塑件的结构设计

嵌件模塑制品

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嵌件模塑制品

金属嵌件的形式

金属嵌件的形式

在塑料模塑制品中配置金属或其他材料的零件或将零件压入制品中或将零件放在模具型腔中成型后成为模塑制品不可拆卸的组成部分。该制品为嵌件模塑制品嵌入制品中的零件称为嵌件

镶入嵌件的主要目的是为了增加塑件局部的强度、硬度、耐磨性、导电性、导磁性为提高塑件尺寸和形状的稳定性及精度降低塑料的消耗等。嵌件的材料有有色金属、黑金属、玻璃及木材等

嵌件可分为接触塑料和不接触塑料两部分。接触塑料部分是指嵌入制品中的部分此时应设法加大塑料对嵌件的握固强度和嵌件的抗拔出能力。为此对圆柱形零件可采取表面滚花、车凹槽等措施对片状或板状嵌件可考虑钻孔、冲缺口或打弯等。不接触塑料部分是指嵌件外露部分主要为了嵌件使用方便以及便于将嵌件牢固地置于模具中

金属嵌件的不同结构形式

b20d1d17

序号

金属嵌件图号

金属嵌件名称

序号

金属嵌件图号

金属嵌件名称

1

a

内螺纹盲孔阴嵌件

8

h

双头外螺纹阳嵌件

2

b

内螺纹通孔阴嵌件

9

i

内螺纹盲孔双凸台阳嵌件

3

c

内螺纹带凹台盲孔阴嵌件

10

j

凹槽阳嵌件

4

d

内螺纹盲孔螺栓形阳嵌件

11

k

板或片状嵌件

5

e

单端孔阳嵌件

12

l

带孔拱形片状嵌件

6

f

双端孔阳嵌件

13

m

杆形阳嵌件

7

g

铆钉阳嵌件

 

 

 

嵌件与塑件的设计

嵌件与塑件的设计

在嵌件与塑件的设计中要考虑两者之间持久的连接牢度和注射过程的可行性

嵌件的形状和表面应设计适当伏陷结构以提高嵌件与塑件的连接牢度其主要形式见表1

1                    嵌件上的伏陷结构

b20d1d18

序号

主要形式

 

1

圆柱表面滚花(a)

交叉滚轧的麻粒状花纹连接效果比直纹滚花好。直纹滚花在轴线方向易松动

2

开槽(b)

可在圆柱表面开圆环槽但周向易松动

3

切口和冲孔(c)

对于片条嵌件可冲压切口或孔作为伏陷结构

4

压扁和弯折(d)

细圆条嵌件可局部压扁也可折弯

嵌件在模具内要可靠定位在动模的合模运动中嵌件要不产生松动以保证在高压熔体冲压下不偏移不漏料

2                    嵌件在模具内的定位

序号

 

 

1

b20d1d19a

模具上的圆柱孔与螺杆嵌件上轴段有H9/f9配合定位尺寸

ab所示螺杆嵌件的轴线方向定位较差熔料有溢入螺纹牙的可能

c所示图上轴线方向有凸肩定位熔料不会溢入螺纹牙

2

b20d1d19b

a所示螺母嵌件为不通孔嵌件插入模具上的定位芯棒。若为通孔如图b所示采用可拆卸的螺钉芯棒在模外旋入螺母嵌件然后一起定位到模具上

3

b20d1d19c

为防止柱状嵌件被高压熔体压歪嵌件高度h不宜超过直径d2倍。必要时给以支撑如图所示。对面积较大片状嵌件对全埋在塑件中的嵌件如汽车方向盘都用模具上的芯柱支撑

由于金属与塑料的线胀系数等热性能差异较大在冷却固化后嵌件周围的塑料有较大的残余应力。嵌件周围同时存在熔合缝会降低材料的力学性能。因此金属嵌件周围的塑料要有足够的厚度其推荐值列于表3

3                    金属嵌件周围塑料层的最小壁厚            mm

塑料材料

金属嵌件的外径D范围

塑料材料

金属嵌件的外径D范围

1.516

1625

1.516

1625

酚醛塑料

尼龙66、聚乙烯

尼龙6

0.8D

0.4D

0.5D

0.5D

0.3D

0.4D

聚丙烯、聚醛、聚甲基丙烯酸甲酯

醋酸纤维素

ABS

0.5D

0.9D

1.0D

0.3D

0.8D

0.8D

塑件中嵌件的位置

塑件中嵌件的位置

嵌件在模塑制品中的位置直接关系到制品外观、强度及使用性能等。因此在设计嵌件模塑制品时必须考虑嵌件在制品中的合适位置见下表

塑件中嵌件的位置

序号

 

 

 

1

嵌件底

面离制

品壁面

的距离

b20d1d21a

如图a所示若嵌件底面紧挨制品壁面制品壁面会产生波纹形缩痕

2

在模塑

制品边

缘的

嵌件

b20d1d21b

在模塑制品边缘的嵌件若嵌件离制品壁面很近要考虑到嵌件外伸部分插入凸模定位孔中孔壁离凸模表面距离太小时会引起孔口附近模具边缘损坏。为避免这一缺陷嵌件离制品壁面内侧的距离应大于0.5mm。如图a所示

凸台中嵌件见图b所示。此类嵌件应伸到凸台底部嵌件底部为球头以避免制品中局部应力集中。凸台应增设加强筋

对于受力嵌件制品中嵌件承受的应力超过塑料材料的强度设计制品时应考虑使嵌件受力而嵌件周围塑料不受力。图c所示金属板用螺钉紧固在塑料制品上为使拧紧螺钉产生的压缩力直接作用在嵌件凸肩上金属板上孔径应小于嵌件凸肩外径

嵌件周围塑料裂纹

嵌件周围塑料裂纹

塑料制品在使用过程中由于环境温度变化和塑料老化的影响在嵌件周围的塑料可能产生裂纹。为防止和减少裂纹合理设计嵌件模塑制品结构极为重要

对于金属嵌件模塑制品嵌件的周围壁面应有足够的厚度若壁面太薄易引起裂纹,下表列出了不同塑料品种模塑制品中金属嵌件周围最小壁厚

不同塑料品种模塑制品中金属嵌件周围最小壁厚设计推荐值         mm

 

     

4

6

10

12

20

25

ABS

聚甲醛

丙烯酸塑料

纤维素塑料

FVA

FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)

尼龙

聚苯醚(改性)

PC

HDPE

PS

PP

酚醛(通用级)

酚醛(中等冲击强度)

酚醛(高冲击强度)

脲醛

环氧

醇酸

DAP

聚酯(热固性)

聚酯(热塑性)

密胺

4

1.6

2.4

4

1

0.6

4

1.6

4

不推荐

不推荐

4

2.4

2

1.6

2.4

0.5

4

4

2.4

1.6

4

6

4

4

6

2

1.5

6

4

6

不推荐

不推荐

6

4

3.5

3

4

0.75

5

5

4

4

5

10

5

5

10

不推荐

不推荐

10

5

10

不推荐

10

5

4

3.5

5

1.0

5

6

4.5

5

5.5

 

12

6

6

12

不推荐

不推荐

12

6

12

不推荐

12

5.5

5

5

5.5

1.3

8

8

5

6

8

 

20

10

10

20

不推荐

不推荐

20

10

20

不推荐

20

8

7

7

8

1.5

9

9

6

10

9

 

25

12

12

25

不推荐

不推荐

25

12

25

不推荐

25

9

8

8

9

1.8

10

10

7

10

10

 

在制件中尽量不使用带锐边的嵌件如方形、矩形或六边形断面的嵌件因为制品中嵌件锐边附近易产生局部应力集中而使塑料产生裂纹如图a所示

热固性塑料模塑制品同一断面上相邻两嵌件之间的最小距离应大于4mm(b)。若相邻两嵌件离得太近易引起嵌件之间塑料产生裂纹若嵌件用于传导电流裂纹会引起短路

如图cd所示金属嵌件用作制品凸台支撑时嵌件周围凸台最小壁厚尺寸按上表数据确定

20d1d22

不合理的嵌件形式和位置引起制品裂纹

热插嵌件

热插嵌件

热插嵌件是利用模塑制品出模瞬时塑料的弹性膨胀和冷却收缩将嵌件插入而固定在制品成型孔中。热插嵌件操

20d1d23

热插嵌件

作简单。对于热固性塑料制品适合采用热插嵌件。熔体在模具型腔中固化成型即可启模取出制品此时制品温度较高将嵌件插入成型孔中制品温度下降产生冷却收缩抱紧嵌件。热插嵌件不适用于热塑性塑料模塑制品因为制品必须在模具型腔中充分冷却定型后才能启模取出取出的制品温度较低弹性膨胀量小冷却收缩对嵌件抱紧作用不大

热插嵌件必须正确确定塑料的弹性膨胀量以避免超出弹性变形范围引起嵌件周围塑料开裂因此必须严格控制模塑制品上热插嵌件用成型孔及嵌件直径公差。成型孔直径公差通过型芯直径公差保证

热插嵌件表面有直条滚花以提高嵌件在制品孔中的握固强度。若使用过程嵌件脱落可使用黏结剂粘接

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