射頻同軸連接器的優(yōu)化設(shè)計

周小飛，黃 浩

(成都四威高科技產(chǎn)業(yè)園有限公司，四川成都，611731)

1 前言

在對射頻同軸連接器的設(shè)計中必須要考慮到可靠性、可行性和經(jīng)濟(jì)性三個主要方面，其中可靠性方面的設(shè)計除了主要考慮的是零件結(jié)構(gòu)的可靠性及整體裝配后的結(jié)構(gòu)的可靠性，還要充分考慮產(chǎn)品的批量可靠性，由于射頻同軸連接器屬于高精密、大批量的小型產(chǎn)品，對批量的質(zhì)量可靠性的考慮是十分重要的?？尚行苑矫娴脑O(shè)計主要考慮的是零件加工的可行性、裝配實現(xiàn)過程的可行性，以最終保證整體產(chǎn)品的質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)性方面的設(shè)計主要考慮的是如何在保證質(zhì)量可靠性的前提下，最大化的提高零件的加工經(jīng)濟(jì)性，這方面在大批量生產(chǎn)中體現(xiàn)的尤其重要，具體體現(xiàn)在零件的加工過程及后期處理過程，和后期的裝配實現(xiàn)過程，必須實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、低成本的原則。因此，在對射頻同軸連接器的設(shè)計時必須充分采用優(yōu)化設(shè)計，以實現(xiàn)設(shè)計出的連接器產(chǎn)品具有極高的可靠性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。

下面通過對比介紹一些射頻同軸連接器設(shè)計中一些常用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計案例，來說明優(yōu)化設(shè)計在射頻同軸連接器設(shè)計中所體現(xiàn)的可靠性、可行性和經(jīng)濟(jì)性。

2 優(yōu)化設(shè)計舉例

2.1 電纜頭連接器連接電纜的尾附結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

射頻同軸連接器產(chǎn)品中最常見的一類產(chǎn)品就是連接電纜的電纜頭連接器，它是用于連接適配的射頻同軸電纜，以最終形成電纜組件的一類產(chǎn)品，對射頻同軸電纜頭連接器的設(shè)計中主要的一部分是對配接電纜的尾附結(jié)構(gòu)的設(shè)計，一般由設(shè)有連接螺紋的外殼、與電纜焊接的焊接套和設(shè)有連接螺紋鎖緊套三部分組成。

一般的傳統(tǒng)設(shè)計方式如下圖1所示，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：外殼尾部的內(nèi)腔設(shè)有連接螺紋，螺紋的根部設(shè)有退刀環(huán)形槽，以實現(xiàn)在加工螺紋時刀具的退刀，環(huán)形槽的另一側(cè)設(shè)有同軸導(dǎo)向、限位臺階圓孔，以實現(xiàn)與焊接套的同軸導(dǎo)向、限位連接；焊接套前端設(shè)有限位同軸臺階圓柱，實現(xiàn)與外殼的同軸導(dǎo)向、限位連接；鎖緊套內(nèi)設(shè)有通孔，外設(shè)有連接螺紋，通過穿過焊接套與外殼螺紋旋接來最終實現(xiàn)三者之間的連接和固定。

圖1 一般設(shè)計結(jié)構(gòu)

這種設(shè)計結(jié)構(gòu)有以下缺點(diǎn)：外殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為繁瑣，使得加工工作量增加，其由于加工固有的切削特點(diǎn)，環(huán)形槽與螺紋的交接處極易產(chǎn)生毛刺，增加了后續(xù)去除毛刺的工作量，而且環(huán)形退刀槽減小了螺紋的有效旋接長度，使得整體結(jié)構(gòu)在裝配后的可靠性較低。由此可見，上述設(shè)計結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都較低。

通過優(yōu)化設(shè)計后的結(jié)構(gòu)如下圖2所示：去除外殼的環(huán)形退刀槽，為實現(xiàn)加工螺紋時的刀具退刀，將連接螺紋的有效長度向口部縮短，并對螺紋底孔的尺寸進(jìn)行要求和控制，易實現(xiàn)與焊接套前端增設(shè)的同軸導(dǎo)向、限位臺階圓柱同軸導(dǎo)向連接，并通過調(diào)整焊接套前的臺階圓柱的長度，使其長度超過外殼螺紋底孔無螺紋段的長度，以最終保證鎖緊套與外殼的有效連接。

圖2 優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)

通過優(yōu)化設(shè)計后的外殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，加工工作量小，不產(chǎn)生多余毛刺，無需后續(xù)工作來去除毛刺，而且在相同尺寸的前提下，優(yōu)化設(shè)計后的結(jié)構(gòu)外殼與鎖緊套的螺紋旋接長度更長，可靠性更高?？梢妰?yōu)化后的結(jié)構(gòu)具有良好的可行性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。

2.2 連接器外殼連接結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

在對射頻同軸連接器的設(shè)計過程中，由于產(chǎn)品的工藝性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、裝配實現(xiàn)等要求，需要對外殼進(jìn)行分體連接，通常采用的分體連接方式有焊接、過盈壓接、螺紋連接等。這里對螺紋連接方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計分析。

圖3 一般設(shè)計結(jié)構(gòu)

一般的傳統(tǒng)設(shè)計方式如圖3所示，將外殼分割成兩個零件，分別增設(shè)外螺紋和內(nèi)螺紋，通過螺紋旋接來最終實現(xiàn)整體裝配。一般在設(shè)有內(nèi)螺紋的外殼零件的螺紋根部增設(shè)環(huán)形退刀槽，以實現(xiàn)螺紋加工時的刀具退刀。

這種結(jié)構(gòu)方式的缺點(diǎn)是：對于兩個外殼零件的接觸端面面積較小的情況下，較難以保證兩個外殼零件的同軸，會影響裝配后整體的電學(xué)性能，且設(shè)有環(huán)形退刀槽的外殼零件極易產(chǎn)生毛刺，需要后期工序來專門去除。可見，上述結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性、批量的質(zhì)量可靠性都較低。

通過優(yōu)化設(shè)計后的結(jié)構(gòu)如下圖4所示：去除外殼的環(huán)形退刀槽，為實現(xiàn)加工螺紋時的刀具退刀，將連接螺紋的有效長度向口部縮短，并對螺紋底孔的尺寸進(jìn)行要求和控制，同時將另一個外殼零件的螺紋沿端口向后縮短形成外圓柱，并控制圓柱的外直徑，最終實現(xiàn)兩個外殼零件連接時的同軸導(dǎo)向，以保證裝配后整體的同軸度，保證整體產(chǎn)品優(yōu)良的電學(xué)性能。

圖4 優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)

通過優(yōu)化設(shè)計后的外殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，加工工作量小，不產(chǎn)生多余毛刺，無需后續(xù)工作來去除毛刺，而且在兩個零件連接裝配后能良好保證同軸度，最終保證產(chǎn)品穩(wěn)定的電學(xué)性能?？梢妰?yōu)化后的結(jié)構(gòu)具有良好的可行性、經(jīng)濟(jì)性和批量質(zhì)量可靠性。

2.3 焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

在對射頻同軸連接器的設(shè)計過程中，尤其是對電纜頭連接器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，通常會涉及到焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計，主要是連接器內(nèi)導(dǎo)體與電纜內(nèi)導(dǎo)線的焊接結(jié)構(gòu)，以及電纜到外導(dǎo)線與連接器焊接套的焊接結(jié)構(gòu)。下面分別對這兩種常見結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行分析說明。

2.3.1 電纜外導(dǎo)線與焊接套的焊接結(jié)構(gòu)

一般對電纜外導(dǎo)線與焊接套的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖5所示，鎖緊套設(shè)有與電纜外導(dǎo)線外直徑配合的內(nèi)圓柱孔，側(cè)面中間部位設(shè)有圓孔，作為焊接時的送料孔和透氣孔。在裝配時，先將電纜的外導(dǎo)線浸錫以穩(wěn)定尺寸和方便后續(xù)與焊接套的焊接，在插入焊接套的內(nèi)孔內(nèi)，再從進(jìn)料口送焊錫進(jìn)行兩者之間的連接。

圖5 一般設(shè)計結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：將透氣孔開設(shè)在焊接段的中部，使得焊接時熔融狀態(tài)焊錫向右端氣體流動性較差的部位流動性較差，同時焊錫在向下部流動的過程中，由于氣體不能及時排除，導(dǎo)致焊錫流動性也較差，及其容易產(chǎn)生虛焊，導(dǎo)致電纜組件在使用過程中應(yīng)強(qiáng)度太低而脫落失效，可見，上述設(shè)計的結(jié)構(gòu)可靠性較低。

通過優(yōu)化設(shè)計的結(jié)構(gòu)如下圖6所示：將焊接套的透氣孔增加到兩個，分別分布在焊接段的兩側(cè)，這樣焊錫再向下流動時，氣體能及時排除，已達(dá)到滿焊的效果，通過加工者還可以通過下面的透氣孔來觀察和檢查是否焊接到位；同時將透氣孔向空氣流動不好的右端移動，使得焊錫在左右流動時能及時排除氣體，達(dá)到滿焊。可見，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)質(zhì)量可靠性更高。

圖6 優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)

2.3.2 內(nèi)導(dǎo)體與電纜內(nèi)導(dǎo)線的焊接結(jié)構(gòu)

一般對內(nèi)導(dǎo)體與電纜內(nèi)導(dǎo)線的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖7所示，內(nèi)導(dǎo)體尾部增設(shè)內(nèi)孔，并在中間部位一側(cè)增設(shè)排氣孔。在裝配時，將焊錫料放入內(nèi)導(dǎo)體的孔內(nèi)，使用相應(yīng)設(shè)備加熱使其融化，再將電纜的內(nèi)導(dǎo)線插入內(nèi)導(dǎo)體的孔內(nèi)，到位后冷卻完成裝配。 這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是：由于將透氣開設(shè)在焊接段中間，在插入內(nèi)導(dǎo)線的時候，由于內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)孔底部的空氣需要排除，使得熔融狀態(tài)的焊錫從內(nèi)導(dǎo)體的空口和透氣孔向外涌出，冷卻后焊錫牢固的附著在內(nèi)導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)線上，改變了原有外形尺寸，影響裝配后整體的電學(xué)性能，且由于內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)孔底部焊錫沒有焊錫流入而形成虛焊?？梢?，這種結(jié)構(gòu)的質(zhì)量可靠性較低。

圖7 一般設(shè)計結(jié)構(gòu)

通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)如下圖8所示，將透氣孔移至內(nèi)導(dǎo)體內(nèi)孔根部，通過這樣的改進(jìn)，在裝配插入電纜內(nèi)導(dǎo)線的時候，空氣自動從根部的排氣孔排除，使得熔融狀態(tài)的焊錫能夠自然灌滿這個間隙，以最終達(dá)到滿焊的效果。提高了連接器裝配后整體的可靠性。

圖8 優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)

5 總結(jié)

在對射頻同軸連接器的設(shè)計中，通過以可靠性、可行性和經(jīng)濟(jì)性三個主要方面為核心思想的優(yōu)化設(shè)計，使得設(shè)計出的連接器產(chǎn)品具有較高的質(zhì)量可靠性和性能可靠性，使得零件的加工和整體裝配過程變得更加容易，大大提供了生產(chǎn)的可行性，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和合格率，也大大提升了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。