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Plastic Part Assemblies

Plastic Part Assemblies. 6. Staking. 1. Introduction. 2. Plastic Part Assemblies. 7. Fasteners. 8. Bonding. 3. Press Fits. 9. Ultrasonic Welding. 4. Snaps Fits. 10. Other Welding Techniques. 5. Snap Design. Understand the Considerations in Selecting an Assembly Method.

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Presentation Transcript

  1. Plastic Part Assemblies 6. Staking 1. Introduction 2. Plastic Part Assemblies 7. Fasteners 8. Bonding 3. Press Fits 9. Ultrasonic Welding 4. Snaps Fits 10. Other Welding Techniques 5. Snap Design

  2. Understand the Considerations in Selecting an Assembly Method. Understand How to Press Fit Plastic Parts. Design a Snap. Select an Appropriate Fastener. Understand the Available Methods of Bonding Plastic Parts. Design Joints For Several Types of Welding Techniques. After completing this unit,you will be able to... Introduction

  3. Overview Plastic Part Assemblies 當設計塑膠零件裝配時，必須要考慮幾個因素，例如:簡化零件數量、決定最佳的裝配方法，為配合適當的組立，須允許適當的間隙設計等。

  4. Part Design 當設計塑膠零件時，要考慮到整體的配件。藉由對成品的優質設計，可以降低生產成本，而第一要件就是決定裝配零件的數量。 Cont. Q:如何降低零件的數量? Hint:成形速度快於組立速度

  5. Disassembly(拆卸) 在決定裝配方法時，必須先決定任何拆卸的必要條件。 • Is the assembly permanent? • 一件產品如果不需要被拆卸，焊接是最好的方 • 法。大部分的焊接技術是永久的。 Cont. • If the product needs to be disassembled, how often? • 如果產品需要一再被拆卸和組裝，可以嵌入一個 • 扣件。

  6. Fit(配合) 設計塑膠零件裝配的功能時，為了使零件間互相配合，不會設計所有的內壁互相接觸。如果設計好機器零件，其機器公差每10mm需要有+/-0.127的公差，然而材料選擇和零件設計在公差上有更多影響。 Cont. Reveal Line

  7. 對於一些雙配合的零件，也經常被使用在射出模具零件中，常見的是組裝零件裡有明顯的縫隙(gap)，被稱為顯示線。對於一些雙配合的零件，也經常被使用在射出模具零件中，常見的是組裝零件裡有明顯的縫隙(gap)，被稱為顯示線。 Cont. RevealLine

  8. 由於塑膠材料之多變化性，其組裝塑膠零件的方法，可分為:由於塑膠材料之多變化性，其組裝塑膠零件的方法，可分為: <1>機械組裝 <2>溶劑組裝 <3>黏著劑組裝 <4>焊接組裝 組裝零件的方法 Cont.

  9. 材料 機械組裝 溶劑組裝 黏著劑組裝 焊接技術 好 好 最好 好 好 不好 可 好 好 好 好 不好 好 不好 不好 好 好 好 PC ABS POM 壓克力 Nylon PP PS Polysul fone SAN 好 好 不好 好 好 好 好 好 好 好 最好 可 好 可 可 最好 好 最好 各種材料其組裝法好壞之比較 Cont.

  10. 以機械組裝來連接塑膠產品是組裝中最基本的方法，可分為接合法(Fits)和扣接法(Fasteners)。以機械組裝來連接塑膠產品是組裝中最基本的方法，可分為接合法(Fits)和扣接法(Fasteners)。 好處為成本低、可重複使用、組裝速度快且效果良好。但質軟易變形的材料如LDPE及硬而脆的材料皆不適宜用扣接法。 機械組裝 Cont.

  11. 接合法一般可分為壓緊法(Press-fits) 、迫緊法(Snap-fits)及打樁法(Staking)。 扣接法可分為具有螺紋之螺絲(Screw)、螺絲加螺帽(Nut)與夾箍(Clips)、鉚接(Riviting)等。 Cont.

  12. 壓緊法是最簡單的 • 接合方法，不僅快 • 速且成本低，但卻 • 往往最易出問題。 • 大部分的壓緊法是 • 使用一個栓作用在 • 中空的塑膠零件， • 造成一張力使材料 • 緩慢移動而發生斷 • 裂。 Press Fits

  13. Alternative Designs • 可以放置一夾箍，在浮 • 凸物之上防止它擴張， • 也有其他更好的方法。 • 例如:為了使塑膠零件張 • 力減少到最小，可以使 • 用不一樣的梢設計減少 • 表面接觸。 • 一般常見栓的設計有倒 • 鉤和具浮凸物的插梢設 • 計形式。 Cont. Barbed Pin Knurled Pin

  14. Alternative Designs 一般平直的栓仍被使用，也可以設計加上補強肋於中空的浮凸物防止它變形。 Cont. Boss with Ribs

  15. 設計壓緊裝置時，要確保支撐力能夠大到足以組合而又不會造成應力過分集中，其影響因素有三:設計壓緊裝置時，要確保支撐力能夠大到足以組合而又不會造成應力過分集中，其影響因素有三: <1>壓緊設計需要緊密的製造公差。 <2>所用材料之硬度與韌度。 <3>隨著時間的增長，所造成塑品的蠕變 及應力鬆弛。 Cont.

  16. Material Considerations • 為了能夠順利地壓緊塑膠零件的關 • 鍵因素是材料選擇。 • 如果包含各種不同材料，在裝配時 • 必須注意對於兩個塑膠零件的熱膨脹 • 和潛變率(rate of creep)等因素。 Cont.

  17. Overview • 迫緊法是為一 • 簡單，快速及 • 具高效性的方 • 法，能應用於 • 任何材料之連 • 接。 Snaps Fits Snaps

  18. Self-locking Snaps 在風扇裝配的頂部與底部之中有一扣件，其功能把零件相互鎖在一起。 Cont. Fan Assembly

  19. Ex1: 常見的迫緊法種類為在末端有個斜面凸片的懸臂樑，使其可以快速裝配。 Cont. Snap Actuating During Assembly

  20. Ex2: 沒有上述明顯的凸片懸臂樑形式，但作動卻一樣，當扣件被壓入時，薄板產生輕微的偏斜轉向，直到被咬合為止。 Cont. Snap Actuating During Assembly

  21. Ex3: • 在風扇裝配中， • 上殼沿著邊緣有 • 一肋緊貼著下殼 • 的凹槽，和扣件 • 保持在一起，不 • 容易去分離開。 Cont. Alignment Rib and Pocket

  22. Non-locking Snaps 在風扇裝配中，兩個成對可調整的通風口，在底部的凹槽內可以設計一自鎖扣件去接合。 Cont. Pocket

  23. 由於扣件壓合到頂部附有肋型式的凹槽內，使得通氣孔裝配成為一非自鎖扣件。由於扣件壓合到頂部附有肋型式的凹槽內，使得通氣孔裝配成為一非自鎖扣件。 Cont. Pocket with Ribs

  24. 非自鎖扣件有 • 一形成斜面的部 • 分，可以使其容 • 易滑動在肋骨上 • 方的任一方向。 Cont. • 自鎖扣件只有些 • 微末端的一頭為 • 尖細，使的通氣 • 孔不能被分離開 • 裝配。 Non-locking Snap

  25. Adjustable Vent Cont. 施加一個額外的力量可以撬動凹槽外的扣件而移動通風口。

  26. Self-locking Angle 為了能夠成為非自鎖條件，而扣件的傾斜角度必須小於自鎖角度。 其角度取決於材料的摩擦係數: Cont.

  27. FAQ:How can I optimize the size of a snap? Frequently Asked Questions Cont. Snap Formulae Snap Profile And:The foregoing formulae are for a constant cross-sectional snap. The axial force necessary to deflect the snap depends on the coefficient of friction for the material in addition to the snap's shape.

  28. Overview Snap Design 一個好的扣件設計將不會承受負載，所以其扣合力量不會隨時間而減少或因震動的影響而鬆弛。

  29. Types 扣件最常見的種類為相同矩形橫斷面的懸臂樑，經由樑的相同高度被改進為錐形，且沿著它的長度有一較好的應力分佈。 Cont. Tapered Cantilever Beam

  30. 由於樑的撓曲取決於它的長度，例如:L型的懸臂樑其有效長度增加，使其更有彈性且減低張力。由於樑的撓曲取決於它的長度，例如:L型的懸臂樑其有效長度增加，使其更有彈性且減低張力。 Cont. L-Shaped Snap

  31. U型懸臂樑和L型懸 • 臂樑一樣，當有效 • 增加它的長度時， • 具有相同的作用。 • 當設計一含有凸片 • 的遮蓋物時，藉著 • 手指作用能夠使扣 • 件產生偏斜，而打 • 開或關閉遮蓋物。 Cont. U-Shaped Snap

  32. 也可以設計改變一扣件其橫斷面的外型，上述四個連續扣件(錐形、L型、U型和圓柱型)的特色為以一浮凸物取代上鎖的功用。也可以設計改變一扣件其橫斷面的外型，上述四個連續扣件(錐形、L型、U型和圓柱型)的特色為以一浮凸物取代上鎖的功用。 Cont. Cylindrical Snap

  33. Overview Staking Part to be Staked Part Staked 打樁法(鉚接)是為了去保持另一個零件，使用超音波震動而改良的浮凸物，經常用來保持一個金屬或塑膠零件。

  34. 針對外型為平頭狀的浮凸物，當尖頭的焊 頭接觸時，能夠將浮凸物溶化成另一形狀。 Standard Cont. Standard Profile

  35. 當圓蓋的焊頭作用在尖銳的浮凸物表面， 可以使之溶化而固定成型。 Dome Cont. Dome Profile

  36. 凸邊(壓紋)的外型並不像上述標準和半圓形 型式一樣需要準確的結合。 Knurled Cont. Knurled Staking of Two Plastic Parts Knurled Profile

  37. Flush Flush Profile Cont. 埋入表面為在相配的零件裡，藉著使用一鑽埋頭孔或埋頭孔，將浮凸物埋入表面裡。

  38. 型模鍛非常相似於鉚接，除了部分的側邊為保 持相配的零件之外。 Swaging Cont. Swaging

  39. Overview 當選擇一扣接法時，第一要件必須考慮哪一方法是否能夠被拆卸，需要多久時間， 針對每個方法在有效的空間和工具修整的花費或次要操作上作評估。 Fasteners

  40. Formed Threads 為避免有埋入件裝置，在塑膠零件上對於不經常拆卸的螺紋外型為筆直的。 Cont.

  41. 成型螺紋之設計 • <1>螺牙不得延長至成型 • 品的末端，因不利於 • 模具強度及螺紋壽命 • (端面易崩垂) ，所以 • 至少要設0.8mm的平 • 坦部分。 • <2>節距必須至少要 • 0.9mm(28 threads/in)。 • <3>為了使壓力減到最小， • 螺紋牙底必須為半徑 • (0.13-0.25mm or • 0.005-0.010 in) 。 Cont. Thread Guidelines

  42. Self-Tapping Screws • 自攻螺釘之前端部分設有切刃，將之對準成 • 型品上設置的下孔，並以螺絲起子扭轉前進， • 於下孔內攻製螺紋，而將配件加以固定。 • 其有兩種類型:成型螺紋式(Thread-forming • screw)和切削螺紋式(Thread-cutting screw) Cont. Thread-forming screw Thread-cutting screw(有切溝)

  43. D 2.0至2.4D D d • 浮凸物之內徑(d)應小於 • 螺釘螺紋之直徑。 • 浮凸物之外徑應為螺釘 • 直徑(D)之2到2.5倍。 • 不管浮凸物是全穿孔或 • 半穿孔，都會在安裝時 • 造成充分的熔流，所以 • 半穿孔底下之厚度應該 • 與壁後相等。 Cont. 浮凸物上，設計自攻螺釘之規格

  44. Machine Screws Flush Installation Cont. 機器螺釘是另一種可供選擇的，特別是裝配一塑膠零件於金屬零件中，須考慮到壓力問題，儘可能最好避免鑽孔裝埋部分。

  45. Shoulder Screw or Washer Cont. 平頭螺釘在裝置時必須考慮到扭矩的應用，因為在塑膠製品裡可能造成顯著的壓力，可考慮使用有肩螺釘或有肩墊圈來防止塑膠製品的壓縮。

  46. Cont. Jack Nut 起重螺帽可以輕易地作為螺旋帽的裝置。

  47. Push-on Fasteners 推動扣件可利用於輕的零件上，一般也使用在面板或是其他美學零件上。 Cont. Push-On Fastener

  48. Rivets 利用鉚釘組合零件為一種有效且低成本的方法，一般可分為下列幾種類型: Cont. 常見之鉚釘型式

  49. Inserts(埋入件) • 針對經常裝配和拆卸的零件，金屬埋入件是 • 最理想的。 • 用於塑膠品的金屬埋入件，通常用以承擔產 • 品被磨損、撕裂的力量或用以與電器相連及 • 裝飾用。 Cont.

  50. 減少成型品之摩擦和破裂，以增加成型品之機械強度。減少成型品之摩擦和破裂，以增加成型品之機械強度。 可作為傳導電流之媒體。 裝飾成型品與增進成型品之組合。 可作為螺紋成型之預置心型。 埋入件之功用 Cont.

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