第5章零件間的連接與固定設(shè)計(jì)

1、北京郵電大學(xué)第五章第五章 零件間的連接與固定設(shè)計(jì)零件間的連接與固定設(shè)計(jì)本章主要介紹零件間的連接與固定北京郵電大學(xué)5.1 概述概述5.2 塑料件的可拆連接塑料件的可拆連接5.3 塑料件的不可拆連接塑料件的不可拆連接第五章第五章 零件間的連接與固定設(shè)計(jì)零件間的連接與固定設(shè)計(jì)5.4 裝配方法的選擇裝配方法的選擇北京郵電大學(xué)連接也叫組裝或裝配，是將兩個(gè)或兩個(gè)連接也叫組裝或裝配，是將兩個(gè)或兩個(gè)以上的零部件連接在一起的工藝和技術(shù)。以上的零部件連接在一起的工藝和技術(shù)。塑料制品的連接有可拆連接、不可拆連塑料制品的連接有可拆連接、不可拆連接、焊接和粘接等。接、焊接和粘接等。很多的塑料產(chǎn)品都可能是由不同材料、很多

2、的塑料產(chǎn)品都可能是由不同材料、不同功能的零部件組裝而成。連接設(shè)計(jì)不同功能的零部件組裝而成。連接設(shè)計(jì)的目的就是要根據(jù)各種因素設(shè)計(jì)一種最的目的就是要根據(jù)各種因素設(shè)計(jì)一種最適宜的連接方法，將零部件組裝到一起。適宜的連接方法，將零部件組裝到一起。5.1 概述概述北京郵電大學(xué)設(shè)計(jì)一種連接方式要考慮以下因素：設(shè)計(jì)一種連接方式要考慮以下因素：連接件屬性：幾何形狀及尺寸、材料性連接件屬性：幾何形狀及尺寸、材料性能和適應(yīng)性。能和適應(yīng)性。拆裝性能：是否需要拆裝、可靠性、安拆裝性能：是否需要拆裝、可靠性、安全性、可逆性、拆裝頻率等。全性、可逆性、拆裝頻率等。操作性能：簡單、方便、快捷、省力。操作性能：簡單、方便、快

3、捷、省力。產(chǎn)品使用環(huán)境：負(fù)荷、溫度、濕度、化產(chǎn)品使用環(huán)境：負(fù)荷、溫度、濕度、化學(xué)介質(zhì)。學(xué)介質(zhì)。5.1 概述概述北京郵電大學(xué)環(huán)保因素：以回收為目的的連接件的易環(huán)保因素：以回收為目的的連接件的易拆卸性。拆卸性。經(jīng)濟(jì)因素：組裝成本、輕量化、省能源經(jīng)濟(jì)因素：組裝成本、輕量化、省能源型。型。美學(xué)要求：組裝外觀、美學(xué)效果。美學(xué)要求：組裝外觀、美學(xué)效果。5.1 概述概述北京郵電大學(xué)5.2 可拆連接可拆連接可拆連接可分為彈性連接（搭扣連接）和可拆連接可分為彈性連接（搭扣連接）和螺紋連接。螺紋連接。5.2.1 彈性連接（搭（卡）扣連接）彈性連接（搭（卡）扣連接）彈性連接可分為彈性連接可分為懸臂搭扣連接、環(huán)形懸臂

4、搭扣連接、環(huán)形搭扣連接和扭轉(zhuǎn)搭扣連接。搭扣連接和扭轉(zhuǎn)搭扣連接。在現(xiàn)實(shí)生在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用廣泛。如簽字筆筆帽和筆桿活中應(yīng)用廣泛。如簽字筆筆帽和筆桿的連接、瓶蓋瓶口的連接以及遙控器的連接、瓶蓋瓶口的連接以及遙控器電池蓋的連接等。電池蓋的連接等。北京郵電大學(xué)搭扣連接具有良好的可靠性和滿足使用要求搭扣連接具有良好的可靠性和滿足使用要求的連接強(qiáng)度，而且結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)，可迅速的連接強(qiáng)度，而且結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)，可迅速連接兩個(gè)相同或不同材料的零件。在大量生連接兩個(gè)相同或不同材料的零件。在大量生產(chǎn)時(shí)，搭扣連接是所有連接方法中成本最低、產(chǎn)時(shí)，搭扣連接是所有連接方法中成本最低、裝配最簡單、裝配速度最快的一種連接方法。裝

5、配最簡單、裝配速度最快的一種連接方法。5.2.1 彈性連接（搭（卡）扣連接）彈性連接（搭（卡）扣連接）北京郵電大學(xué)瓶蓋與瓶口的搭扣連接瓶蓋與瓶口的搭扣連接遙控器電池盒面板與盒體遙控器電池盒面板與盒體U形懸臂搭扣連接形懸臂搭扣連接北京郵電大學(xué)彈性連接的形式各不相同，但基本原理一彈性連接的形式各不相同，但基本原理一致。即連接件的一方有一個(gè)凸起部分，叫致。即連接件的一方有一個(gè)凸起部分，叫做凸緣；連接件的另一方有一個(gè)凹槽。連做凸緣；連接件的另一方有一個(gè)凹槽。連接時(shí)，連接力迫使凸緣這一方連接件產(chǎn)生接時(shí)，連接力迫使凸緣這一方連接件產(chǎn)生瞬時(shí)曲撓變形，連接完成后變形部分隨之瞬時(shí)曲撓變形，連接完成后變形部分隨之

6、恢復(fù)，配合部分處于無應(yīng)力狀態(tài)。恢復(fù)，配合部分處于無應(yīng)力狀態(tài)。北京郵電大學(xué)彈性連接的依據(jù)是：塑料在室溫下段時(shí)間彈性連接的依據(jù)是：塑料在室溫下段時(shí)間內(nèi)所具有的較大的彈性變形特征，因此，內(nèi)所具有的較大的彈性變形特征，因此，材料選用是重要的一環(huán)。通常其中一個(gè)零材料選用是重要的一環(huán)。通常其中一個(gè)零件件相對較硬相對較硬，而另一個(gè)，而另一個(gè)有柔韌性有柔韌性，有較好，有較好的彈性和抗疲勞強(qiáng)度。除此之外就是結(jié)構(gòu)的彈性和抗疲勞強(qiáng)度。除此之外就是結(jié)構(gòu)和尺寸的設(shè)計(jì)。和尺寸的設(shè)計(jì)。北京郵電大學(xué)搭扣連接的形式、種類很多?？梢栽O(shè)計(jì)成搭扣連接的形式、種類很多?？梢栽O(shè)計(jì)成固定式固定式，即配合零件之間不存在相對運(yùn)動；，即配合零件

7、之間不存在相對運(yùn)動；或或可動式，可動式，即零件接合之后，它們之間可即零件接合之后，它們之間可存在相對運(yùn)動。連接可以是最終連接，也存在相對運(yùn)動。連接可以是最終連接，也可以是臨時(shí)連接，后者通常作為焊接或粘可以是臨時(shí)連接，后者通常作為焊接或粘接之前的一種過渡連接。接之前的一種過渡連接。對搭扣連接比較通用的分類方法是將其對搭扣連接比較通用的分類方法是將其分為：分為：懸臂搭扣連接、環(huán)形搭扣連接和懸臂搭扣連接、環(huán)形搭扣連接和扭轉(zhuǎn)搭扣連接。扭轉(zhuǎn)搭扣連接。北京郵電大學(xué)1. 懸臂式搭扣連接懸臂式搭扣連接這是搭扣連接中最基本的、最常見的，這是搭扣連接中最基本的、最常見的，也是變化最多的連接形式。一種典型的也是變化

8、最多的連接形式。一種典型的懸臂搭扣連接如圖所示。左邊的零件是懸臂搭扣連接如圖所示。左邊的零件是帶有凸緣的懸臂梁，稱為懸臂鉤；右邊帶有凸緣的懸臂梁，稱為懸臂鉤；右邊接合件以扣槽為結(jié)構(gòu)特征。接合件以扣槽為結(jié)構(gòu)特征。北京郵電大學(xué)1. 懸臂式搭扣連接懸臂式搭扣連接懸臂鉤可以看成由梁和凸緣組成，梁和懸臂鉤可以看成由梁和凸緣組成，梁和凸緣的設(shè)計(jì)是懸臂梁搭扣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。凸緣的設(shè)計(jì)是懸臂梁搭扣設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。北京郵電大學(xué)（1）懸臂鉤的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)）懸臂鉤的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù) 梁的截面是梁的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，不同的梁的截面是梁的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)，不同的截面形狀對載荷作用下梁的行為有直接截面形狀對載荷作用下梁的行為有直

9、接影響。在懸臂搭扣中，梁的截面類型有：影響。在懸臂搭扣中，梁的截面類型有：三角形、矩形、梯形、圓形、橢圓、半三角形、矩形、梯形、圓形、橢圓、半圓和扇形等。圓和扇形等。北京郵電大學(xué)懸臂鉤的結(jié)構(gòu)尺寸懸臂鉤的結(jié)構(gòu)尺寸凸緣高度凸緣高度凸緣有效厚度凸緣有效厚度壁面厚度壁面厚度梁的長度梁的長度梁根部厚度梁根部厚度咬合角咬合角脫開角脫開角凸緣長度凸緣長度北京郵電大學(xué)（1）懸臂鉤的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)）懸臂鉤的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù) 沿梁的長度方向，如果截面形狀和尺寸沿梁的長度方向，如果截面形狀和尺寸不變，為等截面的連續(xù)梁。如果沿長度不變，為等截面的連續(xù)梁。如果沿長度方向梁的厚度或?qū)挾戎饾u變小（或同時(shí)方向梁的厚度或

10、寬度逐漸變?。ɑ蛲瑫r(shí)變?。?，這樣的梁稱為錐形梁。同時(shí)變變小），這樣的梁稱為錐形梁。同時(shí)變小稱為雙斜面，直沿寬度或厚度變小稱小稱為雙斜面，直沿寬度或厚度變小稱為單斜面。為單斜面。北京郵電大學(xué)（1）懸臂鉤的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)）懸臂鉤的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù) 凸緣有三個(gè)重要的參數(shù)：凸緣有三個(gè)重要的參數(shù)：咬合角咬合角、脫開、脫開角角和凸緣高度和凸緣高度Y。咬合角咬合角脫開角脫開角凸緣高度凸緣高度凸緣的外部凸緣的外部形狀有許多形狀有許多的變化：有的變化：有楔形、圓柱楔形、圓柱形、錐臺形、形、錐臺形、半球形等。半球形等。北京郵電大學(xué)（2）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則 1）梁根部厚度梁根部厚度Tb 由梁的

11、撓度計(jì)算公式可由梁的撓度計(jì)算公式可知，梁的厚度與梁的許可撓曲成反比，知，梁的厚度與梁的許可撓曲成反比，梁越厚，梁的柔性越差。梁越厚，梁的柔性越差。尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，參照尺寸設(shè)計(jì)時(shí)，參照壁厚壁厚Tw ，Tb可取可取Tw的的50%60%。北京郵電大學(xué)（2）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則 從梁的根部到端部厚度不變的等截面梁，從梁的根部到端部厚度不變的等截面梁，應(yīng)力分布不均勻，實(shí)際很少采用。比較應(yīng)力分布不均勻，實(shí)際很少采用。比較多是采用矩形截面，而厚度呈線性多是采用矩形截面，而厚度呈線性遞減至根部厚度的遞減至根部厚度的一半的設(shè)計(jì)，這種一半的設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)不僅增加了扣設(shè)計(jì)不僅增加了扣入彈性，而且在梁入彈性

12、，而且在梁的長度上應(yīng)力分布的長度上應(yīng)力分布更均勻。更均勻。北京郵電大學(xué)（2）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則 2）梁的長度梁的長度Lb 梁的長度要注意兩點(diǎn)：梁的長度要注意兩點(diǎn)：一方面梁的長度受到可利用空間和裝配一方面梁的長度受到可利用空間和裝配件尺寸的限制；另一方面，梁的許可撓件尺寸的限制；另一方面，梁的許可撓曲與梁的長度的平方成正比。曲與梁的長度的平方成正比。梁的長度是梁根部梁的長度是梁根部厚的厚的510倍。倍。北京郵電大學(xué)（2）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則 3）梁的寬度梁的寬度Wb 梁的強(qiáng)度可以通過增加梁的強(qiáng)度可以通過增加梁的寬度得到改善，但隨之裝配力也增梁的寬度得到改善，但隨之裝

13、配力也增加。大多數(shù)梁從根部到端部寬度不變，加。大多數(shù)梁從根部到端部寬度不變，其寬度可近似小于梁的一半長度。其寬度可近似小于梁的一半長度。2/LWbb北京郵電大學(xué)（2）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則 4）凸緣高度凸緣高度Y 凸緣高度決定了懸臂鉤扣凸緣高度決定了懸臂鉤扣入和脫開時(shí)梁的偏斜程度?？山?jīng)過公式入和脫開時(shí)梁的偏斜程度?？山?jīng)過公式計(jì)算求得。它不僅取決于梁的幾何形狀計(jì)算求得。它不僅取決于梁的幾何形狀（截面），梁的尺寸參數(shù)（截面），梁的尺寸參數(shù)（ Tb ， Lb），），同時(shí)也取決于選用塑料的允許應(yīng)變值大同時(shí)也取決于選用塑料的允許應(yīng)變值大小。小。北京郵電大學(xué)（2）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則）懸臂鉤的設(shè)計(jì)

14、規(guī)則 確定凸緣高度確定凸緣高度Y 時(shí)，可以將其設(shè)定為梁的時(shí)，可以將其設(shè)定為梁的最大許用偏斜。作為一般規(guī)則，當(dāng)梁的最大許用偏斜。作為一般規(guī)則，當(dāng)梁的長度長度Lb接近梁根部厚度接近梁根部厚度Tb的的10倍時(shí)，該高倍時(shí)，該高度度Y應(yīng)等于梁根部的厚度。應(yīng)等于梁根部的厚度。北京郵電大學(xué)（2）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則 5）咬合角咬合角 該角度影響裝配力，角度該角度影響裝配力，角度越大，使梁偏斜扣入所需裝配力就越大。越大，使梁偏斜扣入所需裝配力就越大。合理的角度：合理的角度：2535，一般不超過，一般不超過40。北京郵電大學(xué)（2）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則）懸臂鉤的設(shè)計(jì)規(guī)則 6）脫開角脫開角 該角度影響搭扣

15、保持和分離該角度影響搭扣保持和分離的行為，角度越大，脫開所需的力就越的行為，角度越大，脫開所需的力就越大。當(dāng)角度為大。當(dāng)角度為90時(shí)自鎖，為單向搭扣。時(shí)自鎖，為單向搭扣。拆卸時(shí)必須人工致偏才能有效分離。通拆卸時(shí)必須人工致偏才能有效分離。通常用于永久性接合，即非拆卸性設(shè)計(jì)。常用于永久性接合，即非拆卸性設(shè)計(jì)。對于需要拆卸的搭扣（雙向），一般取對于需要拆卸的搭扣（雙向），一般取35（大于咬合角）。（大于咬合角）。北京郵電大學(xué)（3）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算有些專用軟件可以對搭扣連接的一些技有些專用軟件可以對搭扣連接的一些技術(shù)參數(shù)進(jìn)行精確的求解。下面提供手工術(shù)參數(shù)進(jìn)行精確的求解。下面提

16、供手工計(jì)算方法和相關(guān)公式。計(jì)算方法和相關(guān)公式。北京郵電大學(xué)（3）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算假設(shè)裝配時(shí)相連兩零件接觸處的摩擦系假設(shè)裝配時(shí)相連兩零件接觸處的摩擦系數(shù)為數(shù)為f，對應(yīng)摩擦角為對應(yīng)摩擦角為f-1tan則安裝力和拆卸力的計(jì)算式分別為則安裝力和拆卸力的計(jì)算式分別為)tan()tan()tan()tan(0KYFFKYFFssi式中式中Fs:彎曲彈性力；彎曲彈性力；：咬合角；：咬合角；：脫開角。脫開角。K=Fs/Y：彈性比；：彈性比；Y：凸緣高度。凸緣高度。北京郵電大學(xué)（3）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)設(shè)、 分別是由凸緣高度分別是由凸緣高度Y引起的彎曲引起的彎曲

17、應(yīng)力和應(yīng)變。凸緣高度應(yīng)力和應(yīng)變。凸緣高度Y應(yīng)由懸臂鉤的許應(yīng)由懸臂鉤的許用應(yīng)力用應(yīng)力 和許用應(yīng)變和許用應(yīng)變 確定。確定。 受力零受力零件的最大應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)該小于允許的應(yīng)件的最大應(yīng)力和應(yīng)變應(yīng)該小于允許的應(yīng)力和應(yīng)變。此允許值取在該材料的屈服力和應(yīng)變。此允許值取在該材料的屈服點(diǎn)點(diǎn)y以下以下 n/yn為安全系數(shù)。若一次性裝配，可取n=1.5，若多次拆卸可取n=2。北京郵電大學(xué)1）凸緣高度凸緣高度Y 的計(jì)算的計(jì)算 凸緣高度等同于凸緣高度等同于梁的許可撓度值，對于等矩形截面梁，梁的許可撓度值，對于等矩形截面梁，在已知梁的長度、厚度及材料的短期允在已知梁的長度、厚度及材料的短期允許應(yīng)變值許應(yīng)變值的情況下，可用

18、以下公式計(jì)算的情況下，可用以下公式計(jì)算梁的許可撓度值梁的許可撓度值（3）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算Fs為彎曲彈性力，為彎曲彈性力，E為塑料的彎曲彈性為塑料的彎曲彈性模量，模量，J為軸慣性矩，對于矩形截面為軸慣性矩，對于矩形截面)3(3EJ/LFhbs（5-1）北京郵電大學(xué)（3）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算123/TWJbb（5-2）則得則得334bbbsTEWLFh （5-3）也可用下面更簡單計(jì)算公式也可用下面更簡單計(jì)算公式（5-4）bbT/L.h2670 為材料的允許短期應(yīng)變值。為材料的允許短期應(yīng)變值。 北京郵電大學(xué)（3）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)算）懸臂式搭扣的設(shè)計(jì)計(jì)

19、算均勻矩形梁根部的彎曲應(yīng)變校驗(yàn)式均勻矩形梁根部的彎曲應(yīng)變校驗(yàn)式 223bbLhT（5-6）厚度漸變至根部厚度一半的矩形截面錐形厚度漸變至根部厚度一半的矩形截面錐形梁梁 bbT/L.h2091（5-5）北京郵電大學(xué)在在Tb的作用下，高的彈性比意味著較大的的作用下，高的彈性比意味著較大的彎曲應(yīng)力，懸臂固定端彎曲應(yīng)力應(yīng)該小于彎曲應(yīng)力，懸臂固定端彎曲應(yīng)力應(yīng)該小于該材料的屈服應(yīng)力該材料的屈服應(yīng)力y梁的材料、幾何形狀和尺寸的彈性比為梁的材料、幾何形狀和尺寸的彈性比為334bbbsLTEWhFK（5-7）bsLFM 彎曲力矩彎曲力矩（5-8）北京郵電大學(xué)彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力ETWKhLWTMbbbb26)2(（

20、5-9）將（將（5-7）代入后得彎曲應(yīng)力校驗(yàn)式）代入后得彎曲應(yīng)力校驗(yàn)式 nLEYyb23（5-10）n為安全系數(shù)。北京郵電大學(xué)h=Y，滿足凸緣高度的設(shè)計(jì)式為 bbETLhY322（5-11）對于其他截面的梁，可用同樣方法推出彈對于其他截面的梁，可用同樣方法推出彈性比、彎曲應(yīng)力、應(yīng)變和凸緣高度。性比、彎曲應(yīng)力、應(yīng)變和凸緣高度。這種彈性零件的以選用在彈性范圍內(nèi)，具這種彈性零件的以選用在彈性范圍內(nèi)，具有合適的彈性模量和有較大應(yīng)變的剛性塑有合適的彈性模量和有較大應(yīng)變的剛性塑料為宜。適合用于梁的塑料有：料為宜。適合用于梁的塑料有：PC、HIPS、ABS、PA、PP。北京郵電大學(xué)塑料名稱短期應(yīng)變量塑料名稱

21、短期應(yīng)變量PE(聚乙烯)8PA(聚酰胺)6PP(聚丙烯)6POM(聚甲醛)6PS(聚苯乙烯)1.8PBT5ABS2.5PC(聚碳酸酯）4PVC(聚氯乙烯)2HIPS2常用塑料允許短期應(yīng)變值常用塑料允許短期應(yīng)變值 （% %）北京郵電大學(xué)如果搭扣設(shè)計(jì)中，包括凸緣高度在內(nèi)的如果搭扣設(shè)計(jì)中，包括凸緣高度在內(nèi)的尺寸都已初步設(shè)定，也可利用上述撓度尺寸都已初步設(shè)定，也可利用上述撓度計(jì)算公式計(jì)算允許應(yīng)變量，并與已知材計(jì)算公式計(jì)算允許應(yīng)變量，并與已知材料的允許應(yīng)變量比較，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)的料的允許應(yīng)變量比較，從而驗(yàn)證設(shè)計(jì)的尺寸是否在安全設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)然，最尺寸是否在安全設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)然，最后的驗(yàn)證還必須結(jié)合終端應(yīng)用

22、實(shí)驗(yàn)來確后的驗(yàn)證還必須結(jié)合終端應(yīng)用實(shí)驗(yàn)來確定。定。北京郵電大學(xué)但需要注意的是，搭扣連接通常為低載荷但需要注意的是，搭扣連接通常為低載荷而設(shè)計(jì)，過度的應(yīng)力可能導(dǎo)致接頭損壞，而設(shè)計(jì)，過度的應(yīng)力可能導(dǎo)致接頭損壞，而一旦損壞則很難修復(fù)。因此尺寸的精確而一旦損壞則很難修復(fù)。因此尺寸的精確設(shè)計(jì)和正確的操作方式對搭扣連接是非常設(shè)計(jì)和正確的操作方式對搭扣連接是非常重要的。重要的。搭扣設(shè)計(jì)需要一些基本的理論，也需要大搭扣設(shè)計(jì)需要一些基本的理論，也需要大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及從廣泛應(yīng)用的消費(fèi)市量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及從廣泛應(yīng)用的消費(fèi)市場上的各種精密組件（照相機(jī)、手機(jī)、遙場上的各種精密組件（照相機(jī)、手機(jī)、遙控器和電腦等）的搭

23、扣設(shè)計(jì)中獲得有益的控器和電腦等）的搭扣設(shè)計(jì)中獲得有益的借鑒和啟示，才能不斷提高設(shè)計(jì)水平，設(shè)借鑒和啟示，才能不斷提高設(shè)計(jì)水平，設(shè)計(jì)出耐用的、構(gòu)思精巧的各種搭扣連接。計(jì)出耐用的、構(gòu)思精巧的各種搭扣連接。北京郵電大學(xué)（2）環(huán)形搭扣連接）環(huán)形搭扣連接環(huán)形搭扣連接常用于組裝圓柱形的制品。環(huán)形搭扣連接常用于組裝圓柱形的制品。比較典型的是圖示的軸與轂的連接。比較典型的是圖示的軸與轂的連接。北京郵電大學(xué)連接時(shí)，由于受凸臺的影響，推進(jìn)過程中，連接時(shí)，由于受凸臺的影響，推進(jìn)過程中，連接的雙方產(chǎn)生變形，特別是材料柔軟產(chǎn)連接的雙方產(chǎn)生變形，特別是材料柔軟產(chǎn)生較大的彈性變形，待凸臺進(jìn)入凹槽卡住，生較大的彈性變形，待凸臺

24、進(jìn)入凹槽卡住，形變恢復(fù)。形變恢復(fù)。嵌入嵌入變形變形彈性恢復(fù)彈性恢復(fù)北京郵電大學(xué)環(huán)形搭扣連接的特點(diǎn)是，它是依靠徑向環(huán)形搭扣連接的特點(diǎn)是，它是依靠徑向的彈性變形來實(shí)現(xiàn)裝配和保持強(qiáng)度；其的彈性變形來實(shí)現(xiàn)裝配和保持強(qiáng)度；其次，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，組裝后的部件次，由于結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，組裝后的部件基本處于無應(yīng)力狀態(tài)?；咎幱跓o應(yīng)力狀態(tài)。在軸轂組裝的部件中，一般轂在軸轂組裝的部件中，一般轂采用采用柔性柔性材料材料，而軸采用，而軸采用剛性材料剛性材料。在組裝過程中，轂的彈性變形除了與材在組裝過程中，轂的彈性變形除了與材料有關(guān)外，還與轂的厚度以及轂的凹槽料有關(guān)外，還與轂的厚度以及轂的凹槽至端部的距離至端部的距離S有

25、關(guān)。有關(guān)。（2）環(huán)形搭扣連接）環(huán)形搭扣連接北京郵電大學(xué)為此，應(yīng)使凹槽致端部的距離合理靠近，否為此，應(yīng)使凹槽致端部的距離合理靠近，否則轂的剛性可能大大超過預(yù)期值，從而導(dǎo)致則轂的剛性可能大大超過預(yù)期值，從而導(dǎo)致接合件損壞?？晒﹨⒖嫉囊粋€(gè)經(jīng)驗(yàn)公式接合件損壞?？晒﹨⒖嫉囊粋€(gè)經(jīng)驗(yàn)公式式中式中Dk為連接件的配合直徑為連接件的配合直徑，t為轂的厚度。為轂的厚度。tDSk8 . 1（5-12）北京郵電大學(xué)一般咬合角取一般咬合角取2030，脫開角取，脫開角取4050。角度的大小可以控制搭配結(jié)構(gòu)相應(yīng)的裝角度的大小可以控制搭配結(jié)構(gòu)相應(yīng)的裝配力和脫開力。永久鎖緊型，脫開角可配力和脫開力。永久鎖緊型，脫開角可采用更大的

26、角度，直至采用更大的角度，直至90。對于可拆卸。對于可拆卸的搭扣裝配，為滿足重復(fù)拆裝的強(qiáng)度要的搭扣裝配，為滿足重復(fù)拆裝的強(qiáng)度要求，配合不宜過緊，應(yīng)有較大的間隙。求，配合不宜過緊，應(yīng)有較大的間隙。北京郵電大學(xué)為了便于裝配，凸臺一般在滿足要求的為了便于裝配，凸臺一般在滿足要求的情況下盡量取較小值，最大允許的凸臺情況下盡量取較小值，最大允許的凸臺尺寸可用下式計(jì)算尺寸可用下式計(jì)算式中式中 為軸上的凸臺高度，為軸上的凸臺高度，Dk為軸的為軸的直徑，直徑，為應(yīng)力值，為應(yīng)力值，Vk為轂的泊松比，為轂的泊松比，Vs為軸材料的泊松比，為軸材料的泊松比，Ek為轂材料的彈為轂材料的彈性模量，性模量， Es為軸材料的

27、彈性模量，為軸材料的彈性模量，K為為幾何系數(shù)。幾何系數(shù)。sskkkEVEVKKD12（5-13）北京郵電大學(xué)2211wwKskDDw Dk為軸的直徑，為軸的直徑， Ds為轂的直徑。為轂的直徑。對于設(shè)計(jì)者來說，確定應(yīng)力值應(yīng)在材料對于設(shè)計(jì)者來說，確定應(yīng)力值應(yīng)在材料允許的最大應(yīng)力范圍之內(nèi)，設(shè)計(jì)應(yīng)力值允許的最大應(yīng)力范圍之內(nèi)，設(shè)計(jì)應(yīng)力值不是常數(shù)，而是隨著濕度、溫度、化學(xué)不是常數(shù)，而是隨著濕度、溫度、化學(xué)環(huán)境及時(shí)間變量而變化。環(huán)境及時(shí)間變量而變化。北京郵電大學(xué)根據(jù)計(jì)算出的允許凸臺尺寸，可以求出根據(jù)計(jì)算出的允許凸臺尺寸，可以求出作用于轂材料上的膨脹力作用于轂材料上的膨脹力P。KEDPhk（5-11）北京郵電

28、大學(xué)（3）扭轉(zhuǎn)搭扣連接）扭轉(zhuǎn)搭扣連接扭轉(zhuǎn)搭扣連接最常見的應(yīng)用是固定箱子扭轉(zhuǎn)搭扣連接最常見的應(yīng)用是固定箱子或容器上的合葉蓋。如圖示?；蛉萜魃系暮先~蓋。如圖示。扭轉(zhuǎn)搭扣固定有一個(gè)支撐扭轉(zhuǎn)搭扣固定有一個(gè)支撐軸，當(dāng)正向施加推力于搭軸，當(dāng)正向施加推力于搭扣件時(shí)，搭扣件以軸為心扣件時(shí)，搭扣件以軸為心產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。只要以杠桿原產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。只要以杠桿原理設(shè)計(jì)出搭扣的尺寸，便理設(shè)計(jì)出搭扣的尺寸，便可以以很小的力開啟很緊可以以很小的力開啟很緊的搭扣連接。的搭扣連接。北京郵電大學(xué)扭轉(zhuǎn)搭扣連接的應(yīng)用扭轉(zhuǎn)搭扣連接的應(yīng)用采用扭轉(zhuǎn)搭扣配合的軸采用扭轉(zhuǎn)搭扣配合的軸北京郵電大學(xué)設(shè)計(jì)中要注意的是：設(shè)計(jì)中要注意的是：一是不要將搭扣桿一是

29、不要將搭扣桿設(shè)計(jì)的太小，以免設(shè)計(jì)的太小，以免扭轉(zhuǎn)角度和扭力變扭轉(zhuǎn)角度和扭力變得太大；二是開啟得太大；二是開啟桿的長度應(yīng)大于搭桿的長度應(yīng)大于搭扣桿的長度扣桿的長度（ba），這樣可），這樣可減少開啟所需的力。減少開啟所需的力。北京郵電大學(xué)（4）搭扣連接的優(yōu)缺點(diǎn)）搭扣連接的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）無需附加材料）無需附加材料（2）裝配容易）裝配容易（3）可選相異材料）可選相異材料（4）永久性）永久性（5）形狀自由）形狀自由（6）效率高）效率高（7）環(huán)保）環(huán)保北京郵電大學(xué)（4）搭扣連接的優(yōu)缺點(diǎn)）搭扣連接的優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)（1）模具限制）模具限制（2）工藝限制）工藝限制（3）材料限制）材料限制（4）卡扣失效）卡

30、扣失效（5）密封限制）密封限制（6）環(huán)境限制）環(huán)境限制（7）熱膨脹性）熱膨脹性北京郵電大學(xué)5.2.2 螺紋連接螺紋連接螺紋連接也是常用的連接方式。可以在塑螺紋連接也是常用的連接方式。可以在塑料件上直接加工內(nèi)或外螺紋與連接件緊固，料件上直接加工內(nèi)或外螺紋與連接件緊固，或者在塑料件上的金屬螺紋嵌件上作出螺或者在塑料件上的金屬螺紋嵌件上作出螺紋進(jìn)行連接。也有的用螺栓和螺母連接。紋進(jìn)行連接。也有的用螺栓和螺母連接。自攻螺釘?shù)倪B接也是一種常用的方法。自攻螺釘?shù)倪B接也是一種常用的方法。北京郵電大學(xué)螺紋連接要注意的問題：螺紋連接要注意的問題：（1）塑料件上的螺紋強(qiáng)度較差，且成型）塑料件上的螺紋強(qiáng)度較差，且成

31、型困難；困難；（2）注射成型塑料件上螺紋孔周邊存在）注射成型塑料件上螺紋孔周邊存在溶合縫（飛邊），該處強(qiáng)度比無縫區(qū)差；溶合縫（飛邊），該處強(qiáng)度比無縫區(qū)差；（3）塑料連接件在緊固后有較高殘余應(yīng)）塑料連接件在緊固后有較高殘余應(yīng)力，存在應(yīng)力集中，蠕變使連接件的尺寸力，存在應(yīng)力集中，蠕變使連接件的尺寸和連接強(qiáng)度不穩(wěn)定；和連接強(qiáng)度不穩(wěn)定；5.2.2 螺紋連接螺紋連接北京郵電大學(xué)1. 螺釘連接螺釘連接是指塑件中帶有是指塑件中帶有內(nèi)螺紋的金屬嵌內(nèi)螺紋的金屬嵌件，然后用金屬件，然后用金屬螺釘將被連接件螺釘將被連接件緊固的一種方法。緊固的一種方法。連接強(qiáng)度高，適連接強(qiáng)度高，適合反復(fù)拆裝。合反復(fù)拆裝。5.2.2

32、螺紋連接螺紋連接北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)2. 自攻螺釘自攻螺釘用自攻螺釘可用自攻螺釘可以在塑料件預(yù)以在塑料件預(yù)制的光孔內(nèi)攻制的光孔內(nèi)攻出螺紋構(gòu)成連出螺紋構(gòu)成連接。它成本低，接。它成本低，適合大批量產(chǎn)適合大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)，但品的生產(chǎn)，但拆裝次數(shù)有限。拆裝次數(shù)有限。5.2.2 螺紋連接螺紋連接北京郵電大學(xué)自攻螺釘連接畫法自攻螺釘連接畫法北京郵電大學(xué)自攻螺釘分為擠壓自攻自攻螺釘分為擠壓自攻螺釘和刮削自攻螺釘兩螺釘和刮削自攻螺釘兩種。擠壓是以鋼制螺釘種。擠壓是以鋼制螺釘對塑料底孔的擠壓，擠對塑料底孔的擠壓，擠出內(nèi)螺紋與旋入的自攻出內(nèi)螺紋與旋入的自攻螺釘配合。刮削自攻螺螺釘配合。刮削自攻螺釘具有絲錐的功

33、能，此釘具有絲錐的功能，此種螺釘?shù)淖畛鯉籽谰哂蟹N螺釘?shù)淖畛鯉籽谰哂锌v向切削槽，在攻入時(shí)縱向切削槽，在攻入時(shí)會產(chǎn)生對塑料的切削。會產(chǎn)生對塑料的切削。2. 自攻螺釘自攻螺釘北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)自攻螺釘?shù)膰覙?biāo)準(zhǔn)為：自攻螺釘?shù)膰覙?biāo)準(zhǔn)為：GB/T5280（自攻（自攻用螺紋）、用螺紋）、GB/T845（十字槽盤頭自攻螺（十字槽盤頭自攻螺釘）、釘）、GB/T846（十字槽沉頭自攻螺釘）、（十字槽沉頭自攻螺釘）、GB/T847（十字槽半沉頭自攻螺釘）等。（十字槽半沉頭自攻螺釘）等。自攻螺釘?shù)牧W(xué)性能自攻螺釘?shù)牧W(xué)性能GB/T 3098.5規(guī)定，自規(guī)定，自

34、攻螺釘用滲碳鋼制造，表面硬度應(yīng)大于攻螺釘用滲碳鋼制造，表面硬度應(yīng)大于45HRC。對于塑料有足夠強(qiáng)度和硬度，且。對于塑料有足夠強(qiáng)度和硬度，且作表面鍍鋅鈍化處理。作表面鍍鋅鈍化處理。自攻螺釘?shù)膰覙?biāo)準(zhǔn)自攻螺釘?shù)膰覙?biāo)準(zhǔn)北京郵電大學(xué)3. 螺栓連接螺栓連接用標(biāo)準(zhǔn)螺栓和螺母及墊用標(biāo)準(zhǔn)螺栓和螺母及墊圈，利用塑料件上已有圈，利用塑料件上已有的光孔裝配連接。此連的光孔裝配連接。此連接可靠耐久，可反復(fù)裝接可靠耐久，可反復(fù)裝拆，但零件數(shù)目多，設(shè)拆，但零件數(shù)目多，設(shè)計(jì)時(shí)要避免螺栓頭和螺計(jì)時(shí)要避免螺栓頭和螺母突出在塑料件表面上。母突出在塑料件表面上。5.2.2 螺紋連接螺紋連接北京郵電大學(xué)4. 塑料螺紋連接塑料螺紋連

35、接即外螺紋和內(nèi)螺紋都在塑料件上實(shí)現(xiàn)連接即外螺紋和內(nèi)螺紋都在塑料件上實(shí)現(xiàn)連接的方法。如管材管件的連接以及瓶蓋和瓶的方法。如管材管件的連接以及瓶蓋和瓶體的連接等。體的連接等。5.2.2 螺紋連接螺紋連接在塑料上制作螺紋有以下缺點(diǎn)：在塑料上制作螺紋有以下缺點(diǎn)：（1）熱膨脹性熱膨脹性 兩種材料的熱膨脹系數(shù)兩種材料的熱膨脹系數(shù)的巨大差異會導(dǎo)致螺紋或凸臺的應(yīng)力開的巨大差異會導(dǎo)致螺紋或凸臺的應(yīng)力開裂或螺紋變松。裂或螺紋變松。北京郵電大學(xué)（4）塑料螺紋連接）塑料螺紋連接（2）吸濕性吸濕性 一些塑料會因吸濕而到一定一些塑料會因吸濕而到一定程度會導(dǎo)致螺紋變松。程度會導(dǎo)致螺紋變松。（3）應(yīng)力松弛和蠕變應(yīng)力松弛和蠕變

36、 隨著時(shí)間變化，材隨著時(shí)間變化，材料承受應(yīng)力的能力會下降，尤其在較高的料承受應(yīng)力的能力會下降，尤其在較高的溫度時(shí)，可能會導(dǎo)致螺紋的開裂或產(chǎn)生裂溫度時(shí)，可能會導(dǎo)致螺紋的開裂或產(chǎn)生裂紋。紋。（4）環(huán)境限制環(huán)境限制 化學(xué)作用或紫外線照射化學(xué)作用或紫外線照射都可能引起應(yīng)力開裂導(dǎo)致螺紋失效。都可能引起應(yīng)力開裂導(dǎo)致螺紋失效。北京郵電大學(xué)緊固件連接畫法緊固件連接畫法螺栓連接螺栓連接螺釘連接螺釘連接北京郵電大學(xué)不可拆連接包括鉸鏈連接、壓力裝配不可拆連接包括鉸鏈連接、壓力裝配等。還應(yīng)包括焊接和粘接等。等。還應(yīng)包括焊接和粘接等。5.3 不可拆連接不可拆連接北京郵電大學(xué)鉸鏈連接是指連接的兩個(gè)部件繞軸轉(zhuǎn)動的鉸鏈連接是

37、指連接的兩個(gè)部件繞軸轉(zhuǎn)動的一種連接方法，如眼鏡盒、藥盒、垃圾桶、一種連接方法，如眼鏡盒、藥盒、垃圾桶、翻蓋手機(jī)等?？蓪蓚€(gè)部件設(shè)計(jì)成一體，翻蓋手機(jī)等?？蓪蓚€(gè)部件設(shè)計(jì)成一體，采用注射、吹塑或壓塑等成型方法一次成采用注射、吹塑或壓塑等成型方法一次成型。它利用了柔性塑料可以承受數(shù)千次甚型。它利用了柔性塑料可以承受數(shù)千次甚至上百萬次的屈撓而不破裂的這樣一種特至上百萬次的屈撓而不破裂的這樣一種特性，制成連接成一體的塑料鉸鏈。性，制成連接成一體的塑料鉸鏈。5.3.1 鉸鏈連接鉸鏈連接北京郵電大學(xué)鉸鏈連接適用的材料有聚乙烯、聚丙烯、鉸鏈連接適用的材料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚甲醛等。最適合作聚

38、氯乙烯、聚酰胺、聚甲醛等。最適合作為柔性連接的是為柔性連接的是聚丙烯（聚丙烯（PP），），如果設(shè)計(jì)如果設(shè)計(jì)和工藝上不存在問題，它可以經(jīng)受上百萬和工藝上不存在問題，它可以經(jīng)受上百萬次的屈撓而不破裂，因而應(yīng)用甚廣。次的屈撓而不破裂，因而應(yīng)用甚廣。5.3.1 鉸鏈連接鉸鏈連接北京郵電大學(xué)5.3.1 鉸鏈連接鉸鏈連接1. 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）可重復(fù)開合）可重復(fù)開合（2）減少零件數(shù)量）減少零件數(shù)量（3）尺寸減?。┏叽鐪p小2. 缺點(diǎn)缺點(diǎn)（1）模具復(fù)雜精度高）模具復(fù)雜精度高（2）延長了產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間）延長了產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間北京郵電大學(xué)5.3.1 鉸鏈連接鉸鏈連接鉸鏈可分為鉸鏈可分為單件集成、兩件集成和多件單件集成、

39、兩件集成和多件組合組合。其中前兩種可看作是集成鉸鏈，。其中前兩種可看作是集成鉸鏈，是由于模塑成型，而不需要其他附加部是由于模塑成型，而不需要其他附加部件。之所以叫單件集成，是其兩個(gè)零件件。之所以叫單件集成，是其兩個(gè)零件作為一個(gè)整體模塑而成。兩件集成的鉸作為一個(gè)整體模塑而成。兩件集成的鉸鏈，所有鉸鏈零件都是模塑而成的塑料鏈，所有鉸鏈零件都是模塑而成的塑料件，先加工單獨(dú)的零件，最后組裝。多件，先加工單獨(dú)的零件，最后組裝。多件組合鉸鏈需要使用附加的零件，比如件組合鉸鏈需要使用附加的零件，比如桿或金屬等鉸鏈部件。桿或金屬等鉸鏈部件。北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)北京郵電大學(xué)壓配連接是壓配連接是兩個(gè)零件在持久

40、壓力的作兩個(gè)零件在持久壓力的作用下，結(jié)合部分采用彈性變形而相互用下，結(jié)合部分采用彈性變形而相互壓緊實(shí)現(xiàn)緊固連接的一種方法壓緊實(shí)現(xiàn)緊固連接的一種方法。壓配。壓配連接最常見的是圓柱形零件的連接。連接最常見的是圓柱形零件的連接。實(shí)現(xiàn)壓配連接的必要條件是：軸的直實(shí)現(xiàn)壓配連接的必要條件是：軸的直徑比孔的直徑大，即產(chǎn)生過盈。壓配徑比孔的直徑大，即產(chǎn)生過盈。壓配應(yīng)力可通過計(jì)算得出，它與過盈量、應(yīng)力可通過計(jì)算得出，它與過盈量、軸和轂的幾何尺寸，以及材料的彈性軸和轂的幾何尺寸，以及材料的彈性模量、泊松比有關(guān)。模量、泊松比有關(guān)。5.3.2 壓配連接壓配連接北京郵電大學(xué)壓力裝配與彈性卡扣連接壓力裝配與彈性卡扣連接實(shí)

41、心軸實(shí)心軸空心軸空心軸雙懸臂彈性卡扣雙懸臂彈性卡扣北京郵電大學(xué)彈性卡扣連接彈性卡扣連接直徑方向的干涉量直徑方向的干涉量dDIdId應(yīng)比槽寬S小一些， Id /S1，屬于彈性卡扣連接。軸和孔的彈性變形恢復(fù)使它軸和孔的彈性變形恢復(fù)使它們相互緊固。其裝配彈性比們相互緊固。其裝配彈性比)11(shKKK北京郵電大學(xué)彈性卡扣連接彈性卡扣連接裝配彈性比K低于軸和孔各自的彈性比。壓力裝配后，軸和軸套之間存在接觸壓應(yīng)力，這個(gè)壓應(yīng)力要經(jīng)過相當(dāng)長的時(shí)間才會完全釋放。由于塑料的黏彈性，經(jīng)應(yīng)力松弛和蠕變，該干涉應(yīng)力可能會消失，壓裝失效。北京郵電大學(xué)過盈連接過盈連接北京郵電大學(xué)簡稱焊接，它是利用熱塑性塑料在熱熔融簡稱焊

42、接，它是利用熱塑性塑料在熱熔融狀態(tài)下，分子鏈能夠自由流動，容易實(shí)現(xiàn)狀態(tài)下，分子鏈能夠自由流動，容易實(shí)現(xiàn)分子間的重新排列這一特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)塑料分子間的重新排列這一特點(diǎn)，來實(shí)現(xiàn)塑料零部件之間的連接的。焊接的基本過程是：零部件之間的連接的。焊接的基本過程是：（1）將待焊接的兩個(gè)塑料件在一定壓）將待焊接的兩個(gè)塑料件在一定壓力作用下緊靠在一起；力作用下緊靠在一起；（2）使結(jié)合處的分子鏈段處于熱熔融）使結(jié)合處的分子鏈段處于熱熔融狀態(tài)；狀態(tài)；5.3.3 熱熔焊接熱熔焊接北京郵電大學(xué)5.3.3 熱熔焊接熱熔焊接（3）在熱和壓力作用下，分子鏈段穿過）在熱和壓力作用下，分子鏈段穿過焊接界面相互擴(kuò)散和纏結(jié)，界面消失；

43、焊接界面相互擴(kuò)散和纏結(jié)，界面消失；（4）冷卻塑料件，鏈段凍結(jié)，兩個(gè)塑）冷卻塑料件，鏈段凍結(jié)，兩個(gè)塑料件結(jié)合在一起。料件結(jié)合在一起。北京郵電大學(xué)5.3.3 熱熔焊接熱熔焊接由焊接過程可知，實(shí)現(xiàn)焊接的三個(gè)必要條由焊接過程可知，實(shí)現(xiàn)焊接的三個(gè)必要條件是：件是：焊接溫度焊接溫度實(shí)現(xiàn)塑料的熔融和流動；實(shí)現(xiàn)塑料的熔融和流動；焊接時(shí)間焊接時(shí)間完成塑料的加熱熔融和冷完成塑料的加熱熔融和冷卻固化，建立起足夠的焊接強(qiáng)度；卻固化，建立起足夠的焊接強(qiáng)度；焊接壓力焊接壓力促進(jìn)塑料大分子相互擴(kuò)散，促進(jìn)塑料大分子相互擴(kuò)散，排出焊縫中的殘余氣體，使熔體填滿排出焊縫中的殘余氣體，使熔體填滿空隙?？障丁１本┼]電大學(xué)5.3.3 熱

44、熔焊接熱熔焊接熱熔焊接分為：熱氣焊接、熱板焊接、超熱熔焊接分為：熱氣焊接、熱板焊接、超聲波焊接等。確定焊接方法主要考慮的因聲波焊接等。確定焊接方法主要考慮的因素是焊接件的幾何形狀、節(jié)點(diǎn)載荷、尺寸、素是焊接件的幾何形狀、節(jié)點(diǎn)載荷、尺寸、成型成本和裝配成本。成型成本和裝配成本。方法原理特點(diǎn)適用場合熱氣焊接空氣或惰性氣體經(jīng)焊槍加熱后，用來加熱焊條和被焊塑料件，使之溶接。需供氣系統(tǒng)、焊槍及輔助工具，生產(chǎn)效率低、外觀質(zhì)量差；焊縫強(qiáng)度僅為塑料強(qiáng)度的50%80%。大多數(shù)熱塑性塑料。常用于硬PVC板料和管件的焊接北京郵電大學(xué)方法原理特點(diǎn)適用場合熱板焊接利用加熱板和電熔鐵等加熱工具，直接熔化被連塑件表層，移去后

45、加壓冷卻。工藝和設(shè)備簡單，接縫強(qiáng)度達(dá)塑件強(qiáng)度80%以上。但易引起開裂，工藝參數(shù)要求嚴(yán)格。不易分解的PE、PP、和PC等。超聲波用超聲波發(fā)生器的、幾十kHZ的頻率的機(jī)械能，使塑料件產(chǎn)生內(nèi)摩擦熱而熔融連接高效、高質(zhì)和低耗的熔接方法，但價(jià)格昂貴。在連接面上需設(shè)計(jì)突起的接頭。一般只能溶接同種塑料，不同塑料及非塑料有條件限制。摩擦焊接利用旋轉(zhuǎn)法或振動法使被連接塑料間摩擦生熱，加壓熔融端面使之焊接。焊接速度快，致密性好，接縫強(qiáng)度高，不易氧化。其接頭形式需凹凸、斜面或階梯相配。PVC、PE、PP、PA、ABS、POM和PC等多數(shù)熱塑性塑料。但僅適用小型圓形的棒料和管件。北京郵電大學(xué)方法原理特點(diǎn)適用場合振動焊

46、接兩個(gè)塑件被夾持在一起，一個(gè)被靜態(tài)固定，一個(gè)相對它振動產(chǎn)生摩擦熱。沿共同界面的將兩個(gè)塑件連接在一起。振動頻率為120240HZ，振幅為0.54mm?？捎糜诟鞣N塑料制品的焊接，且便于較大制品（500mm）的連接。因玻璃纖維取向影響，接縫強(qiáng)度差，不適合玻璃纖維增強(qiáng)塑料。電磁焊接電磁焊接的接合物是金屬粉末和熱塑性聚合物的混合物，結(jié)合劑在高頻磁場的感應(yīng)下，熔化周圍兩連接塑件。需310MHZ的磁場，有25kw的功率，需預(yù)制圓條或墊片狀結(jié)合劑置于焊接面。所有的熱塑性塑料，還可將塑料件與纖維織物、紙、皮革等焊接在一起。北京郵電大學(xué)1. 熱氣焊接熱氣焊接熱氣焊接是氣體加熱焊接法的簡稱，又熱氣焊接是氣體加熱焊接

47、法的簡稱，又稱熱風(fēng)焊。壓縮空氣或惰性氣體經(jīng)過焊稱熱風(fēng)焊。壓縮空氣或惰性氣體經(jīng)過焊槍中的加熱器，被加熱到焊接塑料所需槍中的加熱器，被加熱到焊接塑料所需的溫度，然后利用預(yù)熱氣體加熱焊條和的溫度，然后利用預(yù)熱氣體加熱焊條和被連接區(qū)，使之達(dá)到熔融黏稠狀態(tài)，在被連接區(qū)，使之達(dá)到熔融黏稠狀態(tài)，在不大的壓力下連接塑料，冷卻定型。大不大的壓力下連接塑料，冷卻定型。大多數(shù)熱塑性塑料都可以用熱氣焊接。多數(shù)熱塑性塑料都可以用熱氣焊接。北京郵電大學(xué)1. 熱氣焊接熱氣焊接優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（1）投入低）投入低（2）形狀自由）形狀自由（3）輕便性）輕便性（4）可以焊接難以連接的材料（如聚乙）可以焊接難以連接的材料（如聚乙烯、聚丙烯

48、）烯、聚丙烯）（5）加工尺寸沒有限制）加工尺寸沒有限制（6）易學(xué)）易學(xué)北京郵電大學(xué)1. 熱氣焊接熱氣焊接缺點(diǎn)缺點(diǎn)（1）效率低）效率低（2）需要附加材料（焊條）需要附加材料（焊條）（3）敏感性）敏感性（4）需要操作員成本）需要操作員成本北京郵電大學(xué)熱氣焊根據(jù)不同的場熱氣焊根據(jù)不同的場合焊縫有許多種：如合焊縫有許多種：如圖為單圖為單V形、雙形、雙V形形對焊、搭接式角焊等，對焊、搭接式角焊等，它們尺寸（它們尺寸（a、b、S、都有相應(yīng)的規(guī)定。都有相應(yīng)的規(guī)定。接頭設(shè)計(jì)接頭設(shè)計(jì)北京郵電大學(xué)2. 超聲波焊接超聲波焊接超聲波焊接是熱塑性材料的焊接方法之超聲波焊接是熱塑性材料的焊接方法之一，優(yōu)缺點(diǎn)共存。優(yōu)點(diǎn)如下

49、：一，優(yōu)缺點(diǎn)共存。優(yōu)點(diǎn)如下：（1）沒有附加材料）沒有附加材料（2）裝配容易）裝配容易（3）可以嵌入其他零件）可以嵌入其他零件（4）永久性）永久性（5）零件輪廓自由）零件輪廓自由（6）密封性好）密封性好北京郵電大學(xué)2. 超聲波焊接超聲波焊接（7）能耗低）能耗低（8）凈化空氣）凈化空氣（9）速度快，生產(chǎn)效率高，適合自動化）速度快，生產(chǎn)效率高，適合自動化生產(chǎn)生產(chǎn)北京郵電大學(xué)2. 超聲波焊接超聲波焊接缺點(diǎn)缺點(diǎn)（1）形狀限制）形狀限制（2）工藝限制）工藝限制（3）對電子元器件有危害）對電子元器件有危害（4）尺寸限制（）尺寸限制（0.23m0.3m）（5）材料限制）材料限制（6）噪聲）噪聲北京郵電大學(xué)2.

50、 超聲波焊接超聲波焊接由于費(fèi)用少和新的成型技術(shù)的出現(xiàn)，超由于費(fèi)用少和新的成型技術(shù)的出現(xiàn)，超聲波焊接的應(yīng)用越來有廣泛，由于它焊聲波焊接的應(yīng)用越來有廣泛，由于它焊接速度快、效率高、沒有環(huán)境污染，許接速度快、效率高、沒有環(huán)境污染，許多公司都把它作為焊接方法的最佳選擇。多公司都把它作為焊接方法的最佳選擇。總之，對于尺寸適中和相容性材料的相總之，對于尺寸適中和相容性材料的相對平滑的零件，超聲波焊接是一種快速對平滑的零件，超聲波焊接是一種快速的、清潔的、永久性連接熱塑性塑料零的、清潔的、永久性連接熱塑性塑料零件的方法。件的方法。北京郵電大學(xué)（1） 超聲波焊接的原理超聲波焊接的原理所有的振動都會產(chǎn)生聲音，然

51、而不是所所有的振動都會產(chǎn)生聲音，然而不是所有的聲音都聽得見，超聲波的意思是有的聲音都聽得見，超聲波的意思是“超過聲音超過聲音”。人類聽力的范圍是。人類聽力的范圍是18000Hz，高于這個(gè)頻率，人就無法聽，高于這個(gè)頻率，人就無法聽到。到。北京郵電大學(xué)（1） 超聲波焊接的原理超聲波焊接的原理在超聲波焊接中，在超聲波焊接中，通過焊頭在零件的接通過焊頭在零件的接觸表面引起分子和界面摩擦而產(chǎn)生振動。觸表面引起分子和界面摩擦而產(chǎn)生振動。聚合物開始局部地軟化，當(dāng)阻尼因子增聚合物開始局部地軟化，當(dāng)阻尼因子增加時(shí)，自身的反應(yīng)加速，使得大部分振加時(shí)，自身的反應(yīng)加速，使得大部分振動轉(zhuǎn)化為熱能，動轉(zhuǎn)化為熱能，這使塑料

52、零件的溫度升這使塑料零件的溫度升高到熔點(diǎn)。振動停止之后，保壓到產(chǎn)生高到熔點(diǎn)。振動停止之后，保壓到產(chǎn)生分子鍵連接，焊縫充分冷卻。分子鍵連接，焊縫充分冷卻。北京郵電大學(xué)（1） 超聲波焊接的原理超聲波焊接的原理從原理上看，振動源距離焊縫越近，接從原理上看，振動源距離焊縫越近，接近焊縫的零件吸收的振動損失越少，當(dāng)近焊縫的零件吸收的振動損失越少，當(dāng)焊頭放在距離焊縫焊頭放在距離焊縫6mm以內(nèi)時(shí)，叫做近以內(nèi)時(shí)，叫做近距離焊接，即使是薄壁和結(jié)晶或低硬度距離焊接，即使是薄壁和結(jié)晶或低硬度聚合物，也能收到極好的效果。聚合物，也能收到極好的效果。近距離焊接近距離焊接 遠(yuǎn)距離焊接遠(yuǎn)距離焊接北京郵電大學(xué)（1） 超聲波焊

53、接的原理超聲波焊接的原理遠(yuǎn)距離焊接用于較遠(yuǎn)距離，要求是無定遠(yuǎn)距離焊接用于較遠(yuǎn)距離，要求是無定形或高硬度的厚度較大的熱塑性塑料。形或高硬度的厚度較大的熱塑性塑料。近距離近距離 遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離北京郵電大學(xué)（2） 超聲波焊接的材料超聲波焊接的材料樹脂樹脂是決定超聲波焊接能量水平的一個(gè)關(guān)是決定超聲波焊接能量水平的一個(gè)關(guān)鍵因素。材料越硬，超聲波振動從焊頭到鍵因素。材料越硬，超聲波振動從焊頭到焊接面的傳遞越成功。理想狀態(tài)下，兩種焊接面的傳遞越成功。理想狀態(tài)下，兩種零件應(yīng)具有相同的聚合物組成可以確保焊零件應(yīng)具有相同的聚合物組成可以確保焊接兩側(cè)在相同的溫度下溶化。接兩側(cè)在相同的溫度下溶化。北京郵電大學(xué)（2） 超

54、聲波焊接的材料超聲波焊接的材料有些情況下，要求兩種零件材料不同。通有些情況下，要求兩種零件材料不同。通常，假如不同的材料彼此的玻璃化溫度差常，假如不同的材料彼此的玻璃化溫度差在在22C以內(nèi)，而且它們的分子結(jié)構(gòu)相似，以內(nèi)，而且它們的分子結(jié)構(gòu)相似，這樣就可以焊接。如聚碳酸酯和丙烯酸酯，這樣就可以焊接。如聚碳酸酯和丙烯酸酯，聚苯乙烯和改性聚苯醚。然而要求兩種材聚苯乙烯和改性聚苯醚。然而要求兩種材料在化學(xué)上必須是相容的，如料在化學(xué)上必須是相容的，如PP和和PE滿足滿足溫度要求，但化學(xué)上不相容，所以不能焊溫度要求，但化學(xué)上不相容，所以不能焊接在一起。而接在一起。而ABS和丙烯酸酯或聚苯乙烯可和丙烯酸酯或

55、聚苯乙烯可以焊接。以焊接。北京郵電大學(xué)（3） 超聲波焊接的接頭超聲波焊接的接頭所有種類的接頭設(shè)計(jì)的目標(biāo)都是使焊縫接所有種類的接頭設(shè)計(jì)的目標(biāo)都是使焊縫接觸面積達(dá)到最小。觸面積達(dá)到最小。北京郵電大學(xué)臺階式接頭是一種非常有效的連接方式臺階式接頭是一種非常有效的連接方式（3） 超聲波焊接的接頭超聲波焊接的接頭北京郵電大學(xué)3. 振動焊接振動焊接振動焊接在原理上與超聲波焊接有些相似，振動焊接在原理上與超聲波焊接有些相似，它可以描述為這樣一種方法，由于焊接尺它可以描述為這樣一種方法，由于焊接尺寸的限制，在超聲波焊接中斷的地方可以寸的限制，在超聲波焊接中斷的地方可以使用振動焊接。兩種方法可以互相補(bǔ)充，使用振動

56、焊接。兩種方法可以互相補(bǔ)充，但振動焊接設(shè)備的費(fèi)用高，通常只有不適但振動焊接設(shè)備的費(fèi)用高，通常只有不適合超聲波焊接的場合才使用振動焊接。但合超聲波焊接的場合才使用振動焊接。但實(shí)際上，所有熱塑性塑料構(gòu)成的焊件都可實(shí)際上，所有熱塑性塑料構(gòu)成的焊件都可以用振動焊接方法焊接。以用振動焊接方法焊接。北京郵電大學(xué)3. 振動焊接振動焊接兩種方法都是采用高頻振動產(chǎn)生熱量，但兩種方法都是采用高頻振動產(chǎn)生熱量，但以不同頻率和不同方式消耗這些熱量，超以不同頻率和不同方式消耗這些熱量，超聲波焊接是垂直的，頻率范圍是聲波焊接是垂直的，頻率范圍是1500072000Hz，通過分子摩擦產(chǎn)生熱量。，通過分子摩擦產(chǎn)生熱量。振動焊

57、接是水平的，振動頻率在振動焊接是水平的，振動頻率在120300Hz之間，當(dāng)移動焊件，通過表面摩擦產(chǎn)生熱之間，當(dāng)移動焊件，通過表面摩擦產(chǎn)生熱量。振動焊接的焊件比超聲波的大，并且量。振動焊接的焊件比超聲波的大，并且不需要導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。能量導(dǎo)向結(jié)構(gòu)限制了超不需要導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。能量導(dǎo)向結(jié)構(gòu)限制了超聲波焊接的加工方法（注射成型）。聲波焊接的加工方法（注射成型）。北京郵電大學(xué)3. 振動焊接振動焊接振動焊接的優(yōu)點(diǎn)：振動焊接的優(yōu)點(diǎn)：（1）沒有附加材料）沒有附加材料（2）表面處理要求低）表面處理要求低（3）裝配容易）裝配容易（4）可以嵌入其他焊件）可以嵌入其他焊件（5）具有持久性）具有持久性（6）內(nèi)部焊接）內(nèi)部焊接北京

58、郵電大學(xué)（7）形狀自由）形狀自由只要在要求范圍內(nèi)的一個(gè)水平焊接面，可只要在要求范圍內(nèi)的一個(gè)水平焊接面，可以處理任意形狀的焊件。以處理任意形狀的焊件。（8）密封）密封（9）能量效率高）能量效率高（10）凈化空氣）凈化空氣3. 振動焊接振動焊接（11）生產(chǎn)效率高）生產(chǎn)效率高每分鐘可處理每分鐘可處理430個(gè)焊件。個(gè)焊件。北京郵電大學(xué)（14）具有焊接大型焊件的能力）具有焊接大型焊件的能力1016mm2032mm。（15）控制精確）控制精確（16）迅速更換焊接）迅速更換焊接（17）容易控制）容易控制3. 振動焊接振動焊接北京郵電大學(xué)3. 振動焊接振動焊接振動焊接的缺點(diǎn)：振動焊接的缺點(diǎn)：（1）形狀要求）形

59、狀要求 必須是光滑的水平面必須是光滑的水平面（2）可能損壞電子元件及連接）可能損壞電子元件及連接（3）不能用定位銷）不能用定位銷（4）材料限制）材料限制（5）噪聲問題）噪聲問題（6）設(shè)備費(fèi)用高）設(shè)備費(fèi)用高北京郵電大學(xué)（1）振動焊接的原理）振動焊接的原理一個(gè)塑件被靜止一個(gè)塑件被靜止固定，另一個(gè)被固定，另一個(gè)被夾在振動器上。夾在振動器上。沿接觸面振動產(chǎn)沿接觸面振動產(chǎn)生的熱量，將兩生的熱量，將兩塑料件裝配連接塑料件裝配連接在一起。在一起。振動焊接生產(chǎn)周期為振動焊接生產(chǎn)周期為510s，振幅為，振幅為0.54mm，頻率在頻率在120300Hz之間。兩塑件常用氣壓自動之間。兩塑件常用氣壓自動夾緊，并能相對

60、趨近加壓和往復(fù)移動。夾緊，并能相對趨近加壓和往復(fù)移動。北京郵電大學(xué)（2）振動焊接的四個(gè)階段）振動焊接的四個(gè)階段1）接觸面通過振）接觸面通過振動，開始表面摩動，開始表面摩擦，產(chǎn)生熱量；擦，產(chǎn)生熱量；2）聚合物達(dá)到）聚合物達(dá)到熔融溫度，剪切熔融溫度，剪切熱使熔體厚度達(dá)熱使熔體厚度達(dá)到所需值；到所需值；3）振動摩擦產(chǎn)生的熔化熱量等于系統(tǒng)的熱）振動摩擦產(chǎn)生的熔化熱量等于系統(tǒng)的熱量損失，聚合物和流體達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定平衡狀量損失，聚合物和流體達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定平衡狀態(tài)；態(tài)；北京郵電大學(xué)（1）振動焊接的原理）振動焊接的原理4）振動停止，在）振動停止，在保壓時(shí)間內(nèi)冷卻保壓時(shí)間內(nèi)冷卻固化到連接強(qiáng)度固化到連接強(qiáng)度北京郵電大