圖4。

（5～7）根直徑0.1 mm、0.12 mm或0.15 mm的鈹青銅絲，在（20#～24#）規格的插針線簧孔內，根據插針直徑不同，選擇不同直徑的鈹青銅絲，與插孔的軸線構成15°夾角，在內套筒的內壁均勻分布，使用后套和前套將線簧絲固定，內套筒的內壁構成雙曲接觸面，其特點是條形鼓狀。插針配合插孔后，線簧絲構成鼓狀接觸面，與插針工作面充分接觸，實現傳輸電信號的功能。這種接觸結構，一般使用在插針直徑≥0.4 mm，不同插針接觸結構中。連接器有著不同的需求，線簧孔設計成不同形式，有壓接和焊接兩種形式，受結構限制，線簧孔一般不能滿足直徑＜0.4 mm的接觸件，并且受到線簧孔外套直徑的制約，該結構一般不用于超高密度或高密度連接器。

圖4 線簧組件

2.4 冠簧式插孔設計要點

不同插孔有著不同的特點，冠簧式插孔的特點是接觸面積較大、柔和的插拔性、接觸電阻較小、機械壽命較高，一般接觸壽命≥1000次，適應于大電流電源連接器或同軸連接器。該種插孔的典型結構如圖5所示，其組成部分有冠簧簧片以及插孔基體，冠簧簧片是中間朝內圓弧狀彎曲圓柱形（圖6），插孔基體為圓筒狀。圓筒前端孔腔內有1個園槽，依靠簧片的外向彈力，將簧片固定在圓槽中。

工作原理：插孔與插針的接觸壓力，來自簧片變形產生的彈力。彈簧片展開的圖形是矩形，中間分布著柵格條狀。彈簧片的彈力取決于柵格寬度、簧片材料和圓弧尺寸，設計時可以懸臂梁式插孔計算方法為參照，確定彈簧片形狀。該種插孔適用于直徑≥3 mm的插針接觸。該種類型的插孔結構工藝并不復雜，在產品不斷進步的背景下，也會使用在小型接觸件中，一般用來替代線簧孔技術。

2.5 爪簧式插孔設計要點

爪簧式插孔的特點包括較多接觸點、柔和的插拔性、較高機械壽命，機械接觸壽命一般≥1000次，廣泛應用于中小型的連接器，該種類型接觸件如果用于矩形電連接器，應用標準是插合直徑在3 mm到0.40 mm之間。該種形式的插孔由爪簧簧片和插孔基體組成，簧片形狀是中間朝內圓弧狀彎曲爪形，插孔基體是圓筒形結構。該類型插孔通常會設計成過盈配合或過度配合。過盈配合式運用壓強的過盈配合，把簧片強制固定到插孔基體端部；過度配合式為，在圓筒前端孔槽中有一個圓槽，簧片在過度配合裝入的作用下，插入插孔基體，簧片靠向外彈力固定到圓槽內。

工作原理：通過彈簧變形彈力產生插針與插孔的接觸壓力。彈簧片尺寸取決于簧片材料、圓弧尺寸、彈性爪數量和寬度，設計時可適當參照懸臂梁插孔計算方法確定彈簧片尺寸形狀。

圖5 冠簧孔

圖6 冠簧

3 結語

不同形式的電連接器使用不同類型的接觸件，因此不同種類接觸件的設計有不一樣的關鍵點。電連接器的核心部件是接觸件，為此應該根據連接器的結構要點、電性能、使用環境等方面，確定使用接觸件的種類、合理性與接觸件能否滿足要求是設計的關鍵點，對電連接器的設計使用有著巨大影響。

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