連接器的機械性能是指連接器在受到各種機械應(yīng)力和操作條件下所表現(xiàn)出的物理特性。簡單來說，就是用一些物理特性來衡量連接器在機械力與時間共同作用下的表現(xiàn)。

連接器的機械性能關(guān)乎連接器在實際使用中能否夠承受預(yù)期的機械負(fù)荷和操作次數(shù)，關(guān)系到整個連接系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性評估。

一般衡量指標(biāo)

連接器的機械性能一般都會用如下指標(biāo)衡量：

插入力以及拔出力

保持力

插拔壽命

抗振性能

耐沖擊性能

(對于一些特定應(yīng)用領(lǐng)域的連接器，對機械性能也會有特定要求，比如電車充電槍連接器要求耐車輛碾壓，耐跌落等要求。)

我們通過不同機械性能相關(guān)的測試，來逐一介紹。

PART/ 01

插拔力測試

(Insertion and Withdraw Force Test)

插拔力是指連接器插入力及拔出力的機械性能指標(biāo)。

連接系統(tǒng)使用連接器，根本目的就是通過插拔連接器實現(xiàn)導(dǎo)通及斷路。而插拔這一動作大部分情況下是人為完成的，為了方便操作，就要求連接器的插入力不可以超過一定的數(shù)值，例如M12連接器標(biāo)準(zhǔn)IEC 61076-2-101內(nèi)定義M12系列連接器的插入力范圍為10N ~ 30N。而為了保持可靠的電氣接觸，連接器的拔出力也不應(yīng)設(shè)計得過小，同樣以M12連接器為例，其標(biāo)準(zhǔn)要求的拔出力范圍在15N ~ 30N之間。

插拔力的測試我們一般會使用插拔力試驗機完成。

插拔力測試一般會安排在連接器原始狀態(tài)，插拔壽命過程中，及插拔壽命測試后執(zhí)行，以比較連接器在使用后的插拔力變化。

一般參考標(biāo)準(zhǔn)：EIA-364-13或IEC 60512-13b

需要定義如下測試參數(shù)：

a) 測試速度：若無特殊定義，連接器/端子插拔力測試會按25.4mm/min (EIA-364-13) 的插拔速度執(zhí)行

b) 判定限值：參考產(chǎn)品設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

連接器插拔力的影響因素很多，如連接器公母端子之間的匹配、連接器主體的匹配、防水密封圈導(dǎo)致的插拔困氣等，都會影響插拔力值的大小。在插拔力不滿足要求時，也會將連接器拆分成各配合零組件，通過各零件間的插拔力測試來分析不良。

插拔力測試最需要注意的是公母端夾持，插拔力測試機臺一般都是垂直運動的，若公母端的夾持存在偏斜，則會導(dǎo)致插拔力過大，甚至破壞待測物及機臺傳感器。要特別注意，測試標(biāo)準(zhǔn)對插拔力測試的樣品是否要求去除連接器或端子表面的潤滑劑/潤滑脂。

PART/ 02

保持力測試

(Retention Force Test)

連接器通常設(shè)計帶有鎖緊機構(gòu) (Locking mechanism)，以確保連接器在匹配后保持牢固，防止誤拔或在外界振動沖擊時意外脫落。

連接器的保持力，通俗講，是指需要該連接器鎖緊機構(gòu)能保持連接器對插狀態(tài)需要抵抗的最小外力。通常，連接器的測試會要求該力值施加一定的時間。同樣地，我們以M12系列連接器舉例，IEC 61076-2-010定義了M12 Push-Pull鎖緊機構(gòu)的連接器性能，其中6.3.2.1章節(jié)要求連接器的Retention force≥300N，且力值施加時間為60±5s。

(圖示為Push-Pull Lock的鎖緊機構(gòu)示意)

連接器保持力的測試設(shè)備與插拔力類似，測試除一般會定義到的最大力值施加時間外，還需要注意部分標(biāo)準(zhǔn)會定義力值施加的方式。如M12 Push-Pull型連接器保持力測試參考標(biāo)準(zhǔn)IEC 60512-16-6，力值需要以25mm/min施加，也就是需要對插狀態(tài)的連接器以該速度在不解鎖狀態(tài)拔出，直到傳感器測得拔出力為測試要求值再保持測試要求的時間，要求待測連接器不脫離。

保持力測試一般也會安排在連接器原始狀態(tài)，插拔壽命過程中，及插拔壽命測試后執(zhí)行，以比較連接器在不同使用壽命后對鎖緊機構(gòu)強度的影響。在部分高溫、UV或者鹽霧腐蝕等對鎖緊機構(gòu)材質(zhì)會有老化影響的測試后也會安排保持力測試。

保持力測試會定義如下參數(shù)：

a) 測試力值

b) 測試力值施加時間

c) 測試力值施加方式

d) 判定要求

連接器的保持力由鎖緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)強度及其材質(zhì)強度決定。

(下圖自左至右，分別是Latch Lock，Screw Lock，Bayonet Lock的鎖緊機構(gòu)示意)

PART/ 03

插拔壽命測試

(Durability Test)

連接器的插拔壽命，一般以產(chǎn)品設(shè)計壽命內(nèi)不影響功能的插拔次數(shù)定義。插拔壽命測試的目的是用來評估連接器經(jīng)連續(xù)使用后端子/結(jié)構(gòu)件磨損及電氣性能的變化。

如上文提及，大部分連接器設(shè)計有鎖緊機構(gòu)，連接器執(zhí)行插拔壽命測試時，需要考量選擇自動插拔設(shè)備測試或人工測試。

一般地，以插拔力為主要驗證目的，尤其是端子磨損對應(yīng)插拔力變化的插拔壽命測試，我們會建議使用插拔機臺執(zhí)行測試，這時可以按實際情況去除鎖緊機構(gòu)（如Latch Lock會去除Latch后用機臺測試）。

一般而言，在插拔壽命測試的過程中，插拔力監(jiān)測曲線會出現(xiàn)插拔力先變小后上升，再變小的趨勢，主要原因是由于自動插拔機臺一般為垂直地面運行，在長期插拔壽命測試過程中，端子或塑膠/金屬件磨損產(chǎn)生的碎屑無法排除，堆積在連接器內(nèi)，從而加大干涉，再繼續(xù)插拔的過程中，這些碎屑逐漸消除，從而插拔力力值下降。

為了防止塑膠/金屬件磨損的碎屑測試結(jié)果的影響，讓測試過程更貼近實際連接器使用壽命周期內(nèi)的互配/脫離狀況，連接器的壽命測試也常常會用人工插拔的方式進行。該方式更能模擬連接器所有零件在壽命周期內(nèi)的磨損狀況，尤其對一些帶有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)或者防呆鍵位的連接器，更能如實評估這些位置的磨損狀況。

一般參考標(biāo)準(zhǔn)：EIA-364-09或IEC 60512-9a

需要定義如下測試參數(shù)：

a) 測試方法：自動機器插拔或者手動人工插拔

b) 插拔速度：自動設(shè)備一般設(shè)置最大500±5插拔循環(huán)/分鐘，其中，對于圓形連接器一般設(shè)置250~300插拔循環(huán)/分鐘。人工一般最大300插拔循環(huán)/分鐘

c) 插拔次數(shù)

d) 判定要求：包含外觀、電氣、插拔力等

連接器的插拔壽命與連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料選擇有很大關(guān)系，尤其是端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計及鍍層狀況。以M12 螺紋緊固連接器舉例，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)定義了不同端子鍍層的插拔壽命要求如下表，可以看出，沒有嚴(yán)格定義鍍層厚度，不同鍍層材質(zhì)對應(yīng)的插拔壽命要求也有很大差異。

在測試方面，最容易被忽視的點是，要確保所有待測連接器測試時的每個插拔循環(huán)都是完全插入及完全拔出的。在自動插拔機測試時要為了防止公母端輕微偏移帶來的互配干涉，在手工插拔時要注意避免操作人員為了加快測試速度出現(xiàn)未完全拔出就插入的狀況。

PART/ 04

振動測試

(Vibration Test)

連接器的振動測試一般是模擬連接器在運輸、安裝及使用過程中遭遇的各種振動，以評估連接器的抗振能力。常見的振動測試有正弦振動和隨機振動兩種方式。一般地，通用連接器會根據(jù)對應(yīng)的連接器標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)定義的振動測試執(zhí)行，定制連接器會跟隨連接器匹配的設(shè)備等終端對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行振動測試。

關(guān)于正弦振動與隨機振動的選擇，其實也可以參考IEC 60068-3-8內(nèi)容評估。如下表可以比較直觀地看出兩種不同測試方法適用的領(lǐng)域：

通常在一些常用的連接器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，只會定義正弦振動測試要求，如上文提及的M12連接器。正弦振動通常采用掃頻的方式測試，可以在設(shè)計/開發(fā)階段分析連接器共振頻率，或者執(zhí)行恒定振幅的疲勞測試。

正弦振動測試一般需要定義的測試參數(shù)：

a) 峰值加速度(am)/最大振幅(Xm)

b) 頻率范圍

c) 掃頻時間

d) 振動軸向

e) 振動周期

正弦振動也有著簡單、低成本等優(yōu)勢。但也是由于共振問題，會使待測物產(chǎn)生不符合實際的振幅，導(dǎo)致測試失效與實際失效不符，在一些對振動要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域，會需要執(zhí)行隨機振動測試來評估連接器的可靠性。

隨機振動的瞬時振幅相對頻率范圍內(nèi)的所有頻率是隨機的，隨機振動也是現(xiàn)實生活環(huán)境中最常見的激勵形式，尤其在大多數(shù)運輸環(huán)境下的振動。隨機振動測試過程中，很多共振會激發(fā)，但其強度相對正弦振動期間產(chǎn)生的低，不會產(chǎn)生不現(xiàn)實的疲勞損傷。

隨機振動測試一般需要定義的測試參數(shù)：

a) 頻率范圍

b) 功率譜密度(PSD)/加速度譜密度(ASD)曲線

c) 振動軸向

d) 振動周期

對于連接器的振動測試，不論采用正弦振動或隨機振動，一般都會要求在測試過程中檢測瞬斷 (Disturbance)，即連接器在振動過程中電阻值在一定時間內(nèi) (如1μs) 不能超過一定值 (如7Ω)。

振動測試后，一般還會對連接器外觀尤其是端子及鎖緊機構(gòu)的磨損，以及電氣、氣密等性能檢查。

PART/ 05

機械沖擊測試

(Mechanical Shock Test)

連接器機械沖擊測試一般是模擬產(chǎn)品在生命周期內(nèi)可能經(jīng)歷的運輸沖擊、碰撞沖擊，甚至是爆炸沖擊，以保證連接器在沖擊后仍能正常工作，是發(fā)現(xiàn)連接器結(jié)構(gòu)缺陷重要的手段之一。

機械沖擊測試有三種不同的沖擊脈沖波形，分別為半正弦脈沖、鋸齒脈沖及梯形脈沖。連接器相關(guān)測試中最常見的是使用半正弦脈沖波形的機械沖擊測試，其脈沖波形如下圖所示，即正弦脈沖的半個周期，適用于模擬線性系統(tǒng)的碰撞或減速引起的沖擊（如彈性結(jié)構(gòu)的撞擊）。

由如上脈沖圖形可以看出，機械沖擊測試一般需要的參數(shù)如下：

a) 沖擊脈沖波形

b) 重復(fù)速率/脈沖持續(xù)時間

c) 峰值加速度

d) 沖擊軸向

e) 沖擊次數(shù)

與振動測試相同，對于連接器的機械沖擊測試，一般也會要求在測試過程中檢測瞬斷(Disturbance)，并且，機械沖擊測試后，需要對連接器外觀以及電氣、氣密等性能檢查。