塑胶件螺纹连接结构的设计原则:
- 连接强度原则;
- 成型性原则;
一、连接强度原则
在上篇中提到,由于检查紧固力的方法很复杂,我们通常通过扭矩值来确认施力情况,也就是说,紧固力的大小可以通过扭矩值来表征,如果拧紧扭矩越大,相对于的紧固力就越大,,连接强度就越大。
由公式:拧紧扭矩Tα=Tr X(Tf-Tr)可知,如果需要增大拧紧扭矩Tα,可以通过增大攻牙扭矩Tr和滑牙扭矩Tf来实现。
- 增大攻牙扭矩Tr,这会导致前期攻牙阶段的安装扭矩变大,前期显得很吃力,同时导致拧紧扭矩Tα的范围太窄,容易造成滑牙,这不是我们想要的结果。
- 增大滑牙扭矩Tf,也就是增大了滑牙扭矩Tf和攻牙扭矩Tr之间的差值(Tf-Tr),这样的结果是拧紧扭矩Tα增大了,同时使得拧紧扭矩Tα在一个较大的容差范围内。
那么,如何增大滑牙扭矩Tf呢?
滑牙紧固力公式:
滑牙扭矩公式:
由以上公式可知,增大以下因素:σt(塑胶材料的拉伸屈服应力);Dp(螺丝中径);L(螺纹旋合深度);f1(螺纹与塑胶之间的摩擦系数);f2(螺丝头底部与塑胶之间的摩擦系数);p(螺丝的螺距);都可以增大滑牙扭矩Tf。
以上因素可以归类为:
- 塑胶材料的性能:拉伸屈服应力、弯曲模量、摩擦系数
- 螺丝的几何参数:螺纹角、螺距
- 螺丝柱的设计:内孔设计(孔径、螺纹旋合深度),外径设计
01 塑胶材料的性能
1、拉伸屈服应力
在材料拉伸过程中,当应力达到一定值时,应力有微小的增加,而应变却急剧增长的现象,称为屈服,使材料发生拉伸屈服时的正应力就是材料的拉伸屈服应力。在螺丝拧紧过程,螺丝柱内孔侧壁形成螺纹,并受到螺丝的拉伸力F,如果此拉伸力超过塑胶材料的拉伸屈服应力,塑胶螺纹开始发生塑性变形,螺纹的完整性遭到破坏而无法回复,具体表现为紧固力和滑牙扭矩降低。