常見的塑料結(jié)構(gòu)固定方式

1、塑料件壓配塑料制件組裝中最簡單的是利用它們的彈性形成壓配組裝。組裝圓柱形塑料制件最常使用壓配組裝。用過大的斜度角模制的孔徑在組裝前可能需要擴(kuò)大。有紋理或滾花軸的扭曲強(qiáng)度包含某種程度的機(jī)械互鎖。對剛性的、無定形聚合物推薦用光滑軸，而較粗糙的表面可與對應(yīng)力集中效應(yīng)不太敏感的更柔軟的、 半結(jié)晶聚合物配合使用。機(jī)械設(shè)計(jì) 的改進(jìn)如鍵槽或其它軸結(jié)構(gòu)，也可提高輪轂 軸組裝的扭曲強(qiáng)度。搭配組裝搭配組裝最突出的缺點(diǎn)是接頭破壞， 搭配接破很難或不可能修復(fù)。因此，對 一定的產(chǎn)品，需要對所需的接頭進(jìn)行保險(xiǎn)設(shè)計(jì)。過剩度可能對設(shè)備和最終產(chǎn)品成 本有一定影響，但制件的使用壽命延長了。另一個(gè)缺點(diǎn)是制件的配合公差較難控 制。過

2、盈或過度應(yīng)力可能忖破壞；而欠盈可導(dǎo)致固定不緊或制件松動(dòng)。搭配接頭通常分為1搭配接頭或梁、2環(huán)形搭配、3球窩搭配4扭曲搭配接 頭。搭配接頭又可分為可拆卸式和不可拆卸式。環(huán)形搭配接頭可用于組裝旋轉(zhuǎn)的 對稱制件。圖1所示為常見的環(huán)向搭配組裝應(yīng)用-推進(jìn)式瓶蓋。與壓配不同，搭配組裝 件組裝后通常處于無應(yīng)力（或非常低的應(yīng)力）狀態(tài)。圖2所示圓柱形制件彼此是不同的，右邊的制件是雙向的，而左邊的是自鎖 的。右拆式接頭既有引入角又有返回角或斜坡。而不可拆式的接頭有一個(gè)90圖1環(huán)向搭配配合通常圖2搭配組裝可設(shè)計(jì)使用較柔軟的聚合物成可拆式或不可拆式的返回角。這些引入角和返回角可以用來控制與給定搭配結(jié)構(gòu)相應(yīng)的推進(jìn)出力。

3、 球窩搭配組裝是由環(huán)形搭配改進(jìn)而成的。環(huán)形搭配組裝件最常用的是韌性或 柔軟性材料。較硬材料生產(chǎn)的制件的推進(jìn) 拔出力可能相當(dāng)高。圖3所示的環(huán)形 搭配經(jīng)常用一些剛性更大的材料。圖3帶槽的環(huán)向搭配組裝實(shí) 際上是一系列懸臂搭配梁最常用的搭配接頭利用了一個(gè)翹曲懸臂梁并在配件倒角處被卡住。和環(huán)形搭 配組裝一樣，懸臂梁組裝件可以設(shè)計(jì)成可拆式或不可拆式的。預(yù)載荷控制也是設(shè)計(jì)懸臂梁組件 的一個(gè)重要因素。當(dāng)用搭配組件時(shí)，尺 寸準(zhǔn)確的重要性不能過人分強(qiáng)調(diào)。為便 于預(yù)載荷控制，當(dāng)設(shè)計(jì)中使用彈簧或黏 彈制件時(shí)，尺寸要求可以放寬，如圖4所示。圖4彈性封口的壓縮搭配配合組裝中常用軟質(zhì)泡沫桷膠 或彈性部件，這樣公有差要求最小

4、且控 制了預(yù)載荷和振動(dòng)(da+b+c)懸臂搭配有時(shí)模塑成獨(dú)立的整體，通過機(jī)械固定件或機(jī)械連接固定在另一 個(gè)制件上。圖5懸梁搭配有時(shí)模塑成可拆式制 件并與其它塑料或金屬制件相連懸臂梁可能嗇模具成本和復(fù)雜性。搭扣配合接頭的結(jié)構(gòu)要求特別重要，因?yàn)?、搭配制件在組裝 拆卸中經(jīng)受大 的彎曲；2、搭配制件之間是機(jī)械連續(xù)的在使用中經(jīng)受應(yīng)力。必須把搭扣配合組 裝的機(jī)械和結(jié)構(gòu)特性作為產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)分析的一部分來評價(jià)。錐形梁的允許彎曲比等矩形橫截面梁大約高60。，但由于錐形梁的剛度下降，使拉伸強(qiáng)度和組裝 拆卸力降低。而當(dāng)懸臂搭配梁經(jīng)受彎曲載荷時(shí)，拉伸應(yīng)力和壓縮應(yīng)力都提高。機(jī)械緊固件機(jī)械緊固件包括機(jī)制螺釘、自攻絲螺釘

5、、金屬嵌件、推進(jìn)緊固件、變速夾、 螺母、螺釘、雙頭螺栓、卡釘、活頁和各種專用金屬附件產(chǎn)品。機(jī)械緊固件大多 是金屬的，在多數(shù)塑料產(chǎn)品的使用范圍內(nèi)其尺寸和性能幾乎不隨溫度、時(shí)間和相對濕度而變化。用不銹鋼或塑料做的緊固件可在很高溫度或腐蝕性條件下使用。 連接較大的塑料制件時(shí)，機(jī)械緊固件有是與黏合劑一起使用。 機(jī)械緊固件起夾具 作用，當(dāng)黏合劑交聯(lián)時(shí)，制件安裝就位，并且在產(chǎn)品使用過程中也增加了一種安 全措施。機(jī)械緊固件是點(diǎn)接觸的，因此形成潛在的、局部高應(yīng)力區(qū)域，這種緊固 件在使用時(shí)需要孔洞，使應(yīng)力集中和熔合線問題增加。使用機(jī)械緊固件達(dá)到流體 密封或氣密封也是困難的，除非使用像塑性密封件或彈性墊圈這些附加

6、制件。組裝塑料產(chǎn)品用的最多的一燈機(jī)械緊固件是螺釘。這些絲扣緊固件可任意控 制組裝預(yù)載荷。根據(jù)螺釘用途而分的機(jī)械組裝方法包括：機(jī)制螺釘、帶有螺紋嵌 件或模塑螺紋的機(jī)制螺釘以及自攻絲螺釘。針對拆卸的設(shè)計(jì)產(chǎn)品必須具備兩個(gè)共同點(diǎn)： 拆卸簡單且便宜，所選原材料必 須容易回收且經(jīng)濟(jì)。組裝件所用螺釘數(shù)且應(yīng)保持最少，所用螺釘尺寸 類型應(yīng)盡 可能標(biāo)準(zhǔn)化。用氣動(dòng)工具可快速移動(dòng)螺釘，或當(dāng)嚙合螺紋是塑料時(shí)，有時(shí)可用強(qiáng) 力將螺釘從嚙合制件的空洞或凸臺(tái)中拉出。機(jī)制螺釘和螺母組裝塑料產(chǎn)品中常用機(jī)制螺釘、螺母和墊圈。使用局限于產(chǎn)品表面要求不苛 刻的操作中。機(jī)制螺釘組裝和自動(dòng)化非常困難。如果被連接的兩個(gè)制件是由膨脹 系數(shù)不同的

7、兩種材料制成的，必須采用伸縮接頭或彈性墊圈調(diào)節(jié)不均勻的膨脹。圖1當(dāng)塑料制件固定在其它材料制 件上時(shí)，可使用各種方法解決熱膨 脹失配(a) 緊間隙：應(yīng)力或由于限制相對 橫向運(yùn)動(dòng)面產(chǎn)生的翹曲；(b) 過大的孔洞和彈性墊環(huán)；(c) 凹槽：允許一個(gè)方向上的徑向 運(yùn)動(dòng)；(d) 壓縮彈性墊圈：補(bǔ)償由于CLTE 失配造成的壓縮負(fù)荷變化；(e) 過大孔洞：以部件找平為代價(jià) 允許相對橫向運(yùn)動(dòng)；(f) 彈簧墊圈：用來補(bǔ)償由于CLTE 失配造成的壓縮負(fù)荷變化。當(dāng)機(jī)制螺釘和螺母用來連接較較深的拉拔模孔時(shí)， 制件中必須使用哈殼式組裝件、 空心或圓 柱形凸臺(tái)，以便在螺釘周圍局部承載， 防止螺釘上緊時(shí)造成大的表面彎曲，如圖

8、 1所示。凸臺(tái)本 身的內(nèi)徑應(yīng)該有近 O.IOin（0.25mm）的間隙，以利于組裝和解釋溫度或公差變化。組裝過程中螺栓一般是預(yù)加載荷（即在對配對制件產(chǎn)生初始接觸后有一附加的擰緊力） 。為 了補(bǔ)償熱膨脹失配，補(bǔ)償撓曲或尺寸變化、壓緊墊圈或?qū)?yīng)力松弛或振動(dòng)引起松弛的可能性降至設(shè)計(jì)間隙保証部件周邊在凸臺(tái)表面接觸和進(jìn)入壓縮前嚙合最小。圖2空心凸臺(tái)與機(jī)制螺釘和螺母 一起使用限制變形塑料制件組裝中所用的螺釘帽的底 面應(yīng)該總是平墊圈頭型。避免用圓 錐頭螺釘。螺釘通常用組裝全使用 -壽命相對長的耐用品。常用的平綬載荷分布墊圈可與圓錐形、波形彈 簧或陰謀防松墊圈一起使用以抵消 應(yīng)力松弛作用或熱誘導(dǎo)尺寸變化。在需

9、要改進(jìn)耐化學(xué)性（特別是酸和堿）或電絕緣性的應(yīng)用中，塑料緊固件特別合適。用塑料 機(jī)制螺釘組裝制件似乎也是解決與普通鋼制機(jī)制螺釘有關(guān)的熱膨脹系數(shù)失配和過緊問題的合理 方法。自攻絲螺釘使用材料本身帶有嚙合螺紋的主要優(yōu)點(diǎn)是減少了對車螺紋的金屬螺母制件 的需要（及相關(guān)的墊圈）因此使生產(chǎn)組裝件所需制件數(shù)目降至最低。使用較大螺釘時(shí)，如直徑大于6.35mm，接受螺紋可直接被模塑在塑料制件中。自攻絲螺釘 凸臺(tái)組裝件一般包括螺釘、直通間隙凸臺(tái)及封閉定們凸臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)的自攻絲螺釘尺寸范圍從#2到直徑8.0mm不等。最常用的螺釘尺寸是 #4、#6、#8和#10。自攻絲螺釘可分為自紋螺絲螺釘（車制螺釘）和螺紋成型螺 釘。把

10、自攻絲螺釘壓入塑料臺(tái)中時(shí)，切削嚙合螺紋，面螺紋成型螺釘沒有切削能 力，僅僅在被壓入時(shí)替換材料。所用螺釘類型、尺寸及在特定應(yīng)用中所用的凸臺(tái) 裝置的設(shè)計(jì)要根據(jù)許多產(chǎn)品要求和性能標(biāo)準(zhǔn)，包括：螺釘耐抽出性夾板載荷要求和衰減速率反復(fù)組裝要求扭拒保持和抗振動(dòng)性凸臺(tái)組裝環(huán)應(yīng)力組裝特性如剝離驅(qū)動(dòng)扭矩比標(biāo)準(zhǔn)螺紋切削螺釘或有深切的槽或是帶槽螺紋。它們被壓入定位孔時(shí)，在塑 料凸臺(tái)上切削螺紋，會(huì)產(chǎn)生碎屑。它們常與模量較高的熱塑性或熱固性聚合物（剛 性聚合物）一起使用，不具有螺紋成型螺釘所需的韌性。BT型螺紋間距寬、切割槽大，是最普通的標(biāo)準(zhǔn)切削螺釘。BF也有寬的間距，當(dāng)使用較軟的材料時(shí)， 有槽的切割螺紋往往可能被堵塞。

11、B系列切削螺釘一直用屈撓模量低至 1380Mpa的材料。用模量很高的材料如屈撓模量直大于 6900Mpa的玻璃補(bǔ)強(qiáng)材料制甩的T 型螺釘是有效的。螺紋切削螺釘適于與易裂紋的玻璃質(zhì)無定形材料一起使用。標(biāo)準(zhǔn)螺紋成形螺釘在被壓入定位凸臺(tái)中時(shí)，形成嚙合螺紋。由于韌性或冷流是螺紋成型螺釘使用 的前提，因此它們通常與較低模量的塑料材料一起使用。 常與屈撓模量低于2760Mpa的塑料材料一起使用。如果凸臺(tái)設(shè)計(jì)適當(dāng)，具有寬 間距的B型螺釘也可與剛性的、玻璃補(bǔ)強(qiáng)的材料一起使用。60螺紋角的標(biāo)準(zhǔn)螺紋成型螺釘產(chǎn)生相對高的徑向和環(huán)應(yīng)變，導(dǎo)致高的殘余應(yīng)力。齒面間材料的壓 縮可能也高。多數(shù)應(yīng)用中，常推薦使用較寬螺紋間距的

12、AB型或B型螺釘，而不 是C型。為塑料材料設(shè)計(jì)的自攻絲螺釘有較寬的螺紋間距和較小的螺紋角。1. Hilo是雙絲杠螺釘有30的高螺紋角和60。的低螺紋角2. Plastite是橫截面為三角形（小三角形）而不是圓形的常采用 45螺紋角。3. PT是具有30 螺紋角的寬間距單絲杠螺紋成型螺釘。30 螺紋角使徑向和環(huán)向應(yīng)力 較低，允許使用較薄的凸臺(tái)壁。4. Polyfast有一個(gè)不對稱的螺釘外形。寬間距螺紋具有35前緣和10后緣。適合與韌 性更好的熱塑性塑料一起使用。彈簧墊圈可用螺釘松開或預(yù)組裝。這些墊圈通常是錐形的或波浪形結(jié)構(gòu)，可 以保持夾持負(fù)荷和減少材料冷流或蠕變的影響。自攻絲螺釘凸臺(tái)設(shè)計(jì)多數(shù)塑料

13、模塑零件的壁厚不能適應(yīng)外形尺寸及與多數(shù)螺釘固定體系有關(guān)的應(yīng)力。在組裝時(shí)是需要增加局部壁厚的。一般不建議在制 件側(cè)壁局部增厚（完整凸臺(tái)）。只要可能，為了使產(chǎn)生凹痕和收縮空洞的可能性 降至最低，凸臺(tái)應(yīng)該是無固定的、裝有角撐板的或用加強(qiáng)筋與側(cè)壁相連。凸臺(tái)可 設(shè)計(jì)在任意位置或用加強(qiáng)筋連到側(cè)壁上，增加凸臺(tái)的扭轉(zhuǎn)和彎曲強(qiáng)度，并通過在模具充填過程中改善材料流動(dòng)和排氣性能，提高工藝性能。凸臺(tái)定位孔的深度應(yīng) 該比螺釘嚙合長度大。凸臺(tái)外徑在公稱螺釘直徑的2.5-3.0倍之間。而定位孔直徑一般為螺釘直徑的0.8倍。兩端引出式螺栓 兩端引出式螺栓是中間帶有扁平頭的組合自攻絲螺釘。 用 雙頭螺栓傳動(dòng)器將這些專用螺釘壓入塑料凸臺(tái)中， 機(jī)制螺釘螺紋端部暴露。第二 個(gè)制件用螺母鎖在機(jī)制螺釘上。凸臺(tái)帽 凸臺(tái)帽模壓在空心塑料凸臺(tái)頭部的金屬固定件上。 可以提供環(huán)向和 軸向補(bǔ)強(qiáng)，降低了凸臺(tái)裂縫的可能。凸臺(tái)帽與螺紋成型縲釘一起使用， 并包含一 個(gè)提供附加強(qiáng)度的單螺紋。金屬板凸臺(tái)壓在凸臺(tái)上，增強(qiáng)凸臺(tái)并提 供附加組裝