GJB177A矩形电连接器安装尺寸和紧定销使用问题研究

2022-10-25管杨杰

机电元件 2022年5期

桂丑，王波，叶宇，管杨杰，杨全

(贵州航天电器股份有限公司，贵州贵阳，550009)

1 引言

GJB 177A矩形电连接器主要应用在电子设备中的机箱和安装架上，为ATR机箱和安装架的通用化标准接口。GJB441-88《机载电子设备机箱、安装架的安装形式和基本尺寸》对GJB 177A矩形电连接器的安装做了详细的规定。但是在机箱和安装架上是否使用后紧定销、连接器是否能承力问题上，标准中并未做强制、明确的要求，因此在连接器的安装使用过程中，曾出现过连接器壳体镀层和基体严重磨损、外壳出现变形甚至裂痕的问题，给用户的安装和使用造成了疑惑。文章对插头和插座的安装尺寸、后紧定销的使用问题进行了研究和探讨，提出了保证连接器可靠性的方法，并得到了使用单位的认可，对于提高连接器安装使用可靠性、完善标准提供参考方面都具有积极的意义。

2 GJB 177A矩形电连接器安装使用问题简介

2.1 GJB177A-99矩形电连接器规范简介

GJB 177A-99[1]是1999年颁布和实施的，该标准是GJB 177-86[2]的升级换版版本。GJB 177-86是完全参照MIL-C-81659B(1976年版颁布实施)进行编制的，它规定了单绝缘安装板、双绝缘安装板、三绝缘安装板、四绝缘安装板外壳的压接式可拆卸接触件矩形电连接器的通用要求、质量保证规定和交货准备等内容。

GJB177A-99矩形电连接器特别适用于航空、航天等电子设备的机箱和安装架使用，用量大、用途广。由于GJB177A-99对GJB177-86中连接器外壳尺寸进行了细化，在外壳材料、加工方法、安装尺寸规定方面未作变化，对本文而言无影响。因此，本文对二者的引用不做区分。

2.2 GJB177A-99矩形电连接器外壳成型加工方法和结构

2.2.1 GJB177A-99矩形电连接器外壳成型加工方法

从GJB 177-86的外壳外形图可以看出，其包含了采用铸造铝合金进行加工的隐含要求，GJB 177A-99继承了这一隐含要求。之所以讲是隐含要求，是因为虽然GJB 177A-99的3.3.3条规定“外壳应由优质铝合金制造”，但是其外形尺寸图4～图11中的型腔均明确规定了拔模尺寸、铸造工艺所需的R过渡角、定位和加强筋。这些特性只有采用铸造工艺才有必要，才能经济的获得，而这些特性采用机加工艺的话一来没有必要，二则经济成本高。

此外，美国arinc公司的产品arinc404的外壳采用铸造铝合金加工，其对应的美军标MIL-C-81659B连接器的外壳实物也采用铸造铝合金加工。而我国在编制GJB 177-86时也是完全参照MIL-C-81659B连接器标准和实物开展工作的，最早研制该连接器的三线企业国营3419厂在仿制MIL-C-81659B连接器时，也是采用铸造铝合金生产单绝缘安装板和双绝缘安装板连接器。

而在实际生产过程中，截至文章发表时，相同规格的铸造铝合金外壳(ZL102铸造铝合金)的市场价低至铝合金车削成型加工外壳(2A12铝合金板)的20%左右，而且供货周期快，也能满足GJB 177A-99的性能和质量要求。国外泰科、ITT、安菲诺、radiall公司的arinc404、MIL-C-81659、DPX系列电连接器，以及国内部分厂家仍在延续使用铸造铝合金外壳。

2.2.2 GJB177A-99矩形电连接器外壳的结构

研读GJB 177A-99中连接器外形尺寸图4～图11可知，连接器在自由状态下插合时，是依靠插座外壳内部的台阶和插头的插合端面进行定位的(见图1)。也就是说，在插合到二者贴合时，若继续施加插合力，则连接器的插头外壳和插座外壳开始相互施加顶压力。

图1 自由状态下插头和插座插合定位

2.3 GJB177A-99矩形电连接器安装和使用过程中的问题简介

在连接器安装使用过程中，连接器能不能按照图1状态安装使用、到底要不要使用后紧定附件是很多用户面临的疑惑。GJB441-88[3]中4.5.3条规定“设备的后紧定用矩形电连接器完成。如需另加后紧定销时，采用如图19所示的装置。”，GJB441-88中图19的要求如本文图2所示。

图2 后紧定销安装示意图

图3 GJB177-86中关于插头插座安装尺寸要求

但是，在工程实际中，有的用户未安装后紧定销、或者虽然安装了后紧定销，但是由于钣金结构的安装架公差较大而导致定位尺寸不能满足4.3min的规定，其结果是：插头和插座外壳在图1所示的贴合位置受力，导致连接器外壳变形、裂纹、壳体镀层磨损严重等质量问题，对设备的可靠工作产生了影响。因此，连接器安装时插头外壳和插座外壳的定位台阶能不能接触，那种情况下增加后紧定销以避免上述问题成了用户最关心的问题。

3 GJB 177A矩形电连接器安装使用建议

3.1 连接器插头和插座安装尺寸问题的使用建议

根据GJB177-86图2及其对应的连接器插头、插座外形尺寸规定，经计算可知，在标准给定的公差范围内，连接器插头端面是可以和插座内部的定位台阶接触的。同时从GJB441-88中“4.5.3.1 设备的后紧定用矩形电连接器完成。”这句话可知，为了对设备进行安装固定，连接器插头外壳端面和插座内部台阶是应该进行接触的以便实现对机箱的固定。

通读GJB441-88可知，该规范是机载电子设备机箱、安装架的安装形式和基本尺寸，是基于标准ATR机箱而编制的，其4.2.4 设备重量范围中表4对ATR机箱的最大许用重量也做了明确规定，对前紧定、减震也做了明确的规定。总结起来，应该这么理解，在设备许用重量范围内、进行良好的前紧定、后紧定和减震措施的情况下插头外壳端面和插座外壳内部的定位台阶是可以接触受力用来固定机箱的。

在实际安装使用过程中，发生连接器外壳变形、开裂等现象的原因绝大多数的主因是前锁紧不良，机箱在连接器插合方向有明显的移动行程，在此方向的加速度作用下，机箱以多频次冲量的形式作用于连接器外壳，导致外壳疲劳变形。根据冲量公式I=Ft,冲量与作用力F、力F的作用时间t成正比，而F与机箱的重量有关，机箱的重量越大，加速度越大，F增大，对连接器的外壳损伤越严重。因此，建议在使用时在前锁紧防松上加严控制。

3.2 关于后紧定销的使用建议

毋庸置疑，后紧定销的使用是完全有必要的。凡是结构、重量允许的情况下，建议用户都使用后紧定销。在按照本文图2的规定增加后紧定销时，建议在后紧定销定位的情况下，连接器的插头外壳和插座外壳内部定位凸台不进行接触定位。这样做的好处为：一方面避免过定位，导致前锁紧不良，另一方面避免连接器外壳定位导致的壳体镀层磨损、变形等不必要的损伤。

3.3 关于后紧定销的改进建议

GJB441-88中图19所示的后紧定销与紧定孔为刚性配合结构。在实际生产过程中，往往存在较大的工艺公差，导致紧定尺寸不能满足图19中4.3min的尺寸要求，机箱和安装架在锁紧后，在连接器插合方向仍然有一定的晃动间隙，容易造成连接器损伤。因此，建议对图19所示的紧定销进行改进，在紧定销轴向上增加压缩弹簧，在机箱和安装架锁紧后，压缩弹簧提供一定的弹力，防止机箱松动，减少紧定销和紧定孔配合部位的磨损、降低故障率。