【2017年整理】PHASA塑料热铆焊设计指导手册.pdf

塑料组件装配指导手册模塑件装配简单快捷PHASA热气有选择地加热塑料模件上穿过预留孔的铆柱凸出部分采用非接触式加热工艺， 处理过程洁净无污染、无振动、无位移冷却模头施压已经ÊÜÈÈËÜ»¯ÈÈËÜ»Ê被加热塑化的铆柱、压紧、激冷成形全部装配过程塑料组件在夹紧状态下完成加热、冷却重新成形铆固过程‘Plastic Hot Air Stake Assembly’ 塑料热铆接组装是简单、低廉、高效、简易的永久性固定装配的有效方法在型模作用下延展再成型，多点同时进行铆接固定，无须外加零部件、填料和其它费用，热塑性材料依此方法装配牢固、紧固又坚固简而言之，组件上的所有各个紧固部位同时加热塑化，然后用激冷模头施压后使其延展变形、冷却成形铆固，许多部件组合成牢固的整体组件，事实证明优于其它常用的传统方法，无须其它填充材料，明显减少材料消耗、降低成本圆形及空芯铆柱（圆柱及管状热桩）热铆接工艺的加工、生产、装配流程最简单圆形铆柱用于固定平板，全部加工过程可以用相对简单的设备，可实现多种锁合紧固设计（如左图所示，红色圆圈标示的鼓形铆头和镦头或圆头铆帽）(Cheese-head and Rivet or Domed heads).长铆柱和三、四个肋状立铆筋用作定位销，在开始组装阶段起到对准、校正和就位功能。

本实例中，长铆柱成形"鼓形铆帽"作为辅助紧固点，同时作为装配区域最低产品高度因此实芯铆柱（热桩）直径大于3mm 时应注意在 注塑模件正面冷却收缩 时 产生凹陷现象，依塑料材质而定 可相应 地 延长加工处理时间故 在需要更高紧固强度的场合，推荐使用空芯铆柱（管状热桩）， 空 管 壁厚介于0.75 ～2.0mm 之间，可以考虑1.25mm 的壁厚可 适用于大多数应用场合取出内芯做成空芯铆柱（管状热桩）壁厚1.0mm ，注塑成形牢固的管状耦合， 具有优于其它形式铆柱（热桩）更高的抗拉强度和 易 于 加工处理优点基本原理与应用塑料铆接装配的基本原理null铆接类型 圆形及空芯铆柱（圆柱及管状热桩）‘奶酪桩 ’ 鼓形铆头2虽然"立筋"（加肋桩）加工处理比较困难，但装配空间受限及设计制约，实际应用中应考虑到选择其特有的优点首例"肋筋"应用是在车门上音响低音喇叭的紧固装配空间有限并需要有足够的强度，本例中由于十分接近模塑件边沿和纤维的切边故边，故选用窄长条的"肋筋铆柱"（条状热桩）进行铆固，从而避免圆形铆接产生的边缘撕开脱落危险（参见红色指示）。

过载脱扣装配”采用小立筋产生要求紧扣上盖的功能，由窄条材料穿过产品盖板上预留孔，铅笔尖所指处，注意在成型的铆柱帽上有一浅色小垫片，仅在表面不影响产品，由于所用的材料为浅色，所以照片局部放大以便更清晰当模塑件安装要求多个平面铆接装配固定时，水平面采用空芯铆柱（管状热桩）排列铆固，斜面或垂直装配面上开槽采用肋筋铆柱（条状热桩）或销子以抽屉形式排列则更为有效左图照片是轿车乘员"安全气囊"前饰板塑模件应用实例，用直径10mm 空芯铆柱（管状热桩）铆固在铝锚定板上，空芯铆柱（管状热桩）壁厚1.0mm 水平面上队列排布，斜面上采用1.2mm 壁厚的肋筋铆柱（条状热桩）铆固，铝板上开槽两端大于塑模肋筋铆柱（条状热桩）的长度，以便于装配并预留有变形伸缩余量左图为完成后放大照片，特选择黑色的塑模件，以便观察细部左图照片是车门铭牌铆接装配实例，水平阵列式排布空芯铆柱（管状热桩），5 个立筋铆柱（条状热桩）沿垂直边排列（照片为加工完成后的效果，以便看出热铆接细部）本设计为复杂的塑模加工最小化的实例，另外需要用几个型芯在塑模件不同角度以阵列方式分布实现铆接立筋铆柱（加肋桩）水平/垂直面组合式紧固L.O.D.管状铆柱（空心桩）Line of Draw3肋筋铆柱（条状热桩）通常是塑模穿过被紧固件上的圆孔或开槽将其重成形镦头变大防止脱落，而折边（翻卷）则是肋筋铆柱（条状热桩）置于被紧固组件的边沿或周围，加热后将其折边（翻卷）、夹紧、激冷形成紧固功能作用。

左图为钢（或塑料）弹簧片夹持紧固的理想处理办法，尤其适用于无法焊接或采用其它方式难于解决的方法铅笔尖指示处为两侧向内折边后效果左图为黄铜接线柱置于（预埋）尼龙端帽座预留孔中紧固的应用实例，模塑件为N.F. 尼龙，环绕端帽80% 的圆周做向内折边（翻卷），提供了此类 产品极为安全有效的解决方案将其略作改动，用金属螺纹插入，可延伸到支撑或安装用途，可将金属（或塑料）的标准六角螺帽，全部或一半埋入端帽座内，连接件经过热铆过程折边（翻卷）紧固，为随后模件整体装配预置连接件，方便后期维修、更换服务，或作为观察板虽然折边（翻卷）具有很强的拉紧特性，然而仅能用于模件表面的拉紧应该记住折边（翻卷）可延伸用于类似空芯铆柱（管状热桩），但可以适用大直径的止推轴承和密封的紧固装配在全部装配周期里，诸如有时特殊零件内部预装弹性密封条件下的组 件下图是拉伸弹簧勾环加工设计典型范例，模件内沿65% 环即多半周以环状 外翻边形式，将镶入模塑环槽内的拉伸弹簧挂环部位包覆紧固折边（翻卷、掴边）基本原理与应用Tension4环形向内翻边是非常有用的紧固装配方法，简单、经济、有效装配（可起到密封作用），几乎适用于任意规格。

左图上的粉末冶金磷青铜轴承套置于白色乙缩醛圆孔中，采用外圆周环形内翻边包覆工艺，将其安装到窄汁机透明密封在基座中，轴承座直径最大25 mm 比较而言，电热水器底座的直径是125mm ，外沿加热后向内侧翻边将平板元件装配，加工过程中在其外圆周边沿做 "C "型弹性密封并预加上压力除非材料相似并可焊，为了达到气密效果，在连接处需要应用内翻边，或产生一胶贴镶边（嵌条）以适于易弯曲的环境紧配合对产生一承受全部强加状态极其有效密封产品设计极其重要，尤其是肋条、圆边、环圈正确运用，在初期PHASA 经验丰富的工程师对热铆接方法与实际应用给予建议、咨询借助圆周内翻边工艺将音箱固定在塑料格栅上，环绕音响外圆周边密封并且整个压力均衡，确保产品组件的耐久性，提高音响效果左图为真空开关成品的照片，采用25mm 直径向内翻边工艺将其安装到小充气泵内，又一次组合了柔性密封并且预加压力以确保整体组件无泄露，是电动汽车刹车系统的核心部件环形向内翻边（包覆）5a71 汽车风挡刮水器（雨刷）的滑动触点（弧刷）金属弹簧片用一对直径Φ0.8mm 的尼龙铆柱（铅笔尖指示处）将其紧固在G.F. 尼龙圆盘开槽预留的固定座上，用半球实心铆接法将其固定后再用热铆内翻边方法在一端夹持包覆住金属弹簧片一边，从而有效地防止水平方向发生的位移和蹿动，基本原理与应用特别最佳设计 ÌØÊâ×î¼ÑÉè¼ÆIn the authors view, the following applications warranta special mention.a71 钢卷尺端头拉环用两个空心铆柱（管状热桩）将钢尺与端头塑料手拉环连接件外翻边铆固。

a71右图是30块乘用车遥控中央门锁电路板在一块主板上一次加工的实例仅为90 个铆固点，在通讯业应用中最多可一次性铆固200个点a71 汽车保险丝盒总成内部布线铆固，金属导体回路排列穿过塑料肋条绝缘隔离间隙，保持各回路间的安全距离，用塑料热铆技术对立筋加热软化后，用特制成形冲压铆头将其压下镦头撾边，有效防止长期剧烈振动环境 下金属片弹起跳出脱落造成电气短路6a71 灰色模件是大组件的部分，在图中央白色"键盘图"，十个铆柱（热桩）的一半用来铆固组件，其余一半未用的铆柱可用来维修替换模件时再铆固，以节约整体组件更换维修成本a71 剪刀采用塑料热铆接工艺，每个刃口外沿用塑料护套包覆，用沉头平铆固定，以避免剪刀口利刃伤及少年儿童a71 右图为高速缝纫机的传动组件，由塑料传动齿轮、压铸铝盖、PTFE 涂层垫圈铆 接装配成一体，形成紧凑光滑组件，塑料齿轮座上的铆柱沉头斜角铆固，确保表面洁净与整体组件的动平衡7设计第一要素没有固定的公式确定铆柱（热桩）的尺寸、数量和位置然而通常遵循以下的要素（原则）确定铆柱的数量、规格和形式：1 整体强度要求2 支撑的需要（边沿周围）3 较大无支撑的表面外加零件或阻尼振动4 美感-均衡完善的外观5 准确可靠安全限度6 常规的判断具有同一性的是铆柱（热桩）位于角、长扁平段、不牢固需要支撑区域，以及要求更高强度的部位。

决定了重要固定点，再考虑外形美观追加一、两个铆柱（热桩）以增强整个产品的外在均衡感也是有必要的，即使可能不是必需的设计者须估算装配可承受的强度，给出材料规格和可用的铆柱数量每个铆柱在交叉位置要求达到计算值，确保装配超过允许限度要求的强度直观地空芯铆柱（管状热桩）允许有更大的灵活性，始终优先于实芯铆柱选择使用根据经验4mm 铆柱露出部份高度（装配后指状凸起端）应为外圆直径的75% 由于铆柱直径增加，所以再成型的高度应减少，并且这样10mm 直径铆柱应为6.5mm 高，相反2mm直径应为2.5mm 高此后大铆柱有充足的熔料可提供较大铆头，而过高则延长不必要的处理时间，类似地较小直径的铆柱需额外增加高度因而可产生足够强度的帽头；当铆柱与对应孔间隙过大时仅对齐大尺寸铆柱露出部分保持其高度，这样超同部份的熔料需要填充至多加的空间由"B "考虑铆柱规格对于产品使用中是否为可承受的（通常尺寸限定在直径0.75 ～10mm 之间或与之相当的其它形式），假若增加或减少直径至可承受尺寸似乎都不正确（后面的实例中外加的铆柱将需要加上以补偿缺损的部位），记住增加直径在区域有明显不同因而强度不同，不仅限于应用而且处理目的超过铆接。

尽管描述的"铆接"（热桩）是用作零部件再成形的一般条件，可以是圆的或管状、立肋、凸缘盘或其它形式再处理以实现设计者的计划如果需要切记可相当承受的铆柱最大尺寸和和外形A 数量和位置B 尺寸-直径尺寸-高度C 式样D 铆柱类型 8铆柱 Ø ‘V’ 深度或 ËÀ»ØÉú铆柱凸起 间隙芯径 Ø 高度 孔径 Ø1mm N/A 1.75mm 1.10mm2mm N/A 2.50mm 2.20mm3mm ‘V’ 1.2mm 2.75mm 3.30mm4mm ‘V’ 1.6mm 3.00mm 4.40mm5mm 芯径 3.5mm 3.75mm 5.50mm6mm 芯径 4.5mm 5.50mm 6.60mm8mm 芯径 6.0mm 5.75mm 8.80mm10mm 芯径 7.5mm 6.50mm 11.00mm12mm 芯径 9.0mm 7.50mm 13.20mm左侧关联图示适用于直径2.5 ～4.0mm ，铆柱无填充料低熔点的热塑性塑料铆接装配a71 直径小于2.5mm 的铆柱凹坑或空芯实际上对改善铆接并无明显的效果，除非高温或重填充材料成模。

a71 直径大于4.0mm的铆柱掏空内芯至塑料加热最小厚度，以改进铆柱非成形能力空芯铆柱（管状热桩）可用来有效避免在模塑件正面可能产生的凹陷现象a71 如果基材相对比较薄，须记住内应力的危险并消除，因此薄模件上应注意避免选用大铆柱理想状态无铆柱部位断面积超过基材大铆柱厚度的70% ，由于铆柱直径减小，用来产生铆头的材料量相应地减少，因此参照下表，4.0mm的铆柱最适宜的推荐的图示，可作为其它规格尺寸的通用指南孔径或常规间隙：a71 铆柱周围的间隙为允许满足快速装配前提下应尽可能小，根据经验预留孔比铆柱大10% 且便于导入孔中或有助于对正a71 铆柱或孔周边的花键用来增加磨擦力并且在处理之前宽松地"脱机"装配支撑住a71 如果铆柱根部间隙超过允许范围，设计用来做铆头的材料有可能损失，在孔洞空隙中导致不恰当的成形a71 当孔隙较大时，采用空芯铆柱（管状热桩）并设计专门特制的模具将铆头以大扇状展。