CN112103752B - Vpx插头快速定位压接工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种VPX插头快速定位压接工装，旨在提供一种结构简单，对位快捷的连接器压接工装。本发明通过下述技术方案予以实现：在定位板上制出按相同孔距阵列的螺纹安装孔，PCB子板通过两个转接定位座自由端上的PCB板定位立柱，等高平放在压接模座端面限位平台及侧面限位凸台上的阶梯限位槽上，在印制PCB子板压接端，将插头壳体两端的导向销和定位插针与印制板配合面上的配合孔对准并扣合；将帽压模置入VPX插头壳体上方的两端，推动定位板1将其置于压力机压接头的下方，启动压力机，控制压配位移进给量，压接机压接头以单针不超过35N的压接力，插针/孔的压接端发生塑性变形而形成金属组织一体化的压接。

Description

VPX插头快速定位压接工装

技术领域

本发明涉及一种可广泛应用于航空航天、电子产品等领域的连接器压接技术。尤其是采用压接机技术在复杂印刷线路板上安装多针压接式连接器，与印刷线路板PCB工艺过程使用的压接工装。

背景技术

随着电子产品的更新换代、连接器的小型化和高可靠性要求，连接器的压接方式应用越来越普遍，逐渐成为主要的连接方式。连接器作为电子产品系统最小和最基本的单元，在使用过程中，它很容易出现各种影响产品质量和可靠性的问题。连接器按连接方式分为焊接型和压接型以及绕接型。过去的连接器大多均采用焊接方式，普通焊接型接插件上的每一个插针需要熟练操作人员用烙铁逐个的焊接，劳动强度高，焊剂残渣不易清理，质量控制难度大。对于细间距，多排插针的小型连接器，以往的焊接技术已无法完成。而压接工艺具有很高的可靠性和易操作性，常规焊接技术不能实现的连接，也可以通过压接技术予以实现。压接型接插件利用设备能够一次性将所有插针压接到位，由于效率高质量易控制，压接技术已被广泛接受和使用。但压接型接插件对印制板安装孔设计、组装方法有着较高的应用要求。

压接连接是指在常温下，使两个以上的金属物体相接触，不用为金属施加热能或化学能，只需施加机械压力，直至金属发生塑性变形而形成金属组织一体化的结合过程。而连接器压接技术是将弹性可变形插针或硬性插针与PCB金属化孔配合而形成的一种连接，在插针与金属化孔之间形成紧密接触点的机械连接，靠机械连接实现电气互连。自动压接时，各部分动作要顺畅，对接口要能够对接，连接器在压接时闭合的高度要正确，并放在正确的位置上面，压接头上不能带有多余物，压接力也要处在指定范围。当插针受到压力时，插针和金属孔壁之间产生非常大的挤压力，使插针和金属孔壁同时受外力而发生塑性变形，保持紧密接触。当压力消失后，插针的弹性恢复原状，产生对金属孔壁的压力而形成电接触。与焊接技术相比，压接连接的特点及优势体现在：1)PCB上无热应力产生；2)无影响可靠连接的焊剂残渣、锡珠等导电物质；3)无焊接中常见的虚焊、短路、透锡不良现象；4)连接器压接后，一般无需再用固定螺栓与PCB固定；5)使用长插针连接器压接时，PCB背后伸出的针脚可作为背面插针，实现双面连接；6)有确定的接触阻抗和良好的高频性能；7)压接效率高且成本低；8)有良好的可维修性；9)压接后免清洗，环保安全。虽然连接器压接工艺与焊接技术相比具有诸多优点，但压接却是一种不可逆的加工方法，到目前为止还没有一种针对压接中过压、跪针、连接器倾斜、连接器方向反向四种问题行之有效的返修方法。

压接式连接器有特殊的外形，加压插入金属化孔后就可达到接触导通，这种压接式针型有两种：硬性和柔性插针。硬性插针即实心的插针脚，是针在压接过程中不产生变形，而PCB金属化孔会变形；柔性插针即弹性可变形插针，是针在压接时受挤压会变形，而金属化孔不变形。当压接型接插件进行压入操作时，如果压力过大，不仅连接器壳会产生变形，印制板也会局部受到压力产生变形，引起印制板上其它焊点受到应力产生裂纹等隐患。过小的压力又不能将连接器压入PCB金属化孔中。

在实际压接过程中，由于装配误差、传动过程中震动导致的移位等因素存在，压模与连接器的针脚位置出现偏差，易导致压接时损坏连接器或PCB板。压接效率和质量还受压接方式、压接工装、压接压力、端子和金属化孔的匹配等因素影响。压接后未检测出连接器的损伤情况，会进一步造成设备连接故障等问题，PCB上金属化孔重复压接一般不超过3次，返工时退出来的连接器不能再使用。另外，连接器的形式和结构是千变万化的，随着应用对象、频率、功率、应用环境等不同，有各种不同形式的压接型连接器。

很多电子设备都会用到VPX系列连接器。VPX系列连接器作为业界对VPX总线协议的唯一解决方案，是VPX的核心部件之一，能完整地传输高频高速信号，并且具有大小合适的插拔力和较强的环境适应性。连接器由若干片晶片组成，晶片采用独特的硅晶微结构，以微型印制板电路作为信号触点和布线。这种结构具有连接紧密、插入损耗低、误码率低等优点。连接器的触点可用于电源引脚、单端引脚和差分引脚等形式，而且硅晶片都有ESD(电路板静电放电)接地层和触点层，防止操作期间受意外放电影响。此连接器运用先进的高速串行总线标准，不仅可以提供更高的带宽，而且可以较好地解决加固、高速互连、智能管理等各个方面的问题。VPX系列连接器不具有防舀挖设计结构，通过可识别的导销、导套引导定位，可以在使用过程中进行盲插使用。符合VPX标准的机箱高度尺寸通常为3U和6U两种规格，宽度则根据模块间的间距和模块个数而定。VPX标准的连接器具有统一的物理接口和电气接口，以及数据传输接口，同一类型的模块可相互更换。使用时将插座安装于背板，插头安装于各子板，通过子板与PCB背板对插实现信号传输。VPX系列插头大多采用的是压接安装方式。图6所示的压接式VPX插头主要由金属壳体70，和多个带有鱼眼插针的内部模块组合而成，安装于PCB子板边沿位置。

现有技术一般是通过在PCB子板背后手动加入垫块，调整好垫块安放位置后，采用上下模对压的方式实现连接。其装配方式主要有以下两种：一种是将插头与PCB子板整体压配，压接前先将插座的安装螺栓拆除，将定位插针72、以及金属壳体70上的导向销71，插入PCB子板的定位孔中，将内部模块和金属壳体70作为一个整体压入PCB子板，然后用固定螺钉将PCB子板与连接器壳体固定在一起。另一种方式是分体压接再组装，先将压条固定螺钉拆除，取出各模块分别与PCB子板压配到一起，然后将压接好的模块连同PCB子板一起装配到壳体上，用螺钉固定到一起，再装回压条。以上两种方法均采用的是在PCB子板背面手动增加和调整垫板，然后置于平口虎钳或手动压力机下进行压接。上述方式需要人工手扶PCB子板，以避免压接过程中重心偏移或倾倒。手动对位方式对人工要求较高，容易出现装配误差和压接时震动偏移。过多的动作容易触碰到插头，造成插入PCB子板的插头针脚从定位孔中脱离出来，未及时发现上述问题继续压接，会造成连接器和PCB子板损坏，且效率较低。

目前行业内压接设备主要有3种类型：手动式、半自动式、自动式。手动式每次只能压单件接插件，依靠人工控制压接力和压接行程，相应的价格也较便宜。但手动式压配插孔的尺寸易出现偏差，并且在手工压配的过程中，无法对插孔进行准确导向，会导致接触不可靠，进而无法实现电的传输，连接器难以正常使用。半自动和自动式压接设备能够通过程序，对压接力、压接速度、压接行程参数进行设置，具有很高的压接精度，能有效避免连接器压合不到位和连接器过压造成的一系列质量问题，但价格相应昂贵。半自动和自动式压接机具有压接力和行程可控，压接质量好效率高，且产品一致性好等诸多优点，已逐步取代落后的手动压接方式。无论采用哪种方式，压接过程中都需要有与连接器和PCB相匹配的帽压模和压接模座。部分连接器压接后插针需要露出印制板，在压接模座上还要有相应的让位孔或让位槽。以确保插头压接时插针能够准确的进入让位孔或让位槽中。目前比较先进的半自动、自动式压接机都具有光栅报警功能，当手靠近压接机工作区域，机器就会自动停止工作，避免造成事故。以往手动调整对位的方式，在半自动和自动式压接机上就无法实现。所以在各类产品的生产过程中需要不断优化改进压接设备、压接工装、压接方法，以适应不同的产品需求。

在本领域中连接器压接方式、压接工装多种多样，对于连接器压接技术相关专利和文献资料较多，而针对于VPX插头的压接技术鲜有报道。

在已知的本领域实施方式中，一家连接器生产厂家在产品使用说明书中，公开的一种VPX连接器压接工装，文献资料为百度文库《VPX系列模块化加固型混装连接器样本》包括带有L形状的压板，以及可调整位置的用于支撑压接面的垫板组成。通过手动调整垫板、PCB、压板间的相对位置实现对位，主要适用于虎钳压接和手动式压力机。

发明内容

发明目的是针对现有技术VPX标准插头压接工装存在的不足之处，提供一种结构简单，成本低，对位快捷，精度高，能适用于手动压接机、半自动和全自动压接机的连接器压接工装。

本发明实现上述目的可以通过下述技术方案予以实现：一种VPX插头快速定位压接工装，包括：安装固定压接模座5和转接定位座2的定位板1，其特征在于，定位板1上制有按相同孔距阵列的螺纹安装孔，PCB子板8通过两个转接定位座2自由端上的PCB板定位立柱3，等高平放在压接模座5端面限位平台及侧面限位凸台上的阶梯限位槽上，在PCB子板8压接端，VPX插头7壳体两端的导向销71和定位插针72与印制板PCB配合面上的配合孔对准扣合，将上述导向销71和定位插针72定位在PCB子板8上；将帽压模6置入VPX插头7壳体上方的两端，推动定位板1将其置于压力机压接头9的下方，启动压力机，控制压配位移进给量，压接机压接头9以单针不超过35N的压接力，持续地施加于接VPX插头7，接插件插针稳定垂直地进入印制板通孔中，将与被连接的插头座中的插针/孔的压接端发生塑性变形而形成金属组织一体化的压接。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

结构简单，易加工，成本低，对位快捷。本发明采用定位板1上按相同孔距阵列的螺纹安装孔，PCB子板8通过两个转接定位座2自由端上的PCB板定位立柱3，等高平放在压接模座5端面限位平台及侧面限位凸台上的阶梯限位槽，在PCB子板8压接端，将插头壳体两端的导向销71和定位插针72与印制板配合面上的配合孔对准并扣合，压接时只需将PCB子板8的安装孔插入定位立柱3，VPX插头7和PCB子板8整体放入压接模座5，即可通过压接模座5端面限位平台和侧面限位凸台实现整体定位。模具结构简单，易加工，成本低。在压接过程中无需手扶PCB子板，无需手工调整模具安放位置，大大提高了对位的可靠性快捷性。与手动对位相比有着许多无法比拟的优点。

压接精度高。本发明将帽压模6置入VPX插头7壳体上方的两端，推动定位板1将其置于压力机压接头9的下方，启动压力机，控制压配位移进给量，压接机压接头9以单针不超过35N的压接力，持续地施加于接VPX插头7，接插件插针稳定垂直地进入印制板通孔中，将与被连接的插头座中的插针/孔的压接端发生塑性变形而形成金属组织一体化的压接。通过固定模具限位，压接过程中双手可以脱离工作区域，比常规手工对位更精确，能有效避免对位不准造成的质量问题。当压接型接插件进行压入操作时，外部施加的力持续地施加于接插件上，保证接插件插针稳定垂直地进入印制板通孔中，提高了连接器的可靠性。外部施加的力在比较小的范围内保持稳定不变，保证了接触区的良好接触，同时，避免了插针接触区的镀层磨损过大或者印制板通孔内部敷铜层发生断裂。进入分离段后，压力在比较短的时间内脱离，防止了由于压力持续升高造成对接插件本体和印制板的损伤。

本发明适用于手动压接机、半自动和全自动压接机上进行VPX插头的压接。

附图说明

图1是本发明VPX插头快速定位压接工装的构造示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是图1的主视图。

图4是图3中I的局部放大图。

图5是图1中压接模座5的构造示意图。

图6是压接型VPX插头的构造示意图。

图中：1.定位板，2.转接定位座，3.PCB板定位立柱，4.滑动固定螺栓，5.压接模座，6.帽压模，7.插头，8.PCB子板，9.压接机压接头，50.直角端，51.限位凸台，52.让位槽，53.端面限位平台，54.线阵条形槽，55U型槽，56.台阶压接平台，57.安装孔，58.L形基座安装平台，59.消气槽。70.金属壳体，71.导向销，72.定位插针。

具体实施方式

参阅图1-图6。在以下描述的优选实施例中，一种VPX插头快速定位压接工装，包括：安装固定压接模座5和转接定位座2的定位板1。定位板1上制有按相同孔距阵列的螺纹安装孔，PCB子板8通过两个转接定位座2自由端上的PCB板定位立柱3，等高平放在压接模座5端面限位平台及侧面限位凸台上的阶梯限位槽上，在PCB子板8压接端，VPX插头7壳体两端的导向销71和定位插针72与印制板PCB配合面上的配合孔对准扣合，将上述导向销71和定位插针72定位在PCB子板8上；将帽压模6置入VPX插头7壳体上方的两端，推动定位板1将其置于压力机压接头9的下方，启动压力机，控制压配位移进给量，压接机压接头9以单针不超过35N的压接力，持续地施加于接VPX插头7，接插件插针稳定垂直地进入印制板通孔中，将与被连接的插头座中的插针/孔的压接端发生塑性变形而形成金属组织一体化的压接。

参阅图5。压接模座5制有L形基座安装平台58，其平台上设有根据定位板1阵列螺纹孔整数倍数孔距，在X轴和Y轴方向移动时都能与下方定位板1螺纹孔对齐的安装孔57。以保证压接模座5在X轴和Y轴方向移动时都能与下方螺纹孔对齐。

在L形基座安装平台58背端制有限制VPX插头7端面位移的端面限位平台53，端面限位平台53两侧制有用于限制VPX插头7左右方向位移的限位凸台51和端面限位平台53内侧用于容纳VPX插头7低于压接平面部分的让位槽52。

在压接模座5的L形基座安装平台58的直角端50制有支撑PCB子板8压接面的台阶压接平台56，并且在限位凸台51与台阶压接平台56之间设有用于限制插头在端面的位移，便于加工和消除圆弧用的消气槽59。

在台阶压接平台56的台阶平台上制有避开压接时露出插针脚宽度，深度＜3mm，插针排数间距一致的线阵条形槽54，并且在所述线阵条形槽54的两端制有至少两个间距为70mm-90mm，深度至少3mm，用于压接时避让插头导向销的U型槽55。

压接前先将滑动固定螺栓4穿过压接模座5的4个安装孔，通过定位板1的螺纹，将压接模座5固定于定位板1上。将VPX插头7的针脚和导向销插入PCB子板8的定位孔中，用力扣合后，连同PCB子板8和VPX插头7一同放入压接模座5上，然后将支撑件插入PCB子板8的滑动固定螺栓安装孔，调整转接定位座2的位置，使转接定位座2的条形槽与下方螺纹孔对齐，用滑动固定螺栓4将其紧固于定位板1上。此时VPX插头7和PCB子板8通过压接模座5的限位槽和PCB板定位立柱3限制其水平方向的自由度。

压接时先设置好压接机参数，将帽压模6放入VPX插头7的上方，推动定位板1，将其置于压力机压接头9的下方，双手放入安全位置，启动压力机以单针不超过35N的压接力完成压接。后继压接不再需要安装和调整模具，只需要将PCB子板8和VPX插头7整体放入模具即可继续压接。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种VPX插头快速定位压接工装，包括：安装固定压接模座（5）和转接定位座（2）的定位板（1），其特征在于，定位板（1）上制有按相同孔距阵列的螺纹安装孔，PCB子板（8）通过两个转接定位座（2）自由端上的PCB板定位立柱（3），等高平放在压接模座（5）端面限位平台及侧面限位凸台上的阶梯限位槽上，压接模座（5）制有L形基座安装平台（58），其平台上设有根据定位板（1）阵列螺纹孔整数倍数孔距，在X轴和Y轴方向移动时与下方定位板（1）螺纹孔对齐的安装孔（57），L形基座安装平台（58）的直角端（50）制有支撑PCB子板（8）压接面的台阶压接平台（56），并且在限位凸台（51）与台阶压接平台（56）之间设有用于限制插头在端面的位移，消除圆弧用的消气槽（59），L形基座安装平台（58）背端制有限制VPX插头（7）端面位移的端面限位平台（53），端面限位平台（53）两侧制有用于限制VPX插头（7）左右方向位移的限位凸台（51）和端面限位平台（53）内侧用于容纳VPX插头（7）低于压接平面部分的让位槽（52）；压接前先将滑动固定螺栓（4）穿过压接模座（5）的4个安装孔，通过定位板（1）的螺纹，将压接模座（5）固定于定位板（1）上，将VPX插头（7）的针脚和导向销插入PCB子板（8）的定位孔中扣合后，连同PCB子板（8）和VPX插头（7）一同放入压接模座（5）上，然后将支撑件插入PCB子板（8）的滑动固定螺栓安装孔，调整转接定位座（2）的位置，使转接定位座（2）的条形槽与下方螺纹孔对齐，用滑动固定螺栓（4）将其紧固于定位板（1）上，VPX插头（7）和PCB子板（8）通过压接模座（5）的限位槽和PCB板定位立柱（3）限制其水平方向的自由度，在PCB子板（8）压接端，VPX插头（7）壳体两端的导向销（71）和定位插针（72）与印制板PCB配合面上的配合孔对准扣合，将上述导向销（71）和定位插针（72）定位在PCB子板（8）上；将帽压模（6）置入VPX插头（7）壳体上方的两端，推动定位板（1）将其置于压力机压接头（9）的下方，启动压力机，控制压配位移进给量，压接机压接头（9）以单针不超过35N的压接力，持续地施加于接VPX插头（7），接插件插针稳定垂直地进入印制板通孔中，将与被连接的插头座中的插针/孔的压接端发生塑性变形而形成金属组织一体化的压接。

2.如权利要求1所述的VPX插头快速定位压接工装，其特征在于：在台阶压接平台（56）的台阶平台上制有避开压接时露出插针脚宽度，深度＜3mm，插针排数间距一致的线阵条形槽（54），并且在所述线阵条形槽（54）的两端制有至少两个间距为70mm- 90mm，深度至少3mm，用于压接时避让插头导向销的U型槽（55）。

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