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塑胶件结构设计手册

时间:2018-12-26 14:49:32  来源:本站  作者:

  塑胶件结构设计手册(精华板)_机械/仪表_工程科技_专业资料。1.0 选择材料的考虑因素 任何一件工业产品在设计的早期过程中,一定牵涉考虑选择成形物料。因为在产品生产时、装配时、和完 成的时间,物料有着相互影响的关系。除此之外,品质检定水平、市场销售情况和价格的

  1.0 选择材料的考虑因素 任何一件工业产品在设计的早期过程中,一定牵涉考虑选择成形物料。因为在产品生产时、装配时、和完 成的时间,物料有着相互影响的关系。除此之外,品质检定水平、市场销售情况和价格的厘定等也是需要 考虑之列。所以这是无法使用概括全面的考虑因素而定出一种系统性处理方法来决定所选择的材料和生产 过程是为最理想。 1.1 不同材料的特性 1. ? ? ABS 用途: 特性: 玩具、机壳、日常用品 坚硬、不易碎、可涂胶水,但损坏时可能有利边出现 设计上的应用: 多数应用于玩具外壳或不用受力的零件。 2. ? ? ? PP 用途: 特性: 设计上的应用: 玩具、日常用品、包装胶袋、瓶子 有弹性、韧度强、延伸性大、但不可涂胶水。 多数应用于一些因要接受 drop test(跌落测试)而拆件的地方。 3. ? ? ? PVC 用途: 特性: 设计上的应用: 软喉管、硬喉管、软板、硬板、电线、玩具 柔软、坚韧而有弹性。 多数用于玩具 figure(人物) ,或一些需要避震或吸震的地方。 4. ? ? ? 5. ? ? ? 6. POM 用途: 特性: 设计上的应用: Nylon (尼龙) 用途: 特性: 设计上的应用: Kraton (克拉通) 机械零件、齿轮、摃杆、家电外壳 耐磨、坚硬但脆弱,损坏时容易有利边出现(Fig. 1.1.6)。 多数用于胶齿轮、滑轮、一些需要传动,承受大扭力或应力的地方。 齿轮、滑轮 坚韧、吸水、但当水份完全挥发后会变得脆弱。 因为精准度比较难控制,所以大多用于一些模数较大的齿轮。 用途: 摩打垫 特性: 柔软,有弹性,韧度高,延伸性强。 设计上的应用: 多数作为摩打垫,吸收摩打震动,减低噪音。 Table 1.1.1 一般胶料的特性与用途 2.0 壁厚 [Wall Thickness] 壁厚的大小取决于产品需要承受的外力、是否作为其它零件的支撑、承接柱位的数量、伸出部份的多少 以及选用的塑料材料而定。一般的热塑性塑料的壁厚设计应以 4mm 为限。从经济角度来看,过厚的产品设 计不但增加物料成本,延长生产周期 (冷却时间),增加生产成本。从产品设计角度来看,过厚的产品增加 引至产生空穴(气孔)的可能性,大大削弱产品的刚性及强度。 最理的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度, 但为满足功能上的需求以致壁厚有所改变 总是无可避免的。在此情形,由厚胶料的地方过渡到薄胶料的地方应尽可能顺滑。太突然的壁厚过渡转变 会导致因冷却速度不同和产生乱流而造成尺寸不稳定和表面问题。 2.1 不同材料的常用壁厚 1. 2. 3. 4. 5. 6. ABS PP PVC POM Nylon Kraton 一般最先选择的材料,壁厚通常为 1, 1.2, 1.5, 2, 2.5, 3mm,视乎产品的大小和功能而定。 因为比较软,而且基于缩水的问题,所以不能太厚,一般为 1, 1.2, 1.5mm。 因为多用由于 figure(外形)上和多是实心,所以限制不大。 一般为 1, 1.2, 1.5, 2, 2.5, 3mm 视乎产品大小而定。 因为缩水率比较高,所以平均料厚和筋骨的比例可比较少。 因为多数用作摩打垫或不外露件,所以限制不大。 3.0 加强筋 (Ribs) 加强筋在塑料部件上是不可或缺的功能部份。加强筋有效地如『工』字铁般增加产品的刚性和强度而无 需大幅增加产品切面面积,但没有如『工』字铁般出现倒扣难于成型的形状问题,对一些经常受到压力、 扭力、弯曲的塑料产品尤其适用。此外,加强筋更可充当内部流道,有助模腔充填,对帮助塑料流入部件 的支节部份很大的作用(Fig. 4.0.1)。 Fig. 3.0.1 加强筋一般被放在塑料产品的非接触面,其伸展方向应跟随产品最大应力和最大偏移量的方向,选择加 强筋的位置亦受制于一些生产上的考虑,如模腔充填、缩水及脱模等。加强筋的长度可与产品的长度一致, 两端相接产品的外壁,或只占据产品部份的长度,用以局部增加产品某部份的刚性。要是加强筋没有接上 产品外壁的话,未端部份亦不应突然终止,应该渐次地将高度减低,直至完结,从而减少出现困气、填充 不满及烧焦痕等问题,这些问题经常发生在排气不足或封闭的位置上。而且因为缩水的问题,筋骨的厚度 不能大过平均壁厚的厚度。 一般的设计方法 : 平均壁厚×0.65~0.7 4.0 出模角 [Draft Angle] 塑料产品在设计上通常会为了能够轻易的使用产品由模具脱离出来而需要在边缘的内侧和外侧各设有 一个倾斜(出模角) 。若然产品附有垂直外壁并且与开模方向相同的话,则模具在塑料成形后需要很大的开 模力才能打开,而且,在模具开启后,产品脱离模具的过程亦相信十分困难。要是该产品在产品设计的过 程上已预留出模角及所有接触产品的模具零件在加工过程当中经过高度抛光的话,脱模就变成轻而易举的 事情。因此,出模角的考虑在产品设计的过程是不可或缺的。 因注塑件冷却收缩后多附在凸模上,为使产品壁厚平均及防止产品在开模后附在较热的凹模上,出模 角对应于凹模及凸模是应该相等的。不过,在特殊情况下若然要求产品于开模后附在凹模的话,可将相接 凹模部份的出模角尽量减少,或刻意在凹模加上适量的倒扣位。 出模角的大小是没有一定的准则,多数是凭经验和依照产品的深度来决定。此外,成型的方式,壁厚和 塑料的选择也在考虑之列。一般来说,高度抛光的外壁可使用 1/8 度或 1/4 度的出模角。深入或附有织纹的 产品要求出模角作相应增加,习惯上每 0.025mm 深的织纹,便需要额外 1 度的出模角。此外,当产品需要长 而深的肋骨较少的出模角时,顶针的设计须有特别的处理。 1. 出模角的大少是没有一定的淮则,多数是依照产品的深度来决定。 2. 一般的出模角为 0.5°~1.0°。 3. 在深入或附有织纹的产品上,出模角的要求是视乎织纹的深度而 相应增加,一般为 2°~3°。 4. 一般的晒纹版上已清楚例出可供作参考之用的要求出模角。(Fig. 4.0.1) 4.1 拔模角标准 [ Draft Standard ] Rib thickness 骨厚 1.1~1.2mm Height of Rib (x) 加强筋高度 x≦5mm 1.5mm 5<x≦10mm 10<x≦15mm x≦5mm 2mm 1.4~1.5mm 5<x≦10mm 10<x≦15mm Draft Angle 拔模角 1.0° ~1.5° 0.5° ~0.8° 0.5° 1.0° ~1.5° 1.0° ~1.5° 0.5° ~1.0° Wall thickness 平均料厚 15<x≦20mm 20<x≦25mm 25<x≦30mm x≦5mm 5<x≦10mm 2.5mm 1.8mm 10<x≦15mm 15<x≦20mm 20<x≦25mm 25<x≦30mm x≦5mm 5<x≦10mm 10<x≦15mm 3mm 2.1mm 15<x≦20mm 20<x≦25mm 25<x≦30mm 30<x≦35mm 35<x≦40mm 0.8° 0.5° 0.5° 1.0° ~1.5° 0.5° ~1.0° 0.5° ~1.0° 0.5° 0.5° 0.5° 1.0° 1.0° 1.0° 1.0° 0.5° ~1.0° 0.5° ~1.0° 0.5° ~0.8° 0.5° ~0.8° 注: 以上数据只供参考及以骨底的平面作中性面做出拔模角,如骨底是一个非平 面的形状时,可选骨项的平面为中性面,但为避免加上拔模角后,骨厚超出比例出现缩的问题,所以一般 以骨顶为中性面时,出模角大概为 0.5°~0.8°不等。此外,如在制造出模角时出现问题,可以用 cut 代替 draft 造出拔模角。再者,可以视乎情况而减少骨厚,作对加上 draft angle 后骨底数的调教。 (Fig. 4.1.2) 5.0 支柱(Boss) 支柱突出胶料壁厚是用以装配产品、隔开对象及支撑承托其它零件之用。空心的支柱可以用来嵌入镶 件、收紧螺丝等。这些应用均要有足够强度支持压力而不致于破裂。 支柱尽量不要单独使用,应尽量连接至外壁或与加强筋一同使用,目的是加强支柱的强度及使胶料流 动更顺畅。此外,因过高的支柱会导致塑料部件成形时困气,所以支柱高度一般是不会超过支柱直径的两 倍半。 加强支柱的强度的方法(尤其是远离外壁的支柱),除了可使用加强筋外,加强块的使用亦十分常见。 注: 为免在扭上螺丝时出现打滑的情况,支柱的出模角一般会以支柱顶部的平 面为中性面,而且角度一般为 0.5?~1.0?。如支柱的高度超过 15.0mm 的时候,为加强支柱的强度,可在支 柱连上些加强筋,作结构加强之用。如支柱需要穿过 PCB(线路板)的时候,同样在支柱连上些加强筋, 而且在加强筋的顶部设计成平台形式,此可作承托 PCB 之用,而平台的平面与丝筒项的平面必须要有 2.0 ~ 3.0mm。(Fig. 5.0.4) 6.0 支柱套 (Boss holder) 如成品是以支柱收紧螺丝的时侯,在成品的上壳身必须要有支柱套来作定位之用。跟据一般的安全规格 标准,螺丝头必须收藏于不能触摸的位置,所以高度必须有 2.5mm 或以上。以及,因为加上支柱套后会有 Shape edge (形状边缘) 的关系, 所以在每一个支柱套上壳收螺丝的地方, 必须加上 R1.0 或以上的 round fillet (圆形圆角) 。 为方便生产装配时的导入,所以在每一个支柱套的底部都可以不多不少的加上 Chamfer(倒角)作导入 之用。而且因为定位的关系,在支柱套底部必须要有至少 1.0mm 的深度来收藏支柱。 7.0 虚位定义 在产品生产设计时,给与零件与零件之间虚位是一件不可缺少及非常重要的事情。随着产品的大小,零 件形状的不同及功能,给与虚位的数值也应相应改变。 8.0 六角孔配圆 Pin 的设计 (紧钉) 在产品设计中,很多时因为功能及安全的问题,在外形上会出现拆件的情况,但亦都因为很多因素,拆 件后的组装会出现外形不相配的情况。所以便需要一些做淮数的定位柱来作外形的配合。在外形上的定位 一般多数以六角形的孔配紧配圆形的塑料柱,因为紧配的关系,所以六角孔与圆柱之间是不需要虚位和做 出模角,而且在六角孔和胶柱项必须加上一些导入角(Fig. 8.0.1~8.0.2)。很多时,六角孔配图柱会用作为胶 水柱的装配之用。所以此时便需要使用 x`的尺寸给与六角孔与图柱较多的虚位藏入胶水。 ?D (mm) 2.0 2.5 3.0 3.5 4.5 x (mm) 2.1 2.6 3.1 3.6 4.6 x’ (mm) 2.2 2.7 3.2 3.8 4.8 ?y (mm) 4.6 5.1 5.6 6.2 7.2 9.0 六角 nut 的装配方法 在电池门与壳身的装配方法主要是以机牙螺丝配以藏在壳身的六角丝帽收紧电池门, 在壳身内跟据六角 丝帽的尺寸,做出一个六角孔的套筒,而且给以单边 0.15mm 虚位,再以热溶或冷打的方法确保丝帽不会 跌出此外,亦可以在套筒上加上一个 Nut retainer (丝帽盖),以涂胶的方式盖放在套筒上。 (Fig. 9.0.1~9.0.2) Screw? M2.0 M2.3 M2.6 M3.0 M3.5 5.6 8.0 a (mm) 4.2 ?b (mm) 6.6 ?x (mm) 2.2 2.5 2.8 3.2 3.7 5.4 1.5~2 1.5~2 ?y (mm) 6.4 z (mm) w (mm) 10.0 扣位 扣位提供了一种不但方便快捷而且经济的产品装配方法, 因为扣位的组合部份在生产成品的时候同时成 型,装配时无须配合其它如螺丝、介子等紧锁配件,只要需组合的两边扣位互相配合扣上即可。 扣位的设计虽可有多种几何形状,但其操作原理大致相同: 当两件零件扣上时,其中一件零件的勾形伸 出部份被相接零件的凸缘部份推开,直至凸缘部份完结为止; 及后,借着塑料的弹性,勾形伸出部份实时复 位,其后面的凹槽亦即被相接零件凸缘部份嵌入,此倒扣位置立时形成互相扣着的状态。 如以功能来区分,扣位的设计可分为成永久型和可拆卸型两种。永久型扣位的设计方便装上但不容易拆 下,可拆卸型扣位的设计则装上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸扣位的勾形伸出部份附有适当的导入 角及导出角方便扣上及分离的动作,导入角及导出角的大少直接影响扣上及分离时所需的力度,永久型的 扣位则只有导入角而没有导出角的设计,所以一经扣上,相接部份即形成自我锁上的状态,不容易拆下。 (Fig. 10.0.1) 10.1 其它常用扣位设计 10.1.1 永久式三瓣爪 10.1.2 可拆卸式三瓣爪 10.1.3 Figure 公仔扣位设计 (冬菇头) 10.1.4 玩具子弹扣位设计 因为安全问题玩具子弹头的半圆不能少于 R2,而且为防止子弹自动弹出和扣位磨损的问题,所以子弹 尾的凹坑必须有 1.0mm 的深度和在扣位的钩上加上一些倒扣位。 11.0 超音波焊接技术 (Ultrasonic Welding) 1. 速度快 超音波焊接技术的周期很短,使用标准机器每分钟可处理三十件工作。 2. 效果一致 只要接头设计完善,焊接参数调校正确,便能获得清洁及一致的焊接效果,因为焊接效果不受操作人 员的操作情况所影响。 3. 强度高 超音波焊接技术是将塑料熔合起来,因此能产生出无内应力的高强的接合。 4. 不需夹紧 当工件离开机器后便告完成,不需进行焊接后加工。 5. 用途较广 超音波焊接法可用来焊接那些不能用任何其它黏合剂的物料。 6. 安全性 由于不需使用化学物品,因此不会产生化学中毒。 7. 若要超音焊接头达致所需要强度及美观程度,那么接头必须设计恰当,以及就要个别应用情况及个别塑 料性质来设计。(Fig. 11.0.1) 12.0 LCD 的装配 LCD 的基本配件: Zebar LCD lens (液晶透镜) LCD lens cover (液晶显示器) Zebar Holder 为保证 Zebra 与 PCB 有正常的接触,所以 Zebra 与 PCB 需要有 0.5mm Interference(干涉) ,而 holder 与 zebar 之间则以紧配的来防止 zebar 与 LCD 接触不良(Fig. 12.0.2)。因为 LCD lens 长度的公差比较大,所 以 LCD lens 围骨与 LCD lens 大约需要有单边 0.5mm 的虚位。而且,围骨需要有一凹坑,作 LCD lens 在生 产时的方向较对之用(Fig. 12.0.3)。 13.0 橡胶按钮 [ Rubber key ] ? Rubber key 的平面与 PCB 最少必须要有 1.0mm 的行程空间。 ? 为防止有 ? jam 制? 的情况出现,所以 key cover 与 rubber key 需要有单边 0.15mm 的虚位。(Fig. 13.0.1) ? Reset bottom 与壳身的平面必须要有最少 0.2mm 的级差,防止不必要的接触。 ? 如 rubber key 需要与 PCB 组合后才与壳身装配,便需要在 rubber key 上定位 pin 作装配之用。 (Fig. 13.0.2~13.0.3) 14.0 PCB 的设定 为方便装配,每一块 PCB 都需要在成品的壳身上加上两支定位 Pin(Fig. 14.0.1)。而且必须在上下壳身 加上一些定位骨夹着 PCB(Fig. 14.0.2), 以防止 PCB 受力而变形。 再者, PCB 与壳身之间至少必须要有 1.0mm 的空间(Fig. 14.0.5)。而定位 Pin 的距离则越远越好,因为这样才可以保持 PCB 的位置而不会移位。 当完成 PCB 的大细及位置的设定后,便需要在 PCB 的底部及面部加上一些 Cosmetic 的 feature,用作 表示电子零件的避空位置。而且在 PCB 上,加上 Solid 以表示可摆放电子零件的空间。(Fig. 14.0.6) 之后,在图纸上标出 PCB 形状的大小,坑位的尺寸,可摆放电子零件的位置和尺寸,方便电子设计。 (Fig. 14.0.7) 至少需要有单边 0.5mm 虚位 至少需要有 1.0mm 虚位 一般 PCB 的常用厚度: 0.8mm, 1.0mm, 1.5mm,视乎产品的大小和 PCB 的尺寸而定,但一般最常用的 都是 1.0mm 厚度的 PCB。 15.0 电池厢 15.1 电池箱设计基本守则 1. 电池与电池之间一定要有胶料分隔。(Fig. 15.1.1) 2. 如有产品的市场目标是 3 岁以下的小童,便需要加上防电池水槽。 (Fig. 8.1.2) 3. 如所用电池为 C size 或以上,而且数量为两粒或以上的时候。电池 门便需要两粒或以上的螺丝。 15.2 电池门计设基本守则 1. 因为只有平均料厚的电池门是非常单薄。所以必须加上加强筋作强化作用。(Fig. 8.2.3) 2. 在者,如电池门的位置是在成品的中央,而且在电池门的四周没有凹坑的时候。必须加上一凹形的手 指位,作方便开启电池门之用。(Fig. 8.2.2) 电池门的利仔与壳身的擦穿位,最少必须要有单边 0.5mm 的虚位以防止干涉的情况出现。 而且, 电池门 的围边与壳身最小要有单边 0.2mm 的虚位。电池门的模拟装配。 当完成电池门与电池箱的设计后,便可在 Pro/E 的 Assembly 档内进行一次电池门的模拟装配过程。此举可 方便检查出电池、电池门和壳身,在装配的过程中是否有干涉发生。 15.3 电池门基本装配方法 1. 一般电池门都以丝帽收紧电池门的装配螺丝,而且以冷打或热融 固定丝帽。(Fig. 15.3.7) 2. 电池门遮丑盖 如电池门利仔需要到在产品壳身上做一些颇大的擦穿孔的时候,便需要有一个 cover 用作防静电及遮丑用。 (Fig. 15.3.8~15.3.9) 15.4 电池匣 如成品的长度和宽度不足以放置要求的电池数量的时候,可以用电池匣作代替。(Fig. 15.4.10~15.4.11) 参考 JETTA 的基本规格,一般的 AA-size 的电池厢大小如下图: 16.0 滑轮 (pulley) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 一般玩具的设计都会以滑轮作第一级的传动方法。因为第一级的传动是非常高速的关系,如经齿轮作 很多时因空间的问题,滑轮的减速比不能太大,而且传动的扭力亦都不大。如使用滑轮传动会有打滑 因为接触面的问题,一般都会用方形皮带作传动媒介。 因皮带的作用力的关系,所以一般滑轮的轴承都是担得越长越好。 因为橡胶皮带的关系,皮带的作用力会使皮带变形及皮带的大细不一, 如果使用方形皮带时,滑轮的 V 坑内需加上一条凹糟作解决的方法。 由于牙箱内会涂上润滑油,而皮带若接触润滑油便会打滑及老化,故必须与齿轮分隔。 但某些厂商会将滑轮拆件,再以超音波焊接一起,这样可以防止滑轮 传动方法会发出很大的噪音。相反,如以滑轮作转动方法,噪音便会减至最少。 的情况出现。 亦都会影响转动的效能。 (Fig. 16.0.1~17.0.2) 件出现夹口而损坏橡胶皮带。(Fig. 16.0.3) 17.0 喇叭的基本装配方法(speaker) 17.1 喇叭筒 因为声音广散问题,所以必须要有一个喇叭筒来围着喇叭的四周,以便声波在成品内发生共鸣,扩大 音量。 17.2 定位骨 在喇叭的上下,必须要有一些定位骨作装配用途。 17.3 喇叭坑 如成品的喇叭坑是外露的时候,必须做一些擦穿坑作遮丑用,以及防止喇叭被一些小而尖的物品破坏。 (Fig. 17.3.2) 17.4 喇叭孔 如成品的喇叭不是外露的时候,可以在壳身上做一些喇叭孔代替喇叭坑。 17.5 H 形坑位 此为另一种喇叭的装配方法,利用胶料本身的弹性,把喇叭压在壳身上。 18.0 止口 18.1 真止口 用途: 生产装配时作较对之用,而且可作涂胶水之用。 18.2 假止口 用途: 在外形上可作遮丑之用。 18.3 半假止口 用途: 如平均料厚有 2.0mm 或以上时,因为凹槽太深的关系,所以需要在纸口的位置加多一层料, 保持成品外形的美观。 18.4 双止口 用途: 多用于一些需要有防水功能的成品上。而且,会以超音波焊接法作装配,加强较对效用。 19.0 对叉骨 对叉骨多数应用于一些较大的成品,或一些需要受力的成品的壳身内,加上对叉骨。有时候基于生产 商的要求产品的止口会用对叉骨代替。 19.1 一般叉骨 以 Draft 避空 19.2 U 形叉骨 以 Draft 避空 以 Draft 避空 20.0 Slide switch 及 On/Off switch 设计 除 rubber key 外,slide switch 也是产品上经常使用的零件之一。视乎尺寸而定,slide switch 的装配方 法一般有: 1. 2. 在壳身内加上一些热溶钉,在生产时用胶料把 slide switch 焊在壳身上。 如尺寸较大的 slide switch,可在壳身加上丝柱,用螺丝收紧在壳身上。 如行程不足的时候,可加上一件胶件作增加行程之用。(Fig. 20.0.1-20.0.2) 以上都是一些在 slide switch 上有装配位的装配方法, 但很多时候产品使用的 slide switch 是没有装配位 的,这时可以: 1. 在壳身上加上一幅长方形的围骨,尺寸依据 slide switch 的尺寸加上单边 Fig. 20.0.3) 0.5mm 的虚位,之后再加上一块 switch cover 以热溶的方式,盖放在 slide switch 之上。 (注: 围骨与 slide switch 之间一般都会加上一些紧线. 在产品空间许可的时候,slide switch 可直接焊接在 PCB 之上。 另外,在 slide switch 的设计过程中最重要的一点就是 slide switch 的行程。Slide switch 的行程一般都 可 在 它 的 说 明 书 上 找 到 。 Slide switch 的 推 杆 与 壳 身 的 坑 位 , 至 少 需 要 有 单 边 0.5mm 的 空 间 。 (Fig 20.0.4~20.0.5) 在某些情况下,为了产品的外观,slide switch 都会加上一个 slide switch cover,而 slide switch cover 与 slide switch 的装配方法都有以下两种: 1. 把 cover 直接放在 slide switch 之上。(Fig. 20.0.6~20.0.7) 2. 在 cover 加上叉位,以叉位带动 slide switch。(Fig. 20.0.8~20.0.9) 3. 但在些时便需要注意 slide switch cover 的围边在 slide switch 推至最左或最右的时候,是否会与壳身出现 走光的情况。(Fig. 20.0.10~20.0.11) 21.0 擦穿位与碰穿位的设计 擦穿位是在产品设计上经常遇到的。擦穿位是以前后模钢料之间的接触而形成在胶件上的穿孔,因为擦 穿位是以钢材的接触而形成,所以擦穿位的设计是会直接影响到模具的寿命。基于生产时的注塑周期是很 短,相对模具的开合次数增加,如设计不当,模具内的擦穿位便很容易损坏。 此时,便需要在成品图的擦穿位加上适当的 Draft angle。擦穿位的出模角视乎成品的大小,一般为 3° ~5°,但是一定不可以少于 3°。(Fig. 21.0.5) 22.0 绞位设计 很多时因为绞位的方向与出模方向形成垂直的角度,这时便会出现很多的擦穿位。这些擦穿位主要是用 作与其它零件配合而形成绞位。绞位主要有以下几种: 1) 永久式绞位 以胶柱再配以擦穿位,在以胶料的弹性及胶柱上的导入角(chamfer)互相配合。(Fig. 22.0.2~22.0.4) 2) 可脱式绞位 以圆头的胶柱配以擦穿位,因为是圆头的关系,所以当柱身的零件受力时便会脱落,而减低零件损坏的 机会。(Fig. 22.0.6) 3) 门绞 以铁轴穿过两件或以上零件的擦穿位,令零件可以像门绞般活动。 (注: 视乎那一件是活动件,而在擦穿 位上给与和铁轴相配的虚位数。) (0.1mm 紧位) (铁轴) 单边 0.2 虚位 ?3.40 23.0 齿轮的使用指引 23.1 正齿轮 (spur gear) (Fig. 23.1.1) 优点: 可以承受大扭力,以复齿的方式对模数做出改变。 缺点: 直线的转动方式不能转向。 23.2 复齿轮 (compound gear) (Fig. 23.2.1) 优点: 在齿轮串中,可对模数做出改变。 缺点: 直线的转动方式不能转向。 23.3 皇冠齿 (crown gear) (Fig. 23.3.1) 优点: 可与正齿轮配合作直角传动转向之用。 缺点: 1. 2. 因为与正齿轮的齿合点只在皇冠齿的节径发生,所以不能承受太大 而且,因为需要避空正齿轮的干涉,所以皇冠齿的齿可能会变得很 的扭力。 尖,齿轮所能承受的扭力亦相对减弱,造成扫牙问题。所以一般的王冠齿不能太小。 23.4 蜗齿轮 (worm gear) (Fig. 23.4.1) 优点: 1. 可以和螺旋齿配合做出比较大的齿轮比。 2. 扭力大而且噪音少。 缺点: 装配数需要非常精准,如虚位太大,一样会发出很大的噪音,而且铜工的成本比较贵。 23.5 螺旋齿 (helical gear) (Fig. 23.5.1) 优点: 可以和蜗齿轮配合做出比较大的齿轮比。 缺点: 一般只可作直角传动。 23.6 伞齿 (bevel gear) (Fig. 23.6.1) 优点: 1. 2. 传动的转向角度可因设计的要求作出调效,比王冠齿只能直角的 因为伞齿的齿形是正统的齿形,所以可以承受的扭力比王冠齿大。 缺点: 转向有效大的弹性。 如定位的设计不足,虚位太大,导致齿的啮合面太小便会出现跳齿的情况。 23.7 内齿轮 (internal gear) (Fig. 23.7.1) 优点: 可与正齿轮配合作出比较大的齿轮比,相对的扭力亦会加大。 缺点: 成本贵,如内齿轮与正齿轮的齿数不配合时,会有干涉的情况出现,导致齿轮不能转动。 24.0 齿轮箱的基本设计守则 24.1 滑轮盖 用途: 如齿轮箱的项层有滑轮组件的时候,为防止齿轮滑油对橡胶皮带的腐蚀,一定要加上一个 pulley cover 作隔层之用。(Fig. 24.1.1) 24.2 齿轮串 用途: 1. 在第一级的齿轮组因为高速和需要减少噪音的关系,所以多为 0.5 模。但是越接近动力输出的齿轮,模数就越大,多为 0.8~1.0 模,因为需要承受较大的压力。(Fig. 24.2.1) 2. 在齿轮面与面之间最少必须要有 1.0mm 的虚位来防止干涉发生。 (Fig. 13.2.2) 24.3 齿轮轴 用途: 1. 齿轮的承托轴必须因应齿轮的大少,需要承受的压力和齿 轮箱内的空间而加长,这样便可防止齿轮因受压移位的情况。(Fig. 24.3.1) 2. 在齿轮箱的上下身,需要有套筒作对齿轮轴装配导入和防 止移位之用。(Fig. 24.3.2) 24.4 齿轮箱 1. 如齿轮箱有一层或以上时便需要有定位针来用作在生产时的较对。(Fig. 24.4.1) 2.齿轮与齿轮箱的内壁之间最少需要有 1.5~2.5mm 虚位来防止干涉的发生。(Fig. 24.4.2) 24.5 齿轮虚位 24.5.1 正齿轮 因为赛钢是一种耐磨性高的胶料,所以在上下壳身、齿轮和铁轴的装配环境底下,齿轮是松配铁轴,如 铁轴为 2.0mm 直径,齿的中心便要为 2.05mm 直径作松配。而在下壳身的丝筒柱更需要为 2.00mm 直径, 用作和铁轴作紧配之用。因为装配的问题在上壳身的定位套筒和齿轮的中心直径一样为 2.05mm 直径。而 且在齿轮和上下壳身之间同样必需要有 0.2mm 的虚位,用作给齿轮顺滑的旋转之用。 24.5.2 蜗齿轮 和正齿轮的情况一样,蜗齿轮的中心直径为 2.05mm 与 2.00mm 的铁轴作松配之用,但两边的承托则同 样为 2.00mm 作紧配之用,而且因为如蜗齿轮的虚位太大时会发出很大的嘈音,所以在蜗齿轮与壳身之间 的虚位不能像正齿轮一样,所以只给与 0.10mm 的空间就足够。 24.6 牙箱叉位 在牙箱的设计上经常会出现到齿轮的摆放和牙箱的 Part Line 成垂直的情形,此时便需要在牙箱做上一 些叉骨作为齿轮的轴承之用。在设计叉位的时候应注意轴承尺寸的大小而给与轴承与叉位之间的虚位,而 轴承的大小多跟据齿轮的大小而决定的。 在设计上牙箱内必须要有一件压片或以牙箱上壳身的骨位作为轴承上下位置的定位, 而且叉骨必须高于 轴承的直径(Fig. 24.6.2),这样便可防止在牙箱组合后因为螺丝收得太紧,而出现轴承被骨位夹紧的情况。 如像 Fig 11.3 的设计,当螺丝收得太紧的时候,铁轴便会被夹死。 (注: 以上设计都只可应用在旋转件与铁轴紧配而一起转动时,或转动件上做出轴承的时侯。) 25.0 离合器[ Clutch ] 为避免对齿轮的损坏,所以在齿轮串中的第一或第二级会加上一个 clutch 作保护。 25.1 双向 clutch 以胶料本身的弹性作离合,无论齿轮正转或反转的时候,都可对齿轮串作出保护。 25.2 单向 clutch 同样以胶料本身的弹性作离合,但只可作单向的转动。 25.3 双向离心 clutch 以高速转动的离心力,把 clutch 内的两件半月形的胶件向外抛出,以胶料与胶料之间的摩擦力作传动。 所以这离心 clutch 只适用于较接近摩打的高速位置,而且只适用于 Mattel 的玩具成品。

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