1、书书书第 期 年 月机电元件 收稿日期：研 究 与 设 计基于 注塑的圆形电极连接器设计王敏兴，杜建东，苏天德，朱赫（苏州华旃航天电器有限公司，江苏苏州，）摘要：为了设计一种 注塑的圆形电连接器，同时具备耐承受液体压力和耐高温的能力，创新实践了高温导线中转埋藏注塑技术。首先建立注塑骨架模型，确保导线埋藏注塑的可行性；其次设计合理的注塑模具，保证注塑合件能够作为连接器的承压基体；最后，结合产品实物的耐高温耐高压试验，验证了产品具有耐 高温以及 液压的能力。关键词：电连接器；物理模型；：中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言目前，随着连接器种类的不断发展，对连接器的需求也越来越多样化。石油钻采
2、领域既需要连接器及组件可作为结构件，又可作为电气连接件。测井领域用电连接器及电极连接器功能和结构尤为复杂，不仅要求电极连接器及组件满足耐高温、耐高液压环境下的结构强度，还需电信号采集的低阻抗特性，这都对产品的设计有着严格的要求。近年来，研究者和工程师们提出了不同设计结构提升 注塑电连接器的耐液压能力和耐温能力，并通过优化注塑仿真工艺参数，提升注塑产品的质量 。文献 提出一种 技术在注塑成型中的应用。本文通过物理模型设计配合模具设计，借用模流分析，并结合试验验证，快速提升产品的研发速率，并实现耐压 、耐温 产品的研发。电极连接器及注塑模型的建立圆形电极连接器，其特征为电极测试块圆周分布在电极的环
3、周面，其电气接口置于电极连接器的端面，电气 性 能 满 足：介 质 耐 电 压 ，绝 缘 电 阻 ，结构性能满足：耐温 ，耐液压 ，泄漏率 。图 圆形电极连接器三维模型 电极连接器的结构设计本文圆形电极连接器是由插针合件固定环、插针合件、插孔合件、插孔合件固定环、转接环构成注塑骨架注塑成型，其中插针合件和插孔合件一一对应，通过导线连接，经转接环中转整形，其几何三维骨架结构设计模型如图 所示。图 圆形电极骨架几何结构设计模型根据设计目的，电极块沿电极环周均布，对接端置于圆形电极端面对称分布，并结合图 可知，圆形电极连接器采用整体注塑工艺，连接器注塑骨架置于注塑体内部，插针合件固定环和插孔合件固定
4、环置于注塑合件的外部，整体注塑工艺能够保证电极连接器的密封性能、承压耐温性能，其注塑合件如图 所示。图 圆形电极注塑合件结构设计模型注塑合件奠定了电极连接器密封承压的基础，将 组电极接触件对的电气隔离，为了保证电极块之间的电气隔离，本方案采用对注塑合件环周表面加工环槽，用于安装电极块，电极块与环槽内的插孔合件通过弹性接触件连接，环槽与电极块采用过盈压配结合涂胶固定。其注塑合件的机加示意图如下图 所示。图 圆形电极机加合件结构设计模型根据上图可知，机加合件的环周槽内安装电极块，就实现圆形电极连接器的加工，其效果图如图 所示。注塑合件的模具设计为了保证电极连接器插针合计和插孔合件的位置度，其注塑模
5、具采用轴向脱模和径向脱模相结合的方式，插针合件固定环固定注塑骨架插针合件的位置度、插孔合件固定环固定注塑骨架插孔合件的位置度，其中滑块固定插孔合件固定环，其注塑模具固定示意图如图 所示。根据图 所示，插孔合件固定环的上端面作为注塑模具的基准，针对插孔合件固定环的固定和脱模，模具采用两边夹持抽滑块设计，滑块基准面与插孔合件固定环基准面齐平；由于注塑合件尺寸较大，注塑进胶口采用大水口顶部直接进胶的开口方式；产品的脱模设计采用轴向脱模，即退套顶出注塑合件，产品顶出后取下推套和插针合件固定环，即图 所示的注塑合件。图 圆形电极注塑合件模具结构图 模流分析根据电极 注塑产品设计模型进行模流分析，其产品模
6、型如图 所示。图 电极连接器注塑合件模型 注塑合件对注塑温度和粒子填充时间的的控制尤为重量，适宜的温度不仅能够保证料的流动性，而且能够使得 颗粒结晶一致性较好，避免结晶度不均匀的问题；注塑粒子填充时间能够体现出粒子的流动性，避免注塑体内部出现空腔、气孔和熔接线等缺陷，注塑合件的直径为 ，长度为 属于超大注塑件，产品的轴向和径向会因 收缩发生形变。考虑在设计时对产品的内壁和外壁留有 的安全余量，保证注塑合件不影响二次机械加工。注塑产品分析注塑件的重量是衡量注塑结构可靠性的一个重要机 电 元 件 年指标，通过计算分析，其产品设计重量为 ，本文通过对 件注塑产品进行重量统计分析，如表所示。表 件产品
7、的重量统计分析重量（）数量（个）尺寸（长 宽 高）由表可知，考虑注塑骨架整体的重量不一致，在此取 作为划分差，产品重量主要集中在 范围内，产品的重量略低于产品的设计重量，但产品的一致性较好。试验平衡装置设计及验证为了模拟客户的真实工作环境，本文设计一种油液两相平衡装置模拟圆形电极连接器的使用工况，其试验原理为：其平衡装置与电极连接器之间使用绝缘油作为试验介质，平衡装置和电极连接器一起放置与高液压试验腔体内，对整体装置进行打压，平衡装置的平衡滑块随着外部压力的变化，在平衡腔内部滑动，保证了电极连接器内外壁之间的压力平衡，如下图 所示。图 平衡装置与电极连接器安装示意图由图 可知，电极连接器在完成
8、试验验证后，对其进行电性能、密封性的测试，满足介质耐电压 ，绝缘电阻 ，结构性能满足：耐温 ，耐液压 ，泄漏率 ，其圆形电极连接器的实物图如图 所示。图 电极连接器实物图 结束语本文设计了一种超大尺寸 注塑圆形电极连接器，通过设计分析、模流分析和试验验证相结合的方式，验证注塑圆形电极连接器设计的合理性和可行性，使得本文设计的注塑电极连接器满足使用环境为 、，电气性能：满足介质耐电压 ，绝缘电阻 ，密封性能：满足泄漏率 。参考文献：余九林 连接器注塑成型仿真试验及工艺参数多目标质量优化设计分析 江苏大学，年 王利霞，余晓容，申长雨，陈静波 技术在注塑成型中的应用 ；化工进展；年 期第 期王敏兴等：基于 注塑的圆形电极连接器设计