非金属零件螺纹及嵌件的设计案例分析教材.docx

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非金属零件螺纹及嵌件的设计案例分析教材

5、孔的设计：

（1）、孔的类型：

包括通孔，盲孔（不通孔），螺孔及异型孔，多层次孔

1）、通孔：

一般用于通风散热，装配定位。

A）、孔间距：

最少要大于等于直径

B）、孔四周增厚胶位，以增加强度。

D）、孔的成型方法：

碰穿，插穿和前、后模镶针的碰插穿。

2）、盲孔：

一般用于装饰外观，装配定位、固位。

A）注射成型时针易被冲弯，故孔深＜孔径X4.

B）若孔径又小又深时，可啤塑后机械加工。

3）、胶件上的螺丝柱孔：

ⅰ

A）、通常情况下是盲孔；ⅱ

B）、可做成两头盲孔，以减小孔深；ⅲ

C）、螺丝柱孔径与自攻螺丝直径的关系，如下图

4）、异形孔：

一般用于通风散热，装饰外观。

成型时应尽量采用

碰穿。

5）、多层次孔：

要加深半穿孔洞之深度则可用层次孔洞

在塑物上开孔洞或切口可使其和其它零件组合以达成更多之功能及更具

吸引力。

图2-14为孔洞的一般类型

2）孔的设计原则：

1）、全穿孔洞比半孔洞易于加工，因为前者之穿孔销可在两端寻得支撑，而后者由于只有一端获得支撑，易被熔融之塑流进入模穴时，使穿孔销偏心而造成误差。

所以，一般半穿孔之深度以不超过穿孔销直径两倍为原则。

若要加深半穿孔洞之深度则可用层次孔洞如图2-15所示。

2）、由于塑塑胶常会在穿孔针旁形成缝合线之故，我们可以将其先做成凹痕或小凹洞，成形后再以钻孔针予以钻孔，如此可防止缝合线造成之强度减少亦可降低模具成本如图2-16所示，但同时也可以增加加工成本。

也可孔四周增厚胶位，以增加强度。

3）、于成型大多数之热塑性塑料时，在洞壁和塑物外壁间之宽度至少要和孔洞之直径相等及孔洞与孔洞内壁间之厚度至少要和孔洞之直径相等如图2-17所示。

若为半孔洞，则其底部之壁厚至少须为其孔洞直径的1/6，否则模制后会膨胀如图2-18所示

举案例说明：

孔边到底面的距离等于直径，到边≥2倍直径

孔棱边倒圆

角，有利于装配，按键复位及解决应力问题,同时外观完

加倒角而不加圆角、目的在有利于装配

6．螺纹的设计：

塑胶内的入件通常作为紧固件或支撑部份。

此外，当产品在设计上考虑便於返修、易於更换或重复使用

等要求时，入件是常用的一种装配方式。

但无论是作为功能或装饰用途，入件的使用应尽量减少，因使用入件需要额外的工序配合，增加生产成本。

入件通常是金属材料，其中以铜为主。

入件的设计必须使其稳固地嵌入塑胶内，避免旋转或拉出。

入件的设计亦不应附有尖角或封利的边缘，因为尖角或封利的边缘使塑胶件出现应力集中的情况。

1）螺纹分类：

分联接螺纹和传动螺纹形，见下图

2）螺纹五要素：

1）牙型、2）、直径、3）、线数、4、导程和螺

距、5）、旋向。

联接螺纹传动螺纹

（3）加工方法有注射成型，机械加工，自攻。

（4）注射成型时，外螺纹采用瓣合模（即哈夫模）成型。

内螺纹成型有两种方法：

强行脱模和采用特殊的内螺纹脱模机构（如带硅胶头的折叠型芯、可互换型芯、齿条、丝杠转动螺纹脱模机构等）。

螺纹强行脱模的计算公式：

伸长率=（螺纹大径-螺纹小径）/螺纹小径X100%≤（ABS8%，POM5%，PA9%，

LDPE21%，HIPE6%，PP5%）

（4）设计原则：

1）、不管是外螺纹或内螺纹，皆可在模具内成型，避免了利用机械加工之麻烦。

设计内，外螺纹时，其基本规格设计须如下图所示。

内螺纹底部未螺纹化的直径必须等于或小于螺纹的最小直径如图2-19（a），A≧B。

若是外螺纹，则其底部未螺纹化的直径必须等于或大于螺纹的最大值径如图2-19（b），

B≧A。

2）

、成型螺纹必须避免在未端收尾，以免造成应力集中，使该区域强度变弱如图2-20。

七、嵌件设计：

嵌入件（Moulded-inInserts）

基本设计守则：

塑胶内的入件通常作为紧固件或支撑部份。

但无论是作为功能或装饰用途，入件的使用应尽量减少，因使用入件需要额外的工序配合，增加生产成本。

入件通常是金属材料，其中以铜为主。

入件的设计必须使其稳固地嵌入塑胶内，避免旋转或拉出。

入件的设计亦不应附有尖角或封利的边缘，因为尖角或封利的边缘使塑胶件出现应力集中的情况。

1、应用范围：

如电源插头、手紧螺丝、手机充电器等。

2、嵌入的方式：

用于塑料品的金属嵌入物，通常用以承担产品被磨损、撕裂的力量或

用以与电气相连及装饰用。

嵌入物之类型有两种:

（1）、一种为成型前模内插入物；

同步成型嵌入是在部件成型前将入件放入模具之中，在合模成型时塑料会将入件包围起来同时成型。

若要使塑料把入件包合得好，必先预热後才放入模具。

这样可减低塑料的内应力和收缩现象。

嵌入件具中等或极粗的刻痕以提供足够的力量防止滑动

（2）、另一种为成型后插入物；

成型後嵌入是将入件用不同方式打入成型部件之中。

所采用的方法有热式和冷式，唯原理都是利用塑胶的热可塑特性。

热式是将入件预先在嵌前加热至该塑胶部件融化的温度，然後迅速的将入件压入部件上特别预留的孔中冷却後成型。

冷式一般是使用超声波焊接方法把入件压入。

用超声波的方法所得到的结果比较一致和美观，而预热压入在工艺上要控制得好才有好的效果。

否则出现入件歪斜、位置不正、塑料包含不均匀等现象形成坏品。

正常情形下入件是在塑胶成品平面对齐或在塑胶成品平面之上。

嵌入件可螺纹化或是预热的方法来装

3、嵌入物考虑以下几个因素通常模制嵌入物时，我们须考虑以下几个因素：

1）插入物须能提供所需要的机械强度。

2）在所有的塑料中，塑模的嵌入物须不具转动性。

3）固定的壁厚必须围绕嵌入物之四周，以防止塑料冷却时发生裂化

4）当插入物嵌入塑物中后，可能须要再修饰，二次加工等耗费金钱的步骤。

4、设计注意之点：

（1）、嵌入物必须与塑模打开或关闭的移动方向平行。

因为直角或斜角之插入物在模制时是非常困难且费成本的如图2-21所示。

2）、不管是阴或阳之嵌入物，皆须要有一肩座，以防止塑料化合物

流入螺纹中。

如图2-22所示，（a）不具肩座嵌入物，须避免之。

（b）为单一封合

肩座。

（c）双封合肩座，此种最理想，但成本较高。

3）、提供足够之塑料于插入物的四周或是增加嵌入物与外壁之距离

犹如孔洞设计的位置一样，插入物的位置设计方法与其大同小异。

设计插

入物时除考虑机械应力外，由于嵌入物本身之高热膨胀系数，造成塑物之热应力

亦须考虑。

所以当塑物冷却时，塑料会比金属收缩的还多，造成应力集中以致尔后插入物周遭龟裂。

预防的方法是，提供足够之塑料于插入物的四周或是增加嵌

入物与外壁之距离。

表2-4为一些常用的塑料于嵌入物四周所须之最小厚度以

避免龟裂

5）、不同材料的设计要点

POM

POM成型时，因塑料和镶入件收缩比率而有应力产生。

渐渐在镶入件的地方发生了龟裂现象而成品破裂，以下方法可改善成品破裂现象。

用温度达90℃左右的镶入件放于模腔内成型。

模具内温度打90℃左右。

镶入件要洁净及避免有尖角或利边。

PBT

镶入件通常是用以装配方便或维修容易为目的的，但亦有的是特殊用途

如金属扣等。

为了使镶入件在塑胶成品内减低应力和因不同物料的热膨胀系数所影响，镶入件尽量不要有尖角，防止拔出和转动的凹槽要使用简单的设计，压花的花纹面积不要太大，压花的边要和镶件边位远离，花纹的地方要放于稳藏处。

镶入件表面不能有任何不相容的化学药品如润滑油等。

在放入模具生产是使用80至110℃的模温来减低成型后的内应力。

PBT入件压花的设计