电连接器绝缘件设计中常见问题及解决方法

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(山西建筑职业技术学院，山西 太原 030006)

引言

电连接器运用范围广泛，而绝缘件则是电连接器的关键组成部分，直接关系到电连接器能否实现其应有的功能。在电连接器绝缘件设计中，需要注意的地方较多，既包括其性能，如电性能、耐环境性能及与壳体的装配性能，也包括其应具备的一些特性，诸如工艺性、经济性、金属镶件等。研究电连接器绝缘件设计中的容易被忽视的问题，对于提升电连接器绝缘件设计的合理性，保障其功能的实现具有关键意义。

1 电连接器的定义、构成

1.1 电连接器

连接器(Connector)常用于插件、插头和插座等器件上，用作电器的连接，起到将两个有源器件连接的作用，负责传输电流或者进行信号传输。在通信系统中，电连接器将器件、组件与系统各部分进行连接，并在它们之间进行信号传输，在一个完整的系统中，它是不可缺少的基础元件。它也是重要的连接元件，将各系统、各机柜、各线路板等所有的独立器件连接在一起。电连接器的这种分布类似人体的神经系统，管理和控制着电流和信号的传送，而其中任何一个电连接器损坏都会导致整个工程失效。

1.2 电连接器的组成

电连接器主要由三大基本单元构成，这三大基本单元分别是壳体、绝缘体、接触体。其中，壳体主要是指插头插座的外壳、连接螺帽、尾部附件。壳体多由铝合金加工而成，其主要作用是对电连接器的其他两大组成单元给予保护，使其不被损伤，常用于玻璃封焊和耐高温电连接器；绝缘体的构成主要包括装插针绝缘体、装插孔绝缘体、界面封严体、封线体等，其主要作用是保证各接触体与壳体之间的绝缘，提升电连接器的耐环境性能，从而保证零件的稳定可靠；插针插孔是接触体的总称，分为焊接式、压接式和绕接式等，用来实现电路连接。它是电连接器的关键元件，保证电连接器的稳定性。

2 绝缘件及其设计在电连接器中的重要性

2.1 绝缘件

绝缘件是指某些不相关的绝缘分件，而每个分件的压板上都铺设有绝缘垫块。“绝缘”通俗地讲是指不能传递电流的“不导体”。在绝缘上使用的材料叫做“电气绝缘材料”，一般叫做“绝缘材料”。绝缘材料可以阻止电流的流通，它具有极高的电阻率，一般≮1012Ω·m。

绝缘材料主要分为3类：①无机绝缘材料，如常见的云母、瓷器、石棉等。在各类电机、电器中用作绕线绝缘、开关线路和绝缘元件等。②有机绝缘材料，包括橡胶、树脂等。在绝缘油漆、绕组导线等方面使用较多。③混合绝缘材料，由两种或多种绝缘材料复合加工制成的绝缘材料，如各种电器的底座、外壳等。另外，在绝缘器件加工厂使用的绝缘材料通常包括注型树脂、成型材料等，它们是由主剂、填充材料、硬化剂、副材料等多种原料复合而成的绝缘体。

2.2 电连接器中绝缘件设计的重要性

绝缘件在电连接器中的主要作用在于使接触件保持正确的位置排列，并使接触件与接触件之间、接触件与壳体之间相互绝缘。在电连接器中，绝缘件的设计关系到电连接器的性能的发挥。一旦绝缘件出现绝缘不良或失效，不仅会导致电连接器成品的成批失效，更可能因检查不足而致使不符合标准和规范的电连接器流入市场，直接影响整体系统的性能，从而影响到一些系统的安全稳定。因此，绝缘件的设计对于电连接器至关重要。而在电连接器绝缘件设计中，单纯考虑电性能、耐环境性能及与壳体的装配性能等性能是远远不够的，还应注意工艺性、经济性、金属镶件等方面的问题。

3 电连接器绝缘件设计中容易忽视的问题及解决方法

绝缘体主要是使各类元器件保持有序的排列，并使得各接触件之间或其与壳体之间相互绝缘。所以，制备绝缘件必须保证其电气、机械和工艺成型等方面都具有优良的性能。高密度、小型化的电连接器在各系统、各工程中被大量使用，有些连接间距小至0.635 mm，或更小的有0.3 mm。这使得在绝缘材料的选取、注塑模具的精度和加工成型等生产工艺方面需要更为严格地控制。由于绝缘体在成型过程中，在表面或内部或多或少地带入了金属夹杂物、灰尘颗粒、表面焊剂等，所以在长期使用后容易污染受潮。详细解释为有机材料析出物及有害气体吸附膜在与水接触后，容易与表面水膜溶合形成离子性导电通道，进而出现绝缘材料的吸潮、长霉和老化现象，导致短路、漏电、击穿、绝缘性差等不良绝缘效果。

在设计绝缘器件时，最重要的是考虑其电性能、耐环境性能及其与壳体的匹配性，而工艺特性、成本特性、继承特性等有时则往往被忽略，这样就不能设计出整体性能优良的绝缘件。以下对这3个容易忽视的方面进行探讨，并给出相应的对策。

3.1 工艺性

在电连接器绝缘件的设计中应当重视工艺性。评估一个绝缘件的良莠，不但要考虑其电性能和耐环境性能，也应该考虑其工艺性。但由于很多设计人员对绝缘件的成型过程和磨具结构并不了解，导致对绝缘件的工艺性设计有所忽略，使得模具的选用及质量管理可能存在不足，无形中提高了生产成本。因此，在电连接器绝缘件设计中，必须注意其尺寸与精度、表面粗糙度、形状、壁厚等，明确工艺难点，结合实际需求寻找解决工艺难点的策略。

3.2 经济性

在设计电连接器绝缘件时，往往对生产成本重视不够，有很多设计人员往往错误地认为绝缘件在电器使用中的成本较小。其实绝缘件的成本关系到很多方面，一个绝缘件设计得合理与否，不但影响着注射机的选用、成型工艺的改善、塑件的合格率等，而且还关系到模具的制作成本和使用寿命，也会影响到整体的生产成本。此外，绝缘件的尺寸公差也会在很大程度上影响到成本。设计人员设计的尺寸公差，应当是相匹配的产品功能与制造成本之间的最佳选择。任何违背使用性能的公差设计，都会给模具设计、制造、注塑机及成型工艺提出严格的要求，也会提高绝缘件的制造成本，进而增加电连接器的生产成本，导致产品在市场上缺乏竞争力。因此，在电连接器绝缘件设计中，必须注重设计的合理性，尽可能减少误差，从注射机的选用、成型工艺的改善、塑件的合格率等多环节入手，体现设计的经济性，降低生产成本，提升市场竞争力。

3.3 金属镶件

在绝缘件的设计中，经常见到将金属镶件嵌入绝缘件中，而在印制板电路系统中这种现象则更为常见。由于塑件与金属件存在性能差异，金属镶件也有不同用途，所以设计人员对此设计更应仔细、认真。笔者在生产实践中观察到，设计人员经常忽略了两种现象：一是金属镶件存在一些向塑件内部隆起的尖角，例如各种滚花镶件的尖点，其产生的原因是切口效应(开裂)引起的；二是金属镶件的定位，一些设计人员对注射成型工艺不了解，对模具选用和成型过程不熟悉，导致金属镶件的定位考虑不全面，致使最终设计的产品出现质量问题，甚至造成零件报废。在接线板产品设计时，原则上要求金属镶件下端面与绝缘件平齐，但在实际设计时往往对金属镶件缺乏考虑，导致注射时形成了料流冲击。因此，应对设计的结构进行改进，预留一定的模具定位空间，使金属镶件位移等不良问题得到改善。

4 结语

绝缘件是电连接器中的关键元件，应用极其广泛。做好电连接器的绝缘设计，可以保证电连接器功能的正常发挥。但在实际设计中，往往会出现顾此失彼的现象。这就要求设计人员必须经过长期的工作实践，能够在绝缘件设计中体现其应具备的各种性能及特性，综合考虑各种因素，通过反复的循环修正，保证绝缘件在电连接器中发挥其应有的作用。

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