一種測量不同環境溫度下電連接器接觸壓力的方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及測量技術領域，特指一種測量電連接器接觸件在不同環境溫度下的接觸壓力的方法和裝置。利用仿真分析軟件的建模模塊建立三維仿真分析模型。對建立的模型進行不同環境溫度下的接觸仿真分析。通過仿真分析得出不同溫度下電連接器接觸件插拔過程中分離力隨時間變化的曲線及數據，建立數學模型并繪制擬合曲線。將得到的數學關系模型導入顯示與操控系統中。調整上下移動裝置和螺旋調整裝置將插針件和插孔件移動到加熱裝置中，待加熱裝置達到指定溫度后，使上下運動裝置向上緩慢移動完成插針件與插孔件的插合動作，動作完成后控制上下運動裝向下運動使接觸件逐漸分離，測力裝置測出接觸件分離過程的接觸壓力并顯示在顯示與操控系統的界面上。

Method and device for measuring contact pressure of electric connector under different environment temperature

The invention relates to the technical field of measurement, in particular to a method and a device for measuring the contact pressure of the contact parts of electrical connectors under different ambient temperatures. Three dimensional simulation analysis model is established by using the modeling module of simulation software. The simulation analysis of the model is carried out under different ambient temperature. Through the simulation analysis, the curves and data of the separation force with time in the process of the electric connector contact are obtained. The mathematical relation model is introduced into the display and control system. The adjustment on mobile device and spiral adjustment device will pin parts and Jack is moved to the heating device, the heating device reaches the specified temperature, make up and down movement device to move slowly and complete the pin inserting action Jack piece, action is completed under the control of sportswear downward movement of the contact elements gradually separated the force measuring device, measuring the contact pressure of contact separation process and display in the interface display and control system.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及測量
，特指一種測量電連接器接觸件在不同環境溫度下的接觸壓力的方法和裝置，尤其適用于電連接器接觸件在不同高溫環境下接觸壓力的測量。
技術介紹
電連接器的接觸件(插針件與插孔件)是電子設備信號傳輸的直接載體，具有把信號從電連接器的輸入端傳送到輸出端的作用，若失去了接觸件的可靠接觸，連接器就失去了其電連接的作用。電連接器接觸電阻是影響電連接器可靠性的重要因素之一，電連接器在正常工作時，要求具有小而穩定的電阻。如果電連接器接觸電阻比較大，那么在大功率應用場合由于電連接器流通的電流比較大，有可能導致接觸件的溫度迅速升高，這樣很有可能導致接觸件變形甚至粘連，從而影響了電連接器的性能甚至會對整個電氣系統造成致命的危害。電連接器失效的原因主要在于電連接器接觸件的失效，接觸件之間的接觸壓力這一因素是導致其失效的重要原因，接觸件之間的接觸壓力過小會導致接觸電阻增大，發熱量增多。適當地提高接觸壓力可以使得接觸件間的接觸區域增多，將其接觸電阻變小，改善接觸的可靠性。但是如果將接觸壓力的取值增大到超過設計要求，會導致接觸件結構發生塑性變形甚至斷裂。所以，合理的確定接觸壓力的取值是十分必要的，較高的環境溫度會使材料的硬度降低，也會使彈性接觸件性能下降，造成接觸壓力不足。然而實際工程中，由于電連接器的整體尺寸比較小，接觸件的接觸壓力測量比較困難。申請號為201220214578.3名稱為一種高溫環境下電連接器接觸件插拔力測試裝置，該裝置可以測量不同高溫環境下接觸件的插拔力，但是不能測量與接觸電阻直接相關的接觸壓力。申請號為201010170544.4名稱為基于三維熱場有限元分析的電力連接器觸頭溫升測量方法，此方法可以測量接觸件觸頭的溫升，但是不能測量溫度對電連接器接觸件接觸壓力的影響大小。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術提供了一種測量不同環境溫度下電連接器接觸件接觸壓力的方法和裝置，可以測量不同環境溫度下電連接器不同尺寸的接觸件插拔過程中的接觸壓力。為解決上述問題，本專利技術所采用的具體方案如下：一種測量不同環境溫度下電連接器接觸件接觸壓力的裝置，主要包括：運動控制系統、上下運動裝置、定位與夾緊裝置、隔熱桿夾具1#、下隔熱桿、加熱裝置、加熱裝置固定架、測力裝置、隔熱桿夾具2#、螺旋調整裝置、固定桿、上隔熱桿、插針件夾具、插孔件夾具、顯示與操控系統、支架；定位與夾緊裝置安裝于上下運動裝置上面；隔熱桿夾具1#安裝在定位與夾緊裝置上；下隔熱桿一端被隔熱桿夾具1#固定，另一端安裝插孔件夾具；上隔熱桿一端用于安裝插針件夾具，另一端固定在隔熱桿夾具2#上，在隔熱桿夾具2#下方將測力裝置安裝于上隔熱桿上面；加熱裝置被加熱裝置固定架固定在固定桿下方；隔熱桿夾具2#安裝在固定桿中間，并可由螺旋調整裝置調整上下移動；固定桿固定在支架上端；運動控制系統控制上下運動裝置的上下運動；顯示與操控系統控制整個裝置的運動、測量、顯示。一種測量不同環境溫度下電連接器接觸壓力的方法，其特征在于包括以下步驟：1、利用仿真分析軟件的建模模塊按照接觸件的實際尺寸建立電連接器接觸件接觸狀態時的三維仿真分析模型。2、對建立的模型進行不同環境溫度下電連接器接觸件插拔過程的接觸仿真分析。3、因為只有在高溫環境下溫度才會對接觸件間的接觸壓力產生影響，因此考慮到高溫電連接器所適用的環境溫度，進行仿真分析時在載荷、邊界條件相同的情況下第一次仿真分析設置環境溫度100℃，第二次仿真分析設置環境溫度150℃，第三次仿真分析設置環境溫度200℃，以此類推直到10次仿真分析設置環境溫度550℃。4、通過步驟3的仿真分析分別得出100℃、150℃……550℃溫度下電連接器接觸件插拔過程中分離力隨時間變化的曲線及數據，通過Mathematica的曲線擬合命令和接觸壓力與分離力的數學關系式，將電連接器接觸件插拔過程中的分離力作為X值，接觸壓力作為Y值，分別建立100℃、150℃……550℃溫度下的電連接器接觸件插拔過程中接觸壓力和分離力的數學模型并繪制擬合曲線。5、將得到的數學關系模型導入不同環境溫度下的電連接器接觸壓力測量裝置中的顯示與操控系統中。6、將整個測量裝置放置于工作臺上，將插針件與插孔件分別固定在插針件夾具和插孔件夾具中，調整定位與夾緊裝置將插孔件與插針件在豎直方向上同軸對齊。所述定位與夾緊裝置安裝在上下運動裝置上方，由運動控制系統控制上下運動裝置的上下運動。7、調整上下移動裝置和螺旋調整裝置將插針件和插孔件移動到加熱裝置中并且使兩者相距5～10mm。所述加熱裝置可以加熱到的溫度范圍在0℃～600℃。8、在顯示與操控系統界面設置加熱裝置所要達到測量接觸件接觸壓力的環境溫度(例如200℃)，設置接上下運動裝置移動的速度和位移參數。9、待加熱裝置達到指定溫度(例如200℃)后，由顯示與操控系統操控運動控制系統使上下運動裝置向上緩慢移動到指定的位移量完成插針件與插孔件的插合動作，動作完成后控制上下運動裝向下運動使接觸件逐漸分離，同時測力裝置測出接觸件分離過程的接觸壓力并顯示在顯示與操控系統的界面上。附圖說明圖1為本專利技術所述的測量方法流程圖。圖2為本專利技術所述測量不同環境溫度下電連接器接觸壓力的示意圖。圖3為本專利技術所述加熱裝置端面示意圖。圖4、圖5為本專利技術所述不同環境溫度下分離力隨時間變化的擬合曲線。圖中：1.運動控制系統，2.上下運動裝置，3.定位與夾緊裝置，4.隔熱桿夾具1#，5.下隔熱桿，6.加熱裝置，7.加熱裝置固定架，8.測力裝置，9.隔熱桿夾具2#，10.螺旋調整裝置，11.固定桿，12.上隔熱桿，13.插針件夾具，14.插針件，15.插孔件，16.插孔件夾具，17.顯示與操控系統，18.工作臺，19.支架。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術的技術方案做進一步說明。實施例：結合附圖，一種測量不同環境溫度下電連接器接觸件接觸壓力方法，實施步驟如下：(1)、選取YF系列耐高溫電連接器接觸件(插針件和插孔件)，根據其外形尺寸利用ANSYSWorkbench有限元仿真軟件Geometry中的DesignModeler建立電連接器接觸件插和接觸狀態時的三維仿真分析模型。(2)、利用Static-Structural分析模塊進行不同環境溫度下的接觸件插拔過程的接觸仿真分析。在EngineeringData中設置材料參數，插孔件：材料為QBe2，密度8.23g/cm3性模量為128GPa，泊松比為0.35；插針件：材料為H62，密度8.43g/cm3，彈性模量為100MPa，泊松比為0.33。(3)、在Mechanical界面中添加材料屬性，定義接觸屬性：設置接觸類型為摩擦接觸，摩擦系數設置為0.2，設置接觸行為是非對稱接觸，選擇增強的拉格朗日算法，接觸剛度設置為0.02，其它參數選擇程序控制；劃分網格：插針單元尺寸選擇0.2mm，插孔單元尺寸選擇0.15mm，并對實際接觸部位進行局部細化；設置求解控制并施加邊界條件：分析過程設置兩個載荷步，第一個載荷步為插針插入插孔過程，設定時間為1秒，第二個載荷步為插針拔出插孔過程，設定時間為2秒，每個載荷步的子步數為20步。在插孔底部施加固定約束，在插針底面施加位移3.5mm，在接觸對上施加環境溫度為100℃。(4本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種測量不同環境溫度下電連接器接觸壓力的裝置，其特征在于：所述裝置包括運動控制系統、上下運動裝置、定位與夾緊裝置、隔熱桿夾具1#、下隔熱桿、加熱裝置、加熱裝置固定架、測力裝置、隔熱桿夾具2#、螺旋調整裝置、固定桿、上隔熱桿、插針件夾具、插孔件夾具、顯示與操控系統、支架；定位與夾緊裝置安裝于上下運動裝置上面；隔熱桿夾具1#安裝在定位與夾緊裝置上；下隔熱桿一端被隔熱桿夾具1#固定，另一端安裝插孔件夾具；上隔熱桿一端用于安裝插針件夾具，另一端固定在隔熱桿夾具2#上，在隔熱桿夾具2#下方將測力裝置安裝于上隔熱桿上面；加熱裝置被加熱裝置固定架固定在固定桿下方；隔熱桿夾具2#安裝在固定桿中間，并可由螺旋調整裝置調整上下移動；固定桿固定在支架上端；運動控制系統控制上下運動裝置的上下運動；顯示與操控系統控制整個裝置的運動、測量、顯示。

【技術特征摘要】
1.一種測量不同環境溫度下電連接器接觸壓力的裝置，其特征在于：所述裝置包括運動控制系統、上下運動裝置、定位與夾緊裝置、隔熱桿夾具1#、下隔熱桿、加熱裝置、加熱裝置固定架、測力裝置、隔熱桿夾具2#、螺旋調整裝置、固定桿、上隔熱桿、插針件夾具、插孔件夾具、顯示與操控系統、支架；定位與夾緊裝置安裝于上下運動裝置上面；隔熱桿夾具1#安裝在定位與夾緊裝置上；下隔熱桿一端被隔熱桿夾具1#固定，另一端安裝插孔件夾具；上隔熱桿一端用于安裝插針件夾具，另一端固定在隔熱桿夾具2#上，在隔熱桿夾具2#下方將測力裝置安裝于上隔熱桿上面；加熱裝置被加熱裝置固定架固定在固定桿下方；隔熱桿夾具2#安裝在固定桿中間，并可由螺旋調整裝置調整上下移動；固定桿固定在支架上端；運動控制系統控制上下運動裝置的上下運動；顯示與操控系統控制整個裝置的運動、測量、顯示。2.如權利要求1所述的一種測量不同環境溫度下電連接器接觸壓力的裝置，其特征在于：所述加熱裝置可以加熱到的溫度范圍在0℃～600℃。3.使用如權利要求1所述裝置測量不同環境溫度下電連接器接觸壓力的方法，其特征在于，具體步驟如下：(1)利用仿真分析軟件的建模模塊按照接觸件的實際尺寸建立電連接器接觸件接觸狀態時的三維仿真分析模型；(2)對建立的模型進行不同環境溫度下電連接器接觸件插拔過程的接觸仿真分析；(3)因為只有在高溫環境下溫度才會對接觸件間的接觸壓力產生影響，因此考慮到高溫電連接器所適用的環境溫度，進行仿真分析時在載荷、邊界條件相同的情況下第一次仿真分析設置環...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅開玉，王龍泉，王瀟霄，劉波，張亮華，魯金忠，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32