常见粘接接头的设计方案

粘接接头设计是产品零件连接部分的设计，其目标是使粘接接头的强度和被粘件强度处于同一个数量级。特殊用途的接头还要求具有所需的功能，如实现隔热、防振、密封和导电等功能的连接。在接头设计时，还应考虑机械加工、装配维修、粘接工艺以及接头可靠性和成本等因素。

下面介绍一些受力接头的结构形式和具有特殊功能的接头形式，供设计时参考。

1.板件粘接

常用板件粘接的接头形式有三种：对接、搭接和槽接，见图1-11。

（1）对接接头 对接接头应力垂直于接头平面。因其粘接面积太小，外力承载能力太小，实际上极少采用。在力学性能上，对接接头将造成整体结构的不连续性，其抗拉强度低，而且对横向载荷极为敏感。经过一定改进后，它在一定范围内仍可采用。常见的对接接头的改进形式见图1-12。

图1-11 板件粘接接头的基本形式

a）对接 b）搭接 c）槽接

图1-12 常见的对接接头的改进形式

a）对接 b）单搭板对接 c）双搭板对接 d）单楔搭板对接 e）双楔搭板对接

（2）搭接接头 简单搭接接头的粘接工艺比较简单，但接头的应力集中还是比较大。为减少应力集中，可以将接头改进为图1-13所示的形式。

采用图1-13e的接头形式，其静态破坏负荷可提高15%，动态破坏负荷可提高25%。若采用图1-13c的形式，端部的斜度和被粘物的模量相适应。模量越高，斜度越尖，这样可较大地削减应力集中程度，从而提高接头强度。这种接头有广泛的用途。图1-13d、f、g的三种接头形式中，从力学性能上考察，图1-13f最为理想。其应力分布较均匀，纵向与横向的承载能力都较高。上述各种改进型搭接接头由于形状复杂，加工较困难，因此，通常采用较简单的外端斜搭接形式，以减小应力集中。

图1-13 搭接接头改进形式

a）简单搭接接头 b）外端斜搭接 c）斜搭接 d）端凸搭接 e）半搭接 f）切口半搭接 g）切口搭接

（3）槽接接头 当板状工件的厚度足够大时，不宜采用搭接接头，可以采用对接接头形式。但对接接头粘接面积太小，承载能力偏低。为了增加粘接面积和提高横向承载能力，可采用槽接接头形式，见图1-14。

这类槽接接头强度高于平头对接，可自行对准且易于装配，可以控制胶层厚度和加压固化，工艺性能优良。

2.管材接头

这类接头适用于圆柱形管、轴类零件的连接。常见管材接头形式见图1-15。图1-15a为简单的套接，难于保证粘接质量。因为两个管材的同轴度难于保证，胶层厚度不均，且加压固化也无法进行。套接的抗剪强度低于搭接的抗剪强度。若在一个管材上开螺旋槽，其面积占粘接面积的20%～25%时，粘接强度可提高10%～15%。图1-15b的形式较为理想，锥形接触斜面利于加压固化。试验表明，当斜面长l与管壁厚度t之比l/t≥10时，最能充分地利用材料的强度。图1-15c、d、e的接头形式适用于薄壁管材粘接，也能获得满意的效果。

图1-14 槽接接头形式

a）简单槽接 b）切口对斜槽接 c）切口斜槽接 d）单榫槽接 e）双榫槽接

如果两个管子的材料不同时，应把热膨胀系数大的材料作为外套管。这样，加热固化后的胶层产生压缩应力，使粘接强度得到增强。

图1-15 常见管材接头形式

a）简单的套接 b）切口斜套装 c）管材下陷式套接 d）外套管对接 e）内套管对接

3.角接接头和T形接头

典型的角接接头形式见图1-16，T形接头形式见图1-17。为了提高这类接头的强度，可采用图1-18的波纹垫板加强的T形接头。为了减小应力集中，可以采用图1-19的结构形式。

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图1-16 典型的角接接头形式

图1-17 T形接头形式

图1-18 波纹垫板加强的T形接头

图1-19 削弱帽形件末端以增加接头柔性

4.平面粘接

平面粘接属于搭接形式。刚性平面之间的粘接强度较高，可以经受各个方向的载荷。其中一个重要用途是薄板开口边缘的加强，借以减小开口四周的应力，见图1-20。

若平面之间是刚性与柔性材料的粘接，则粘接边缘易发生剥离而破坏，应当采取防剥离接头型式，见图1-21。

图1-20 薄板开口边缘的加强

图1-21 平面粘接的防剥离接头形式

a）包头 b）端部加宽 c）端部加厚 d）端部加铆

5.粘接和螺纹联接、铆接、点焊的混合连接

粘接连接和其他连接方法相比，具有较高的拉伸强度、剪切强度和疲劳强度，但它的剥离强度和不均匀扯离强度却较低，因而限制了它在许多方面应用。螺纹联接、铆接和点焊等连接形式具有与粘接相反的优缺点。采用混合连接方式可以充分发挥各种连接方法的优点，弥补各自的不足，获得最佳的连接效果。

混合连接一般有两种使用方式：一是以粘接为主，在受力点辅以螺纹联接、铆接或点焊连接，借以提高粘接强度；二是以机械连接为主，借粘接以缓和应力集中，提供防热、防接触腐蚀和气密性等功能。

混合连接具有以下优点：

1）接头的可靠性高、应力分布较均匀，比单纯的机械连接强度高。以疲劳强度为例，点焊为44.1MPa、粘接为63.7MPa、粘接—点焊为73.5MPa。

2）防止金属接头中材料间的接触腐蚀。

3）减轻了接头的结构重量。

4）保证接头具有密封性、外表的平滑气动表面等特性。

5）简化了定位、加压固化等工艺，改善了生产条件，降低了成本。

大面积粘接部件易产生弯曲剥离、应力集中而破坏，可加螺纹联接解决。为防止螺孔应力集中，可加垫圈解决。需要加压固化时，要特别注意，不能以螺栓紧固代替。

粘接—螺纹联接混合连接，可作防止螺栓松动和连接件相对滑动的措施使用。螺栓固定胶用于螺纹内加强紧固效果，提高耐疲劳性和耐振动性能。

粘接—铆接借铆钉加强粘接接头的强度，同时，借铆钉对粘接起定位加压作用，使粘接工艺更简化。粘接—铆接混合连接的实施可以粘接固化后安装铆钉，或者胶粘剂固化前加装铆钉，或者铆接后灌注胶粘剂固化。

粘接—点焊实施时，可先涂胶再点焊。所用胶粘剂只要固化时不需加压力的均适用。要求胶粘剂对点焊焊点无污染，点焊时能排开即可。当然，也可采用先点焊后灌胶固化的方法。