如果您曾經(jīng)使用過消費(fèi)類電子產(chǎn)品，那么您會(huì)碰到活動(dòng)鉸鏈。它們存在于各種各樣的組件中–翻蓋式包裝，附帶的瓶蓋和電子箱，僅舉幾例。
它們價(jià)格低廉，易于制造，并且操作中幾乎沒有磨損或摩擦，這是不受歡迎的選擇！這個(gè)想法是盡可能簡(jiǎn)單的：用相同的材??料制成的薄而柔軟的部分，用于構(gòu)建產(chǎn)品的連接部件。但是，雖然想法很簡(jiǎn)單，但執(zhí)行起來可能會(huì)更加復(fù)雜。
讓我們來看看一些最重要的設(shè)計(jì)，過程和材料方面的考慮因素，以幫助您入門。
尺寸與設(shè)計(jì)
自1960年代問世以來，活動(dòng)鉸鏈設(shè)計(jì)的實(shí)際尺寸變化很小。圖1顯示了用于注塑成型的標(biāo)準(zhǔn)聚丙烯設(shè)計(jì)。
6種活鉸設(shè)計(jì)最佳實(shí)踐
1.添加大方圓
較大的半徑可改善成型過程中通過鉸鏈的流動(dòng)，并減少使用期間的應(yīng)力集中。
2.包括“肩膀”
零件上的“凸肩”形成平坦的凹槽。兩者都可以確保鉸鏈在中心彎曲，并且零件可以變形到足以使鉸鏈有關(guān)閉空間的位置。
3.薄而柔軟是最好的
較厚的鉸鏈可能看起來更堅(jiān)固，但是表面上較大的伸長(zhǎng)率可能導(dǎo)致材料超過其屈服點(diǎn)，從而縮短了鉸鏈的使用壽命。較薄的鉸鏈更靈活。
4.分開長(zhǎng)鉸鏈
大于6英寸的鉸鏈應(yīng)設(shè)計(jì)成兩個(gè)或多個(gè)零件，以提高鉸鏈壽命。
5.實(shí)驗(yàn)厚度
鉸鏈的厚度將改變鉸鏈操作的剛性或馬虎程度。您可能必須嘗試一種以上的厚度才能找到最適合您的設(shè)計(jì)的厚度。
6.方向影響強(qiáng)度
塑料分子的取向會(huì)極大地影響關(guān)節(jié)的強(qiáng)度，進(jìn)而影響鉸鏈的強(qiáng)度。長(zhǎng)的塑料分子應(yīng)盡可能垂直于鉸鏈。如果您的設(shè)計(jì)需要，可以以平行方向（例如，在擠壓的情況下）制造可行的鉸鏈，但不會(huì)使材料的強(qiáng)度最大化。
雖然以典型的聚丙烯設(shè)計(jì)為起點(diǎn)很有幫助，但請(qǐng)確保根據(jù)您產(chǎn)品的特定需求定制此基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。
生產(chǎn)方式
可以通過注塑和擠壓在最終生產(chǎn)零件中制造活動(dòng)鉸鏈，其中注塑是最牢固的方法。對(duì)于原型而言，3D打印或聚氨酯鑄造??都是不錯(cuò)的選擇。
我們將研究每種生產(chǎn)方法，并介紹每種材料的最佳材料選擇和重要的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。
對(duì)于快速旋轉(zhuǎn)的原型（24小時(shí)內(nèi)3D打印的零件），您只需在下面上傳文件即可在3D打印和聚氨酯澆鑄中即時(shí)報(bào)價(jià)。
注塑成型活鉸鏈設(shè)計(jì)
注塑成型是制造活動(dòng)鉸鏈的最強(qiáng)方法，非常適合生產(chǎn)零件。
最佳材料選擇
由于聚丙烯的韌性和延展性，它是最佳的材料選擇，設(shè)計(jì)精良的注塑PP鉸鏈幾乎具有無限的使用壽命，可彎曲數(shù)百萬次。
聚乙烯是第二種最常見的活動(dòng)鉸鏈材料，其性能與聚丙烯相似。
設(shè)計(jì)技巧
注塑成型中最重要的設(shè)計(jì)規(guī)則之一是保持均勻的壁厚。在不平坦的墻壁上，冷卻過程中不同的收縮率會(huì)導(dǎo)致殘余應(yīng)力，翹曲甚至破壞設(shè)計(jì)。
但是，在設(shè)計(jì)活動(dòng)鉸鏈時(shí)，您實(shí)際上需要通過創(chuàng)建不均勻的壁來做相反的事情，因?yàn)殂q鏈要靈活，它需要比連接的剛性零件薄得多。
如果仔細(xì)考慮模具中澆口的放置位置，則可以完全減少或解決潛在的問題?？梢栽凇堵槭±砉W(xué)院設(shè)計(jì)活鉸鏈指南》中找到最佳澆口放置的完整方法。
請(qǐng)注意，成型后應(yīng)立即將鉸鏈彎曲幾次。這將冷拉塑料，從而大大延長(zhǎng)其使用壽命。簡(jiǎn)化工具修改的貿(mào)易技巧是從鉸鏈上方的平坦部分開始，該平坦部分的深度至少為.015英寸，鉸鏈厚度為.006英寸”。
氨基甲酸乙酯鑄件的活鉸鏈設(shè)計(jì)
氨基甲酸乙酯鑄造是彌合原型與生產(chǎn)之間差距的絕佳選擇。
最佳材料選擇
聚氨酯樹脂是一個(gè)龐大的家族，具有數(shù)百種不同的性能。不同國(guó)家和州的制造商手頭上有不同的樹脂，其中包括一些類似于聚丙烯的最佳活動(dòng)鉸鏈材料。
在這些類似PP的材料系列中，存在與材料的硬度有關(guān)的折衷-您可以使用帶有短壽命鉸鏈或柔性鉸鏈以及軟部件壁的剛性零件。一些推薦的材料是Hapflex™600系列和BCCplastics BC8160樹脂，它們是專門為活動(dòng)鉸鏈應(yīng)用配制的。
您的制造商可能還有其他合適的樹脂庫存，并且應(yīng)該能夠幫助您為設(shè)計(jì)選擇一種。
設(shè)計(jì)技巧
當(dāng)您澆鑄聚氨酯時(shí)，其流動(dòng)壓力遠(yuǎn)低于注塑成型，因此必須權(quán)衡取舍。降低的壓力意味著樹脂將更少地流動(dòng)，因此在仍然生產(chǎn)可靠零件的同時(shí)，鉸鏈不能做得很薄。
因此，我們建議從比您的注塑成型設(shè)計(jì)略厚的厚度開始，并選擇低肖氏D范圍的聚氨酯。BJB FD-45是一個(gè)不錯(cuò)的起點(diǎn)–肖氏45A，伸長(zhǎng)率735％和可澆鑄。
如前所述，高硬度樹脂將保留零件的剛度，但會(huì)限制鉸鏈的使用壽命，而低硬度樹脂會(huì)導(dǎo)致鉸鏈更柔韌性和零件更柔軟。
3D打印的活鉸鏈設(shè)計(jì)
使用3D打印對(duì)鉸鏈進(jìn)行原型制作有很多不錯(cuò)的選擇，可以測(cè)試不同的厚度，位置和形狀。所得零件不會(huì)像注塑零件那樣堅(jiān)固，但應(yīng)承受足夠的彎曲度以正確測(cè)試該零件。
最佳材料選擇
在為活動(dòng)鉸鏈選擇最佳的3D打印材料時(shí)，應(yīng)尋找具有良好伸長(zhǎng)率和柔韌性的塑料。例如，尼龍是一個(gè)很好的選擇。
另一個(gè)不錯(cuò)的選擇是將VeroWhite和類似Rubber的組合作為零件制成零件原型。這是一種資源，可幫助您準(zhǔn)備用兩種材料打印的文件，為您提供活動(dòng)鉸鏈的功能，而又不會(huì)犧牲身體的強(qiáng)度和抵抗力（如果這對(duì)部件的性能至關(guān)重要）。
設(shè)計(jì)技巧
在3D零件中創(chuàng)建鉸鏈時(shí)，構(gòu)建方向非常重要。為了使鉸鏈具有最大強(qiáng)度，水平構(gòu)建平面應(yīng)垂直于鉸鏈方向。
當(dāng)鉸鏈厚度至少是打印分辨率的兩倍時(shí)，將獲得最佳結(jié)果。鑒于尼龍的分辨率為0.254mm，我們建議最小厚度為0.5mm。
遵循這些說明應(yīng)確保您的打印在測(cè)試周期中至少彎曲100次。
主要要點(diǎn)
起初設(shè)計(jì)活動(dòng)鉸鏈似乎很復(fù)雜，但是一旦掌握，可以節(jié)省大量成本。
傳統(tǒng)的鉸鏈可能需要幾次成型操作，組裝操作，增加零件數(shù)量以及零件之間的摩擦導(dǎo)致磨損的情況下，只需一次操作就可以制造活動(dòng)鉸鏈并將其包含在您的設(shè)計(jì)中，并且摩擦力不會(huì)降低。
在原型制作階段投資周到的設(shè)計(jì)，當(dāng)準(zhǔn)備進(jìn)行大批量生產(chǎn)時(shí)，您將節(jié)省時(shí)間，精力和金錢。
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