Fictiv的用于3D印刷部件的紧固件指南包括螺纹镶件的概述，自螺纹螺钉，将螺纹设计成您的模型，捕获六角螺母，和用丝锥切割螺纹。
今天，我们将更深入地探讨所有可用于紧固塑料组件的选项，包括:
- 螺丝
- 铆钉
- 捕捉配合和标签
- 塑料焊接
- 粘合剂和磁带
- 专业的选择
本指南将帮助您为您的产品设计选择最佳、最具成本效益的紧固方法。
选择正确的紧固方法应根据产品要求。这些要求可以由诸如成本、质量、可制造性和影响性能的技术因素(如耐腐蚀性、材料兼容性、导电性等)等因素驱动。
紧固件的类型
螺丝
螺钉是组装中最常见的紧固方法之一，从汽车到消费电子产品的塑料外壳。
螺钉的基本设计是众所周知的——一个包裹在金属销钉上的斜面。但是，将不同材料拧入其中的设计复杂性是广泛的。
让我们来看看一些专门为塑料设计的螺丝设计。
标准用途塑料螺丝
与类似尺寸的金属螺丝相比，几乎所有塑料螺丝的螺纹轮廓都较窄，螺纹螺距较粗，主直径和小直径之间的差异较大。
这种几何形状上的差异是为了减少凸台的径向应力，增加紧固件的拉拔强度。当涉及到在塑料老板中使用金属螺钉时，失效点几乎总是塑料，所以这些螺纹轮廓的变化是重要的。
除了线程配置文件的变化之外，一些制造商还将螺杆设计进一步脱颖而出，以改善各种因素。下面所示的螺钉称为Hi-Lo紧固件。我们可以看到一半的螺纹具有比另一半的大直径更大，因此Hi-lo名称。
“Hi”螺纹有助于提高拉拔阻力和剥离扭矩，很像塑料的标准螺丝。另一方面，“Lo”螺纹有助于降低驱动扭矩。当设计人员受到壁厚、驱动扭矩或需要提高抗拔性的限制时，可以选择这些螺钉。
耐振动螺丝
标准负荷螺钉在动态情况下并不总能工作。如果产品需要在高振动环境下运行，专业紧固件将是一个很好的选择。这永远不会是最低成本的选择，但它可能会提高产品的质量和耐用性，足以超过任何成本增加。
在这一类别中，我们要看的第一种螺钉是塑料螺钉。这种螺钉是在标准塑料螺钉的基础上改进而成的三小叶形状，如下图所示。
正如我们所看到的，这意味着螺纹将几乎看起来就像他们是三角形而不是圆形。这种几何形状配合塑料的冷流动(蠕变)特性，增加拆卸扭矩，从而提高连接的可靠性。
另一个用于高振动环境的选择是BosScrew。这种螺杆结合了“Hi-Lo”螺杆的各个方面，具有独特的螺纹轮廓，包括围绕轮廓的小“步骤”，如下图所示。
“Hi”螺纹周围的小凹痕旨在利用塑料的冷流动特性，类似于塑料螺杆。然而，这种螺杆也有一个非常高的驱动-带钢扭矩比，这减少了制造缺陷的机会，同时保持了高产品性能。
值得注意的是，许多螺杆制造商已经推荐凸台设计惯例，这将有助于开发过程。老板建议的一个例子可以在Stanley Engineered Fastening guide．
Threadlocker(乐泰)
另一种防止因振动和材料松弛而导致螺钉意外松动的常用方法是使用螺纹锁。你可能知道他们的品牌名称，如Loctite或Vibra-Tite。
螺纹锁是在组装前涂在螺纹上的粘合剂，在组装位置固化后将螺纹粘在一起。它们在许多场合都能很好地工作，但需要仔细选择，特别是塑料。
许多乐泰配方(如242和271)往往会导致塑料，特别是热塑性塑料的应力开裂。汉高胶粘剂推荐Loctite 425用于塑料应用。
铆钉
铆钉是一种低成本和快速的装配选择，用于将组件连接在一起，通常在美观和精度不是驱动要求的情况下使用。
有一些铆钉设计是特定于塑料的塑料，就像我们用螺丝锯一样。下图显示了用于保护在我自己的便携式钥匙器上的水龙头后面的铆钉的示例。
我选择用铆钉是因为这个板是由HDPE这种材料不能很好地与环氧树脂粘在一起，而且盖子太薄，无法拧进去。
下面的段落将介绍更多不同铆钉的例子，但在使用塑料铆钉时要记住的主要特点是大的接触面积和减少组装力。
鳞茎型
Peel和灯泡样式铆钉分布横跨较大区域的负荷，而不是标准的弹出铆钉。它们也比铆钉组装更少于更硬的金属，这减少了组装期间塑料部件中诱导的应力。
下面，我们可以看到什么剥离和灯泡风格的铆钉看起来像:
我确定图片泄露了它，但剥离式铆钉显示在左边，而灯泡显示在右边。这两种铆钉风格的工作，以分配负载超过一个更大的面积比一个标准的流行铆钉。
尼龙铆钉
尼龙铆钉的形状很像标准的普通铆钉，但比通常用于金属的铆钉要软得多。它们还有不导电的优点。
这些铆钉不太可能在组装期间损坏塑料孔，由于较低的强度的尼龙机构，与之相比铝和18beplay下载 大多数流行铆钉的尸体。
在研究尼龙铆钉时需要考虑的其他一些重要因素是通过吸收水分和最高操作温度的尺寸稳定性。如果考虑到强度，几乎所有的机械性能也将低于金属。
Snap Fits, Tabs, and Interference Fits
卡扣是一种成本最低、最常用的高容量塑料件紧固技术。
这种方法使用的特征成型到实际的塑料部分，以固定在一起。干扰被松散地归为这一类，因为它们依赖于弹性变形来保留组件。
捕捉配合和标签
当两个或更多的部件压在一起时，Snap fit的功能是固定的，这在注塑件中很常见，如手机外壳和电池盖。
我的三星Galaxy手机的电池盖是用卡扣固定的，并提供环保密封。下图为CAD的贴合盖模型:
我们可以看到用红色圈出的功能在插入到蓝色部件时是如何起作用的。用蓝色圈出的标签将限制其他自由度，因此snap不会承担全部负载。
下面的横截面显示了对施押的更多详细信息：
Snap fit看起来很简单，但背后有一些科学依据。这是我们的卡套设计指南如果您是从零开始，并且不想采用“猜测和检查”的方法，那么这将有助于这个过程。
干涉适合
干涉配合涉及通过迫使其中一个部件弹性变形来将紧固件安装成零件。
一个例子将是压合定位销在一个孔略小于定位销是。这些应用程序通常不会在插入轴上加载过盈配合特性。
塑料焊接
塑料焊接就像它的名字一样——将两个热塑性塑料焊接在一起。将两个塑料部件焊接在一起有多种工艺，就像焊接金属一样。下面将详细介绍一些最常见的流程。
超声波焊接
利用高频超声波振动将塑料件连接在一起的过程称为超声波焊接。它在两个塑料部件之间的连接处产生足够的能量，将它们熔化在一起。这个过程是低成本的(除了资本设备的成本)，可以非常快。
超声波焊接塑料制品的一个例子是三倍体滚筒。在下图中，我们可以看到透明的外塑料壳和蓝色的内塑料壳之间的接头是超声波焊接接头。
虽然这个关节简单，但不需要额外的粘合材料，但它确实需要特殊的考虑因素。主要是合适的联合设计，材料选择和对设备的访问。将要粘合在一起的材料不仅必须与该过程兼容，它们也必须与一起工作相同或非常相似。因此，在设计可制造性时，重要的是在您的材料选择中考虑这一点。在联合设计方面，有几种选择和方法，但它们通常要求在两部分之间作为能量导演所知，以改善能量转移和随后的粘接过程。该能量导向器通常是在接头的面部围绕关节的面部模制的，如下图所示。
在焊接过程完成后，灰色部分和蓝色部分将坐平顶彼此由于能源总监熔化。布兰森出版了一个关于联合设计的很好的资源，可以找到在这里．此外，机器可能需要特殊的工具来保持如果生产数量低，所以这可能不是最佳过程。
热焊接
热焊接过程使用工具(如热风枪)直接加热。在这个过程中，要连接的部件，以及相同或非常相似材料的填充棒，被加热并连接在一起。这实际上与3D打印机的挤出机头制造零件的过程非常相似。
热焊接过程中产生的焊缝，是在连接在一起，所以它可能不美观。有很多关于热焊接过程的信息塑料焊接工具网站．
粘合剂和磁带
粘合剂被广泛使用，甚至可以强大到足以应用于汽车外车身面板。使用胶粘剂的类型应根据粘接材料、环境条件和性能要求仔细选择。并不是所有的粘合剂都适用于所有的塑料和环境，所以在选择类型时要仔细注意。
胶水和环氧树脂
当我们谈到粘合部件时，首先想到的可能是胶水和环氧树脂。
有许多不同的配方，所以选择合适的胶水/环氧树脂是很重要的，甚至测试各种样品。你的选择将取决于申请和材料。虽然单组分胶粘剂是最简单的使用，双组分环氧树脂通常表现很好，有更广泛的应用范围。
环氧树脂也可用于涂覆3D印刷部件，以平滑构建层之间的线路。平滑生产一个名为的产品XTC-3D专门为此目的。
请注意，使用胶水和环氧树脂也有一些挑战。它们对材料的类型很敏感，有些材料比其他材料更难粘合。例如，它将很难坚持聚四氟乙烯聚乙烯、缩醛和其他一些低摩擦塑料。此外，粘接过程对表面清洁度、制备、湿度和其他污染物很敏感。
磁带
用胶带组装塑料部件是很常见的。这些部件可以从电子设备到管道系统。
我绝对最喜欢的磁带是汽车应用中的3M VHB双面系列，但在汽车的外部延伸，粘合在光滑的表面上很好。但是，必须使用适当的磁带用于预期的应用程序。
有些重要的工业胶带是：
- Kapton（聚酰亚胺）胶带：用于高温应用和电子组件。在3D打印机的构建表面上使用它实际上是常见的，因为ABS粘附良好。
- 自熔合硅胶胶带:这是一种表面上没有粘合剂的胶带，但当它缠绕在一个物体上时，会在张力下自动熔合。这种胶带可以创造一个灵活的、耐候性强的低压密封。
当使用胶带时，重要的是要确保它们适合材料，就像你使用胶水和环氧树脂一样。虽然这是另一种(通常)低成本的固定对象的方法，但它也是最不美观和精确的方法之一。
警告!
了解一些粘合剂和胶带对塑料的影响也很重要。例如，氰基丙烯酸酯(强力胶)腐蚀某些塑料表面是很常见的。
这可能会导致一些小问题，比如塑料表面的浑浊，甚至是由于应力开裂导致的粘结过早失效。在使用任何胶带或粘合剂之前，仔细研究它可能对你的部位产生的影响是很重要的。
专业的选择
下面列出的项目并不完全符合上面的类别，但它们对于产品设计来说仍然是有价值的。这些选项的使用可能是您的项目所需要的性能差异!
金属插入
金属镶件是通过多种工艺嵌入到塑料中的特性，包括超声波焊接、热贴和压合。在一些设计中，它们甚至被塑造成零件。
金属镶件是典型的螺纹特征，允许可重复使用的机器螺丝与组装一起使用，而不是特殊的塑料螺丝。当必须反复拆卸和重新安装紧固件时，这使得螺纹连接更加耐用和可靠。
下面的图像是塑料旋钮中的螺纹插件。
这个旋钮与螺纹杆和夹具一起使用，在我加工零件时将材料压在数控机床的工作床上。该组件(如图右侧所示)可以承受相当大的力，如果塑料旋钮没有螺纹插入，则不可能承受如此大的力。
弹性体带和o形环
使用橡胶o型圈、橡皮筋和其他弹性体来固定和固定组件是比较常见的。这通常是成本最低的选择之一，但在结构上通常不是很可靠。
弹性体通常用于压盖和保留盖，但很少用于高负荷的应用。例如，雪人冷却器上的带子是一个定制的模压弹性体:
在该应用中使用弹性体允许产品具有松动的制造公差以及盖子上的恒定负载以压缩垫圈。
主要收获
正如我们所看到的那样，有广泛的机械紧固件，因此我鼓励您通过在过程开始时通过紧固选择来思考。有关您可以用于项目的更多信息和流程的信息，请查看Fictiv功beplay客户端下载能指南。
正如本文开头所提到的，您的采购方法应该基于您的产品需求，所以首先定义您的产品需求，然后从那里选择最佳紧固方法是很重要的。
如果存在一个不确定性，最好的选择是在实际应用中测试最有希望的方法。具有最佳紧固件可以在美丽的产品和“OK看起来”产品之间存在差异，或者它可以确定您是否在预算范围内，或者在您的设计缩放到生产量时。
无论你的产品类型是什么，我都鼓励你与你的设计师同行和团队讨论这些紧固件选择，以确保设计走上成功的最佳道路。
