注塑成型的塑料连接件设计

文章编号:100523360(2004)0420010205

注塑成型的塑料连接件设计

李　树1,揣成智1,刘风芝2

(1.天津科技大学,天津300222;2.太原市物产集团,山西太原030002)

摘　要:　介绍常用注塑成型连接件的材料选择、连接原理、基本类型、尺寸和形状设计要点及实际使用情况等。

关键词:　塑料连接件;连接原理;连接类型

中图分类号:T Q320.662;T Q320.74 文献标识码:B

收稿日期:2004203216

1　前言

注射成型连接件的设计是塑料制品设计中不可缺

少的内容。它和大多数塑料注塑件一样,都是产品的组成部分,它们既可以互相组装成一个制品,也可以与其他材料的零部件组装成制品。如果不采用塑料连接件连接,而采用金属的螺钉、销钉等连接件会使塑料制品尺寸变大且结构不合理;用带螺纹的金属嵌件作为塑料件的连接件,会给制品的成型带来困难,也不能自动化的生产制品,特别是用注塑成型的方法生产制品,此缺点更为突出,它使注塑模具的结构更为复杂,产品的成本也相应提高[1]。而利用塑料的良好弹性,柔软性、优良的抗疲劳等特性可设计出各种实用可靠的连接件。它们具有结构简单,安装牢固、装配容易、加工方便、不附加紧固件、价格便宜等优点,可用于仪表、仪器、家用电器等行业。通常使用的注塑成型塑料连接件可分为两种结构形式[2]:一种为可拆卸连接;另一种为不可拆卸连接。现主要讨论这两种连接的连接原理、连接尺寸及制品的形状设计。

2　可拆卸连接

可拆卸连接是指拆开连接件时,构成连接的所有

零件都不发生破坏。同时要求可拆卸连接的结构在使用期的工作条件下,在多次拆卸2连接后零件的相应位

置和相关尺寸仍保持一定的精度。利用塑料材料本身具有的良好弹性、韧性等特点,可设计出多种实用的可拆卸连接的塑料件。

2.1　搭接连接

搭接连接是一种允许有较大弹性形变的紧密连接方式[3]。全部连接基本上都是在一个制品上模塑出凸台、凸耳或倒钩臂,将其插入到另一个模塑制件上相应的凹口、倒陷或孔中。它是塑料制品中最廉价、最方便的连接方式之一,用于可拆卸连接。下面介绍几种常用的搭接连接。2.1.1　夹环连接 图1为夹环连接,夹环提供了柔软的没有轴向装配的连接,它允许连接处多方向自由弯折。用于盖和底的夹环连接可在塑料件上设计凸起或沟槽来辅助准确定位。它可以用任何柔性塑料制造,如聚乙烯、聚丙烯、软聚氯乙烯等

。

图1　盖和底成一体的夹环连接

2.1.2　搭扣连接

图2为搭扣连接,图中有三种不同的搭扣和孔眼形状。主要用于塑料布和片材的搭接,所有用于注塑成型的塑料材料都可以采用这种连接方式。

2.2　卡夹连接

卡夹连接是利用塑料的弹性变形,实现两个零件

1

塑料科技

P LASTICS SCI.&TECH NO LOGY №

4(Sum.162)

August 2004

图2　搭扣连接

(a)圆扣;(b)插头扣;(c)带扣

的快装、速拆的一种连接方法,用于可拆卸连接的场合[4]。采用卡夹弹性连接,还可实现塑料件与其他材料制件的连接,且装配后无载荷作用,不存在蠕变和振动导致的松动现象。制做卡夹连接件的材料大多采用聚碳酸酯、尼龙、ABS、聚甲醛等塑料,其成型的方法主要采用注塑成型。

2.2.1　悬臂卡夹连接

最常见的悬臂卡夹连接是利用一个翘曲的悬臂并使其在配件倒角处卡住,如图3所示。由于悬臂上的凸起设计了斜坡返回角,容易拆开,倾斜角和悬臂的结构控制了相应的组装力和拆卸力。

U型悬臂梁也是常用的可拆卸连接方法,如图4所示。装配和拆卸的变形顺序可使由于过渡弯曲而造成的破坏程度降至最低,这种连接也可达到相对大的弯曲。

2.2.2　旋转卡夹连接

图5为旋转卡夹连接,基本特征是:(1)两塑料件彼此啮合;(2)在变得坚韧过程中卡夹产生弹性力;(3)当达到最终装配位置时,两塑料件间无作用力。

图5(a)下面的塑料件上有一斜面凸起的导向面

,

图3　带有倾斜返回角的悬臂梁

可被快速压入和放出

图4　U形悬臂的拆开(变形)顺序

a-凸起结构;b-卡口结构

图5　旋转卡夹连接

1向下;2旋转;3弹簧

使上面相配的塑料件沿箭头方向旋转进入凹槽,构成连接。图5(b)为卡口状灯泡插座式结构,底部的压缩弹簧用来卡紧部件,装拆方便。

2.2.3　插扣连接

插扣连接的形式很多,它是利用机械互锁和两零件之间的摩擦力使塑料件彼此连接,图6中(a)和(b)是较典型的插扣连接。

11

李　树,等　注塑成型的塑料连接件设计

图6　插扣连接

2.2.4　卡夹连接部分和模具的关系

使用卡夹连接非常简单并且降低了组装操作成

本,但它们会使注塑模具结构变得非常复杂。卡夹连接必须有倒角,因此增加了注塑模具的成本和模具的复杂性。为了避免这种情况,图7所示从制件的侧壁向下延伸的悬臂钩面向外,这样容易模塑,用简单的两板式模具就能生产制品。反之,将自锁梁上的90°钩形物面向内侧,如图8悬臂上有90°倒角,制品就不能推出,改成图9形式虽能使制品推出,但模具结构复杂很多

。

图7　悬臂梁钩朝外的结构

图8　不能用简单推出装置顶出制品　

3　不可拆卸连接

柔性铰链和压力装配是塑料件装配方法中较特殊

的两种不可拆卸连接。柔性铰链是利用高聚物的取向和抗弯曲疲劳特性设计的。塑料的压力连接必须考虑时间、温度和注塑件上熔合缝的影响。此二种连接一旦拆卸,会使被连接件破损

。

图9　推出悬臂的推杆

1推杆;2推顶定位板;3推杆兼回程杆

3.1　柔性铰链连接

两个塑料件以铰链形式连接是一种常见的组件活动连接方式[5]。它绕着一个固定的装配轴线转动,既能阻止非转动方向的位移,又能承受上万次的弯折,有效地减少了装配零件的数目。3.1.1　材料及成型方法

制作柔性铰链的主要材料是聚丙烯,通过注塑成型来得到柔性铰链连接。但也可以通过热压、挤压、吹塑等方法来制造。用聚丙烯共聚物制造的柔性铰链,可弯折上百万次。聚氯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚乙烯也可以通过注塑等方法成型柔性铰链。3.1.2　设计

下面以聚丙烯柔性铰链的设计为例,讨论一下设

计要点。

图10为注塑铰链,图10(a )所示的铰链处最佳长度为115mm ,铰链中心处塑料厚度为0125mm ～0138mm ,长度约015mm 。当带有铰链的塑件从模具中

取出后,趁热将铰链人工弯折若干次,使铰链处的分子在外力作用下拉伸定向,以提高铰链的弯折次数,如图10(b )所示,弯折角为90°～180°。

注塑成型的柔性铰链浇口位置对铰链的质量和使

用寿命有很大影响,见图11。一般将浇口位置设在使熔体垂直于铰链的旋转轴方向上,如图11(a )所示。塑料熔体从制品的大侧面流向小侧面,当熔体流过很薄的铰链时分子会产生流动取向,这样制成的柔性铰链弯折次数高,使用寿命长。若在平行于旋转轴方向上开设浇口如图11(b )所示,在铰链处会出现缺料,冷接缝等流动缺陷。

柔性铰链在转动时应考虑定位,可分别在两个配

21李　树,等　注塑成型的塑料连接件设计