各种塑料制品连接方法.pdf

塑料件压配塑料件压配塑料制件组装中最简单的是利用它们的弹性形成压配组装。组装圆柱形塑料制件最常使用压配组装。用过大的斜度角模制的孔径在组装前可能需要扩大。有纹理或滚花轴的扭曲强度包含某种程度的机械互锁。对刚性的、无定形聚合物推荐用光滑轴，而较粗糙的表面可与对应力集中效应不太敏感的更柔软的、半结晶聚合物配合使用。机械设计 的改进如键槽或其它轴结构，也可提高轮毂轴组装的扭曲强度。搭配组装搭配组装搭配组装最突出的缺点是接头破坏，搭配接破很难或不可能修复。因此，对一定的产品，需要对所需的接头进行保险设计。过剩度可能对设备和最终产品成本有一定影响，但制件的使用寿命延长了。另一个缺点是制件的配合公差较难控制。过盈或过度应力可能忖破坏；而欠盈可导致固定不紧或制件松动。搭配接头通常分为 1 搭配接头或梁、2 环形搭配、3 球窝搭配 4 扭曲搭配接头。搭配接头又可分为可拆卸式和不可拆卸式。环形搭配接头可用于组装旋转的对称制件。图 1 所示为常见的环向搭配组装应用-推进式瓶盖。与压配不同，搭配组装件组装后通常处于无应力（或非常低的应力）状态。图 2 所示圆柱形制件彼此是不同的，右边的制件是双向的，而左边的是自锁的。右拆式接头既有引入角又有返回角或斜坡。而不可拆式的接头有一个 90的返回角。这些引入角和返回角可以用来控制与给定搭配结构相应的推进出力。球窝搭配组装是由环形搭配改进而成的。环形搭配组装件最常用的是韧性或柔软性材料。较硬材料生产的制件的推进拔出力可能相当高。图 3 所示的环形搭配经常用一些刚性更大的材料。圖1 環向搭配配合通常使用較柔軟的聚合物圖2 搭配組裝可設計成可拆式或不可拆式图 3 带槽的环向搭配组装实际上是一系列悬臂搭配梁1-带槽的环向组装（一系列悬臂凸缘）；2-啮合部件最常用的搭配接头利用了一个翘曲悬臂梁并在配件倒角处被卡住。和环形搭配组装一样，悬臂梁组装件可以设计成可拆式或不可拆式的。预载荷控制也是设计悬臂梁组件的一个重要因素。当用搭配组件时，尺寸准确的重要性不能过人分强调。为便于预载荷控制，当设计中使用弹簧或黏弹制件时，尺寸要求可以放宽，如图 4所示。图 4 弹性封口的压缩搭配配合组装中常用软质泡沫桷胶或弹性部件，这样公有差要求最小且控制了预载荷和振动（da+b+c）悬臂搭配有时模塑成独立的整体，通过机械固定件或机械连接固定在另一个制件上。图5 悬梁搭配有时模塑成可拆式制件并与其它塑料或金属制件相连.悬臂梁可能啬模具成本和复杂性。搭扣配合接头的结构要求特别重要，因为 1、搭配制件在组装拆卸中经受大的弯曲；2、搭配制件之间是机械连续的在使用中经受应力。必须把搭扣配合组装的机械和结构特性作为产品整体结构分析的一部分来评价。锥形梁的允许弯曲比等矩形横截面梁大约高 60，但由于锥形梁的刚度下降，使拉伸强度和组装拆卸力降低。而当悬臂搭配梁经受弯曲载荷时，拉伸应力和压缩应力都提高。在組裝和拆卸過程中凹槽允許懸臂凸緣鉚接變形机械紧固件机械紧固件机械紧固件包括机制螺钉、自攻丝螺钉、金属嵌件、推进紧固件、变速夹、螺母、螺钉、双头螺栓、卡钉、活页和各种专用金属附件产品。机械紧固件大多是金属的，在多数塑料产品的使用范围内其尺寸和性能几乎不随温度、时间和相对湿度而变化。用不锈钢或塑料做的紧固件可在很高温度或腐蚀性条件下使用。连接较大的塑料制件时，机械紧固件有是与黏合剂一起使用。机械紧固件起夹具作用，当黏合剂交联时，制件安装就位，并且在产品使用过程中也增加了一种安全措施。机械紧固件是点接触的，因此形成潜在的、局部高应力区域，这种紧固件在使用时需要孔洞，使应力集中和熔合线问题增加。使用机械紧固件达到流体密封或气密封也是困难的，除非使用像塑性密封件或弹性垫圈这些附加制件。组装塑料产品用的最多的一灯机械紧固件是螺钉。这些丝扣紧固件可任意控制组装预载荷。根据螺钉用途而分的机械组装方法包括：机制螺钉、带有螺纹嵌件或模塑螺纹的机制螺钉以及自攻丝螺钉。针对拆卸的设计产品必须具备两个共同点：拆卸简单且便宜，所选原材料必须容易回收且经济。组装件所用螺钉数且应保持最少，所用螺钉尺寸类型应尽可能标准化。用气动工具可快速移动螺钉，或当啮合螺纹是塑料时，有时可用强力将螺钉从啮合制件的空洞或凸台中拉出。机制螺钉和螺母机制螺钉和螺母组装塑料产品中常用机制螺钉、螺母和垫圈。使用局限于产品表面要求不苛刻的操作中。机制螺钉组装和自动化非常困难。如果被连接的两个制件是由膨胀系数不同的两种材料制成的，必须采用伸缩接头或弹性垫圈调节不均匀的膨胀。图1当塑料制件固定在其它材料制件上时，可使用各种方法解决热膨胀失配(a)紧间隙：应力或由于限制相对横向运动面产生的翘曲；(b)过大的孔洞和弹性垫环；(c)凹槽：允许一个方向上的径向运动；(d)压缩弹性垫圈：补偿由于CLTE失配造成的压缩负荷变化；(e)过大孔洞：以部件找平为代价允许相对横向运动；(f)弹簧垫圈：用来补偿由于CLTE失配造成的压缩负荷变化。塑料（較高的CLTE）金屬（較低的CLTE）当机制螺钉和螺母用来连接较较深的拉拔模孔时，制件中必须使用哈壳式组装件、空心或圆柱形凸台，以便在螺钉周围局部承载，防止螺钉上紧时造成大的表面弯曲，如图 1 所示。凸台本身的内径应该有近 0.10in(0.25mm)的间隙，以利于组装和解释温度或公差变化。组装过程中螺栓一般是预加载荷（即在对配对制件产生初始接触后有一附加的拧紧力）。为了补偿热膨胀失配，补偿挠曲或尺寸变化、压紧垫圈或将应力松弛或振动引起松弛的可能性降至最小。图2空心凸台与机制螺钉和螺母一起使用限制变形塑料制件组装中所用的螺钉帽的底面应该总是平垫圈头型。避免用圆锥头螺钉。螺钉通常用组装全使用寿命相对长的耐用品。常用的平绶载荷分布垫圈可与圆锥形、波形弹簧或阴谋防松垫圈一起使用以抵消应力松弛作用或热诱导尺寸变化。在需要改进耐化学性（特别是酸和碱）或电绝缘性的应用中，塑料紧固件特别合适。用塑料机制螺钉组装制件似乎也是解决与普通钢制机制螺钉有关的热膨胀系数失配和过紧问题的合理方法。自攻丝螺钉自攻丝螺钉使用材料本身带有啮合螺纹的主要优点是减少了对车螺纹的金属螺母制件的需要（及相关的垫圈）因此使生产组装件所需制件数目降至最低。使用较大螺钉时，如直径大于 6.35mm，接受螺纹可直接被模塑在塑料制件中。自攻丝螺钉凸台组装件一般包括螺钉、直通间隙凸台及封闭定们凸台。标准的自攻丝螺钉尺寸范围从#2 到直径 8.0mm 不等。最常用的螺钉尺寸是#4、#6、#8 和#10。自攻丝螺钉可分为自纹螺丝螺钉（车制螺钉）和螺纹成型螺钉。把自攻丝螺钉压入塑料台中时，切削啮合螺纹，面螺纹成型螺钉没有切削能力，仅仅在被压入时替换材料。所用螺钉类型、尺寸及在特定应用中所用的凸台装置的设计要根据许多产品要求和性能标准，包括：螺钉耐抽出性夹板载荷要求和衰减速率反复组装要求扭拒保持和抗振动性凸台组装环应力组装特性如剥离驱动扭矩比标准螺纹切削螺钉或有深切的槽或是带槽螺纹。它们被压入定位孔时，在塑料凸台上切削螺纹，会产生碎屑。它们常与模量较高的热塑性或热固性聚合物（刚性聚合物）一起使用，不具有螺纹成型螺钉所需的韧性。BT 型螺纹间距宽、切割槽大，是最普通的标准切削螺钉。BF 也有宽的间距，当使用较软的材料时，有槽的切割螺纹往往可能被堵塞。B 系列切削螺钉一直用屈挠模量低至 1380Mpa設計間隙保証部件周邊在凸台表面接觸和進入壓縮前嚙合的材料。用模量很高的材料如屈挠模量直大于 6900Mpa 的玻璃补强材料制甩的 T型螺钉是有效的。螺纹切削螺钉适于与易裂纹的玻璃质无定形材料一起使用。标准螺纹成形螺钉在被压入定位凸台中时，形成啮合螺纹。由于韧性或冷流是螺纹成型螺钉使用 的前提，因此它们通常与较低模量的塑料材料一起使用。常与屈挠模量低于 2760Mpa 的塑料材料一起使用。如果凸台设计适当，具有宽间距的 B 型螺钉也可与刚性的、玻璃补强的材料一起使用。60螺纹角的标准螺纹成型螺钉产生相对高的径向和环应变，导致高的残余应力。齿面间材料的压缩可能也高。多数应用中，常推荐使用较宽螺纹间距的 AB 型或 B 型螺钉，而不是 C 型。为塑料材料设计的自攻丝螺钉有较宽的螺纹间距和较小的螺纹角。1.Hilo是双丝杠螺钉有30的高螺纹角和60的低螺纹角2.Plastite是横截面为三角形（小三角形）而不是圆形的常采用45螺纹角。3.PT是具有30螺纹角的宽间距单丝杠螺纹成型螺钉。30螺纹角使径向和环向应力较低，允许使用较薄的凸台壁。4.Polyfast有一个不对称的螺钉外形。宽间距螺纹具有35前缘和10后缘。适合与韧性更好的热塑性塑料一起使用。弹簧垫圈可用螺钉松开或预组装。这些垫圈通常是锥形的或波浪形结构，可以保持夹持负荷和减少材料冷流或蠕变的影响。自攻丝螺钉凸台设计多数塑料模塑零件的壁厚不能适应外形尺寸及与多数螺钉固定体系有关的应力。在组装时是需要增加局部壁厚的。一般不建议在制件侧壁局部增厚（完整凸台）。只要可能，为了使产生凹痕和收缩空洞的可能性降至最低，凸台应该是无固定的、装有角撑板的或用加强筋与侧壁相连。凸台可设计在任意位置或用加强筋连到侧壁上，增加凸台的扭转和弯曲强度，并通过在模具充填过程中改善材料流动和排气性能，提高工艺性能。凸台定位孔的深度应该比螺钉啮合长度大。凸台外径在公称螺钉直径的 2.5-3.0 倍之间。而定位孔直径一般为螺钉直径的 0.8 倍。两端引出式螺栓两端引出式螺栓是中间带有扁平头的组合自攻丝螺钉。用双头螺栓传动器将这些专用螺钉压入塑料凸台中，机制螺钉螺纹端部暴露。第二个制件用螺母锁在机制螺钉上。凸台帽凸台帽模压在空心塑料凸台头部的金属固定件上。可以提供环向和轴向补强，降低了凸台裂缝的可能。凸台帽与螺纹成型缧钉一起使用，并包含一个提供附加强度的单螺纹。金属板凸台压在凸台上，增强凸台并提供附加组装强度。凸台帽驱动式双头螺栓/推进式紧固件推进式机械紧固件，多数使用倒钩或半撑墙环，这般在一次组装中使用。特点是其抽出力大于嵌入力。金屬活頁（帶鋸齒）塑料部件支柱型推進式緊固件刺型推進式緊固件推进/开启型紧固件是自锁或自攻丝紧紧固件，代替了标准螺帽/防松垫圈组装件。这些紧固件和金属双头螺栓或接线柱一起使用。或可与模塑在制件中的凸台下使用锁住啮合制件。铆钉和垫环有时用塑料注塑产品的组装。铆钉和模制孔间的间隙推荐值为 0.25mm。通常有较软的金属如铝或用塑料材料如 LCPS 生产铆钉。