創新接觸對的結構和加工方式

介紹某公司開發的L1系列端子基于雙曲線網籠結構的改進版本，采用獨特的雙曲線回轉銅柵格結構可提供多重接觸點，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。此類端子的優點要保留了雙曲線網籠結構的全部優點：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，相比較傳統的雙曲線網籠結構插孔，具備更佳的機械強度。同時插孔彈片結構設計更為簡單，可靠性更高，生產過程中生產 良品率更高，更適合大批量生產。相比較傳統的連接技術而言其具備更低的電壓降及溫升，產品體積更加小巧，網狀的接觸緊密可靠。相比較傳統的雙曲線網籠結構插孔，L1系列端子的外徑減少25%同時可以增強電流密度，大大節省了連接系統布局所需的空間。L1系列端子可以應用在LVP800高壓接插件的設計中。

L1系列端子插孔的構成部分如下圖：

L1系列端子插孔的制作流程如下：

其中，第4步由液壓扭轉機來操作，此步驟是接觸對制作的關鍵步驟，原因如下:

1）扭轉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鍵點，故扭轉的角度決定了接觸對的載流能力。

2）扭轉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力，而這兩項性能是影響插拔壽命的關鍵點，故扭轉的角度也決定了接觸對的壽命。

2.1 扭轉簧片的材料選擇

2.1.1扭轉簧片的材料選擇

扭轉簧片材料的選取和使用應以性能設計要求為主要設計依據，結合扭轉簧片的結構特點，從彈性模量、彈性極限、強度、疲勞強度、成型性、延伸率、導電性、耐熱性、表面質量和可焊性等多個維度進行綜合考慮。

扭轉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； 材料應具有較高的疲勞極限和彈性極限以及適當的彈性模量，保證接觸對插合過程中具有較大的接觸壓力， 防止應力松弛和塑性變形； 若扭轉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］；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，扭轉簧片的結構設計需考慮加工工藝， 保證加工成型性能良好； 需考慮選用高導電率、高導熱率的材料，并且可焊性和耐腐蝕性要好。目前市場上現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用場合

不應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， 常應用于工作溫度低于300℃的接觸對的材料。磷青銅在大多數處于正常彎曲且插拔頻度低的接觸對應用場合使用。

3鍍青銅

鍍青銅機械性能優于黃銅和磷青銅。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。所以鍍青銅應用在需求高可靠性，高插拔次數的應用場合。

如下表3-1是扭轉簧片常用各種材料的力學性能印。

由于扭轉簧片長期處于形變狀態，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。金屬錫在干燥環境中不會被硫化物腐蝕， 性能穩定， 可以作為銅導線的保護層，但是鍍錫層在潮濕環境中容易變色，焊接性能受到一定影響。

錫鍍層主要應用： 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；用于保護氧氣系統的零部件等。

2鍍銀

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

銀鍍層主要應用： 對于導電性、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電性、導熱性， 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。

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

考慮到產品要求較低的接觸電阻和較低的溫升， 且汽車連接器應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扭轉簧片的力學計算

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

故想要進行后續的截流能力、插拔力和插拔壽命評估，首先須獲取扭轉后簧片的形狀信息。而常規的方式的3D數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，模擬簧片扭轉過程并得到簧片的最終形狀模型。

審核編輯 黃宇