如果您曾经使用过消费类电子产品，那么您会碰到活动铰链。它们存在于各种各样的组件中–翻盖式包装，附带的瓶盖和电子箱，仅举几例。
它们价格低廉，易于制造，并且操作中几乎没有磨损或摩擦，这是不受欢迎的选择！这个想法是尽可能简单的：用相同的材料制成的薄而柔软的部分，用于构建产品的连接部件。但是，虽然想法很简单，但执行起来可能会更加复杂。
让我们来看看一些最重要的设计，过程和材料方面的考虑因素，以帮助您入门。
尺寸与设计
自1960年代问世以来，活动铰链设计的实际尺寸变化很小。图1显示了用于注塑成型的标准聚丙烯设计。
6种活铰设计最佳实践
1.添加大方圆
较大的半径可改善成型过程中通过铰链的流动，并减少使用期间的应力集中。
2.包括“肩膀”
零件上的“凸肩”形成平坦的凹槽。两者都可以确保铰链在中心弯曲，并且零件可以变形到足以使铰链有关闭空间的位置。
3.薄而柔软是最好的
较厚的铰链可能看起来更坚固，但是表面上较大的伸长率可能导致材料超过其屈服点，从而缩短了铰链的使用寿命。较薄的铰链更灵活。
4.分开长铰链
大于6英寸的铰链应设计成两个或多个零件，以提高铰链寿命。
5.实验厚度
铰链的厚度将改变铰链操作的刚性或马虎程度。您可能必须尝试一种以上的厚度才能找到最适合您的设计的厚度。
6.方向影响强度
塑料分子的取向会极大地影响关节的强度，进而影响铰链的强度。长的塑料分子应尽可能垂直于铰链。如果您的设计需要，可以以平行方向（例如，在挤压的情况下）制造可行的铰链，但不会使材料的强度最大化。
虽然以典型的聚丙烯设计为起点很有帮助，但请确保根据您产品的特定需求定制此基础设计。
生产方式
可以通过注塑和挤压在最终生产零件中制造活动铰链，其中注塑是最牢固的方法。对于原型而言，3D打印或聚氨酯铸造都是不错的选择。
我们将研究每种生产方法，并介绍每种材料的最佳材料选择和重要的设计注意事项。
对于快速旋转的原型（24小时内3D打印的零件），您只需在下面上传文件即可在3D打印和聚氨酯浇铸中即时报价。
注塑成型活铰链设计
注塑成型是制造活动铰链的最强方法，非常适合生产零件。
最佳材料选择
由于聚丙烯的韧性和延展性，它是最佳的材料选择，设计精良的注塑PP铰链几乎具有无限的使用寿命，可弯曲数百万次。
聚乙烯是第二种最常见的活动铰链材料，其性能与聚丙烯相似。
设计技巧
注塑成型中最重要的设计规则之一是保持均匀的壁厚。在不平坦的墙壁上，冷却过程中不同的收缩率会导致残余应力，翘曲甚至破坏设计。
但是，在设计活动铰链时，您实际上需要通过创建不均匀的壁来做相反的事情，因为铰链要灵活，它需要比连接的刚性零件薄得多。
如果仔细考虑模具中浇口的放置位置，则可以完全减少或解决潜在的问题。可以在《麻省理工学院设计活铰链指南》中找到最佳浇口放置的完整方法。
请注意，成型后应立即将铰链弯曲几次。这将冷拉塑料，从而大大延长其使用寿命。简化工具修改的贸易技巧是从铰链上方的平坦部分开始，该平坦部分的深度至少为.015英寸，铰链厚度为.006英寸”。
氨基甲酸乙酯铸件的活铰链设计
氨基甲酸乙酯铸造是弥合原型与生产之间差距的绝佳选择。
最佳材料选择
聚氨酯树脂是一个庞大的家族，具有数百种不同的性能。不同国家和州的制造商手头上有不同的树脂，其中包括一些类似于聚丙烯的最佳活动铰链材料。
在这些类似PP的材料系列中，存在与材料的硬度有关的折衷-您可以使用带有短寿命铰链或柔性铰链以及软部件壁的刚性零件。一些推荐的材料是Hapflex™600系列和BCCplastics BC8160树脂，它们是专门为活动铰链应用配制的。
您的制造商可能还有其他合适的树脂库存，并且应该能够帮助您为设计选择一种。
设计技巧
当您浇铸聚氨酯时，其流动压力远低于注塑成型，因此必须权衡取舍。降低的压力意味着树脂将更少地流动，因此在仍然生产可靠零件的同时，铰链不能做得很薄。
因此，我们建议从比您的注塑成型设计略厚的厚度开始，并选择低肖氏D范围的聚氨酯。BJB FD-45是一个不错的起点–肖氏45A，伸长率735％和可浇铸。
如前所述，高硬度树脂将保留零件的刚度，但会限制铰链的使用寿命，而低硬度树脂会导致铰链更柔韧性和零件更柔软。
3D打印的活铰链设计
使用3D打印对铰链进行原型制作有很多不错的选择，可以测试不同的厚度，位置和形状。所得零件不会像注塑零件那样坚固，但应承受足够的弯曲度以正确测试该零件。
最佳材料选择
在为活动铰链选择最佳的3D打印材料时，应寻找具有良好伸长率和柔韧性的塑料。例如，尼龙是一个很好的选择。
另一个不错的选择是将VeroWhite和类似Rubber的组合作为零件制成零件原型。这是一种资源，可帮助您准备用两种材料打印的文件，为您提供活动铰链的功能，而又不会牺牲身体的强度和抵抗力（如果这对部件的性能至关重要）。
设计技巧
在3D零件中创建铰链时，构建方向非常重要。为了使铰链具有最大强度，水平构建平面应垂直于铰链方向。
当铰链厚度至少是打印分辨率的两倍时，将获得最佳结果。鉴于尼龙的分辨率为0.254mm，我们建议最小厚度为0.5mm。
遵循这些说明应确保您的打印在测试周期中至少弯曲100次。
主要要点
起初设计活动铰链似乎很复杂，但是一旦掌握，可以节省大量成本。
传统的铰链可能需要几次成型操作，组装操作，增加零件数量以及零件之间的摩擦导致磨损的情况下，只需一次操作就可以制造活动铰链并将其包含在您的设计中，并且摩擦力不会降低。
在原型制作阶段投资周到的设计，当准备进行大批量生产时，您将节省时间，精力和金钱。
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