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新型连接器产品设计中可制造性的重要性
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新型连接器产品设计中可制造性的重要性

2022-05-18 11:00:07 来源:深圳市连接器行业协会 李亦平编译 作者:Larry Nembhard

【哔哥哔特导读】可制造性是设计新连接器产品的一个关键因素。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,因为产品生产水平将很大程度决定总体生产成本。

可制造性是设计新连接器产品的一个关键因素。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,因为产品生产水平将很大程度决定总体生产成本。

连接器的可制造性有助于节省生产成本。

首先,我们需要了解设计的连接器是标准的还是定制的。分销商或供应商提供的标准品通常成本较低,设计方式也是进行高效生产。随着新产品开发,连接器公司必须开发能有效地生产的产品,降低成本,并为该产品制定一个长期的制造计划。特定应用需要超出标准产品的特定设计时,定制产品就会发挥作用。比如从现有产品中添加一种特殊类型的电镀,甚至开发一种全新的连接器。

接下来我们需要解决是何设计引脚或插座。在设计连接器时,组件需要包括压配合功能。比如:倒钩或滚花。由于标准零件的普及和广泛使用,生产应快速高效地组装。由于定制产品需要满足特定要求,同时应考虑需求数量。机械加工和装配过程的长周期可能会影响产品的订购量。对于关键应用,不能为了速度而牺牲质量。如果我们进入设计阶段,知道一个定制连接器具有很高的需求潜力,将对生产工具或过程进行评估,提高生产能力。

手工组装

可制造性并不总是意味着自动化,有时手工组装也许是最好或唯一选择。一些设计特性使组件非常适合手工组装过程。当涉及到手工组装互连时,压接或压焊比较理想。压接通常用于将导线连接到引脚/连接器上,而压焊则用于将零部件连接到PCB板上。由于这些手工工具需要PIN针应力退火,软化材料,减轻基材的开裂和剥离。这也使操作人员更容易。对于表面安装,较大组件更容易处理,往往手工组装更容易。

Mill-Max 锡杯连接器简化了PCB以及PCB和设备之间有线连接的过程。

改善手工焊接工艺的特殊功能,如焊料杯,通常不需要自动化工艺。焊杯在焊接过程中提供固定电线的功能,有助于简化手工组装。它们还提供了更好的能见度,使焊接烙铁头更容易到位,从而保证更可靠的连接。

对于焊接到板或电线焊接到引脚的连接器,高温绝缘是必要的。对于手工焊接也特别重要,因为每个操作人员可能有不同的方法和不同的技能水平。

连接器通常用于PCB的堆叠和插拔,同时保持容易更换板的能力,满足维修要求。组件放置在板上后手工组装完成。在设计要组装部件时,需要考虑几个因素,比如:插头和插座的公差。对于特定制造过程,应该保持尽可能紧密。

弹簧加载的PIN针节省了板上的空间。

当使用多个连接器时,公差值可能会显著叠加,会导致错位问题,这在盲配应用中更值得关注,因为操作员无法观察部件何时对齐或何时进行连接。而错位可能导致PIN针弯曲或断裂,触点损坏,以及连接不良或失效。弹簧加载的连接器在这类型应用中已经变得很流行,因为它们在对齐方面更加方便。

拔插力和压接力是另外需要考虑的重要因素。将PIN针插入插座所需的力很大程度上取决于母座接触设计和配合PIN的直径。通常,需要建立的连接越多,就会希望插座的插入力越低。随着作用力增加,损坏连接器或电路板的风险就变得更加值得关注。虽然在使用弹簧PIN时板损坏风险较小,但力仍然起作用。弹簧加载PIN的电气性能与弹簧PIN施加于配合表面的压力成正比。弹簧PIN有一个额定行程,通常压缩到最大行程的一半时,可以确保满足PIN的电气和机械规格要求。根据所使用的弹簧加载PIN的总数来评估总力。

总的来说,在设计手工组装零件时,了解操作员将如何使用它们,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,确保该设计适合于高效的自动化制造也很重要。

可制造性设计:自动化装配

自动化装配高效处理部件组装。这通常意味着零件被包装在卷带上,或可以并入自动喂食设备的管中。连接器通常可以被包装在卷带上或装在管中,实现有效的自动组装。

Mill-Max的压缩式弹簧加载连接器。

在设计自动化制造时,应该利用重力,因为零件的质心或平衡会对其有效地装入能力产生深远影响。零件的形状和/或它在卷带中的方向也在设计中起着一定作用。在设计组装零件时,暴露的平面是理想选择,因为它可以很容易拾取零件。考虑到喷嘴技术不断进步,一些客户可以放弃这一做法。它可以导致节省片件成本。

卷带包装的设计是为了给自动化组装过程带来速度和精度。

新兴制造业趋势

电子产品小型化趋势的技术继续发展,客户需要高度很小以及更高密度的连接器。能在一个区域建立的连接越多越好。弹簧加载的引脚和连接器变得非常流行,因为它们很容易创建无焊接连接,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具备不同高度和行程,解决不同的互连要。此外,由于可压缩柱塞的顺应性(典型的行程范围从0.024”延伸到0.090”),它们是容纳不均匀的配合表面和调整堆积公差的理想选择。

Omniball弹簧加载接触具有滚动球界面,使配合部件能够进行横向,旋转和角度对准,同时提供最佳的电气,机械和结构可靠性,并支持可制造性.

我们观察到的最大转变之一是向卷带包装的转变。当涉及到自动化组装时,依赖于这种类型的包装。这种包装过去纯粹是用于表面安装部件,但随着技术改进,越来越多的客户要求通孔部件和连接器也被包装在卷带上。为了提高效率和降低成本,像Mill-Max 这样的公司在内部设计和生产自己的卷带。每条胶带均按照EIA-481标准进行设计,确保其质量。

最适合于卷带包装和自动组装的连接器具有以下特点:

* 低轮廓的连接器最适合:每个卷带的零件越多,它们就越容易处理,也越稳定。

·* 平面组装对制造设备的拾取和安装最理想。

·* 零件对称设计更好,这样在方向上可以更方便放置。

·* 零件高与宽比:短宽是最好的,因为这使零件更容易装载和放置。

连接器过长不合适,因为当零件长度超过一英寸时,会出现平整度和共面性的问题,这对于表面安装过程尤其麻烦。较长的零件也可能难以处理,因为当组件通过焊接线时,它们更容易受到PCB和连接器所经历的加热和冷却影响。随着零件长度的增加,PCB和连接器绝缘材料的热膨胀系数(TCE)和热错配的作用更大。另外,较长的连接器意味着更宽的胶带,这意味着制造所需的卷带包装更多。

·SMT部件放置在板上时保持平衡至关重要,否则它们会在回流过程中可能发生翻转。这意味着连接器导线需要有适当的尺寸和形状来支撑连接器。

·由于自动组装通常涉及高温焊接过程,连接器绝缘材料需要由能够承受这些温度的材料制成,如PCT、尼龙46、Ryton和玻璃增强环氧树脂。

适用于卷带包装和自动组装的PIN针还具有以下特性:

* 首先要考虑的是方向。零件是垂直或水平包装?

* 对于垂直方向,顶部大于底座的部件(如通孔组件)可以使容腔的形状使加载更简单、更有效。底座比顶部大的部件更适合SMT,因为它们放在板上会更稳定。然而,这种形状使加载更加困难。

*·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,因为这将能够有效地从包装中加载和提取。当一个新的或自定义连接器是应用的最佳选择时,可以做出许多决定,将有助于确保成功、成本效益的可制造性。设计师应该与经验丰富的连接器公司共同研究,发现将有助于将他们独特的需求和目标变成现实的策略。

在面对客户新的连接器解决方案或者新产品设计时,连接器供应商必须满足复杂的设计要求,高效制程,以及用合理的成本生产出高品质的产品。

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