CN207044707U - 超声波塑料焊接结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种超声波塑料焊接结构，包括第一塑料零件和第二塑料零件，所述第一塑料零件的下部与所述第二塑料零件的上部为待相互焊接部位，所述第一塑料零件的下表面设有条形凸筋，所述条形凸筋的横截面形状为三角形，所述第二塑料零件的上表面设有凹槽，所述凹槽至少存在能够与所述第一塑料零件上位于所述条形凸筋两侧的侧面相对应的两段相对的槽壁，且当所述第一塑料零件的下部插入所述凹槽时，这两段槽壁与第一塑料零件上的相应侧面间能够留出缝隙，所述凹槽的槽深大于所述条形凸筋的高度，二者差值不小于1mm。本实用新型可以有效隐藏焊渣，避免焊渣影响产品外观质量，提高产品合格率。

Description

超声波塑料焊接结构

技术领域

本实用新型涉及一种适用于超声波塑料焊接的塑料零件结构，具体是相互焊接的两个塑料零件的待焊接部位的结构，尤其是可以避免焊渣影响焊后零件外观的零件结构。

背景技术

如图1所示，一般超声波塑料焊接时，由于容易出现焊渣，因此焊接后在焊缝的外边缘往往会有明显的黑色焊渣3堆积现象。当焊接后的零件是产品的外观件或者外部可见的内部零件时，焊渣将非常影响产品的外观质量，轻则影响产品品质，重则导致产品不合格。例如汽车车灯制造业中，灯具上广泛使用超声波焊接技术作为零部件的装配方法，焊渣会造成灯具外观不良，导致合格率降低，增加生产成本。

发明内容

本实用新型旨在提供一种超声波塑料焊接结构，可以有效隐藏焊渣，避免焊渣影响产品外观质量。

本实用新型的主要技术方案有：

一种超声波塑料焊接结构，包括待焊接的第一塑料零件和第二塑料零件，所述第一塑料零件的下部与所述第二塑料零件的上部为待焊接零件的结合部，所述第一塑料零件的下表面设有条形凸筋，所述条形凸筋的横截面形状为三角形，所述第二塑料零件的上表面设有凹槽，所述凹槽至少存在能够与所述第一塑料零件上位于所述条形凸筋两侧的侧面相对应的两段相对的槽壁，且当所述第一塑料零件的下部插入所述凹槽时，这两段槽壁与所述第一塑料零件上的相应侧面间能够留出缝隙，所述凹槽的槽深大于所述条形凸筋的高度，所述凹槽的槽深与所述条形凸筋的高度的差值不小于1mm。

所述两段槽壁优选与所述第一塑料零件上的相应侧面间所留缝隙在水平方向上各处等宽。

所述条形凸筋沿所述第一塑料零件的下表面的最大直线尺寸方向直线延伸，并且在与最大直线尺寸方向相垂直的方向上，所述条形凸筋位于所述第一塑料零件的下表面的中部。

所述凹槽的设置方式可以是在所述第二塑料零件的上表面通过设置凸起的围护结构形成所述凹槽，所述凹槽的槽底面与所述第二塑料零件的上表面平齐。

所述凹槽的槽底面优选为平面，所述第一塑料零件的下表面也为平面。

所述第一塑料零件可以为焊接件，所述第二塑料零件可以为被焊接件。

所述凹槽为封闭的或非封闭的。

所述两段槽壁与所述第一塑料零件上的相应侧面间所留缝隙的宽度优选为:大于或等于0.05mm，且小于或等于0.5mm。

所述凹槽的槽底面上还可以设有一条或多条间隔分布的下条形凸筋，所述下条形凸筋的横截面形状为三角形，所述第一塑料零件和第二塑料零件在水平面方向上按照焊接后的角向设计相对位置关系摆放时，所述条形凸筋和全部下条形凸筋相互交叉，且所述下条形凸筋的两端均不超出所述第一塑料零件的下表面边缘。

所述条形凸筋的高度优选为不小于0.7mm，且不大于1.5mm，所述下条形凸筋的高度优选为不小于0.2mm，且不大于0.5mm，所述条形凸筋和所述下条形凸筋的设置方位应确保：所述第一塑料零件和第二塑料零件在水平面方向上按照焊接后的角向设计相对位置关系摆放时，所述条形凸筋和下条形凸筋相互垂直。

本实用新型的有益效果是：

由于在待相互焊接的第一塑料零件的下表面设置条形凸筋，第二塑料零件的上表面设置凹槽，并使所述凹槽至少存在能够与所述第一塑料零件上位于所述条形凸筋两侧的侧面相对应的两段相对的槽壁，且这两段槽壁与相应侧面间能够留出缝隙，随着超声波焊接的进行，第一塑料零件的下表面逐渐与第二塑料零件的槽底面相贴合并熔接在一起，熔渣最终嵌入两侧缝隙中，使焊接焊渣有效隐藏在凹槽与第一塑料零件之间，使焊渣在焊接后产品外观上不可见，因此避免焊渣影响产品的外观质量。

当所述凹槽的槽底面上设置下条形凸筋时，超声波焊接前，第一、第二塑料零件通过所述条形凸筋和下条形凸筋形成点接触，接触点是条形凸筋的棱顶与下条形凸筋的棱顶的交点，超声波所传递的高频振动的能量集中在所述接触点上，使得零件发热的温度提高，即使两个零件的材料不同，待焊接部位都可以达到熔化状态，使两个零件的待焊接部位融合得越充分，从而进一步提高焊接质量，避免虚焊，提高产品合格率。

本实用新型结构简单、成本低廉，无需改动产品设计，也不改变焊接后产品的结构和尺寸。

附图说明

图1为现有技术下经超声波塑料焊接后的零件示意图；

图2是本实用新型的第一塑料零件的一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型的第二塑料零件的一个实施例的结构示意图；

图4是图2、3所示零件在超声波焊接时的初始相对位置示意图；

图5是图2、3所示零件经超声波焊接后所形成结构的示意图；

图6是本实用新型的第二塑料零件的第二个实施例的立体结构示意图；

图7是本实用新型的第二塑料零件的第三个实施例的立体结构示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种超声波塑料焊接结构，如图2-5所示，包括待焊接的第一塑料零件1和第二塑料零件2，所述第一塑料零件的下部与所述第二塑料零件的上部为待相互焊接部位，即待焊接零件的结合部。所述第一塑料零件的下表面设有条形凸筋11，所述条形凸筋的横截面形状为三角形。所述第二塑料零件的上表面设有凹槽21，所述凹槽至少存在能够与所述第一塑料零件上位于所述条形凸筋两侧(即以所述条形凸筋为分界线的两侧)的侧面相对应的两段相对的槽壁，且当所述第一塑料零件的下部插入所述凹槽时，这两段槽壁与所述第一塑料零件上的相应侧面间能够留出缝隙。所述凹槽的槽深大于所述条形凸筋的高度，所述凹槽的槽深与所述条形凸筋的高度的差值应不小于1mm。

超声波焊接前，先将第一、第二塑料零件放在指定位置，使二者形成图4所示的相对位置关系。此时，第一塑料零件的下部位于所述凹槽内，所述条形凸筋的棱顶与槽底面接触，并保证所述凹槽上所述两段相对的槽壁与相对应的第一塑料零件上的侧面之间均保持有缝隙，使所述条形凸筋整体位于所述凹槽中。

随着焊接的进行，所述条形凸筋逐渐熔化，在压力的同步作用下，第一塑料零件的下表面与第二塑料零件的所述凹槽从槽底面融合成一体，由此实现了第一、第二塑料零件的超声波焊接。融合过程中，焊渣向所述条形凸筋两侧流入第一塑料零件与所述两段相对的槽壁之间的缝隙中。只要缝隙足够窄，外观上基本看不到焊渣3的存在，因此对焊渣起到了有效的隐藏作用，解决了焊渣导致的焊接后产品外观缺陷问题。

所述两段槽壁与所述第一塑料零件上的相应侧面间所留缝隙在水平方向上优选为各处等宽。即所述两段槽壁优选为与所述第一塑料零件上的相应侧面随形设置。例如所述第一塑料零件上的相应侧面为平面，则所述两段槽壁最好也是平面，如果所述第一塑料零件上的相应侧面为曲面，则所述两段槽壁最好也是曲面。所述凹槽可以为封闭或非封闭的凹槽，只要保证所述两段槽壁即可。

所述条形凸筋沿所述第一塑料零件的下表面的最大直线尺寸方向直线延伸，并且在与最大直线尺寸方向相垂直的方向上，所述条形凸筋位于所述第一塑料零件的下表面的中部。使焊接能量更多地集中在第一塑料零件的下表面的中部，并能普遍均匀地辐射到该下表面的边缘各处，有利于焊接时两个表面的融合，也有利于焊渣均匀地分布在条形凸筋的两侧。

所述第一塑料零件的下表面可以为长方形，所述条形凸筋沿该长方形的长度方向延伸，在其宽度方向上居中布置。相应地，两侧的缝隙可以设置成等宽。

所述凹槽的设置方式可以是直接在第二塑料零件的上表面上通过向下去除材料设置凹槽，也可以是在所述第二塑料零件的上表面通过设置凸起的围护结构形成所述凹槽，这种情况下，所述凹槽的槽底面优选与所述第二塑料零件的上表面平齐。

所述凹槽的槽底面优选为平面，相应地所述第一塑料零件的下表面也为平面。

所述第一塑料零件可以为焊接件，相应地所述第二塑料零件为被焊接件。或者说，可以把所述条形凸筋设置在焊接件上，把所述凹槽开设在被焊接件上。

所述凹槽的槽深的确定与焊渣的量有关，焊渣的量与第一塑料零件的尺寸和所述条形凸筋的尺寸有关。焊渣越多，则槽深应越大。

所述两段槽壁与第一塑料零件的相应侧面间所留缝隙的宽度优选为大于或等于0.05mm，且小于或等于0.5mm。或者说，所述两段槽壁的距离与所述第一塑料零件的相应侧面距离的差值在[0.1mm，1mm]范围内。

作为进一步的结构优化，所述凹槽的槽底面上可以设有一条或多条间隔分布的下条形凸筋22，如图6、7所示，所述下条形凸筋的横截面形状为三角形，所述第一塑料零件和第二塑料零件在水平面方向上按照焊接后的角向设计相对位置关系摆放时，所述条形凸筋和全部下条形凸筋相互交叉，且所述下条形凸筋的两端均不超出所述第一塑料零件的下表面边缘。焊接开始时，所述条形凸筋与所述下条形凸筋相接触。所述下条形凸筋的数量可以根据所述第一塑料零件的大小增加和减少，最少有一条。

超声波焊接前，先将第一、第二塑料零件一上一下放在指定位置，使第一塑料零件的条形凸筋与第二塑料零件的下条形凸筋接触，并且使二者在水平面上的相对位置关系满足焊接后的角向设计相对位置关系要求，即此时所述条形凸筋与下条形凸筋相互交叉，且下条形凸筋的两端均不超出所述第一塑料零件的下表面的边缘，然后再进行焊接。

随着焊接的进行，条形凸筋与下条形凸筋逐渐熔化，二者相互接触的面积也从小变大，在压力的同步作用下，第一塑料零件的下表面最终与第二塑料零件的上表面贴合并融合成一体，如图5所示，由此实现了第一、第二塑料零件的超声波焊接。由于超声波焊接前，第一、第二塑料零件的接触为点接触，接触点是条形凸筋的棱顶与下条形凸筋的棱顶的交点，超声波所传递的高频振动的能量集中在所述接触点上，使得零件发热的温度提高，即使两个零件的材料不同，条形凸筋与下条形凸筋都可以达到完全熔化状态，使两个零件的待焊接部位融合得越充分，从而提高焊接质量，避免虚焊。

所述条形凸筋的高度优选不小于0.7mm，且不大于1.5mm，所述下条形凸筋的高度优选不小于0.2mm，且不大于0.5mm。将条形凸筋和下条形凸筋的高度限定在上述范围内，既能获得最优的焊接质量，又能保持最小的超声波焊接压力及工作频率，因此能以最低的成本获得最好的质量。

所述条形凸筋和所述下条形凸筋的设置方位应确保：所述第一塑料零件和第二塑料零件在水平面方向上按照焊接后的角向设计相对位置关系摆放时，所述条形凸筋和下条形凸筋相互垂直，或者二者倾斜相交，但至少在相互垂直位置的正负10度之间，以尽量保证二者接触处的压力和能量的集中。

本实用新型是一种适用于超声波塑料焊接的塑料零件结构，具体是相互焊接的两个塑料零件的待焊接部位的结构，其结构简单，成本低廉，可以有效解决焊渣导致的焊接后产品外观缺陷问题，可以应用于各种对超声波塑料焊接后零件外观有较高要求的场合，也可以有效解决由于材料种类不同造成的焊接质量不良、虚焊等问题，因此能大幅提高产品合格率，尤其适用于汽车灯具制造中。

Claims (10)

1.一种超声波塑料焊接结构，包括待焊接的第一塑料零件和第二塑料零件，所述第一塑料零件的下部与所述第二塑料零件的上部为待焊接零件的结合部，其特征在于：所述第一塑料零件的下表面设有条形凸筋，所述条形凸筋的横截面形状为三角形，所述第二塑料零件的上表面设有凹槽，所述凹槽至少存在能够与所述第一塑料零件上位于所述条形凸筋两侧的侧面相对应的两段相对的槽壁，且当所述第一塑料零件的下部插入所述凹槽时，这两段槽壁与所述第一塑料零件上的相应侧面间能够留出缝隙，所述凹槽的槽深大于所述条形凸筋的高度，所述凹槽的槽深与所述条形凸筋的高度的差值不小于1mm。

2.如权利要求1所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述两段槽壁与所述第一塑料零件上的相应侧面间所留缝隙在水平方向上各处等宽。

3.如权利要求1所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述条形凸筋沿所述第一塑料零件的下表面的最大直线尺寸方向直线延伸，并且在与最大直线尺寸方向相垂直的方向上，所述条形凸筋位于所述第一塑料零件的下表面的中部。

4.如权利要求1所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述凹槽的设置方式是在所述第二塑料零件的上表面通过设置凸起的围护结构形成所述凹槽，所述凹槽的槽底面与所述第二塑料零件的上表面平齐。

5.如权利要求1所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述凹槽的槽底面为平面，所述第一塑料零件的下表面为平面。

6.如权利要求1所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述第一塑料零件为焊接件，所述第二塑料零件为被焊接件。

7.如权利要求1-6中任意一项所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述凹槽为封闭的或非封闭的。

8.如权利要求7所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述两段槽壁与所述第一塑料零件上的相应侧面间所留缝隙的宽度大于或等于0.05mm，且小于或等于0.5mm。

9.如权利要求1-6中任意一项所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述凹槽的槽底面上设有一条或多条间隔分布的下条形凸筋，所述下条形凸筋的横截面形状为三角形，所述第一塑料零件和第二塑料零件在水平面方向上按照焊接后的角向设计相对位置关系摆放时，所述条形凸筋和全部下条形凸筋相互交叉，且所述下条形凸筋的两端均不超出所述第一塑料零件的下表面边缘。

10.如权利要求9所述的超声波塑料焊接结构，其特征在于：所述条形凸筋的高度不小于0.7mm，且不大于1.5mm，所述下条形凸筋的高度不小于0.2mm，且不大于0.5mm，所述条形凸筋和所述下条形凸筋的设置方位应确保：所述第一塑料零件和第二塑料零件在水平面方向上按照焊接后的角向设计相对位置关系摆放时，所述条形凸筋和下条形凸筋相互垂直。