可制造性在连接器产品设计中非常重要

2020-12-30 16:18:17 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平 作者:Larry Nemblard 点击:1815

当新的或定制连接产品面临设计挑战时,连接器供应商必须满足复杂的设计要求,并开发高效的制造工艺,以合理的成本生产高质量的产品。

可制造性是设计新连接器产品的关键考虑因素。除了材料可用性和OEM能力等供应链因素外,制造过程成为设计和开发讨论的一部分,因为产品的制造是确定总体生产成本的主要部分。

设计可制造性可以帮助节省生产成本

首先,我们需要确定我们的设计是标准还是定制的连接器。分销商或供应商提供的标准现成产品通常成本较低。随着新产品的开发,连接器公司还必须尽可能开发能有效地制造的产品,目标是降低成本,并为该产品制定长期的制造计划。当独特应用需要超出标准产品设计时,定制产品就会发挥作用。可以从现有产品中添加一些特别设计就是一个全新的连接器。

接下来,我们需要解决具体设计的引脚、插座等。在设计连接器时,离散组件需要结合压接特性。包括倒钩、滚花、咬合等。标准零件由于其流行和广泛使用,可快速有效地组装。定制产品是为了满足特定的需要而设计的,所以生产数量也需要考虑。加工和装配过程过长可能会影响产品的产量。对于关键应用,质量是首要选择。如果在设计阶段,就知道定制连接器需求数量很大,那么所有的制造过程和工艺将重新评估,以提高我们生产零件的能力。

人工组装

可制造性并不意味着总是使用自动化,有时手工组装是最好或唯一的选择。手工装配也有很多优点。当涉及到手工组装时,压接和成型的工具需要很理想。这些手工工具材料应该退火,减轻基材的开裂和电镀的剥落。这也使操作人员更容易,因为变形材料所需的力较少。对于表面安装应用,更大的组件容易处理,在PCB上直立的连接手工组装更容易。

Mill-Max焊锡杯连接器简化了PCB之间或PCB与设备之间的有线连接过程。

改进手工焊接工艺的特殊点,如焊锡杯,通常不需要自动化工艺。 焊锡杯有助于简化手工组装,旨在保持电线在焊接操作中的位置。还提供更好的可见性,方便焊锡烙铁使用以及焊料在电线周围聚集和形成,从而取得更好的焊点和更可靠的连接。 当组装成连接器时,焊料杯可对齐优化,方便焊接过程。

连接器的高温绝缘是必要特性,连接器通常焊接到板或通过线焊接到引脚。有些特别关键的部分需手工焊接。操作人员可能有不同的方法和技能水平。

连接器经常被用来连接各种PCB板,需要一定的可插拔和保持力,方便更换和维修。这是一个后期手工组装过程,组件被放置在板上后进行的。在设计时,需要考虑几个因素,例如头和插座。公差是至关重要的,对于每个特定制造过程,应尽可能地保持紧凑,因为几个不同部分会相互影响。

弹簧加载节省了板上的空间。 Mill-Max的小尺寸焊锡杯头比以前的产品减少了25%。

当使用多个连接器时,公差值可以显著叠加。如果不小心,可能会导致失调问题。这在相关应用中更重要,因为操作员没有能力观察零件何时对齐或何时连接,失调会导致引脚弯曲或断裂、损坏触点,导致不良或连接缺失等。 在这些应用中,弹簧加载连接器已经流行。

插入、拔出和压力是另外需要考虑的重要因素。将PIN针插入HOUSING时所需的力随母座接触设计和配合脚直径的不同而变化很大。通常情况下,需要连接越多,希望的插入力越低。随着力的增加,损坏连接器或板的风险变得更大。虽然当使用弹簧PIN针时,板的损坏没那么严重,但仍然需要一定的力。弹簧PIN的电气性能与弹簧销柱塞施加在配合表面的压力量成正比,力越高,电气接口越好。 弹簧销具有额定行程,通常压缩到最大行程的一半,销的电气和机械性能才能得到满足。同时需要考虑所使用的弹簧加载销的总数量和总力。

总的来说,在设计手工组装零件时,了解操作员将如何加工,并结合有助于支持可制造性和简化过程的特性是至关重要的。然而,还必须确保设计适合于高效的自动化制造。

可制造性设计:自动化装配

自动化装配依赖于能有效操作的设备部件。连接器通常经过卷带或导管等实现高效的自动化装配。

Mill-Max的无焊、压缩式弹簧加载连接器有两个活动柱塞,其设计目的是利用硬件将它们固定在位置上。 由于不需要焊接,它们便于装配过程中的调整和灵活性,并简化了拆卸和更换。

在设计自动化制造时,应该以利用重力为目标,因为零件的质量中心或平衡可以对其有效加载到相应位置的能力产生重要影响。零件的形状或它在卷带中的方向也在设计中起着作用,并且可以限制某些部件在这种类型的包装中使用。

卷带包装的设计是为了给自动化装配过程带来速度和精度。

新兴制造业趋势

由于小型化趋势的发展,客户需要尺寸更小、密度更高的连接器。在一个区域内的连接越多越好。弹簧加载的引脚和连接器也变得非常流行,这样很容易创建无焊连接,非常适合盲配和快速连接应用。弹簧加载的引脚和连接器可以应用于不同高度,解决不同的互连要求。满足各种充电和信号传输要求。此外,由于压缩弹针的顺应性(典型的冲程范围从0.024”扩展到0.090”),可以适应不均匀的配合表面,是调整堆叠公差的理想选择。

Omniball弹簧加载触点具有滚动球接口,使配合部件能够参与横向、旋转和角度对齐,同时提供最佳的电气、机械和结构可靠性,并支持可制造性。

当涉及到自动化装配过程时,我们观察到最大转变之一是转向卷带。 客户依赖于这种类型的包装。这种包装过去纯粹为表面安装部件设计的,但随着技术的进步,客户越来越多地要求通孔部件和连接器也通过卷带包装。 为了提高效率和降低成本,像Mill-Max这样的公司内部设计和生产自己的卷带。

最适合卷带包装和自动装配的连接器具有以下特点:

* 最好是小尺寸:每个卷带上的零件越多,它们就越容易处理。

* 平面贴装更适合自动化设备生产。

* 零件对称是有用的,但比较少见。

* 高度和宽度:短和宽最好,因为这些零件坚固和更容易成型,使得零件更容易装载。 薄,深的则更具挑战性,在成型和加载上会有问题。

* 长连接器也是不可取的,因为平面度和共面性问题,零件长度超过一英寸对于表面安装过程来说特别麻烦。较长的零件也很难加工,因为它们受到焊接过程中PCB以及连接器经历加热和冷却的影响。随着零件长度的增加,PCB和连接器绝缘材料的膨胀热系数(TCE)和热失配起着更大的作用。 此外,较长的连接器意味着更宽的载带,较少的卷带更容易加载、拾取和放置。

* SMT部件放置在板上至关重要,放置不良将在回流过程中倾倒。连接器引线需要适当的大小和形状来支持连接器。

* 由于自动化装配通常涉及高温焊接工艺,连接器绝缘材料需要由能够承受这些温度,如LCP、尼龙46、Ryton和玻璃增强环氧树脂。

适用于卷带包装和自动装配的引脚具有特定的特点:

* 考虑方向问题。 零件在卷带中是垂直包装还是水平包装?

* 对于垂直方向,顶部大于底座的部件(如通孔部件)使座子成形和加载更加简单和高效。 底座比顶部大的零件更适合SMT,因为它们在板上放置时会更稳定。 然而,这种形状使装载更加困难,根据其他设计特点,也可能导致零件保持不良和过度运动。

* 对于水平方向,最重要的因素是零件在顶部和底部有平坦的表面,因为这将使加载和提取更有效。

在选择确定应用或自定义的连接器时,应确保可制造性成功、具有成本效益,设计师应该与有经验的连接器公司协商,获得更实用的经验和策略。

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