产品结构设计_第十一章_塑件中的嵌件
嵌件组装设计教程
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欢迎光临无维网：) 通常金属嵌件与塑胶制件一起使用，形成高质量，耐久的机械组装。
这种结构适用于有耐用要求的产品。
（如多次组装/拆卸操作）。
也适用于减小摩擦的改良设计。
如图实例所示：实例一：金属螺母的嵌件设计实例二：金属轴的嵌件设计接下来，我们一起来详细讨论下这种结构工艺的注意事项及其优劣点：一，埋塑嵌件这种工艺是我们最常见，也最常用的。
到底什么是埋塑嵌件呢。
埋塑就是指将嵌件预先放入模具中，利用塑胶熔体将其浸埋，当塑胶熔体冷却后，将嵌件固化，锁定在适当的位置。
常见的嵌件种类：我们常见的有如：螺纹紧固件，加强筋，轴承，提供导电性连接点，或是其它的特殊作用，如像很多面板上的防刮伤用的铝合金等等……最常见的就是螺母或双头螺栓类的嵌件。
埋塑嵌件会明显的增加产品的成本，只有当功能需要或成本合算时才使用。
（到时老板发火别找我^^）埋塑嵌件的常用材质：像车工嵌件我们常用铝镀黄铜，不锈钢镀黄铜或是直接用黄铜来车加工制造，因为黄铜的耐腐蚀性和易加工性是非常好的。
总之一句话，制造嵌件最好选用有一点韧性的材质，从材料工程的专业角度来讲，因为嵌件必须提供熔体流动截流作用时提供一点韧性（这个不懂没有关系，用多了你就会知道了）。
当嵌件的形状很复杂时，无法用车加工时，通常用粉末冶金来制作嵌件零件。
但是埋塑嵌件存下这几个值得注意的事项，如下：1：循环时间使用埋塑嵌件会增加零件成型的周期，且模具的保养费也会明显增高。
2：报废制件各种原因，如注塑不良，或是嵌件遗漏，位置不良等等，会造成整个零件报废3：模具损伤如果嵌件尺寸不对，或是嵌件设计不良，会造成模仁的损伤。
（如图示）4：熔合线这种结构很容易产生熔合线，也没有什么很有效的方法来控制。
要靠经验老道的模具设计师设计出好的模具可能会减小熔合线的程度。
其实也不是没有解决方法，关于熔合线一直是塑胶产品的痛，熔合线我计划单独开一贴来说明。
塑料产品结构设计注意事项
塑料产品结构设计注意事项塑料产品结构设计注意事项1、塑料产品开发的结构设计原则⑴、结构设计要合理：装配间隙合理，所有插⼊式的结构均应预留间隙；保证有⾜够的强度和刚度(安规测试)，并适当设计合理的安全系数。
⑵、塑件的结构设计应综合考虑模具的可制造性，尽量简化模具的制造。
⑶、塑件的结构要考虑其可塑性，即零件注塑⽣产效率要⾼，尽量降低注塑的报废率。
⑷、考虑便于装配⽣产(尤其和装配不能冲突)。
⑸、塑件的结构尽可能采⽤标准、成熟的结构，所谓模块化设计。
⑹、能通⽤/公⽤的，尽量使⽤已有的零件，不新开模具。
⑺、兼顾成本。
2、材料的选取⑴、ABS：⾼流动性，便宜，适⽤于对强度要求不太⾼的部件（不直接受冲击，不承受可靠性测试中结构耐久性的部件），如内部⽀撑架（键板⽀架、LCD⽀架）等。
还有就是普遍⽤在电镀的部件上（如按钮、侧键、导航键、电镀装饰件等）。
⽬前常⽤奇美PA-757、PA-777D等。
⑵、PC+ABS：流动性好，强度不错，价格适中。
适⽤于作⾼刚性、⾼冲击韧性的制件，如框架、壳体等。
常⽤材料代号：拜尔T85、T65。
⑶、PC：⾼强度，价格贵，流动性不好。
适⽤于对强度要求较⾼的外壳、按键、传动机架、镜⽚等。
常⽤材料代号如：帝⼈L1250Y、PC2405、PC2605。
⑷、POM具有⾼的刚度和硬度、极佳的耐疲劳性和耐磨性、较⼩的蠕变性和吸⽔性、较好的尺⼨稳定性和化学稳定性、良好的绝缘性等。
常⽤于滑轮、传动齿轮、蜗轮、蜗杆、传动机构件等，常⽤材料代号如：M90-44。
⑸、PA坚韧、吸⽔、但当⽔份完全挥发后会变得脆弱。
常⽤于齿轮、滑轮等。
受冲击⼒较⼤的关键齿轮，需添加填充物。
材料代号如：CM3003G-30。
⑹、PMMA有极好的透光性，在光的加速⽼化240⼩时后仍可透过92%的太阳光，室外⼗年仍有89%，紫外线达78.5%。
机械强度较⾼，有⼀定的耐寒性、耐腐蚀，绝缘性能良好，尺⼨稳定，易于成型，质较脆，常⽤于有⼀定强度要求的透明结构件，如镜⽚、遥控窗、导光件等。
塑料制品的常见结构设计
塑料制品的设计塑料制品的设计不仅要满足使用要求，而且要符合塑料成型的工艺特点，并且尽可能的使模具简单化。
这样既是成型工艺稳定，保证塑料制品的质量，又可以降低生产成本。
塑料制品要考虑一下因素。
1、塑料性能：塑料的物理学性能和工艺性能。
2、成型方法：要看具体的成型工艺要确定设计法案。
3、模具结构和制造工艺：要利于模具结构简化和方便制造。
一、塑料制品结构设计的一般原则1、力求使制品结构简单，避免侧向凹凸结构,使模具结构简单，易于制造；设计塑料制品时，应满足塑料制品功能的要求的前提下，力求使制品结构简单，尤其是要尽量避免侧向凹凸结构。
因为侧向凹凸结构需要模具增加侧向抽心或斜顶机构，使得模具变复杂，并增加成本。
如果侧向凸凹结构不可避免，则应该使侧向凸凹结构简单化，这里有两种方法可以避免模具采用侧向抽心或斜顶机构：强行脱模和对插。
•注：关于强行脱模：1） 当侧向凹凸较浅且允许有圆角时，可强行脱模； 2）可强行脱模的塑料有PE 、PP 、POM 和PVC 等；斜顶上图的W 不宜小于1/3H 。
制品设计时除了尽量避免侧向抽心外，还力求时模具的其它结构也简单耐用，主要包括一下几方面。
(1) 模具成型零件上不得有尖利和薄弱结构。
模具上的尖利或薄弱结构会影响模具强度及使用寿命。
制品设计时应尽量避免这种现象出现。
制品模具（2）尽可能使成型零件简单易加工。
型芯复杂，难以加工型芯则较容易加工（3）尽量使分型面变得简单。
简单的分型面使模具加工容易，生产时不易产生飞边，容易切除水口。
分型线为阶梯形状，模具加工困难改为直线或曲面，使得模具加工较为容易2、壁厚均匀，避免出现过厚或过薄的胶位壁厚均匀为塑料制件设计的第一原则，应尽量避免出现过厚或过薄的胶位。
这一点即使在转角部位也非常重要。
因为壁厚不均会使制件冷却后收缩不均，造成凹陷，产生内应力、变形及破裂等。
另外，成型制件的冷却时间取决于壁厚角厚的部分，壁厚不均会使成型周期延长，降低生产效率。
嵌件注塑工艺(3篇)
第1篇一、引言嵌件注塑工艺是一种广泛应用于塑料制品生产的成型技术。
它通过将嵌件（即预成型的金属或塑料件）嵌入模具中，再通过注塑机将熔融塑料注入模具，冷却固化后取出成品。
这种工艺具有成型精度高、生产效率高、成本较低等优点，被广泛应用于汽车、家电、电子、医疗器械等行业。
本文将详细介绍嵌件注塑工艺的原理、工艺流程、注意事项及常见问题。
二、嵌件注塑工艺原理1. 嵌件定义嵌件是指预先制造好的金属或塑料件，在注塑过程中将其嵌入模具型腔中，与注塑塑料共同形成最终产品。
嵌件可以是圆形、方形、长条形等多种形状，其材质主要有金属、塑料等。
2. 工艺原理嵌件注塑工艺主要包括以下步骤：（1）将嵌件安装在模具型腔中；（2）通过注塑机将熔融塑料注入模具型腔；（3）熔融塑料填充型腔，并与嵌件紧密结合；（4）冷却固化后，打开模具取出成品。
三、嵌件注塑工艺流程1. 模具设计（1）确定产品结构、尺寸及材料；（2）根据产品结构，设计模具型腔、嵌件位置及尺寸；（3）设计浇注系统、冷却系统、排气系统等。
2. 嵌件制造（1）根据模具设计，制造嵌件；（2）对嵌件进行表面处理，确保其表面质量。
3. 模具制造（1）根据模具设计图纸，制造模具；（2）对模具进行表面处理，确保其表面质量。
4. 模具组装（1）将模具组件组装成完整模具；（2）对模具进行试模，确保模具性能。
5. 注塑生产（1）将熔融塑料注入模具型腔；（2）冷却固化后，打开模具取出成品。
6. 成品检验（1）对成品进行外观、尺寸、性能等检验；（2）不合格品进行返工或报废。
四、嵌件注塑工艺注意事项1. 模具设计（1）确保模具结构合理，型腔尺寸精确；（2）合理设计浇注系统、冷却系统、排气系统，提高成型质量。
2. 嵌件制造（1）确保嵌件尺寸、形状及表面质量；（2）嵌件材质与注塑塑料相匹配。
3. 注塑参数（1）合理选择注塑温度、压力、速度等参数；（2）控制注塑过程，防止溢料、收缩、变形等缺陷。
4. 后处理（1）对成品进行去毛刺、打磨、抛光等处理；（2）确保成品表面质量。
塑胶件中金属螺纹嵌件的类型及埋入方法
塑胶件中⾦属螺纹嵌件的类型及埋⼊⽅法⾦属螺纹嵌件，可分为：外螺纹嵌件和内螺纹嵌件，本⽂主要介绍内螺纹嵌件，简称螺母，内螺纹嵌件按材质可分为：铜螺母(C3604黄铜或⽆铅铜)，不锈钢螺母(SUS303)，碳钢螺母(12L14或12L15)。
因铜材质具有较好的导热性以及易加⼯性，实际产品中，铜螺母的应⽤最为⼴泛，所以下⾯主要围绕铜螺母进⾏介绍。
铜螺母的分类⼀、按外圈纹路可分为：1. 直纹：易加⼯，成本低，能提供最⼤扭矩，不过拉出⼒较⼩，纹路中间的凹槽⽬的是增加拉出⼒。
2. 斜纹：平衡了两个⽅向（旋转⽅向和轴线⽅向）的阻⼒，即平衡了拉出⼒和扭矩性能。
1）螺旋纹，与直滚花相⽐，螺旋滚花具有较低的扭矩阻⼒，但轴向拉出阻⼒得到了增加，（注意：螺旋⽅向⼀般为右旋，可以防⽌螺钉在旋紧的过程中出现松脱）。
2）双斜纹（⼋字花），具备左右⽅向的斜纹，可以防⽌螺钉在旋紧或拧开的过程中出现松脱。
3）⽹纹（菱形纹），同样平衡了拉出⼒和扭矩性能。
3. 组合纹路，两种纹路组合，如直纹+斜纹。
⼆、按埋⼊⽅式可分为：1. 热熔/超声波型热熔埋⼊是最常⽤的⼀种埋⼊⽅式，⼀般以热熔机及⼿⼯电烙铁埋⼊，其原理是通过加热压头，并与铜螺母接触，使铜螺母温度升⾼，当温度达到此塑胶⾃⾝的软化温度时，将螺母埋植于胶件中，退出压头，冷却后铜螺母与塑胶件热熔成⼀体。
超声波埋⼊是⼀种通过超声振动,使螺母与塑胶表⾯及内在分⼦间的磨擦⽽使传处到接⼝的温度升⾼，当温度达到此塑胶⾃⾝的软化温度时，将螺母埋植于胶件中，当震动停⽌，⼯件同时在⼀定的压⼒下冷却定形。
从上述原理可以看出，热熔埋⼊和超声波埋⼊的原理和过程其实都差不多，区别在于加热的⽅式不同，所以这两种⽅式所⽤的螺母类型可以归为⼀类，塑胶件的预留孔也可以通⽤。
唯⼀的区别是，热熔埋⼊型常常选⽤铜螺母，因为铜的导热性较好，⽽超声波型可不限定铜材质的螺母，不锈钢或碳钢都可。
由于热熔/超声波型螺母最终还得靠外⼒的作⽤下压⼊，所以螺母的最前端⼀般有导向结构以利于压⼊埋置于塑胶预留孔。
嵌件注塑结构设计
嵌件注塑结构设计主要包括以下方面：
1.嵌件的结构形式设计：嵌件的结构形式需满足良好的加工工艺
性，具有足够的机械强度，与塑料基体间有足够的结合强度，使用中不拔出、不旋转等要求。
2.嵌件与塑料基体的结合方式设计：根据产品需要，设计嵌件与
塑料基体的结合方式，如螺纹连接、铆接、焊接等。
3.嵌件在模具中的定位与固定设计：为确保嵌件在注塑过程中位
置稳定，需设计嵌件在模具中的定位与固定方式。
4.嵌件注塑工艺设计：根据嵌件的结构形式和塑料基体的性质，
设计合适的注塑工艺参数，如注塑压力、注塑速度、注塑温度等。
5.嵌件注塑模具设计：根据嵌件的结构形式和注塑工艺要求，设
计合适的注塑模具，包括模具结构、分型面、浇口位置等。
塑料制品的结构设计
第一章 塑料制品的结构设计塑料制品的结构设计又称塑料制品的功能特性设计或塑料制品的工艺性。
§1.1 塑料制品设计的一般程序和原则1.1.1 塑料制品设计的一般程序1、详细了解塑料制品的功能、环境条件和载荷条件2、选定塑料品种3、制定初步设计方案，绘制制品草图（形状、尺寸、壁厚、加强筋、孔的位置等）4、样品制造、进行模拟试验或实际使用条件的试验5、制品设计、绘制正规制品图纸6、编制文件，包括塑料制品设计说明书和技术条件等。
1.1.2 塑料制品设计的一般原则1、在选料方面需考虑：(1) 塑料的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、吸水性以及对应力的敏感性等；(2) 塑料的成型工艺性，如流动性、结晶速率，对成型温度、压力的敏感性等；(3) 塑料制品在成型后的收缩情况，及各向收缩率的差异。
2、在制品形状方面：能满足使用要求，有利于充模、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料制品）或快速受热固化（热固性塑料制品）等。
3、在模具方面：应考虑它的总体结构，特别是抽芯与脱出制品的复杂程度。
同时应充分考虑模具零件的形状及其制造工艺，以便使制品具有较好的经济性。
4、在成本方面：要考虑注射制品的利润率、年产量、原料价格、使用寿命和更换期限，尽可能降低成本。
§1.2 塑料制品的收缩塑料制品在成型过程中存在尺寸变小的收缩现象，收缩的大小用收缩率表示。
%10000⨯-=L L L S 式中S ——收缩率；L 0——室温时的模具尺寸；L ——室温时的塑料制品尺寸。
影响收缩率的主要因素有：(1) 成型压力。
型腔内的压力越大，成型后的收缩越小。
非结晶型塑料和结晶型塑料的收缩率随内压的增大分别呈直线和曲线形状下降。
(2) 注射温度。
温度升高，塑料的膨胀系数增大，塑料制品的收缩率增大。
但温度升高熔料的密度增大，收缩率反又减小。
两者同时作用的结果一般是，收缩率随温度的升高而减小。
(3) 模具温度。
通常情况是，模具温度越高，收缩率增大的趋势越明显。
塑胶产品结构设计常识
塑胶产品结构设计常识1．胶厚（胶位）：塑胶产品的胶厚（整体外壳）通常在0.80-3.00左右，太厚容易缩水和产生汽泡，太薄难走满胶，大型的产品胶厚取厚一点，小的产品取薄一点，一般产品取1.0-2.0为多。
而且胶位要尽可能的均匀，在不得已的情况下，局部地方可适当的厚一点或薄一点，但需渐变不可突变，要以不缩水和能走满胶为原则，一般塑料胶厚小于0.3时就很难走胶，但软胶类和橡胶在0.2-0.3的胶厚时也能走满胶。
2．加强筋（骨位）：塑胶产品大部分都有加强筋，因加强筋在不增加产品整体胶厚的情况下可以大大增加其整体强度，对大型和受力的产品尤其有用，同时还能防止产品变形。
加强筋的厚度通常取整体胶厚的0.5-0.7倍，如大于0.7倍则容易缩水。
加强筋的高度较大时则要做0.5-15的斜度（因其出模阻力大），高度较矮时可不做斜度。
3．脱模斜度：塑料产品都要做脱模斜度，但高度较浅的（如一块平板）和有特殊要求的除外（但当侧壁较大而又没出模斜度时需做行位）。
出模斜度通常为1-5度，常取2度左右，具体要根据产品大小、高度、形状而定，以能顺利脱模和不影响使用功能为原则。
产品的前模斜度通常要比后模的斜度大0.5度为宜，以便产品开模事时能留在后模。
通常枕位、插穿、碰穿等地方均需做斜度，其上下断差（即大端尺寸与小端尺寸之差）单边要大于0.1以上。
4．圆角（R角）：塑胶产品除特殊要求指定要锐边的地方外，在棱边处通常都要做圆角，以便减小应力集中、利于塑胶的流动和容易脱模。
最小R通常大于0.3，因太小的R模具上很难做到。
5．孔:从利于模具加工方面的角度考虑，孔最好做成形状规则简单的圆孔，尽可能不要做成复杂的异型孔，孔径不宜太小，孔深与孔径比不宜太大，因细而长的模具型心容易断、变形。
孔与产品外边缘的距离最好要大于1.5倍孔径，孔与孔之间的距离最好要大于2倍的孔径，以便产品有必要的强度。
与模具开模方向平行的孔在模具上通常上是用型心（可镶、可延伸留）或碰穿、插穿成型，与模具开模方向不平行的孔通常要做行位或斜顶，在不影响产品使用和装配的前提下，产品侧壁的孔在可能的情况下也应尽量做成能用碰穿、插穿成型的孔。
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第十一章塑件中的嵌件
基本设计守则
塑料成型过程中所埋入的或成型后压入的螺栓、接线柱等金属或其它材质零件，统称为塑件中的嵌件。
嵌件可增加制品的功能或对制品进行装饰。
塑胶的嵌件通常作为紧固件或支撑部份。
此外，当产品在设计上考虑便於返修、易於更换或重复使用等要求时，嵌件是常用的一种装配方式。
但无论是作为功能或装饰用途，嵌件的使用应尽量减少，因使用嵌件需要额外的工序配合，增加生产成本。
嵌件通常是金属材料，其中以铜为主。
嵌件的设计必须使其稳固地嵌入塑胶，避免旋转或拉出。
嵌件的设计亦不应附有尖角或封利的边缘，因为尖角或封利的边缘使塑胶件出现应力集中的情况。
嵌件的模塑使操作变繁，周期加长，生产率降低（带有自动装夹嵌件的机械手或自动线不在此列）。
11.1 嵌件的结构形式
1、常见的金属嵌件（图2-67）
2、嵌件的形状及结构要求
(1) 金属嵌件采用切削或冲压加工而成，因此嵌件形状必须有良好的加工工艺性。
图2-68为常用嵌件的标准形式。
(2) 具有足够的机械强度（材质、尺寸）。
(3) 嵌件与塑料基体间有足够的结合强度，使用中不拔出、不旋转。
嵌件表面需有环形沟槽或交叉花纹（参见图2-68）；嵌件不能有尖角，避免应力集中引起的破坏；尽可能采用圆形或对称形状的嵌件，保证收缩均匀。
(4) 为便于在模具中安放与定位，嵌件的外伸部分（即安放在模具中的部分）应设计成圆柱形，因为模具加工圆孔最容易（图2-69）。
(5) 模塑时应能防止溢料，嵌件应有密封凸台等结构（图2-70）。
(6) 便于模塑后嵌件的二次加工，如攻螺纹、端面切削、翻边等。
图2-71a即为模塑后再翻边的嵌件结构。
(7) 特殊嵌件的结构参见图2-71。
3、嵌件材料
铜、铝、钢、硬质异种塑件、瓷、玻璃等都可作为嵌件材料，其中，黄铜不生锈、耐腐蚀、易加工且价格适中，是嵌件的常用材料。
11.2 嵌件在塑件中的固定
(1) 为避免制品底部过薄出现波纹形缩痕而影响外观及强度，应取嵌件底面距制品壁面的最小距离T＞D/6（图2-72）。
(2) 嵌件与制品侧壁的间距不能过小，以保证模具有一定的强度（图2-73）。
(3) 凸台中设置嵌件时，为保证嵌件结合稳定以及塑料基体的强度，嵌件应伸人到凸台的底部（需保证最小底厚），嵌件头部作成圆角（图2-74）。
(4) 小型圆柱形嵌件可用中间开槽或表面菱形滚花结构植于塑料基体之中（图2-75），滚花槽深1~2mm。
(5) 板、片状嵌件可用孔窗固定法固定，但薄形嵌件（厚度小于0.5mm）宜用切口或打弯的方法固定（图2-76）。
(6) 杆形嵌件可用将头部打扁、冲缺、压弯、劈叉等形式固定（图2-77），也可用将圆杆的中间部分压扁的方法固定（图2-78）。
(7) 管形冲压嵌件，可在冲压时加工出膨凸部分，用以增强紧固力（图2-79）。
11.3 嵌件在模具中的安放与定位
1、嵌件的安放、定位要求
(1) 不能因设备的运动或振动而松动甚至脱落。
(2) 在高压塑料熔体的冲击下不产生位移和变形。
(3) 嵌件与模具的配合部分应能防止溢料，避免出现毛刺，影响使用性能。
2、轴类嵌件的安放定位（图2-80）
3、孔类嵌件的安放定位（图2-81~图2-83）
4、细长嵌件的安放定位
细长嵌件的轴线与料流方向垂直时，易产生弯曲变形，需用销轴等支承，以增加其刚性（图2-84）。
注意，附加的支承孔不应影响制件的使用。
11.4 嵌件周围塑料的裂纹和联接强度
1、裂纹产生的原因
(1) 塑料收缩的应力和自然老化（图2-85）。
(2) 嵌件的结构和安放位置不合理（图2-86）。
2、保证连接强度的必要条件——最小壁厚（表2-25）
11.5 装配式嵌件（制品模塑后再装入嵌件）
(1) 饭金加工（装配）法，如铆接（图2-87）、折弯（图2-88）。
(2) 用工具将嵌件压入或旋入制品中（图2-89、图2-90）。
(3) 热插法。
热固性塑件出模时，在热态下将嵌件插入，冷却后即牢固地结合在一起（图2-91）。
塑料收缩量应在其弹性围，否则塑料会裂开。
(4) 其它装配方法。
①粘结：热固性塑料用环氧树脂粘结，热塑性塑料用溶剂类粘结剂粘结。
②超声波装配：热塑性塑料软化后压人。
11.6 塑料嵌件（嵌件的外插注射模塑）
在金属条料、卷料等已冲压零件的型孔，模塑出小型塑料零件，使两者成为不可拆卸的组合件。
这时，金属冲压件是主要零件，塑件则是嵌件。
常见的塑料嵌件为齿轮、凸轮、短轴等（图2-92）。
外插注射模塑模具为三板式或点浇口的热流道模（图2-93）。
不同材料的设计要点
POM
POM成型时，因塑料和镶入件收缩比率不同而有应力产生。
渐渐在镶入件的地方发生了龟裂现象而成品破裂，以下方法可改善成品破裂现象。
用温度达90℃左右的镶入件放于模腔成型。
模具温度达90℃左右。
镶入件要洁净及避免有尖角或利边。
PBT
镶入件通常是用以装配方便或维修容易为目的的，但亦有的是特殊用途如金属扣等。
为了使镶入件在塑胶成品减低应力和因不同物料的热膨胀系数所影响，镶入件尽量不要有尖角，防止拔出和转动的凹槽要使用简单的设计，压花的花纹面积不要太大，压花的边要和镶件边位远离，花纹的地方要放于稳藏处。
镶入件表面不能有任何不相容的化学药品如润滑油等。
在放入模具生产是使用80至110℃的模温来减低成型后的应力。