材料性质与塑件设计(doc 21)

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.材料性质与塑件设计5-1 材料性质与塑件设计塑料材材料的多多样性使使得塑料料射出成成形比金金属成形形更具有有设计的的自由度度。然而而，塑件件的机械械性质受受到负荷荷种类、负负荷速率率、施加加负荷期期间长短短、施加加负荷的的频率、以以及使用用环境温温度变化化与湿度度变化等等因素的的影响，所所以设计计者必须须将这些些使用条条件列入入考虑。5-1-11 应应力-应变行行为材料的的应力-应变变行为决决定其强强度或劲劲度。影影响材料料强度的的因素包包括塑件件的几何何形

2、状、负负荷、拘拘束条件件、成形形制程导导致的残残留应力力和配向向性。根根据施加加在塑件件的负荷荷或拘束束条件的的不同，必必须考虑虑不同种种类的强强度性质质，包括括拉伸强强度、压压缩强度度、扭曲曲强度、挠挠曲强度度和剪变变强度等等。设计塑件时时，应该该根据塑塑件承受受的主要要负荷来来决定材材料相关关的强度度。将其其使用环环境温度度及应变变率下的的主要负负荷所相相关的应应力应变变行为列列为重要要考虑。然然而，由由于拉伸伸试验以以外的其其它测试试程序先先天上都都有准确确性的问问题，使使得塑料料材料往往往只提提供短期期的拉伸伸试验(tennsille ttestt)结果果。读者者如果有有其它负负荷状态

3、态的应用用，应参参阅相关关的文献献资料。图5-1说说明拉伸伸试验棒棒和预设设固定负负荷下的的变形量量，其中中，应力力()与应变变()的定义义为：图5-1 (aa) 拉拉伸实验验棒截面面面积AA，原始始长度LL0；(b) 于固固定负荷荷下拉长长至长度度L。图 55-2热热塑性塑塑料的应应力应变曲曲线，可可以获得得杨氏模模数、比比例极限限，弹性性极限、降降伏点、延延展性、破破坏强度度和破坏坏之伸长长量等材材料性质质。图5-2 典型型热塑性性塑料的的应力应变曲曲线图杨氏模模数是应应力应变曲曲线起始始直线部部份的斜斜率。定定义为：杨氏模数经经常被用用作材料料强度指指针。杨杨氏模数数实际上上是材料料刚性

4、(riggidiity)的指针针，它可可以应用用于工程程上简化化的线性性运算，例例如决定定塑件的的劲度(stiiffnnesss)。比例极极限是图图 5-3上的的 P 点，曲曲线从这这点开始始偏离其其线性行行为。弹弹性极限限是图 5-33的 I 点，它它是材料料承受应应变而仍仍能够回回复原形形的最大大限度。假假如应变变量超过过弹性极极限，并并且继续续增加，则材料料可能发发生拉伸伸现象而而无法回回复原形形，或者可可能发生生破坏，如如图 55-2所所示。图 5-33 局局部之应应力应变曲曲线，其其中，PP点是比比例极限限， 经常常用作设设计上的的应变限限度。II 点是是弹性极极限。图 55-4显显

5、示相同同基底树树脂材料料的两种种热塑性性复合物物之应力力应变曲曲线，其其中一者者添加了了30%玻纤，另另一者无无填充料料。玻纤纤填充料料使得塑塑料的破破坏强度度、降伏伏应力、比比例极限限应力及及杨氏模模数都明明显地提提升，并并且承受受较低的的应变量量就产生生破坏。无无填充料料的热塑塑性塑料料在降伏伏点以上上产生拉拉伸现象象，使应应力减小小。拉伸伸造成剖剖面面积积的缩小小量可以以根据蒲蒲松比计计算。负荷速速率（或或应变率率）及温温度对于于塑料的的应力应应变行为为有很大大的影响响。图 5-55是半结结晶塑料料受负荷荷速度及及温度影影响时之之拉伸实实验应力力应变曲曲线。通通常，在在高负荷荷速率和和低

6、温条条件时，塑塑料材料料显得刚刚且脆；低负荷荷速和高高温条件件时，受受到其粘粘滞性的的影响，塑塑料材料料较具有有挠性和和延展性性。从图图 5-5可以以观察到到，高负负荷速率率使得材材料的破破坏应力力和降伏伏应力大大幅提高高。然而而，提高高温度会会使得破破坏应力力和降伏伏应力降降低。图5-4 添加加30%玻纤与与无添加加物之热热塑性树树脂的应应力应变变曲线图5-5 负荷荷速率与与温度对对于典型型聚合物物之应力力应变图图的影响响加热半半结晶性性塑料使使之通过过玻璃转转移温度度（Tgg），则则负荷速速度、温温度等相相关的效效应更加加明显，结结果导致致塑料产产生全然然不同的的运动行行为。不不定形塑塑料

7、通过过软化区区后呈现现粘性流流。5-1-22 潜潜变与应应力松弛弛设计承承受长期期负荷的的塑件时时，应非非常注意意潜变效效应及应应力松弛弛。不论论所施加加负荷的的大小，只只要持续续地施加加一定量量负荷在在塑料材材料上，塑塑料材料料就会连连续地变变形，这这种长期期间、永永久性的的变形称称为潜变变(crreepp)，如如图5-6所示示。图5-6 典型型的潜变变曲线，其其潜变量量根据负负荷及时时间而变变化。要设计计承受长长期负荷荷的塑件件，必须须使用潜潜变量据据以确保保塑件不不会在寿寿命周期期内产生生破坏、产产生降伏伏、裂缝缝或是过过量的变变形。虽虽然大多多数塑料料拥有在在相当时时间内、特特定应力力

8、及温度度条件下下的潜变变量据，但但是每个个塑件设设计仍需需对其特特定的负负荷与使使用条件件来调整整设计值值。由于于要针对对各别设设计塑件件进行长长期间的的试验并并不可行行，而且且塑件将将来使用用期间的的应力与与环境条条件不容容易进行行长期间间的预测测，所以以，往往往必须从从较短的的潜变试试验数据据执行内内插和外外插。通通常，工工程师使使用树脂脂供货商商提供的的潜变数数据库获获得应变变相对于于时间之之数据，再再进行内内插和外外插，以以获得同同一时间间之应力力应变非非线性曲曲线，如如图 55-7。这这些曲线线将取代代短期的的应力应变曲曲线，应应用于长长期静负负荷之塑塑性设计计。图5-7 在固固定应

9、变变下，应应力随着着经历时时间而递递减的情情形。潜变模模数(ccreeep mmoduuluss, EEc)可以应应用于固固定应力力或应力力松弛计计算。潜潜变模数数与时间间、温度度有关系系，它与与固定应应力()以及随随时间、温温度变化化的应变变(t, T)之间的的关系式式定义如如下： 其它与潜变变有关连连的因素素包括：随着温度度的上升升，潜度度速率与与应力松松弛速率率都会上上升。只要施加加负荷的的时间够够久，就就可能发发生破坏坏，此称称为应力力破裂(strresss crrackk)。内压力（残残留应力力）应该该与外应应力一并并考虑。应力松松弛是潜潜变的一一种推论论现象。假假如变形形量固定定，

10、则抵抵抗变形形的应力力会随着着时间而而递减。塑塑料材料料发生潜潜变的物物理机构构也可以以应用于于应力松松弛。图图 5-77说明在在固定应应变下，应应力随着着经历时时间而递递减的情情形。5-1-33 疲疲劳当设计计的塑件件承受周周期性的的负载时时，就应应考虑疲疲劳效应应(faatiggue)。承受受周期性性负荷之之塑料应应该使用用比例极极限进行行设计。假如施加时间间距短，而且为长期的反复性负荷，应该使用S-N曲线进行设计。S-NN曲线是是在固定定频率、固固定温度度和固定定负荷条条件下，施施加弯矩矩、扭力力和拉伸伸应力于于材料，测测试而得得。随着着反复性性负荷的的频率数数目增加加，造成成塑件因因疲

11、劳而而破坏所所须的应应力会降降低。许许多材料料存在一一特定的的应力忍忍受限度度，在应应力低于于忍受限限度时，材材料不会会因反复复性负荷荷造成疲疲劳而破破坏，参参阅图 5-88。即使只只施加很很小的应应力，根根据施加加应力的的大小，材材料承受受反复性性负荷时时，可能能在周期期结束后后无法恢恢复原状状。当施施加负荷荷与解除除负荷的的频率增增加，或或是施加加负荷与与无负荷荷的间隔隔时间缩缩短，塑塑件表面面可能应应为疲劳劳而产生生微小裂裂缝或其其它瑕疵疵，造成成韧性降降低。图5-8 典型型的挠曲曲疲劳SS-N曲曲线具有有一个应应力忍耐耐限度，在此限度以以下的应应力不会会造成破破坏。5-1-44 冲冲击

12、强度度因为塑塑料具有有粘弹性性，其性性质与使使用时间间、负荷荷速率、负负荷频率率、施加加负荷期期间长短短、使用用温度都都有密切切的关系系。塑料料的冲击击强度（或或韧性）表表示其抵抵抗脉冲冲负荷的的能力。图图 5-5显示示塑料材材料的冲冲击强度度随着负负荷速率率的增加加而增大大。塑料料材料承承受高速速的负荷荷时，会会表现出出脆性而而没有拉拉伸的倾倾向。低低温时，塑塑料应亦亦呈现脆脆性。塑料材材料承受受冲击时时，对于于凹痕很很敏感。尖尖锐的转转角半径径会造成成应力集集中，也也会降低低其冲击击强度，如如图 55-9所所示。图5-9 塑料料应力集集中是其其厚度与与圆角半半径的函函数5-1-55 热热机

13、械行行为热膨胀胀系数是是温度从从一特定定值上升升时，材材料尺寸寸变化的的量度。塑塑料的热热膨胀系系比金属属大510倍倍。温度度变化对对于塑件件的尺寸寸和机械械性质会会造成可可观的影影响，所所以设计计塑件时时必须考考虑到使使用塑件件的最高高温度和和最低温温度。假假如使用用于大温温度范围围大的塑塑件与金金属件紧紧密结合合，强度度较差的的塑件会会因热膨膨胀或收收缩而破破坏。根根据塑件件强度及及上升温温度情况况，此破破坏可能能立刻发发生或延延后发生生，所以以设计塑塑件与金金属组件件组合时时，必须须将其尺尺寸变化化的安全全裕度列列入考虑虑。使用于室温温以上的的塑件应应考虑下下列因素素：塑件尺寸寸增长的的

14、倾向正正比于其其长度、温温度上升升量、及及热膨胀胀系数。当塑件件温度从从室温上上升时，其其强度及及杨氏模模数会降降低，如如图 55-5所所示。低模数数材料可可能会呈呈现橡胶胶般的拉拉伸现象象。分子链链的配向向性和添添加纤维维的配向向性会造造成塑件件尺寸不不等向的的变化，其其在流动动方向比比截面方方向具有有更大的的热膨胀胀系数。当塑件长期期存在于于高温，应应考虑：存放时时承受内内应力或或外应力力的塑件件，应考考虑潜变变和应力力松弛。塑件因因分子裂裂解而变变脆。有些复复合物会会释放成成分。塑件长期存存放于低低温时，应应考虑因因素：塑件尺尺寸缩减减正比于于其长度度、温度度下降量量、及热热膨胀(热收缩

15、缩)系数。模数上上升。塑件变变脆。5-2 塑件强强度设计计设计塑塑件时，其其破坏性性质控制制的成功功与否，往往往取决决于对于于塑件强强度（或或劲度）的的准确预预测。根根据塑件件承受负负荷或拘拘束条件件的不同同，可以以区分为为拉伸强强度、压压缩强度度、扭曲曲强度，挠挠曲强度度和剪切切强度。塑塑件的强强度与材材料、几几何形状状、拘束束条件、成成形的残残留应力力和配向向性有关关。表 5-11列出五五种典型型的负荷荷条件及及设计者者应考虑虑的材料料性质。表5-1 典型型的负荷荷条件及及设计者者应考虑虑的材料料性质负荷条件设计者应考考虑的材材料性质质短期负荷应力-应应变行为为长期负荷潜变反复性负荷荷疲劳

16、高速和冲击击性负荷荷冲击强度极端温度之之负荷热应力应应变行为为5-2-11 短短期负荷荷短期负负荷是指指塑件于于搬运、组组合、和和使用时时，偶而而施加的的负荷，其其设计应应采用应应力-应变图图的比例例极限值值。使用用肋或角角板等强强化结构构，可以以改善塑塑件的强强度。应应考虑使使用宽幅幅的肋，以以提升结结构强度度；增加加肋的高高度或减减小肋的的间距也也会改善善结构强强度。另另外，在在需要的的方向添添加强化化玻璃纤纤维也可可以改善善结构强强度。5-2-22 长长期负荷荷长期负负荷指在在比例极极限以内内，塑件件长时间间承受高高外力负负荷，以以及塑件件在成形形和组合合制程中中造成的的高内应应力或残残

17、留应力力。其于于设计上上应考虑虑：使用潜潜变模数数，以避避免应力力破裂破破坏，维维持接点点紧密结结合和塑塑件功能能。设计压压合连接接或搭扣连连接之组组合，以以减少组组装造成成的应力力。使用固固定组件件(faasteenerrs)以以减低应应力，强强化结构构。设计塑塑件与塑塑件接合合时，使使用几何何特征或或保留安安全裕度度，以防防止塑件件因 组组合而过过度紧密密配合。5-2-33 反反复性负负荷当塑件件承受反反复性负负荷，应应考虑在在其寿命命内预计计承受负负荷的次次数，下下列数字字提供典典型反复复性负荷荷的范例例。负负 荷 种 类负负 荷 次 数反反复组合合和拆解解少于 1,0000 次 齿轮之

18、之各齿承承受反复复性负荷荷 大于于 10,0000 次 弹簧组组件 大于于 10,0000 次塑件承承受反复复性负荷荷时，应应考虑下下列建议议：长间距距之周期期性负荷荷可以采采用比例例极限进进行设计计。塑件承承受短间间距和长长期间的的反复性性负荷，应应使用SS-N曲曲线进行行设计。高度拋拋光的光光滑模面面可以降降低产生生微小裂裂缝的倾倾向。注意圆圆角的设设计以避避免应力力集中。塑件承承受高频频或高振振幅的周周期性负负荷时，会会生热而而缩短寿寿命。改改用薄壁壁 设设计和耐耐疲劳的的导热性性材料可可以改善善塑件的的散热功功能。5-2-44 高高速负荷荷及冲击击负荷高速负荷指指施加负负荷的速速度高于

19、于1 mm/s，冲击性性负荷指指负荷速速度高于于 50 m/ss。应避避免在高高应力区区施加高高速负荷荷和冲击击性负荷荷。当设设计之塑塑件承受受此类负负荷时必必须牢记记以下建建议：在预期期的负荷荷速率之之内，使使用比例例极限进进行设计计之计算算。使用较较大的圆圆角半径径及较和和缓的肉肉厚宽宽度变化化，以避避免应力力集中。长时间间处于高高熔融温温度的树树脂会裂裂解变脆脆。要使使高温对对于熔胶胶的影响响最 小小化，就就必须选选用适当当熔点的的塑料和和适当的的射出料料筒来进进行射出出成形。5-2-55 极极端温度度施加负负荷塑件之之储存、搬搬运和使使用温度度很容易易就高出出或低于于室温220330，

20、应用用于极端端温度的的塑件必必须能适适应环境境。设计计塑件将将应用于于极端温温度条件件，建议议注意事事项如下下：应用比比例极限限进行计计算，以以避免塑塑件永久久变形。避免将将不同热热膨胀系系数之材材料设计计为紧迫迫组合，而而且应该该在自由由端面保保 留留允许塑塑件膨胀胀之裕度度。常见的高于于室温之之极端温温度条件件的应用用包括：热液体体的容器器、热水水管线组组件、含含有加热热组件之之装置、直直接曝于于日光之之下的搬搬运工具具、储存在在无空调调建筑之之塑件。常见的于低于室温的应用包括：冷冻之塑件和以飞机运载之塑件5-3 塑件肉肉厚设计塑塑件所需需考虑的的因素众众多，包包括功能能与尺寸寸的需求求、

21、组合合之公差差、艺术术感与美美观、制制造成本本、环境境的冲击击、以及及成品运运送等等等。在此此，我们们将考虑虑塑件肉肉厚对于于成形周周期时间间、收缩缩与翘曲曲、表面面品质等等因素的的影响，以以讨论热热塑性塑塑料射出出成形之之加工性性。塑件于于射出成成形后，必必须冷却却到足够够低的温温度，顶顶出时才才不会造造成变形形。肉厚厚较厚的的塑件需需要较长长的冷却却时间和和较长的的保压时时间。理理论上，塑塑件射出出之冷却却时间与与肉厚的的平方成成正比，或或者与圆圆形对象象直径的的1.66次方成成正比。所所以粗厚厚件会延延长成形形周期时时间，降降低单位位时间所所射出塑塑件的数数量，增增加每个个塑件的的制造成

22、成本。另外，塑塑料射出出成形先先天上就就会发生生收缩，然然而，剖剖面或整整个组件件的过量量收缩或或不均匀匀收缩就就会造成成翘曲，以以致于成成形品无无法依照照设计形形状呈现现。请参参阅图55-100。 图5-100 (左边)粗厚件件会导致致(中间)塑件的的收缩和和翘曲， 应该将将塑件设设计为具具有均匀匀肉厚的的(左边)塑件。塑件同同时具有有薄肉区区和厚肉肉区时，充充填熔胶胶倾向于于往厚截截面部分分流动，容容易产生生竞流效效应(rracee-trrackkingg efffecct)，导导致包风风(aiir ttrapps)和和缝合线线(weeld linnes)，在塑塑件表面面产生瑕瑕疵。假假如

23、厚肉肉区没有有充足的的保压，就就会造成成凹痕(sinnk mmarkks)或或气孔(voiids)，所以以应该尽尽可能设设计薄且且肉厚均均匀的塑塑件，以以缩短成成形周期期时间，改改善塑件件尺寸稳稳定性，和和去除塑塑件之表表面瑕疪疪，塑件件肉厚设设计通则则是：使使用肋可可以提高高塑件的的刚性和和强度，并并且避免免厚肉区区的结构构。塑件件尺寸的的设计，应应将使用用塑料之之材料性性质和负负荷类型型、使用用条件之之间的关关系列入入考虑，也也应考虑虑组件的的组合需需求。图图 5-11 提供一一些设计计范例的的比较。 (nnot reccommmendded) (reccommmendded)图5-111

24、 塑塑件之设设计范例例。左边边为不良良设计，右右边是典典型的塑塑件设计计。5-4 肋之设设计塑件设设计之结结构完整整性的主主要考量量是：塑塑件结构构强度必必须足以以抵抗预预期负荷荷。如果果藉由增增加肉厚厚以强化化结构，有有下列的的缺点：塑件重重量及成成本相对对地增加加。加长塑塑件所需需的冷却却时间。增加产产生凹痕痕与气孔孔的机会会。肋(ribbs)是是达成所所需刚性性和强度度，并且且避免粗粗厚剖面面的有效效方法。设设计良好好的肋，仅仅仅增加加低百分分比的重重量，就就足以提提供必要要的结构构强度。假假如还需需要更高高的刚性性，可以以缩小肋肋的间距距，以便便添加更更多的肋肋。肋的的典型用用途包括括

25、：盖子、箱箱子、及及需要有有良好外外观和重重量轻的的宽大表表面。必须有有圆柱形形表面之之走纸用用滚轮和和导轨。齿轮的的轴和齿齿廓。塑件的的支撑与与构架。肋的厚厚度、高高度和开开模斜角角是相互互关连的的。太粗粗厚的肋肋会在塑塑件的另另一面造造成凹痕痕；太薄薄的肋和和太大的的开模斜斜角会造造成肋的的尖端充充填困难难。肋之之各边应应有 11的开模模斜角，最最小不得得低于 1/22，而且且应该将将肋两侧侧之模面面精密拋拋光。开开模斜角角使得从从肋顶部部到根部部增加肉肉厚，每每一度开开模斜角角会使一一公分高高肋的根根部增加加0.1175公公厘肉厚厚。建议议根部的的最大厚厚度为塑塑件肉厚厚的0.8倍，通通

26、常取肉肉厚的00.50.88倍，如如图5-12所所示。图5-122 设设计肋之之截面规规范将肋设设计在开开模方向向，可以以降低模模具的加加工成本本。使用用角板(gusssetts)也也可以强强化肋的的结构，如如图5-12所所示。使使用凸毂毂(boossees)时时，不应应该凸毂毂将连接接到平行行之塑件件壁面，必必须和壁壁面维持持一段间间距。凸凸毂也可可以使用用角板强强化结构构。如图55-133所示，肋肋可以设设计成波波浪状(corrruggatiionss)以维维持均匀匀壁厚，并并且将开开模斜角角加工到到两侧的的模具，这这种作法法可以避避免肋的的顶面太太过薄。就就结构的的刚性而而言，相相互连接

27、接的蜂巢巢式六面面矩阵结结构，如如图 55-144，比正正方形结结构更具具有材料料的使用用效率，加设蜂巢状的肋是防止平坦表面弯曲的好方法。 图5-133 波波浪形强强化结构构 图5-114 平平坦表面面加设蜂蜂巢状的的肋5-5 组合之之设计使用塑塑料成形形的一项项重要优优点是可可能将先先前的好好几个组组件连接接成为单单一组件件，这包包括许多多功能性性组件和和固定组组件。然然而，在在现实的的考量上上，为了了成形与与模具的的限制、功功能需求求、及经经济考量量，仍有有些塑件件会制作作成分离离的组件件，再予予组合。由于塑塑件从熔熔胶状态态冷却到到固态会会发生大大量收缩缩，使得得成形塑塑件不像像冲孔和和

28、机械加加工组件件般可以以制作成成精密配配合。况况且大多多数的情情况，熔熔胶之凝凝固不具具有等向向性，所所以塑件件无法以以单一的的收缩率率去估计计其最终终尺寸，互互相组合合的塑件件也必须须仔细设设计各配配合组件件之公差差。塑件件与塑件件间的配配合应注注意： 两种相相同材质质塑件之之间的配配合，可可以参考考塑料供供货商提提供的公公差值。两种不不同材质质塑件之之间，或或者从不不同供货货商获得得的材料料，可以以将供货货商 提提供之公公差值再再增加 0.0001mmm/mmm。假如流流动方向向具有强强烈的配配向性，必必须对等等向收缩缩之外再再增加00.0001 mmm/mmm到整整个组件件的公差差。将两

29、个个塑件之之接合面面设计成成台阶式式，作为为相接的的唇板与与沟槽，以以提供元元 件件间对齐齐机制，并并减低大大尺寸组组件的公公差问题题，如图图5-115。图5-155 使使用唇板板与沟槽槽提供良良好的配配合塑件与与金属件件之间的的配合，应应确定在在塑件与与金属件件之接合合处保留留有足够够的膨胀胀裕度给给塑件，如如图 55-166。图5-166 塑塑件与金金属组件件之组合合，应在在塑件的的端面预预留较大大的膨胀胀裕度。 压入配合合连接 简易的的干涉配配合(iinteerfeerennce fitts)可可以用连连接组件件，将金金属轴心心与塑料料毂压入入配合连连接(ppresss-ffit Joi

30、intss)是最最常使用用的方法法。从塑塑料供货货商提供供的设计计图表或或干涉计计算公式式可以用用来设计计压入配配合连结结的组件件尺寸，获获得必要要的压合合应力，而而不致因因为过量量的应力力造成裂裂缝，或或是过低低的应力力而造成成松脱。图 55-177画出最最大干涉涉极限图图。此干干涉图将将根据不不同材料料而异，其其最大干干涉极限限是根据据毂与插插入轴的的直径比比和材料料而定。建建议的最最小干涉涉插入深深度为插插入轴直直径的 2倍。如果相相关的设设计图表表并不存存在，则则可以针针对插入入轴直径径 d与毂毂内径dd1计算允允许的干干涉值。图5-177 金金属轴件件压入塑塑料毂的的最大干干涉极限限

31、。此干干涉图依依照材料料而异，其其为最大大干涉百分比比(dd-d11)/dd1000%相相对于轴轴径比（D/d）。，其中，l = 径向干干涉，dd-d1，单位位 mmm。Sdd = 设计计应力，单位 MPa。D = 毂外缘缘直径，单位 mm。d = 插入轴轴直径，单位 mm。Ehh = 毂之之拉伸弹弹性模数数，单位位 MPPa。Ess = 插入轴轴弹性模模数，单单位 MMPa。hh = 毂材料料之浦松松比。ss = 插入轴轴材料之之浦松比比。W = 几何因因子。设计压压入配合合连接，应应检查于于配合当当中和配配合后所所累积的的公差是是否会造造成过量量的应力力，而组组合后的的配合公公差是否否适当

32、。此此外，在在金属轴轴与塑料料毂之间间不应该该设计锥锥度之配配合件，否否则会造造成过量量的应力力。5-5-22 搭搭扣配合合连接 搭扣配配合连接接(snnap-fitt Joointts)由由倒勾(undderccut)结构取取代干涉涉，应用用塑料材材料在比比例极限限内的变变形能力力进行连连接，并并且在完完成组合合后立即即回复原原始的形形状。完完成搭扣扣配合连连接时，搭搭扣两边边的配合合件都不不承受应应力，而而连接过过程中的的最大应应力也不不超过比比例极限限；完成成连接之之后，组组件承受受的负荷荷亦须在在材料限限度以内内。搭扣配合连连接的设设计包括括：圆形形搭扣、悬悬臂搭扣扣和扭曲曲式搭扣扣。

33、圆形搭扣连连接 圆形搭搭扣连接接(annnullar snaap-ffit joiintss)如图图 5-18，根根据插入入轴直径径和回复复角的选选定，圆圆形搭扣扣可以设设计成可可分离式式、难分离离式或不可分分离式。图5-188 典典型的圆圆形搭扣扣配合连连接。组组装力 W与导导角、倒勾勾量 yy有密切切的关系系。塑料毂直径径 d，肉肉厚 tt。图5-19假假设刚性性轴（通通常是金金属）插插入或退退出塑料料毂，并并将之撑撑开，此此插入或或退出的的极限应应力值不得超超过塑料料材料的的比例极极限，而而且造成成轴的变变形量不不得超过过轴的允允许变形形量(或倒勾勾的允许许变形量量 y)。图5-199

34、搭搭扣组合合时的应应力分布布最大之之允许变变形量决决定于最最大之允允许应变变pm和毂毂径d。以下下计算公公式假设设配合件件之一者者是刚体体，假如如两个配配合件有有相同的的挠性，则则应变将将减半，而而倒勾可可以两倍倍大。yy = pm d假如模模心形成成干涉环环(innterrferrencce rringg)，则倒勾勾必须具具有平滑滑的半径径和低浅浅的导角角（leaad aanglle），使退退出时不不会破损损干涉环环。于退退出时，作作用在干干涉环的的应力必必须维持持在材料料的比例例极限之之内。悬臂搭扣连连接 悬臂搭搭扣连接接(caantiilevver snaap jjoinnts)是使用用

35、最广泛泛的搭扣扣连接方方式。通通常，将将它插进进孔内或或闩板时时，勾子子会挠曲曲；当勾勾子通过过孔缘后后就回复复原始形形状。从从悬臂顶顶端到根根部应设设计成锥锥度，使使得作用用应力能能够均匀匀分布。组组合应力力不应超超过材料料的比例例极限悬臂搭搭扣的宽宽度或厚厚度都可可以设计计成斜度度，如图图5-118。假假如将其其厚度从从根部线线性地缩缩减，则则勾顶厚厚度可以以是根部部厚度的的一半。另另外在根根部勾侧侧加工靠靠破孔，可可以简化化模具的的加工和和动作，如如图5-19所所示。塑塑件与搭搭扣结合合的根部部应加工工圆角以以防止应应力集中中。图5-188 典典型之悬悬臂搭扣扣连接。勾勾子与孔孔缘之干干

36、涉量 y 代表表其于组装时应应产生的的挠曲量量。图5-199 悬悬臂搭扣扣之特征征扭曲搭扣连连接扭曲搭搭扣连接接 (ttorssionn snnap-fitt joointts)在在支点处处承受一一剪应力力，它适合合应用在在经常组组装和分分解的组组件。其其总共的的扭曲角角与挠曲曲值或的的关系为为：其中 = 扭扭转角度度；y11, yy2 = 挠曲曲量；l11, ll2 = 臂长长(参阅图图5-220)。允许的的最大扭扭曲角pm受限限于允许许的剪应应变pm，其中ppm= 允许的的最大扭扭曲角pm(度)；ppm= 允许的的剪应变变；l = 扭转臂臂长度；r = 扭转轴轴半径。塑料的允许许最大剪剪应

37、变pm大约约等于：pm = ( + )pmpm = 1.335pm其中ppm = 允允许之剪剪应变；ppm = 允许许之应变变； = 浦松比比(塑料大大约为00.355)。5-5-33 固固定组件件传统上上使用的的固定组组件(ffastteneers)包括固固定金属属组件的的螺丝钉钉和铆钉钉，它们们也可以以应用于于塑件，其其应用上上考虑的的重点如如下列：过于紧紧迫的螺螺丝钉或铆钉钉可能导导致应力力。螺丝钉钉之螺纹纹可以预预先加工工，或是是上螺丝丝钉时再再产生。螺丝钉钉螺纹与与头部之之毛边、铆铆钉毛边边等都可可能造成成应力，导导致塑件件提早 破破坏。螺丝钉和铆铆钉塑件件之模数数低于2200,00

38、00 pssi时，可可以使用用成形螺螺纹螺丝丝钉(thrreadd-foormiing scrrewss)；模数高高于2000,0000 psii时，则则应使用用切削螺螺纹螺丝丝钉，否否则可能能造成应应力破裂裂。塑件件上有需需要多次次上紧再再卸下的的螺丝钉钉，必须须防止对对塑件切切出新螺螺纹，宜宜采用单单螺纹的的金属螺螺丝钉。螺螺帽必须须再塑件件表面以以下时，可可以使用用埋头孔孔配合螺螺丝钉，使用平头螺丝钉(pan-head screws)可以加垫圈，螺丝钉和铆钉的垫圈在接触塑件面不可以有毛边或冲痕，否则会减低塑件寿命。必须永久固定的塑件应该采用铆钉。图 5-220是不不同尺寸寸的螺丝丝钉之建建议孔径径。图5-200