关于高速注塑机上电气连接器的选择研究

 关于高速注塑机上电气连接器的选择研究

翁欣星,王小龙

克劳斯玛菲机械(中国)有限公司   浙江省  嘉兴市  314000

摘要：在高速注塑机上，由于产品的功能和技术要求越来越高，生产产品的周期越来越短，所以对产品的可靠性要求也越来越高，产品在高速注塑机上的可靠性需要通过电气连接器来保证。在高速注塑机上，由于其速度快、体积小、结构紧凑等特点，其电气连接器也有其特有的一些要求。本文通过对高速注塑机上的电气连接器进行选择研究，选择合适的电气连接器，确保产品功能和性能的充分发挥。本文将结合高速注塑机的生产特点对在注塑机上生产电气连接器时如何选择电气连接器做一个研究和分析，从而为在高速注塑机上生产的连接器提供一些设计参考。

关键词：高速注塑机；电气连接；研究方案；

高速注塑机是一种高速精密塑料注射成型加工设备，是一种高精度、多功能、高效率的自动化生产设备。它采用了计算机控制技术，包括精密机械结构设计，精密电气连接和性能测试等先进技术，是一种集注塑加工工艺和现代高科技为一体的机械加工设备。目前，世界上有近1000种不同类型的注塑机，用于生产从简单的塑料到复杂的聚合物复合材料部件。其中高速注塑机作为一个关键的部件已被广泛应用于国防、航天、航空、电子电器、汽车、医疗器械等多个领域，并已成为自动化技术生产制造中不可或缺的一部分。目前我国高速注塑机总产销量已达30万台以上，已经成为全球最大的注塑机市场。随着市场对注塑产品性能要求的不断提高，人们对注塑产品生产周期和生产成本也提出了更高的要求。在高速注塑机上由于产品功能和技术要求越来越高，生产产品的周期越来越短，所以对产品在高速注塑机上的可靠性要求也越来越高。

一、螺钉式连接

（一）螺钉式的结构

螺钉式的结构中，螺钉与螺母都是固定在塑料上的，而由于塑料本身的材质和弹性，两个螺钉连接在一起会有一定的间隙，所以螺钉头和螺母之间也会有一定的间隙，这个间隙能够保证在一定的压力下两个螺钉不会脱落。另外，由于连接器采用螺纹连接，在螺纹头处通常会有一个防水盖设计，在装配时也能够起到一定的保护作用。然而这种连接方式也有一定的不足：由于要保证两个螺钉之间有一定的间隙，所以对塑料本身的材料要求非常高，一旦塑料发生了变形或者老化就会直接影响到两个螺钉之间间隙的大小；由于塑料本身具有弹性，在装配时因为要保证间隙的大小就会比较麻烦；并且因为要保证螺钉和螺母之间有一定的间隙，所以两个螺钉之间的螺丝孔必须设计成比螺钉直径小一些才能保证间隙，而且大一些的螺丝孔在装配时需要使用攻丝机来攻丝，这样不仅会增加成本，而且还会造成生产效率下降。

（二）电气特性

螺钉式连接器的电气特性，主要包括接触电阻、接触压力等，它们对产品的可靠性和寿命有着重要的影响。如：使用接触电阻，会使导线与连接器接触，由于导线表面对连接器的摩擦作用，使导线与连接器表面之间产生压降，一般为0.75-2μV；接触压力会导致连接器被紧紧地压在导线上，受力大小对其影响很大。为了保证良好的接触性能，必须有适当的压力。压力越大，接触压力越大；导通电阻是指连接器中电流通过导线时在导体之间产生的电阻；如果连接器内温度升高，将会引起绝缘材料的热膨胀而引起绝缘损坏。在高速注塑机上，螺钉式连接器一般采用高频同轴结构，而高频结构会产生较大的电流，从而造成连接器内温升过高，而发生接触不良甚至烧断等故障。在高速注塑机上，有许多产品是按高频率要求设计的，如：DVD、CD、MP3等。

（三）使用的寿命

目前高速注塑机上使用的连接器主要有两种类型，一种是插拔式的，一种是旋转连接式的，对于插拔式的连接器，由于其连接器和注塑机注塑过程中所使用的扭矩不同，所以其使用寿命也会有所区别。首先，插拔式的连接器在其结构设计中就需要考虑到连接器的使用寿命问题，因为当扭矩较大时，连接器的外径将会受到磨损；当扭矩较小时则会产生变形，从而使得连接件失效；而旋转连接式的连接器就不一样了，因为旋转连接式的连接器是通过旋转使插拔头在注塑过程中产生不同的运动方向（向前或向后）来保证在注塑过程中可以顺利地插入和拔出。而且当旋转连接式的连接器被插入的时候，由于其两个连接器并不是紧密的接触在一起，因此在高速注塑机上所使用的扭矩较大，因此旋转连接式的连接器也会因其自身结构造成接触不良，从而使得连接器失效。

二、焊接式连接

（一）连接的方式

焊接式连接，在高速注塑机上应用得比较多，它的主要特点是连接器与注塑件之间的连接是焊接式连接，在使用中，可将两个连接器脚直接插入到注塑件中进行装配，不需要通过再用工具进行对插插接，这种连接方式比插拔式连接具有更高的生产效率，且插拔式连接一般在塑料产品中应用得较多。目前，高速注塑机上大多采用焊接式连接。

1、焊接式连接器：利用高温的熔化作用来使两个电连接器之间的接触件被熔接在一起，从而达到电连接器之间相互接触和通电的目的。

2、焊接式连接器的优点：焊接式连接器具有更高的生产效率；焊接式连接器具有更高的机械强度和可靠性能。

3、焊接式连接器的缺点：生产效率低。焊接式连接器的焊接要求较高，且对工件和模具有较高的要求，模具对焊料的选择比较苛刻，需要比较好的弹性和耐热性，才能保证焊料在模具中完全熔接。

（二）焊接面温度

焊接面温度的选择需要考虑的因素很多，需要综合考虑被连接件的材料特性、工作环境以及焊接时可能产生的应力等因素。对于不同材料的焊接面温度，由于各材料的热膨胀系数不同，会在焊接过程中产生变形，从而影响整个焊接过程，因此焊接面温度选择时需要考虑材料的热膨胀系数，以防止变形。可以采用以下几种方式解决：选用导热性较好的材料；焊接时温度越高，温度应力越大，因此尽量避免在焊接过程中出现温度应力；焊接时需注意焊接时间（持续时间），因引线对焊接面的接触压力是一个不均匀分布状态，因此需要对焊接面施加一定的压力；对于不同的焊接面温度，随着焊接时间的增加，焊接面会逐渐变大，但最终会达到一个稳定状态。在实际生产中，也可采用其它的焊接方式，比如采用热风焊等；若连接器是多个器件组成，那么不同器件焊接面的温度也有所不同，对于不同器件可采用不同的焊接面温度。

（三）连接方式的特点

焊接式连接方式在应用过程中的特点有很多，如：焊接式连接方式是将两个导体的端子和外壳进行焊接，从而实现电流的传输，且内部导体之间不直接接触。这一连接方式最大的特点就是不会因为外部因素造成电流过大而损坏产品。但是在实际生产过程中，因为外部环境不同，加上焊接面温度的差异，因此容易出现接触不良情况；焊接式连接方式采用金属材质为导体，在温度变化时不易变形，同时能够承受较高的电压；焊接式连接方式通过焊接点对电流进行控制，因此具有良好的稳定性；焊接式连接方式结构紧凑，体积小、重量轻、空间利用率高、成本低等特点；焊接式连接方式可以保证产品在高速运行过程中保持较高的可靠性；焊接式连接方式在实际生产过程中，能够根据需要进行焊接方式的选择；焊接式连接方式采用绝缘材料作为保护导体，因此使用寿命较长，不易出现漏电现象。

三、结语

通过以上对高速注塑机上电气连接器的选择研究，可以看出在高速注塑机上使用的电气连接器要具有高可靠性、低接触电阻和低泄漏电流等特性，同时要有较高的外形尺寸和较小的体积，所以在产品设计时要充分考虑高速注塑机自身的结构特点，同时也要注意连接器在高速注塑机上使用的可靠性和安全性。

参考文献：

[1]曾文平。基于工业控制领域的高速注塑机控制系统研究[J]。工业自动化技术与装备，2010 (3)：69-70.

[2]蔡春生，杜传福。提高产品质量的途径与方法[J]。机械工程学报，2008 (4)：46-47.