材料性質(zhì)與塑件設(shè)計(jì)-wenkub.com
2025-07-07 21:06 本頁(yè)面
【正文】 圖 522 超音波熔接之小三角形的能量導(dǎo)引 其它的熔接方式必須使用人力，目前不太實(shí)用，仍有待研究。 超音波熔接 應(yīng)注意到 兩種材料的兼容性。模具上也可以設(shè)計(jì)支撐鑲埋件的結(jié)構(gòu)，例如孔洞或柱樁。金屬鑲埋件可以用來(lái)導(dǎo)電，增強(qiáng)塑件，提供組合用之螺紋。內(nèi)螺紋之射出通常需要以人工或模具動(dòng)作回轉(zhuǎn)模具組件。太小的螺紋，特別是與金屬螺絲釘配合的螺紋，容易變形而失去抓力。 (2) 一體成形螺紋 塑件之一體成形螺紋 (molded threads)可以避免使用 螺絲釘 和鉚釘?shù)阮~外固定組件。必須永久固定的塑件應(yīng)該采用 鉚 釘。 ? ?? 螺絲釘 螺紋與頭部 之 毛邊、鉚釘毛邊等都可能造成應(yīng)力，導(dǎo)致塑件提早 破壞。 允許的最大扭曲角φ pm受限于允許的剪應(yīng)變?chǔ)?pm， rlpmpm ??? ??? 1 8 0 其中 φ pm= 允許的最大扭曲角ψ pm(度 )； γ pm= 允許的剪應(yīng)變； l = 扭轉(zhuǎn)臂長(zhǎng)度； r = 扭轉(zhuǎn)軸半徑。 圖 518 典型之懸臂搭扣連接。組合應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)材料的比例極限 懸臂搭扣的寬度或厚度都可以設(shè)計(jì)成斜度，如圖 518。于退出時(shí)，作用在干涉環(huán)的應(yīng)力必須維持在材料的比例極限之內(nèi)。 圖 519假設(shè)剛性軸（通常是金屬）插入或退出塑料轂，并將之撐開(kāi)，此插入或退出的極限應(yīng)力值σ不得超過(guò)塑料材料的比例極限，而且造成軸的變形量不得超過(guò)軸的允許變形量 (或倒勾的允許變形量 y)。 (1) 圓形搭扣連接 圓形搭扣連接 (annular snapfit joints)如圖 518，根據(jù)插入軸直徑和回復(fù)角的選定，圓形搭扣可以設(shè)計(jì)成 可分離式 、 難分離式 或 不可分離式 。此外，在金屬軸與塑料轂之間不應(yīng)該設(shè)計(jì)錐度之配合件，否則會(huì)造成過(guò)量的應(yīng)力。 υ h = 轂材料之浦松比。 D = 轂外緣直徑， 單位 mm。 圖 517 金屬軸件壓入塑料轂的最大干涉極限。 圖 517畫(huà)出最大干涉極限圖。 圖 515 使用唇板與溝槽提供良好的配合 塑件與金屬件之間的配合，應(yīng)確定在塑件與金屬件之接合處保留有足夠的膨脹裕度給塑件，如圖 516。塑件與塑件間的配合應(yīng)注意： ? ?? 兩種相同材質(zhì)塑件之間的配合，可以參考塑料供貨商提供的公差值。 圖 513 波浪形 強(qiáng)化結(jié)構(gòu) 圖 514 平坦表面加設(shè)蜂巢狀的肋 55 組合之設(shè)計(jì) 使用塑料成形的一項(xiàng)重要優(yōu)點(diǎn)是可能將先前的好幾個(gè)組件連接成為單一組件，這包括許多功能性組件和固定組件。使用凸轂 (bosses)時(shí)，不應(yīng)該凸轂將連接到平行之塑件壁面，必須和壁面維持一段間距。開(kāi)模斜角使得從肋頂部到根部增加肉厚，每一度開(kāi)模斜角會(huì)使一公分高肋的根部增加 。太粗厚的肋會(huì)在塑件的另一面造成凹痕；太薄的肋和太大的開(kāi)模斜角會(huì)造成肋的尖端充填困難。 ? ?? 必須有圓柱形表面之走紙用滾輪和導(dǎo)軌。 肋 (ribs)是達(dá)成所需剛性和強(qiáng)度，并且避免粗厚剖面的有效方法。 54 肋之設(shè)計(jì) 塑件設(shè)計(jì)之結(jié)構(gòu)完整性的主要考量是：塑件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須足以抵抗預(yù)期負(fù) 荷。塑件尺寸的設(shè)計(jì)，應(yīng)將使用塑料之材料性質(zhì)和負(fù)荷類型、使用條件之間的關(guān)系列入考慮，也應(yīng)考慮組件的組合需求。請(qǐng)參閱圖 510。肉厚較厚的塑件需要較長(zhǎng)的冷卻時(shí)間和較長(zhǎng)的保壓時(shí)間。 常見(jiàn)的高于室溫之極端溫度條件的應(yīng)用包括： 熱液體的容器、熱水管線組件、含有加熱組件之裝置、直接曝于日光之下的搬運(yùn)工具 、 儲(chǔ)存在無(wú)空調(diào)建筑之塑件。要使高溫對(duì)于熔膠的影響最 小化，就必須選用適當(dāng)熔點(diǎn)的塑料和適當(dāng)?shù)纳涑隽贤瞾?lái)進(jìn)行射出成形。應(yīng)避免在高應(yīng)力區(qū)施加高速負(fù)荷和沖擊性負(fù)荷。 ? ?? 注意圓角的設(shè)計(jì)以 避免應(yīng)力集中。 523 反復(fù) 性負(fù)荷 當(dāng)塑件承受反復(fù)性負(fù)荷，應(yīng)考慮在其壽命內(nèi)預(yù)計(jì)承受負(fù)荷的次數(shù)，下列數(shù)字提供典型反復(fù)性負(fù)荷的范例。其于設(shè)計(jì)上應(yīng)考慮： ? ?? 使用潛變模數(shù)，以避免應(yīng)力破裂破壞，維持接點(diǎn)緊密結(jié)合和塑件功能。使用肋或角板等強(qiáng)化結(jié)構(gòu)，可以改善塑件的強(qiáng)度。根據(jù)塑件承受負(fù)荷或拘束條件的不同，可以區(qū)分為拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、扭曲強(qiáng)度，撓曲強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。 塑件長(zhǎng)期存放于低溫時(shí)，應(yīng)考慮因素： ? ?? 塑件尺寸縮減正比于其長(zhǎng)度、溫度下降量、及熱膨脹 (熱收縮 )系數(shù)。 分子鏈的配向性和添加纖維的配向性會(huì)造成塑件尺寸不等向的變化，其在流動(dòng)方向比截面方向具有更大的熱膨脹系數(shù)。根據(jù)塑件強(qiáng)度及上升溫度情況，此破壞可能立刻發(fā)生或延后發(fā)生，所以設(shè)計(jì)塑件與金屬組件組合時(shí)，必須將其 尺寸變化的安全裕度列入考慮。 圖 59 塑料應(yīng)力集中是其厚度與圓角半徑的函數(shù) 515 熱機(jī)械行為 熱膨脹系數(shù)是溫度從一特定值上升時(shí)，材料尺寸變化的量度。塑料材料承受高速的負(fù)荷時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出脆性而沒(méi)有拉伸的傾向。 圖 58 典型的撓曲疲勞 SN曲線具有一個(gè)應(yīng)力忍耐限度， 在此限度以下的應(yīng)力不會(huì)造成破壞。隨著反復(fù)性負(fù)荷的頻率數(shù)目增加，造成塑件因疲勞而破壞所須的應(yīng)力會(huì)降低。 513 疲勞 當(dāng)設(shè)計(jì)的塑件承受周期性的負(fù)載時(shí)，就應(yīng)考慮疲勞效應(yīng) (fatigue)。 應(yīng)力松弛是潛變的一種推論現(xiàn)象。
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