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摘 要：文中主要介绍了MDCF压接式微矩形电连接器的研制过程。通过图文阐述了MDCF压接式微矩形电连接器的结构和性能特点，并对研制过程中的关键技术问题作了具体论述。
关键词：微矩形；电连接器；绞线插针；MDCF
中图分类号：TG113.22；TP21 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-03
0 引 言
电连接器是实现电器终端之间连接与分离功能的一种电子元器件，它在军事武器、航空航天等领域有着广泛的应用。近年来，随着武器系统及航天器电子设备小型化、轻量化的发展，要求电连接器的体积越来越小，接触件间距越来越密，且可靠性越来越高。
MDCF压接式微矩形电连接器是根据市场需求研制开发的。产品接触件间距为1.27 mm，排距为1.1 mm。技术性能指标符合GJB2446A-2011《外壳定位微矩形电连接器通用规范》。该系列产品是目前间距1.27 mm，排距为1.1 mm微矩形连接器中体积较小的一种。与现有MDM系列微矩形连接器相比，各项电性能指标均未降低，体积却只是其一半，是一种结构合理的小型化产品。
1 产品主要技术指标
MDCF系列压接式微矩形电连接器的主要技术指标见表1所列。
2 设计思路
MDCF压接式微矩形电连接器要求产品在目前间距为1.27 mm，排距为1.1 mm的型谱基础上将产品体积尽可能做到最小，并保留原1.27 mm间距系列产品法兰盘的设计，以更好的满足用户的安装需求。因此该产品设计的关键就是在不影响产品性能指标的前提下，优化产品结构，缩小产品体积。因此在设计过程中应以外壳为突破口，解决基座及其它零件的设计、工艺等问题。该连接器具有高可靠、体积小、电性能优越等特点。产品结构示意图如图1和图2所示。
3 结构设计
3.1 外壳设计
外壳的主要作用是支撑绝缘安装板和接触件以及保护插孔、插针免受机械损伤。本产品采用全金属外壳结构，在材料选择上，选用了密度小、抗腐蚀性强、易于加工的铝合金材料，加工后表面采用化学镀镍。对插面采用30°梯形防误差结构，在插针插孔接触件啮合之前，梯形的外壳先实现定位。外壳尺寸比常见的1.27 mm微矩形电连接器缩小不少，且宽度方向尺寸缩小到极致，即法兰尺寸与梯形对插面的宽度相同，这样既保证了用户的安装需求又缩小了产品体积。MDCF-51PL外壳如图3所示，MDCF-51S外壳如图4所示。
3.2 接触件设计
要实现小型化，就必须减小其接触件的尺寸。传统的电连接器弹性插孔尺寸不断减小，其可靠性也随之降低，无法保证接触可靠。因此根据微矩形产品的特点和成熟工艺，接触件选用绞线插针。
绞线插针最大的特点是它是一种反极性接触件，插针为弹性接触件，插孔为刚性插孔。绞线插针与插孔对插时，插针中部凸起且凸起部分外切圆直径大于插孔内径，在工作时因受力产生压缩变形和轴向旋转伸长，插针外圈的七根弹性铜线与插孔形成七线接触，在各个方向都有接触点，抗振动性更强。七根弹性铜线构成并联系统，大大提高了连接器的固有可靠性，由此可以看出，绞线插针具有尺寸小、抗振动、耐冲击、接触电阻小等特点，很适合应用于微矩形连接器。此外，麻花插针的生产和检验均能实现自动化，成本较低。绞线插针及其断面图如图5所示，插孔如图6所示。
3.3 绝缘安装板的设计
绝缘安装板不但要支撑和保护接触件，还要承受和传递插拔过程中产生的机械力，因此绝缘基座需要足够的机械强度，同时，在设计时还要考虑绝缘安装板与外壳的装配性。插头基座设计从下往上装，而插座基座为了缩小外壳体积，则从上往下装。绝缘安装板结构设计图如图7和图8所示。
在材料选择方面，常见的绝缘安装板材料主要有改性聚苯醚（MPPO）、聚苯硫醚（PPS）、玻纤增强PBT、玻纤增强尼龙等，其性能对比见表2所列。
随着军工行业的不断发展，安装环境对连接器绝缘安装板的要求也越来越高，从上表可以看出，聚苯硫醚（PPS）具有耐高温、耐环境、强度高等特点，且聚苯硫醚（PPS）具有优良的热稳定性，其机械强度随温度升高降低较小，MDC 这些特点正好能满足连接器对强度和耐高温等性能的要求，所以我们选择聚苯硫醚作为本项目产品的基座材料。
此外，根据产品的外壳、接触件尺寸以及孔位的排列，本次设计的基座孔壁厚度约为0.4 mm，我们通过计算来验证其是否满足连接器的电性能要求。
（1）绝缘电阻
绝缘电阻的计算公式为：
R=PT
公式中R为绝缘电阻（），P为体积电阻率（/mm），T为绝缘材料厚度（mm）。
聚苯硫醚的体积电阻率为2.8×1016 Ω/mm，相临接触件的最小绝缘间隔为0.35 mm，则绝缘电阻值为：
R=2.8×1016×0.4=1.12×1010 M
与表1中所列出的电性能指标相比较，绝缘安装板的设计完全满足绝缘电阻的要求。
（2）介质耐压
介质耐压的计算公式为：
V=KT
公式中V为绝缘介质耐压（V），K为抗电强度（V/mm），T为绝缘材料厚度（mm）。
聚苯硫醚的抗电强度为6 800 V/mm，相临接触件的最小绝缘间隔为0.4 mm，则耐电压值为：
V=6 800×0.4=2 720 V
与表1中所列的电性能指标相比较，绝缘安装板的设计完全满足绝缘电阻的要求。
4 主要试验及其论证
初样加工出来后，按Q/MB814-2013《MDCF系列微矩形电连接器详细规范》做了结构试验，整个试验过程按照试验大纲要求进行，在结构试验过程中均未发现指标异常，通过试验证实了产品的性能达到了GJB2446A-2011《外壳定位微矩形电连接器通用规范》的要求，并为以后批量投产的可能性和合理性提供了依据。
5 产品特点及应用
MDCF压接式微矩形电连接器结构设计新颖、合理，具有通用性强、体积小、重量轻、分离力小、高可靠、安装方便等优点，是微矩形产品向小型化方向发展的产品，此产品能充分发挥微矩形电连接器的优势，在航空航天、武器系统、电子装备等方面都具有很好的应用推广价值。经鉴定试验，其各项性能指标均达到标准要求，产品处于国内领先地位。MDC-51PL（插头）连接器如图9所示，MDC-51S（插座）连接器如图10所示。
6 结 语
本文通过介绍MDCF系列微矩形电连接器的结构设计，阐述了MDCF系列微矩形电连接器的结构特点。该系列产品体积只有常见1.27 mm系列微矩形连接器的一半，而电性能并未下降，完全满足连接器小型化、高可靠性的要求，具有很好的市场价值。
参考文献
[1]张磊，陈雁.航天用微矩形电连接器的一种新选择[J].机电元件，2012，32（5）：50-53.
[2]周建新，罗杰.国产微矩形电连接器发展研究[J].机电元件，2013（4）：54-60.
[3]黄锐.塑料工程手册[M].北京：机械工业出版社，2000.
[4]佘玉芳.机电元件技术手册[M].北京：电子工业出版社，1992.
[5]曲喜新.电子元件材料手册[M].北京：电子工业出版社，1989.
[6]左刚强，杨阳.MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器的研制[J].物联网技术，2016，6（10）：52-53.
[7]王飞.SDC型微矩形电连接器结构设计[J].物联网技术，2016，6（7）：4-9.
[8]遇鸿雁.微矩形弯式焊印制板电连接器打弯夹具的结构设计[J].物联网技术，2013，3（6）：46-48.
关键词：微矩形；电连接器；绞线插针；MDCF
中图分类号：TG113.22；TP21 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）12-00-03
0 引 言
电连接器是实现电器终端之间连接与分离功能的一种电子元器件，它在军事武器、航空航天等领域有着广泛的应用。近年来，随着武器系统及航天器电子设备小型化、轻量化的发展，要求电连接器的体积越来越小，接触件间距越来越密，且可靠性越来越高。
MDCF压接式微矩形电连接器是根据市场需求研制开发的。产品接触件间距为1.27 mm，排距为1.1 mm。技术性能指标符合GJB2446A-2011《外壳定位微矩形电连接器通用规范》。该系列产品是目前间距1.27 mm，排距为1.1 mm微矩形连接器中体积较小的一种。与现有MDM系列微矩形连接器相比，各项电性能指标均未降低，体积却只是其一半，是一种结构合理的小型化产品。
1 产品主要技术指标
MDCF系列压接式微矩形电连接器的主要技术指标见表1所列。
2 设计思路
MDCF压接式微矩形电连接器要求产品在目前间距为1.27 mm，排距为1.1 mm的型谱基础上将产品体积尽可能做到最小，并保留原1.27 mm间距系列产品法兰盘的设计，以更好的满足用户的安装需求。因此该产品设计的关键就是在不影响产品性能指标的前提下，优化产品结构，缩小产品体积。因此在设计过程中应以外壳为突破口，解决基座及其它零件的设计、工艺等问题。该连接器具有高可靠、体积小、电性能优越等特点。产品结构示意图如图1和图2所示。
3 结构设计
3.1 外壳设计
外壳的主要作用是支撑绝缘安装板和接触件以及保护插孔、插针免受机械损伤。本产品采用全金属外壳结构，在材料选择上，选用了密度小、抗腐蚀性强、易于加工的铝合金材料，加工后表面采用化学镀镍。对插面采用30°梯形防误差结构，在插针插孔接触件啮合之前，梯形的外壳先实现定位。外壳尺寸比常见的1.27 mm微矩形电连接器缩小不少，且宽度方向尺寸缩小到极致，即法兰尺寸与梯形对插面的宽度相同，这样既保证了用户的安装需求又缩小了产品体积。MDCF-51PL外壳如图3所示，MDCF-51S外壳如图4所示。
3.2 接触件设计
要实现小型化，就必须减小其接触件的尺寸。传统的电连接器弹性插孔尺寸不断减小，其可靠性也随之降低，无法保证接触可靠。因此根据微矩形产品的特点和成熟工艺，接触件选用绞线插针。
绞线插针最大的特点是它是一种反极性接触件，插针为弹性接触件，插孔为刚性插孔。绞线插针与插孔对插时，插针中部凸起且凸起部分外切圆直径大于插孔内径，在工作时因受力产生压缩变形和轴向旋转伸长，插针外圈的七根弹性铜线与插孔形成七线接触，在各个方向都有接触点，抗振动性更强。七根弹性铜线构成并联系统，大大提高了连接器的固有可靠性，由此可以看出，绞线插针具有尺寸小、抗振动、耐冲击、接触电阻小等特点，很适合应用于微矩形连接器。此外，麻花插针的生产和检验均能实现自动化，成本较低。绞线插针及其断面图如图5所示，插孔如图6所示。
3.3 绝缘安装板的设计
绝缘安装板不但要支撑和保护接触件，还要承受和传递插拔过程中产生的机械力，因此绝缘基座需要足够的机械强度，同时，在设计时还要考虑绝缘安装板与外壳的装配性。插头基座设计从下往上装，而插座基座为了缩小外壳体积，则从上往下装。绝缘安装板结构设计图如图7和图8所示。
在材料选择方面，常见的绝缘安装板材料主要有改性聚苯醚（MPPO）、聚苯硫醚（PPS）、玻纤增强PBT、玻纤增强尼龙等，其性能对比见表2所列。
随着军工行业的不断发展，安装环境对连接器绝缘安装板的要求也越来越高，从上表可以看出，聚苯硫醚（PPS）具有耐高温、耐环境、强度高等特点，且聚苯硫醚（PPS）具有优良的热稳定性，其机械强度随温度升高降低较小，MDC 这些特点正好能满足连接器对强度和耐高温等性能的要求，所以我们选择聚苯硫醚作为本项目产品的基座材料。
此外，根据产品的外壳、接触件尺寸以及孔位的排列，本次设计的基座孔壁厚度约为0.4 mm，我们通过计算来验证其是否满足连接器的电性能要求。
（1）绝缘电阻
绝缘电阻的计算公式为：
R=PT
公式中R为绝缘电阻（），P为体积电阻率（/mm），T为绝缘材料厚度（mm）。
聚苯硫醚的体积电阻率为2.8×1016 Ω/mm，相临接触件的最小绝缘间隔为0.35 mm，则绝缘电阻值为：
R=2.8×1016×0.4=1.12×1010 M
与表1中所列出的电性能指标相比较，绝缘安装板的设计完全满足绝缘电阻的要求。
（2）介质耐压
介质耐压的计算公式为：
V=KT
公式中V为绝缘介质耐压（V），K为抗电强度（V/mm），T为绝缘材料厚度（mm）。
聚苯硫醚的抗电强度为6 800 V/mm，相临接触件的最小绝缘间隔为0.4 mm，则耐电压值为：
V=6 800×0.4=2 720 V
与表1中所列的电性能指标相比较，绝缘安装板的设计完全满足绝缘电阻的要求。
4 主要试验及其论证
初样加工出来后，按Q/MB814-2013《MDCF系列微矩形电连接器详细规范》做了结构试验，整个试验过程按照试验大纲要求进行，在结构试验过程中均未发现指标异常，通过试验证实了产品的性能达到了GJB2446A-2011《外壳定位微矩形电连接器通用规范》的要求，并为以后批量投产的可能性和合理性提供了依据。
5 产品特点及应用
MDCF压接式微矩形电连接器结构设计新颖、合理，具有通用性强、体积小、重量轻、分离力小、高可靠、安装方便等优点，是微矩形产品向小型化方向发展的产品，此产品能充分发挥微矩形电连接器的优势，在航空航天、武器系统、电子装备等方面都具有很好的应用推广价值。经鉴定试验，其各项性能指标均达到标准要求，产品处于国内领先地位。MDC-51PL（插头）连接器如图9所示，MDC-51S（插座）连接器如图10所示。
6 结 语
本文通过介绍MDCF系列微矩形电连接器的结构设计，阐述了MDCF系列微矩形电连接器的结构特点。该系列产品体积只有常见1.27 mm系列微矩形连接器的一半，而电性能并未下降，完全满足连接器小型化、高可靠性的要求，具有很好的市场价值。
参考文献
[1]张磊，陈雁.航天用微矩形电连接器的一种新选择[J].机电元件，2012，32（5）：50-53.
[2]周建新，罗杰.国产微矩形电连接器发展研究[J].机电元件，2013（4）：54-60.
[3]黄锐.塑料工程手册[M].北京：机械工业出版社，2000.
[4]佘玉芳.机电元件技术手册[M].北京：电子工业出版社，1992.
[5]曲喜新.电子元件材料手册[M].北京：电子工业出版社，1989.
[6]左刚强，杨阳.MDC-51PNP，MDC-51SL5型微矩形电连接器的研制[J].物联网技术，2016，6（10）：52-53.
[7]王飞.SDC型微矩形电连接器结构设计[J].物联网技术，2016，6（7）：4-9.
[8]遇鸿雁.微矩形弯式焊印制板电连接器打弯夹具的结构设计[J].物联网技术，2013，3（6）：46-48.