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摘 要：文中主要介绍了MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器的结构原理和性能特点，并通过图文论述了连接器结构设计和装配过程中采用的关键技术，对研制过程中如何解决关键问题作了具体论述。
关键词：微矩形电连接器；结构设计；装配过程；性能特点
中图分类号：TMl53.5 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）10-00-02
0 引 言
由于电子设备逐渐向小型化发展，使得应用连接器的安装空间越来越小，通用的1.27 mm间距微矩形电连接器在选用过程中经常受阻。为了适应市场并确保连接器的可靠性，我们设计了MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器。它是在接触件1.27 mm间距不变的基础上，对原1.27 mm间距连接器进行小型化设计的一种产品。MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器的主要技术指标见表1所列。
1 设计方案
目前，国内1.27 mm间距的连接器虽然满足了广大用户对电气性能的要求，但产品结构尺寸较大，不能满足整机对连接器重量轻、尺寸小的迫切需求。为了解决这一矛盾，在设计产品时，首先要考虑保证产品的电气性能基本不变，即接触件的结构和间距不变。在此基础上对现有连接器的接口尺寸、外形尺寸进行优化设计，将产品的长、宽、高缩小，使体积减小，在产品性能符合GJB2446A-2011《外壳定位微矩形电连接器总规范》要求的同时，使其尺寸最小化，结构更加合理。MDC-51PNP插针连接器示意图如图1所示。MDC-51SL5插孔连接器示意图如图2所示。
2 研制过程
由于接触件的大小、间距不变，因此产品小型化主要是对连接器的绝缘基座和外壳进行设计。
2.1 绝缘基座的设计
绝缘基座在孔间距为1.27 mm，排距为1.1 mm的基础上保持不变，适当缩小基座体积，从而缩小连接器体积。但缩小基座的体积后，为了保证基座强度，我们选用聚苯硫醚作为基座材料，它具有强度高的特点，可以弥补缩小体积后强度降低的缺憾。基座的孔壁厚度设计最小为0.27 mm，最大为0.43 mm。
2.1.1 绝缘基座电性能的计算
绝缘基座电性能指标包括绝缘电阻、耐电压。绝缘基座的绝缘电阻可由下式进行计算：
基座绝缘材料为聚苯硫醚，其体积电阻率为1016 Ω/mm，相临接触件的最小绝缘间隔为0.27 mm，则由（1）式计算出绝缘电阻值为：
R=1016×0.27=2.7×1010 MΩ
由于2.7×1010 MΩ>5 000 MΩ，因此绝缘电阻满足设计要求。
连接器的耐电压由接触件和绝缘基座的结构形式、电流频率、绝缘基座表面的洁净程度、空气湿度和压强等因素决定。通常绝缘基座表面清洁时，耐电压由空气的抗电强度决定。
绝缘基座介质耐电压可通过式（2）进行计算：
其中，V介为绝缘介质耐电压（V）；K为绝缘强度（V/mm）；T为绝缘材料厚度（mm）。
聚苯硫醚的绝缘强度为15 000 V/mm，相临接触件的最小绝缘间隔为0.27 mm。由（2）式计算出的耐电压值为：
V介=15 000×0.27=4 050 V
空气的抗电强度由两接触件之间的最短空间距离决定，可由式（3）进行计算：
其中，V为空气抗电强度（V）；t为绝缘间隙（mm）。
该产品的绝缘间隙为0.45 mm，由（3）式计算出的空气的抗电强度为：
V=1 400×0.45=630（V）
因为4 050 V和630 V均大于500 V，因此耐电压满足设计要求。
2.1.2 绝缘基座的装配
插针连接器MDC-51PNP的基座为从下往上装的结构，而插孔连接器MDC-51SL5考虑到与插针连接器外壳的匹配性，基座结构设计成从上往下装，可以节省较大的空间，缩小外壳体积。MDC-51PNP基座如图3所示，MDC-51SL5基座如图4所示。其次，安装环境对产品材料有着较高的耐高温要求，而聚苯硫醚自身具有的耐高温、耐环境等特点可以满足设计要求。
2.2 外壳的设计
连接器的外壳在小型化过程中首先要保证环氧树脂的灌封量，其次是设计安装、锁紧结构，使其与连接器配合时可靠性更高、结构更加紧凑。
在插针连接器MDC-51PNP的外壳上设计了安装螺钉的防转槽，装上螺钉后，连接器在锁紧时，可使螺钉不随锁紧转动，便于操作。与现有连接器相比，缩小了连接器“梯形”的对插接口尺寸，使灌封端和外壳法兰部位融为一体，缩小了外壳体积，又在外壳灌封端出线处设计了0.5 mm的凹槽，可使连接器在安装时与印制板上的排线保持绝缘。MDC-51PNP外壳如图5所示。
在插孔连接器MDC-51SL5的外壳上，除了缩小了连接器“梯形”的对插接口尺寸，还设计了安装不脱落螺钉的安装孔和卡槽，在外壳两侧设计有方便插拔的防滑槽。MDC-51SL5外壳如图6所示。
2.3 安装附件的设计
插针连接器MDC-51PNP的安装附件的螺钉设计成防转螺钉。防转螺钉由内螺纹和外螺纹结构组成。螺钉上铣一边与外壳防转槽配合可防止螺钉转动。安装时，先把防转螺钉1安装在外壳5内，再在防转螺钉1上安装螺母4、垫圈2及弹垫3，以使其结构更紧凑、小型化。MDC-51PNP安装附件如图7所示。
插孔连接器MDC-51SL5的锁紧附件由螺钉1和弹性卡圈2组成。螺钉1上设计有卡槽，通过在外壳3内安装弹性卡圈2使其与螺钉1卡槽配合，卡住螺钉1。其具有外形小，可靠性高等优点。MDC-51SL5锁紧附件如图8所示。
3 产品结构试验的情况
产品研制成功后，我们根据产品标准编制了较为详细的结构试验大纲，主要包括结构和外形尺寸检查、电性能试验、机械性能试验、环境试验、可靠性试验五个方面的检测内容。
经过对产品进行检测试验，产品所有技术指标均符合结构试验大纲所规定的要求，从而证明了产品的所有性能均达到了设计要求，同时也证明了生产工艺的可行性，为今后的批量投产打下了良好的基础。
4 结 语
MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器结构设计合理、新颖，具有尺寸小、重量轻、连接可靠等优点。与现有1.27 mm间距连接器相比，体积只有它的40%，具有很好的应用推广价值。
参考文献
[1]章继高.电接触理论与设计技术[J].电子机械技术，1984（8）：36-51.
[2]佘玉芳.机电元件技术手册[M].北京：电子工业出版社，1992.
关键词：微矩形电连接器；结构设计；装配过程；性能特点
中图分类号：TMl53.5 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）10-00-02
0 引 言
由于电子设备逐渐向小型化发展，使得应用连接器的安装空间越来越小，通用的1.27 mm间距微矩形电连接器在选用过程中经常受阻。为了适应市场并确保连接器的可靠性，我们设计了MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器。它是在接触件1.27 mm间距不变的基础上，对原1.27 mm间距连接器进行小型化设计的一种产品。MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器的主要技术指标见表1所列。
1 设计方案
目前，国内1.27 mm间距的连接器虽然满足了广大用户对电气性能的要求，但产品结构尺寸较大，不能满足整机对连接器重量轻、尺寸小的迫切需求。为了解决这一矛盾，在设计产品时，首先要考虑保证产品的电气性能基本不变，即接触件的结构和间距不变。在此基础上对现有连接器的接口尺寸、外形尺寸进行优化设计，将产品的长、宽、高缩小，使体积减小，在产品性能符合GJB2446A-2011《外壳定位微矩形电连接器总规范》要求的同时，使其尺寸最小化，结构更加合理。MDC-51PNP插针连接器示意图如图1所示。MDC-51SL5插孔连接器示意图如图2所示。
2 研制过程
由于接触件的大小、间距不变，因此产品小型化主要是对连接器的绝缘基座和外壳进行设计。
2.1 绝缘基座的设计
绝缘基座在孔间距为1.27 mm，排距为1.1 mm的基础上保持不变，适当缩小基座体积，从而缩小连接器体积。但缩小基座的体积后，为了保证基座强度，我们选用聚苯硫醚作为基座材料，它具有强度高的特点，可以弥补缩小体积后强度降低的缺憾。基座的孔壁厚度设计最小为0.27 mm，最大为0.43 mm。
2.1.1 绝缘基座电性能的计算
绝缘基座电性能指标包括绝缘电阻、耐电压。绝缘基座的绝缘电阻可由下式进行计算：
基座绝缘材料为聚苯硫醚，其体积电阻率为1016 Ω/mm，相临接触件的最小绝缘间隔为0.27 mm，则由（1）式计算出绝缘电阻值为：
R=1016×0.27=2.7×1010 MΩ
由于2.7×1010 MΩ>5 000 MΩ，因此绝缘电阻满足设计要求。
连接器的耐电压由接触件和绝缘基座的结构形式、电流频率、绝缘基座表面的洁净程度、空气湿度和压强等因素决定。通常绝缘基座表面清洁时，耐电压由空气的抗电强度决定。
绝缘基座介质耐电压可通过式（2）进行计算：
其中，V介为绝缘介质耐电压（V）；K为绝缘强度（V/mm）；T为绝缘材料厚度（mm）。
聚苯硫醚的绝缘强度为15 000 V/mm，相临接触件的最小绝缘间隔为0.27 mm。由（2）式计算出的耐电压值为：
V介=15 000×0.27=4 050 V
空气的抗电强度由两接触件之间的最短空间距离决定，可由式（3）进行计算：
其中，V为空气抗电强度（V）；t为绝缘间隙（mm）。
该产品的绝缘间隙为0.45 mm，由（3）式计算出的空气的抗电强度为：
V=1 400×0.45=630（V）
因为4 050 V和630 V均大于500 V，因此耐电压满足设计要求。
2.1.2 绝缘基座的装配
插针连接器MDC-51PNP的基座为从下往上装的结构，而插孔连接器MDC-51SL5考虑到与插针连接器外壳的匹配性，基座结构设计成从上往下装，可以节省较大的空间，缩小外壳体积。MDC-51PNP基座如图3所示，MDC-51SL5基座如图4所示。其次，安装环境对产品材料有着较高的耐高温要求，而聚苯硫醚自身具有的耐高温、耐环境等特点可以满足设计要求。
2.2 外壳的设计
连接器的外壳在小型化过程中首先要保证环氧树脂的灌封量，其次是设计安装、锁紧结构，使其与连接器配合时可靠性更高、结构更加紧凑。
在插针连接器MDC-51PNP的外壳上设计了安装螺钉的防转槽，装上螺钉后，连接器在锁紧时，可使螺钉不随锁紧转动，便于操作。与现有连接器相比，缩小了连接器“梯形”的对插接口尺寸，使灌封端和外壳法兰部位融为一体，缩小了外壳体积，又在外壳灌封端出线处设计了0.5 mm的凹槽，可使连接器在安装时与印制板上的排线保持绝缘。MDC-51PNP外壳如图5所示。
在插孔连接器MDC-51SL5的外壳上，除了缩小了连接器“梯形”的对插接口尺寸，还设计了安装不脱落螺钉的安装孔和卡槽，在外壳两侧设计有方便插拔的防滑槽。MDC-51SL5外壳如图6所示。
2.3 安装附件的设计
插针连接器MDC-51PNP的安装附件的螺钉设计成防转螺钉。防转螺钉由内螺纹和外螺纹结构组成。螺钉上铣一边与外壳防转槽配合可防止螺钉转动。安装时，先把防转螺钉1安装在外壳5内，再在防转螺钉1上安装螺母4、垫圈2及弹垫3，以使其结构更紧凑、小型化。MDC-51PNP安装附件如图7所示。
插孔连接器MDC-51SL5的锁紧附件由螺钉1和弹性卡圈2组成。螺钉1上设计有卡槽，通过在外壳3内安装弹性卡圈2使其与螺钉1卡槽配合，卡住螺钉1。其具有外形小，可靠性高等优点。MDC-51SL5锁紧附件如图8所示。
3 产品结构试验的情况
产品研制成功后，我们根据产品标准编制了较为详细的结构试验大纲，主要包括结构和外形尺寸检查、电性能试验、机械性能试验、环境试验、可靠性试验五个方面的检测内容。
经过对产品进行检测试验，产品所有技术指标均符合结构试验大纲所规定的要求，从而证明了产品的所有性能均达到了设计要求，同时也证明了生产工艺的可行性，为今后的批量投产打下了良好的基础。
4 结 语
MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器结构设计合理、新颖，具有尺寸小、重量轻、连接可靠等优点。与现有1.27 mm间距连接器相比，体积只有它的40%，具有很好的应用推广价值。
参考文献
[1]章继高.电接触理论与设计技术[J].电子机械技术，1984（8）：36-51.
[2]佘玉芳.机电元件技术手册[M].北京：电子工业出版社，1992.