塑胶件的机构组装.doc

塑膠件壓配
塑膠製件組裝中最簡單的是利用它們的彈性形成壓配組裝。組裝圓柱形塑膠製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大。
有紋理或滾花軸的扭曲強度包含某種程度的機械互鎖。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力集中效應不太敏感的更柔軟的、半結晶聚合物配合使用。機械設計 的改進如鍵槽或其他軸結構，也可提高輪轂\軸組裝的扭曲強度。
搭配組裝
搭配組裝最突出的缺點是接頭破壞，搭配接破很難或不可能修復。因此，對一定的産品，需要對所需的接頭進行保險設計。過剩度可能對設備和最終産品成本有一定影響，但製件的使用壽命延長了。另一個缺點是製件的配合公差較難控制。過盈或過度應力可能忖破壞；而欠盈可導致固定不緊或製件鬆動。
搭配接頭通常分爲1搭配接頭或梁、2環形搭配、3球窩搭配4扭曲搭配接頭。搭配接頭又可分爲可拆卸式和不可拆卸式。環形搭配接頭可用於組裝旋轉的對稱製件。
圖1所示爲常見的環向搭配組裝應用-推進式瓶蓋。與壓配不同，搭配組裝件組裝後通常處於無應力（或非常低的應力）狀態。
圖2所示圓柱形制件彼此是不同的，右邊的製件是雙向的，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90°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構相應的推進出力。
球窩搭配組裝是由環形搭配改進而成的。環形搭配組裝件最常用的是韌性或柔軟性材料。較硬材料生産的製件的推進\拔出力可能相當高。圖3所示的環形搭配經常用一些剛性更大的材料。
圖3 帶槽的環向搭配組裝實際上是一系列懸臂搭配梁
1- 帶槽的環向組裝（一系列懸臂凸緣）；
2- 嚙合部件

最常用的搭配接頭利用了一個翹曲懸臂梁並在配件倒角處被卡住。和環形搭配組裝一樣，懸臂梁組裝件可以設計成可拆式或不可拆式的。
預載荷控制也是設計懸臂梁元件的一個重要因素。當用搭配元件時，尺寸準確的重要性不能過人分強調。爲便於預載荷控制，當設計中使用彈簧或黏彈製件時，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泡沫桷膠或彈性部件，這樣公有差要求最小且控制了預載荷和振動（d<[a+b+c]）

懸臂搭配有時模塑成獨立的整體，通過機械固定件或機械連接固定在另一個製件上。
圖5 懸梁搭配有時模塑成可拆式製件並與其他塑膠或金屬製件相連.
懸臂梁可能嗇模具成本和複雜性。
搭扣配合接頭的結構要求特別重要，因爲1、搭配製件在組裝\拆卸中經受大的彎曲；2、搭配製件之間是機械連續的在使用中經受應力。必須把搭扣配合組裝的機械和結構特性作爲産品整體結構分析的一部分來評價。錐形梁的允許彎曲比等矩形橫截面梁大約高60°，但由於錐形梁的剛度下降，使拉伸強度和組裝\拆卸力降低。而當懸臂搭配梁經受彎曲載荷時，拉伸應力和壓縮應力都提高。

機械緊固件
機械緊固件包括機制螺釘、自攻絲螺釘、金屬嵌件、推進緊固件、變速夾、螺母、螺釘、雙頭螺栓、卡釘、活頁和各種專用金屬附件産品。機械緊固件大多是金屬的，在多數塑膠産品的使用範圍內其尺寸和性能幾乎不隨溫度、時間和相對濕度而變化。用不銹鋼或塑膠做的緊固件可在很高溫度或腐蝕性條件下使用。連接較大的塑膠製件時，機械緊固件有是與黏合劑一起使用。機械緊固件起夾具作用，當黏合劑交聯時，製件安裝就位，並且在産品使用過程中也增加了一種安全措施。機械緊固件是點接觸的，因此形成潛在的、局部高應力區域，這種緊固件在使用時需要孔洞，使應力集中和熔合線問題增加。使用機械緊固件達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製件。
組裝塑膠産品用的最多的一燈機械緊固件是螺釘。這些絲扣緊固件可任意控制組裝預載荷。根據螺釘用途而分的機械組裝方法包括：機制螺釘、帶有螺紋嵌件或模塑螺紋的機制螺釘以及自攻絲螺釘。
針對拆卸的設計産品必須具備兩個共同點：拆卸簡單且便宜，所選原材料必須容易回收且經濟。組裝件所用螺釘數且應保持最少，所用螺釘尺寸\類型應盡可能標準化。用氣動工具可快速移動螺釘，或當嚙合螺紋是塑膠時，有時可用強力將螺釘從嚙合製件的空洞或凸台中拉出。
機制螺釘和螺母
組裝塑膠産品中常用機制螺釘、螺母和墊圈。使用局限於産品表面要求不苛刻的操作中。機制螺釘組裝和自動化非常困難。如果被連接的兩個製件是由膨脹係數不同的兩種材料製成的，必須採用伸縮接頭或彈性墊圈調節不均勻的膨脹。
圖1 當塑膠製件固定在其他材料製件上時，可使用各種方法解決熱膨脹失配
(a) 緊間隙：應力或由於限制相對橫向運動面産生的翹曲；
(b) 過大的孔洞和彈性墊環；
(c) 凹槽：允許一個方向上的徑向運動；
(d) 壓縮彈性墊圈：補償由於CLTE失配造成的壓縮負荷變化；
(e) 過大孔洞：以部件找平爲代價允許相對橫向運動；
(f) 彈簧墊圈：用來補償由於CLTE失配造成的壓縮負荷變化。
當機制螺釘和螺母用來連接較較深的拉拔模孔時，製件中必須使用哈殼式組裝件、空心或圓柱形凸台，以便在螺釘周圍局部承載，防止螺釘上緊時造成大的表面彎曲，如圖1所示。凸台本身的內徑應該有近0.10in(0.25mm)的間隙，以利於組裝和解釋溫度或公差變化。
組裝過程中螺栓一般是預加載荷（即在對配對製件産生初始接觸後有一附加的擰緊力）。爲了補償熱膨脹失配，補償撓曲或尺寸變化、壓緊墊圈或將應力鬆弛或振動引起鬆弛的可能性降至最小。
圖2 空心凸台與機制螺釘和螺母一起使用限制變形
塑膠製件組裝中所用的螺釘帽的底面應該總是平墊圈頭型。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。常用的平綬載荷分佈墊圈可與圓錐形、波形彈簧或陰謀防松墊圈一起使用以抵消應力鬆弛作用或熱誘導尺寸變化。
在需要改進耐化學性（特別是酸和堿）或電絕緣性的應用中，塑膠緊固件特別合適。用塑膠機制螺釘組裝製件似乎也是解決與普通鋼制機制螺釘有關的熱膨脹係數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點是減少了對車螺紋的金屬螺母製件的需要（及相關的墊圈）因此使生産組裝件所需製件數目降至最低。使用較大螺釘時，如直徑大於6.35mm，接受螺紋可直接被模塑在塑膠製件中。自攻絲螺釘凸台組裝件一般包括螺釘、直通間隙凸台及封閉定們凸台。
標準的自攻絲螺釘尺寸範圍從#2到直徑8.0mm不等。最常用的螺釘尺寸是#4、#6、#8和#10。自攻絲螺釘可分爲自紋螺絲螺釘（車制螺釘）和螺紋成型螺釘。把自攻絲螺釘壓入塑膠台中時，切削嚙合螺紋，面螺紋成型螺釘沒有切削能力，僅僅在被壓入時替換材料。所用螺釘類型、尺寸及在特定應用中所用的凸台裝置的設計要根據許多産品要求和性能標準，包括：
l 螺釘耐抽出性
l 夾板載荷要求和衰減速率
l 反復組裝要求
l 扭拒保持和抗振動性
l 凸台組裝環應力
l 組裝特性如剝離\驅動扭矩比
標準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，在塑膠凸臺上切削螺紋，會産生碎屑。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，是最普通的標準切削螺釘。BF也有寬的間距，當使用較軟的材料時，有槽的切割螺紋往往可能被堵塞。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於6900Mpa的玻璃補強材料制甩的T型螺釘是有效的。螺紋切削螺釘適於與易裂紋的玻璃質無定形材料一起使用。
標準螺紋成形螺釘在被壓入定位凸台中時，形成嚙合螺紋。由於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膠材料一起使用。常與屈撓模量低於2760Mpa的塑膠材料一起使用。如果凸台設計適當，具有寬間距的B型螺釘也可與剛性的、玻璃補強的材料一起使用。60°螺紋角的標準螺紋成型螺釘産生相對高的徑向和環應變，導致高的殘餘應力。齒面間材料的壓縮可能也高。多數應用中，常推薦使用較寬螺紋間距的AB型或B型螺釘，而不是C型。
爲塑膠材料設計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是橫截面爲三角形（小三角形）而不是圓形的常採用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°螺紋角使徑向和環向應力較低，允許使用較薄的凸台壁。
4. Polyfast有一個不對稱的螺釘外形。寬間距螺紋具有35°前緣和10°後緣。適合與韌性更好的熱塑性塑膠一起使用。
彈簧墊圈可用螺釘鬆開或預組裝。這些墊圈通常是錐形的或波浪形結構，可以保持夾持負荷和減少材料冷流或蠕變的影響。
自攻絲螺釘凸台設計 多數塑膠模塑零件的壁厚不能適應外形尺寸及與多數螺釘固定體系有關的應力。在組裝時是需要增加局部壁厚的。一般不建議在製件側壁局部增厚（完整凸台）。只要可能，爲了使産生凹痕和收縮空洞的可能性降至最低，凸台應該是無固定的、裝有角撐板的或用加強筋與側壁相連。凸台可設計在任意位置或用加強筋連到側壁上，增加凸台的扭轉和彎曲強度，並通過在模具充填過程中改善材料流動和排氣性能，提高工藝性能。凸台定位孔的深度應該比螺釘嚙合長度大。凸台外徑在公稱螺釘直徑的2.5-3.0倍之間。而定位孔直徑一般爲螺釘直徑的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。用雙頭螺栓傳動器將這些專用螺釘壓入塑膠凸台中，機制螺釘螺紋端部暴露。第二個製件用螺母鎖在機制螺釘上。
凸台帽 凸台帽模壓在空心塑膠凸台頭部的金屬固定件上。可以提供環向和軸向補強，降低了凸台裂縫的可能。凸台帽與螺紋成型縲釘一起使用，並包含一個提供附加強度的單螺紋。
金屬板凸台壓在凸臺上，增強凸台並提供附加組裝強度。

驅動式雙頭螺栓/推進式緊固件 推進式機械緊固件，多數使用倒鈎或半撐牆環，這般在一次組裝中使用。特點是其抽出力大於嵌入力。

推進/開啓型緊固件 是自鎖或自攻絲緊緊固件，代替了標準螺帽/防松墊圈組裝件。這些緊固件和金屬雙頭螺栓或接線柱一起使用。或可與模塑在製件中的凸台下使用鎖住嚙合製件。
鉚釘和墊環 有時用塑膠注塑産品的組裝。鉚釘和模制孔間的間隙推薦值爲0.25mm。通常有較軟的金屬如鋁或用塑膠材料如LCPS生産鉚釘。