谈谈塑胶件中的嵌件设计

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嵌件设计

在一些设计场合，需要在注塑制品中嵌入预先成型好的零件（通常为金属制品）。例如，在成型某些注塑制品时，为了增加注塑制品的力学强度和使用寿命，把经常使用的螺孔、螺钉等做成金属的。

1、嵌件的用途和特点

概括地说，嵌件的应用主要有如下用途或特点。

（1）增加注塑制品局部的强度、硬度、刚性、耐磨性。

（2）在注塑制品中压入黄铜、银等金属嵌件，可以使制品满足导磁、导电要求。

（3）增加注塑制品的尺寸稳定性与精度。

（4）降低塑料消耗。

（5）满足外观，起装饰效果。

2、注塑嵌件制品的常见制造方法

通常制得注塑嵌件制品的方法有如下两种。

（1）在注射成型前将嵌件放置在模具中，然后注塑成型。由于嵌件大都是人工向模具内安放，所以这种方法会降低注塑制品的生产效率，在目前生产技术条件下比较难以实现自动化。

（2）在注塑制品成型后，将嵌件通过焊接等手段嵌入注塑制品中。常见的压入法有超声波压入法、加热压入法等。为了使定位准确，经常在嵌入部位预留一个锥形孔。这种方法的优点是生产效率较高，但要求设备种类增多，工序较多，同时在嵌件周围可能会产生溢料。

当嵌件嵌入塑料制品中后，可能需要再修饰、二次加工。

3、嵌件在注塑制品上的位置

嵌件在注塑制品上的位置是此类制品设计的关键，应该注意如下提及的设计内容。

（1）嵌件应布置在制品的凸台或凸起部位，嵌件的深度应大于凸起部位的高度，以保证注塑制品应有的力学强度。

（2）当同一个制品上有多个嵌件时，尽量使嵌件对称布局。如果将嵌件集中设计在注塑制品的单侧，那么注塑制品可能会产生弯曲、变形或断裂。

（3）嵌件周围塑料层的厚度取决于塑料的种类、塑料的收缩率、塑料与嵌件的膨胀系数之差以及嵌件形状等因素。金属嵌件周围的塑料层越厚，则制品破裂的可能性就越小，并有利于制品的成型。另外，对塑料制品容易产生内应力的地方可以适当增加壁厚。

4、嵌件材质选择

嵌件材质的选择很重要，其选择的基本原则就是嵌件用材料的膨胀系数与所选用塑料材料的膨胀系数应尽可能接近。如果嵌件材质与塑料材质的线膨胀系数差异太大，两者冷却时收缩率不同，在嵌件周围应力集中，可能导致成型困难并产生辐射状的裂缝。预防的方法是，提供足够的塑料填充在嵌件的四周，或者是增加嵌件与外壁的距离。

大多数塑料的线膨胀系数是金属的3到12倍。这需要在制造工艺上进行优化，例如在成型时，一些大型嵌件可以采用预热到料温的方法，以减少收缩率；对于内应力难以消除的制品，可以采用成型后退火处理的方法来降低内应力。

5、嵌件设计的结构形式

大多数嵌件是由各种有色金属和黑色金属制成的，也有用玻璃、已成型的塑料件等非金属材料制成的。

下面以金属嵌件为例，简单地介绍注塑制品中的嵌件的结构形式。

（1）金属嵌件嵌入部分的周边转角处应设计有圆角或倒角。一般情况下，为减少嵌件周围的塑料因该冷却时产生应力集中而引起的开裂，可设计不少于1×45°的倒角或半径不小于0.5mm的圆弧。

（2）为了使嵌件能够牢固地嵌于制品中，而不致在制品受力时转动或被拔出，嵌件外表面应加工成环形沟槽或滚成棱形花纹或制成其他特殊形状，从而保证嵌件与塑料之间具有牢固的联接。

（3）杆形螺纹嵌件应在无螺纹部分与模具相配合，保证嵌件插入模具并能够定位准确，防止溢料。

（4）杆形嵌件的高度不应超过其定位部分直径的两倍。对于薄而长的嵌件，要避免塑料填充时直接受到冲击，也就是要防止嵌件位置发生移动。当嵌件过长或呈细长杆状时，可以在模具内设支柱以免嵌件弯曲，这时候会在塑料制品上留下工艺孔。

（5）诸如不锈钢片的片状类嵌件，在其四周侧壁上应多设计一些切口及挂台嵌入塑料内。

文：钟日铭

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来源：桦意设计