如果您曾經使用過消費類電子產品，那么您會碰到活動鉸鏈。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！這個想法是盡可能簡單的：用相同的材??料制成的薄而柔軟的部分，用于構建產品的連接部件。但是，雖然想法很簡單，但執行起來可能會更加復雜。
讓我們來看看一些最重要的設計，過程和材料方面的考慮因素，以幫助您入門。
尺寸與設計
自1960年代問世以來，活動鉸鏈設計的實際尺寸變化很小。圖1顯示了用于注塑成型的標準聚丙烯設計。
6種活鉸設計最佳實踐
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，并減少使用期間的應力集中。
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固，但是表面上較大的伸長率可能導致材料超過其屈服點，從而縮短了鉸鏈的使用壽命。較薄的鉸鏈更靈活。
4.分開長鉸鏈
大于6英寸的鉸鏈應設計成兩個或多個零件，以提高鉸鏈壽命。
5.實驗厚度
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計的厚度。
6.方向影響強度
塑料分子的取向會極大地影響關節的強度，進而影響鉸鏈的強度。長的塑料分子應盡可能垂直于鉸鏈。如果您的設計需要，可以以平行方向（例如，在擠壓的情況下）制造可行的鉸鏈，但不會使材料的強度最大化。
雖然以典型的聚丙烯設計為起點很有幫助，但請確保根據您產品的特定需求定制此基礎設計。
生產方式
可以通過注塑和擠壓在最終生產零件中制造活動鉸鏈，其中注塑是最牢固的方法。對于原型而言，3D打印或聚氨酯鑄造??都是不錯的選擇。
我們將研究每種生產方法，并介紹每種材料的最佳材料選擇和重要的設計注意事項。
對于快速旋轉的原型（24小時內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報價。
注塑成型活鉸鏈設計
注塑成型是制造活動鉸鏈的最強方法，非常適合生產零件。
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，設計精良的注塑PP鉸鏈幾乎具有無限的使用壽命，可彎曲數百萬次。
聚乙烯是第二種最常見的活動鉸鏈材料，其性能與聚丙烯相似。
設計技巧
注塑成型中最重要的設計規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導致殘余應力，翹曲甚至破壞設計。
但是，在設計活動鉸鏈時，您實際上需要通過創建不均勻的壁來做相反的事情，因為鉸鏈要靈活，它需要比連接的剛性零件薄得多。
如果仔細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院設計活鉸鏈指南》中找到最佳澆口放置的完整方法。
請注意，成型后應立即將鉸鏈彎曲幾次。這將冷拉塑料，從而大大延長其使用壽命。簡化工具修改的貿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計
氨基甲酸乙酯鑄造是彌合原型與生產之間差距的絕佳選擇。
最佳材料選擇
聚氨酯樹脂是一個龐大的家族，具有數百種不同的性能。不同國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，它們是專門為活動鉸鏈應用配制的。
您的制造商可能還有其他合適的樹脂庫存，并且應該能夠幫助您為設計選擇一種。
設計技巧
當您澆鑄聚氨酯時，其流動壓力遠低于注塑成型，因此必須權衡取舍。降低的壓力意味著樹脂將更少地流動，因此在仍然生產可靠零件的同時，鉸鏈不能做得很薄。
因此，我們建議從比您的注塑成型設計略厚的厚度開始，并選擇低肖氏D范圍的聚氨酯。BJB FD-45是一個不錯的起點–肖氏45A，伸長率735％和可澆鑄。
如前所述，高硬度樹脂將保留零件的剛度，但會限制鉸鏈的使用壽命，而低硬度樹脂會導致鉸鏈更柔韌性和零件更柔軟。
3D打印的活鉸鏈設計
使用3D打印對鉸鏈進行原型制作有很多不錯的選擇，可以測試不同的厚度，位置和形狀。所得零件不會像注塑零件那樣堅固，但應承受足夠的彎曲度以正確測試該零件。
最佳材料選擇
在為活動鉸鏈選擇最佳的3D打印材料時，應尋找具有良好伸長率和柔韌性的塑料。例如，尼龍是一個很好的選擇。
另一個不錯的選擇是將VeroWhite和類似Rubber的組合作為零件制成零件原型。這是一種資源，可幫助您準備用兩種材料打印的文件，為您提供活動鉸鏈的功能，而又不會犧牲身體的強度和抵抗力（如果這對部件的性能至關重要）。
設計技巧
在3D零件中創建鉸鏈時，構建方向非常重要。為了使鉸鏈具有最大強度，水平構建平面應垂直于鉸鏈方向。
當鉸鏈厚度至少是打印分辨率的兩倍時，將獲得最佳結果。鑒于尼龍的分辨率為0.254mm，我們建議最小厚度為0.5mm。
遵循這些說明應確保您的打印在測試周期中至少彎曲100次。
主要要點
起初設計活動鉸鏈似乎很復雜，但是一旦掌握，可以節省大量成本。
傳統的鉸鏈可能需要幾次成型操作，組裝操作，增加零件數量以及零件之間的摩擦導致磨損的情況下，只需一次操作就可以制造活動鉸鏈并將其包含在您的設計中，并且摩擦力不會降低。
在原型制作階段投資周到的設計，當準備進行大批量生產時，您將節省時間，精力和金錢。
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