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塑料零件中更松的配合公差的设计方法-结构设计进阶

 学习新知识tzh 2023-07-11 发布于广东

为了能够在满足零件性能的前提下设计出最松的配合公差,最基本的原则就是利用塑料材料的属性。在这方面最重要的一点就是改变塑料的刚度,从而使其中的个配合元件比另外一个元件的硬度要高。借助于这种属性,其中比较硬的零件将引起另外一个零件按照它的外部轮廓做相应的变形,如图 2-14 所示。两种材料之间的刚度差别越大,这种方法的使用就越简单。正常情况下,内部零件是更硬的零件。但是也可以在外部零件中使用更硬的材料,虽然这样的设计范围要相对小一些。

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如果两种材料必须用刚度比较接近的材料制成。为了达到这个目的,可以将其中一个零件的壁厚减薄,但是零件在刚度方面的差别要小得多。在某些情况下,热量也可以产生相同的效果。在溶剂配合中,溶剂在有些情况下也可以将零件软化可以达到相同的效果.

1.三点定位

公差制定过程中的下一个原则就是三点定位原则。这种方法见图 2-15 (a),其中圆柱部分完全被圆周方向上的三个点所限制。这也是所需要的全部工作。

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2-15 (b)表示在矩形物体中采用三点定位方法的示意图。在这种结构中,在垂直方向的活动受到限制,但是在水平方向上的活动却没有受到限制。图 2-15 (c) 表示如果在每一端部增加一个接触点,所有方向上的活动都受到限制。

上面表示的是为了定位一个物体而需要的最少数量的接触点。但是,最少数量的接触点可能不一定能够承受足够的应力,例如剧烈的坠落实验。在这种情况下就需要使用加强筋。如果加强筋的侧面上存在拔模斜度,则定位筋的导向边上就不需要设置拔模斜度

配合的塑料零件经常有直边。如果不希望而且也不适合在零件中使用滚压加强筋,直边显然将提高零件表面的承受能力。但是,没有拔模斜度的零件壁却非常难以从模具中拆卸出来,因此成本也非常高。如果加强筋的侧壁存在拔模斜度,导向壁可以做成直边的样式,如图 2-15(c)所示

2.中空凸台

如果需要安装的零件离相互装配的另外一个零件距离比较远,一般会使用一个独立的销子或者“浮动”的加强筋。但是这样的销子可能在零件的外表面上留下表面收缩痕。加强筋也可能成为模具中的存气坑,从而留下焦烧的标记。当将熔化的塑料加入到模具中时,熔化的塑料将向前推动已经存储在型腔中的气体。因为在独立加强筋中的气体没有空间可以逃逸,因此只能存储在加强筋离浇口比较远的另外一端,然后将在热与压力的作用下变热。如果销子比较大,就需要在下面安装顶杆。在顶杆以及气体逃逸的分型线周围通常会设置排气口。

如果在零件壁上使用加强筋,气体将被迫沿着加强筋流动,到达零件壁,最后到达位于分型线位置的排气口。为了避免这种情况,可以不采用独立加强筋,而采用定位凸台,如图 2-16 所示。侧壁上存在排气口的型芯销子将在中心位置产生开口。这些销子可以透过型腔的底部,并且到达分型线的位置。因为这些销子是静止的,因此可能在排气口积聚尘土或者塑料渣子,从而不得不在维护时进行清理。如果型腔的数量足够少,只需要用手拆卸即可,或者可以使用两阶段顶出方式,就可以用顶杆代替型芯上的销子 (这种替换是必要的,因为型芯上的孔会阻止塑料零件自由降落)。另外,还可以使用价格比较昂贵的顶出套管的方式。

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3.滚压加强筋

在塑料零件中使用滚压加强筋的定位方式有一个优点,即接触点是在中空凸台或者加强筋中完成的。这些元件在塑料零件的中心位置要比在零件的外壁上容易控制;而且,这些元件的改造成本也比较低,并且在调整的时候对零件的重量与壁厚的影响也比较小。更为重要的是,通过使用这些元件,可以在保持零件壁厚均匀的情况下,定位与这个零件进行装配的另外一个零件,而不需要为了定位而增加零件的壁厚。

加强筋有一个特别之处,就是可以设计成可以变形的样式。这样的加强筋称为“滚压加强筋”,并且可以按照很多种方式加以使用。可以变形的数量是由材料所决定的;但是,降低零件的壁厚,并且将加强筋的边缘引导到一个点也是有效的。图2-17 (a) 表示的是这样的加强筋的截面图。在安装另外一个零件的时候,应该滚压加强筋的尖部,因为加强筋的尖部非常薄,因此可以方便地通过这种方式将加强筋变形。例如,如果将加强筋的角度改变 2,则零件侧面在 lin 的深度上将改变0.035in。这将在很大程度上增加公差范围的数值。图 2-17 (b) 表示的是塑料零件的端视图,表示如何将加强筋应用于中心定位以及装配。在装配过程中,使用四个加强筋要比使用三个加强筋更容易操作,因为四个加强筋更容易调节.

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但是,收缩量与变形量的准确测量是非常困难的。因此,比较谨慎的方法是“紧套”在零件上的方法。当工作人员在处理单型腔或者原型模具的时候,通常的方法是从零件上比较松的侧面上的目标尺寸开始。对于简单定位,只需要将尺寸表示清楚即可。对于存在过盈的装配,应该使用轻微接触的方式。而加强筋的最后调整是根据最初的接触点的使用效果而进行的。这个过程最好通过遵循“保险”的原则来完成。这意味着型腔的尺寸应该从尺寸比较小的边开始,以便通过移出钢铁来逐渐增加尺寸,而不需要焊接或者机加工,因此将节省大量的成本。基于同样的原因,型芯的尺寸应该从比较大的尺寸开始变化.

4.柔性加强筋

通过使用图 2-18 (a) 中表示的柔性加强筋,可以获得更大的公差范围。滚压加强筋的支撑硬度比较大,但是与其他元件进行装配的能力相对有限,而柔性加强筋却可以在更大范围内与其他元件进行装配。当然,装配范围还取决于所使用的材料,但是,即使相对比较硬的材料,例如聚碳酸酯,也可以使用这种方法。图 218 (b) 表示了这种方法的装配过程.

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柔性的概念通常应用在封闭环圈中,在这种应用中,柔性的概念可以提供瓶子密封。而在图 2-18 (c) 表示的样式中,柔性的概念一般称为“蟹钳”。读者应该注意的一点是,这种概念的某些应用可能受到专利的保护。此外,柔性的概念还可以使用在紧固装置中,如图218 (d) 与图 2-18 (e) 所示。图2-8 (d) 中的两个臂都是柔性的,而在图 2-18 (e) 中,只有左边的臂是柔性的。

5.内/外配合

另外一种使用宽公差范围的方法是内/外配合方法,如图 2-19 所示。如果阳零

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件位于大边,内配合将按照图 2-19 (a) 所示完成。图 2-19 (b) 表示的是阳零件位于小边,引起外配合的方法。如果材料的柔性足够高,将产生楔形效果,如图2-19(c)所示。

6.阶梯装配

另外--种使用楔形概念的方法是阶梯装配,这种方法借鉴的是传统的实验室软管的装配方法。图 2-20 (a) 表示的是外装配方法,而内装配方法表示在图 2-20(b)中.

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