1自攻螺釘連接:通過被連接部件上的原有孔眼,用金屬或塑料螺釘使其彼此連接的方法稱為螺釘連接。塑料部件上的孔眼可以用模塑或機械加工方法形成。孔眼的結構可以按其中是否有內螺牙而分為絲孔與光孔兩種。
用絲孔的螺釘連接,嚴緊程度不如用光孔的好,絲孔的形成又比光孔復雜,這是它的缺點,但能用于厚度不大的部件,這又是它的優點。用光孔的螺釘連接的優缺點與絲孔的相反,但須說明的是,這種連接在連接處常會形成內應力的集中,以及連接時必須用金屬制的自攻螺釘。
自攻螺釘是利用自身的螺紋,在擰入螺母零件的光孔時可以攻出內螺紋的螺釘。常見的幾種自攻螺釘如圖1所示。
自攻螺釘與機螺釘的螺紋參數主要區別在于螺距、螺紋高度、末端形狀不同。前者螺距大、螺紋高度高、末端形狀有利于擰入。其它如所用材料、力學性能也有所不同。一些新型自攻螺釘還在牙型角,螺紋頭數、螺桿外形等方面做了改進,使更好地適應螺紋自攻的特點和有更好的連接性能。
自攻螺釘開始在塑件中應用只是簡單的“移用”,后來才有了適應塑料性能特點的自攻螺釘。隨著塑料品種的不斷增加和應用范圍的日趨廣泛,自攻螺釘仍在不斷改進以適應新的需要。
自攻螺釘連接一般由三個部分組成:①自攻螺釘;②被連接零件;③螺母(塑料)零件。其中被連接零件可以是金屬或塑料等材料,螺母零件是帶有支柱的塑料零件。支柱有螺紋底孔供擰入自攻螺釘。由于自攻螺釘的自鎖性能好,一般不需加彈簧墊圈或平墊圈。自攻螺釘連接廣泛用于儀器儀表、電視機、錄像機、玩具等。自攻螺釘連接是可拆連接,實驗表明:正確的裝配和拆卸可反復數十次,而保證良好的連接強度。但好是不拆或少拆,在大批裝配時,由于裝配的不一致性,此點尤為重要。自攻螺釘的大優點是成本低,塑件的模具結構簡單。
目前國內在量使用的按GB922-76和日本JISB1115-76生產的自攻螺釘:AB、B、BT型三種。它們存在如下缺點:①大的擰入力矩;②易產生環狀應力;③螺紋淺,螺距小,牙形角大。近年來,先后研制了一些新型自攻螺釘,如圖2所示。
這些自攻螺釘彌補了普通自攻螺釘的不足,提高了連接性能,它們主要包括:①雙頭螺紋自攻螺釘;②自攻鎖緊螺釘;③大螺距、小牙形角自攻螺釘;④鋸齒形螺紋自攻螺釘;⑤小直徑自攻螺釘;⑥壓入型自攻螺釘。這些新型自攻螺釘在設計思想上一個重要內容是,讓不同的螺釘適用不同的塑料,讓螺釘的連接性能盡量適應塑性的性能。
2金屬螺紋嵌件連接:它是指在塑件中嵌入金屬螺紋嵌件,然后用普通機螺釘將被連接零件與塑件緊固在一起的方法。在塑件中嵌入金屬嵌件,可以有效地增加塑件局部的強度,彌補塑料固有的弱點。金屬螺紋嵌件年能提供的連接強度遠比自攻螺釘連接強度高,且適用于反復拆裝的場合。金屬螺紋嵌件常用的材料有鋼、銅、鋁等,嵌件有螺母形螺柱形式等,應用較多的是螺母嵌件。按嵌入塑料的時間不同,可分為兩大類:一類為模塑時嵌入的嵌件,另一類為模塑后嵌入的嵌件。
模塑時嵌入嵌件技術比較成熟,應用時主要考慮嵌件周圍的壁厚,塑件的合理結構等。設計時可選用標準的嵌裝圓螺母嵌件,也可根據需要自行設計。這種連接的缺點是模具結構復雜,生產效率低、成本高,除非必須,不輕易采用。
模塑后嵌入的嵌件避免了模具的復雜結構,又能保證很好的連接強度。其主要種類有①超聲嵌入嵌件;②擴張型嵌件;③自攻旋入嵌件;④線圈螺紋嵌件;⑤壓入型嵌件;⑥粘接型嵌件。這些嵌件是近年逐步發展起來的,并有成功的應用。常用的幾種模塑后嵌件如圖3所示。
這類嵌件連接的缺點是嵌件嵌入塑件時往往需志用的設備,一次性較大,但在大批是生產時,這些連接方法還是經濟的。
3塑料螺紋連接:塑料螺紋連接是指在塑件中采用內螺紋和塑料外螺紋的連接。其連接的緊固件可以是塑料內螺紋與機螺釘,也可以是塑料內螺紋與塑料螺釘,或是塑料螺釘加金屬螺母。塑料螺紋連接的設計主要是塑料螺紋的設計。塑料螺紋一般均采用普通粗牙螺紋、細牙螺紋會因強度太低而使螺牙開裂。塑料螺紋可由模塑和可由模切削兩種方法獲得。
模塑螺紋是指成型時在制件上留下的螺紋,其成型方法有:①用成型桿成型內螺紋,用成型環成型外螺紋;②用瓣合模成型外螺紋;③對韌性塑料采用強制脫模成型內外螺紋。模塑螺紋不能達到高精度,一般低于IT10-IT11級,螺紋直徑不能小于2mm,螺紋的長度一般不宜大于螺紋直徑的1.5倍。模塑螺紋的設計還要考慮塑件本身及模模具制造時的工藝性,這是非常重要的。
切削螺紋是在塑料毛坯上用機械切削獲得的。外螺紋常用車削可板牙的方法,也有用成型銑刀在銑床上加工的。切削內螺紋時先鉆孔,再用絲錐攻絲而獲得。切削塑料螺紋要根據塑料的特性選擇切削工藝參數。塑料螺紋連接的強度不高,生產效率低,只適用于單件或小批量生產且螺紋直徑較大的場合。
4片狀螺母連接:片狀螺母又稱為快速裝配螺母,具有良好的自鎖性能和快速裝配的特點。這種螺母用薄鋼板沖制而成。將約10mm*10mm的薄鋼板中間沖成兩夾片,夾片的上下錯開距離等于所用螺釘的螺距,兩夾片中形成的孔比螺釘內徑略大,鋼板厚度略小于螺距。裝配時,首先將這種螺母插入塑件的固定槽,擰入螺釘時螺母有一定的彈性從而夾緊螺釘,達到自鎖,如圖4所示。
采用的螺釘一般為自攻螺釘(取其螺距大的特點)。
片狀螺母的應用是近幾年的事,某些國家已將片狀螺母列為標準件生產。片狀螺母的連接強度很高,成本低、裝配迅速,值得推薦采用。這種連接由于其結構特征,適用于殼體零件的連接。片狀螺母的外形可以根據連接的需要,設計成合適的形狀,以利于塑件的裝配。
5螺栓連接:塑料制品的螺栓連接與金屬件的螺栓連接類似,即用普通螺栓螺母將兩零件夾持緊固,不同之處在于塑料的彎曲模量遠比金屬小,容易產生應力松馳,須采用措施來分散應力。根據連接結構不同,可用各種形狀的橡膠或其它材料的彈性墊以及大面積的墊圈等。這種連接適用于板形零件、容器和一些需要密封的場合。這種連接的強度和可靠性很高。
6鉚釘連接:用金屬或塑料鉚釘將兩個或兩個以上的零件連接在一起稱為塑料的鉚釘連接。常見的幾種塑料鉚釘連接如圖5所示。
當零件壁厚較薄時,可以用標準的金屬空心鉚釘穿過兩零件用專用的沖頭將鉚釘一端鉚死,這樣就形成了一個簡單的鉚釘連接。空心鉚釘鉚入塑件后可作為軸套,穿入軸后形成軸與套的連接,減少塑料的磨損。金屬鉚釘可根據需要,設計以適應各種情況的連接。
塑料鉚釘可以利用塑料固有的彈性變形設計成空心的,穿入兩連接零件后,再敲入一芯棒以脹緊連接;也可設計成實心的,采用過盈配合,裝配后將一端燙牢。塑料鉚釘常用尼龍、聚乙烯、聚丙烯、ABS塑料等。塑件鉚釘連接適用于連接強度要求不高的場合,多數情況下其連接也是不可拆的。
7卡入連接:卡入連接又稱卡裝或鉤扣連接。這種連接有多種形式,但都具有一個共同特征,即連接的兩零件中一個帶有凸緣部分,另一個帶有凹槽,裝配時其配合處產生瞬時撓曲變形個別現象凸緣卡入凹槽,將兩個零件鎖定,并處于無應力狀態。卡入連接示例圖如圖6所示。
卡入連接要求所用材料有很大的彈性變形,因而特別用于中低彈性模數的塑料如ABS、聚酰胺、聚碳酸脂、聚丙烯等。正確設計的塑件卡入連接具有良好的可靠性,連接強度好,結構簡單,經濟,可迅速連接兩個相同或不同材料的零件。大量生產時,卡入連接是所有塑料連接方法中成本低,裝配簡單速度快的。
卡入連接按結構特征和受力狀態,可分為懸臂卡入連接,環狀卡入連接,扭轉卡入連接等。其中懸臂卡連接是簡單,常用的。設計卡入連接可以通過計算許用撓曲力,過盈量,卡入力來保證連接的可靠性和連接強度。在結構設計時要盡量避免模具的抽芯,以方便模具制造和生產。
卡入連接已廣泛應用于各種塑料制品。如一種交通管制用的紅綠燈除燈泡和反光鏡外零件全部用塑料制造,其連接也全部用了卡入連接。同時還研究出了用有限元法分析、計算懸臂卡入連接的計算機軟件包,能對卡連接的參數求得精確解,使計算變得容易、高效,連接更加合理可靠。
8其他活動連接:根據具體情況,塑料部件也可用彈簧夾、彈簧插銷、鉸鏈、活栓鎖、彈簧鎖等進行連接。這些連接方法與金屬或其它非金屬制品的連接相同。采用的鉸鏈、活栓鎖、彈簧鎖等通由金屬制成,且有一定規格和標準。
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