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Proe装配的机械紧固式

发布日期:2014-09-22  来源:百佳学习邦  作者:李勇  浏览次数:4158
核心提示:Proe设计塑胶件时可以通过标准的螺栓、螺钉和螺母等通用紧固件来实现装配。
 proe装配的机械紧固式
Proe设计塑胶件时可以通过标准的螺栓、螺钉和螺母等通用紧固件来实现装配。由于紧固件由铁或铜等金属构成,强度较高,而相对来说,塑胶件强度较低,因此在使用紧固件进行塑胶件的装配时,需要避免塑胶件随较大的压应力而发生变形甚至折断。
在使用紧固件装配时,需要考虑到:
1)避免使用过大的扭矩来进行装配。达大的扭矩容易造成塑胶件随过大的压应力而失效。在装配线上,可以通过使用扭力螺钉旋具或扭力扳手等来控制装配过程中扭矩的大小。
2)避免使用较小头型的螺栓(螺钉)。使用较大头型的螺栓(螺钉)、有肩螺栓或者使用垫圈来气势磅礴塑胶件与紧固件的接触区域,从而减小塑胶件随的压应力。
3)避免使用平头螺钉或平头拉钉。这种圆锥形紧固件会造成塑胶件随圆周应力而失效。
4)可以通过塑胶件的优化设计来避免塑胶件承受较大的应力。

2、Proe装配方式之自攻螺钉
自攻螺钉(self-tapping screw)包括螺纹切削自攻螺钉(thread-cutting screw)和螺纹成形自攻螺钉(thread-forming screw)。
螺纹切削自攻螺钉在螺纹尾端有一道或多道切削口,使之在旋入塑胶件的过程中,在塑胶件上切削出配合的阴螺纹。螺纹切削自攻螺钉常用于脆性较大或比较坚硬的塑胶中,例如热固性塑胶和高填充(50%以上)热塑性塑胶。
螺纹成形自攻螺钉在放入塑胶件的过程中,通过强力在塑胶件上挤出配合的阴螺纹。螺纹成形自攻螺钉是大多数热塑性塑胶的最佳选择,但需要小心的是在螺纹成形自攻螺钉的放入过程中,会产生较大的圆周应力,如果设计不当,很容易造成塑胶件破裂。
使用自攻螺钉装配时,需要考虑如下设计原则:
(1)装配次数 自攻螺钉常用于塑胶件装配和拆卸次数不太多的切合。一般装配和拆卸次数不超过3次,可以使用自攻螺钉。当零件装配和拆卸次数太多时,自攻螺钉支柱孔很容易滑丝而造成固定失败。
(2)自攻螺钉支柱的内径和外径  一般自攻螺钉支柱的内径为螺钉公称直径的0.8倍,外径为公称直径的2倍,例如M3自攻螺钉支柱内径为2.4MM,外径为6MM。支柱内径太小,螺钉锁入困难,支柱易破裂;而支柱内径太大,螺钉易滑丝,固定效果差。
支柱内径与塑胶材料和螺纹旋合长度有关系。对柔韧度高和不易碎的材料,支柱的内径可适当减小,反之则加大;如果螺纹旋合长度较大,支柱内径则可适当加大。
Proe装配方式之自攻螺钉
很多塑胶材料供应商和自攻螺钉厂商对于支柱的内径等相关尺寸有相应的推荐值。某自攻螺钉厂商对其生产的不同类型的自攻螺钉针对不同的塑胶材料所提供的支柱尺寸推荐值,其中d为螺钉的公称直径。当机械工程师对于支柱的内径等相关尺寸设计不是很明确时,可以向塑胶材料供应商和自攻螺钉厂商寻求帮助。
(3)螺纹旋合长度不小于螺钉公称直径的2倍  螺纹旋合长度太小,螺钉抗拔出力小,固定效果差。自攻螺钉支柱的深度一般需要使得螺纹旋合长度不小于螺钉公称直径的2倍。
(4)支柱的深度至少比螺钉长度大0.5mm   同时,支柱的深度比螺钉长度大0.5mm,防止螺钉顶部接触支柱根部,造成支柱根部损坏。
(5)支柱顶部增加斜角或沉孔  支柱顶部应当增加斜角或沉孔。斜角或沉孔具有导向作用,使得自攻螺钉锁入过程顺利,同时为塑胶屑提供空间,防止塑胶屑溢出。。
(6)支柱四周添加加强肋和圆角  自攻螺钉支柱最常见的失效模式是支柱不能随自攻螺钉旋入过程中的圆周力而发生破裂,因此在支柱四周添加加强肋就非常必要。同时也应当在支柱与加强肋的连接处、支柱与主壁连接处添加一定的圆角以避免应力集中,提高支柱的强度。
(7)合理的驱动扭矩  自攻螺钉在初次锁入支柱时,需要通过一定的驱动扭矩以驱动螺钉顺利锁入支柱中。驱动扭矩过小则螺钉不易锁入,驱动扭矩过大则有可能造成支柱的破裂。具体驱动扭矩的大小,可以咨询自攻螺丝厂商、并同制造工程师一起通过多次高度来获得;同时,在装配过程中可用扭力螺钉旋具或电动螺丝刀来控制和保证驱动扭矩的大小。

3、Proe装配方式之埋入螺母
(1)埋入螺母的安装方式   当塑胶件需要多次拆卸时,使用自攻螺钉不是一个最佳选择,此时可以选择在塑胶件中埋入螺母,然后再使用螺钉固定。当然,埋入螺母的成本较高。根据埋入螺母的安装方式,埋入螺母可分为超声波螺母/热熔螺母、压入螺母和模内镶嵌螺母。
Proe装配方式之埋入螺母
 
(2)安装方式对比,四种不同螺母安装方式的特点如下:
A、超声波:使用超声波设备,将超声波传至金属,经高速振动,使螺母直接埋入塑胶件内,同时将塑胶熔化,其固化后完成埋入。
优点:快速的螺母压入以及优良的螺母使用性能,不产生内应力或产生较小内应力。
缺点:超声波设备比较昂贵,小批量生产时成本高。
 
B、热熔:使用热熔设备,将螺母周围的塑胶件熔化,固化后完成螺母的埋入。
优点:较好的螺母使用性能,不产生内应力或产生较小内应力。
缺点:速度慢,效率低。
 
C、压入:利用螺母的弹性,直接把螺母压入塑胶件相应的孔中,完成螺母的埋入。
优点:无设备费用或仅需少量设备费用。
缺点:有内应力产生
 
D、模内镶嵌:在注射模具型腔内放置螺母,注射时塑胶熔料将螺母镶嵌于其中。
优点:安装效果优良,使用性能好。
缺点:难安装,增加注射周期,降低生产效率、容易造成模具的损坏,支柱易因内应力而破裂,是埋入螺母的最后选择。
(3)螺母支柱设计指南  一般来说,螺母周围塑胶材料的厚度为螺母外径的1/3-1倍。如果螺母埋入支柱中,支柱的直径应至少是螺母直径的2倍。较小的壁厚和较小的支柱直径很容易影响螺母的使用性能。当机械工程师对支柱的尺寸设计不确定时,可以咨询螺母的厂商,很多厂商都会提供支柱的设计指南。
对于模内镶嵌螺母,由于塑胶材料的热膨胀系数远大于金属,造成塑胶在冷却时产生较大的内应力,易导致支柱的破裂。因此,在选用模内镶嵌螺母时,产品设计应当注意减少内应力的产生和增加支柱的强度,避免支柱的破裂。
1)螺母在使用时应当预热。
2)支柱的四周添加加强肋以提高强度。
3)螺母应当避免具有尖角,例如滚花等特征很容易造成支柱的破裂,对PC等缺口敏感材料尤其如此。

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