文档介绍：塑料卡扣常用连接设计
卡扣连接的设计原则和技巧
曹渡
07-07-14
汽车工程研究院
塑料卡扣连接设计
1、连接类型
卡扣可以是最终连接,或者也可以是其他连接出现之前的临时连接。临时连接时,卡扣仅将连接保持到其
他连接出现。仅要求它们是足够坚固而有
效的,能够将装配件与基本件定位保持到
最终连接的出现。
永久锁紧件是不打算拆开的,如图
。没有锁紧真正是永久的,但这
种锁紧一旦结合便难以分开。
(a)为止逆锁紧件,其中锁紧倒刺装在
不带拆卸通道的结合面中。(b)
是钩爪与壁上的带状功能件的结合。所需
要的装配力很大。
非永久锁紧件是打算拆开的。非永久锁紧用两种锁紧类型加以区别。
可拆卸锁紧件被设计成,当预定分离力施加到零件上时,允许零件分离,(a)所示。
非拆卸锁紧件需要人工使锁紧件偏斜,如图
(b)所示。
2、悬臂钩的简明设计规则
以下规则总体上是正确的,但对于具体产品,材料、零件以及加工的变化都会影响其适用性。
如果梁是从壁面突出来的,(a)所示,那么梁根部的厚度(Tb)应该约
为壁的厚度的50%-60%。壁厚大于60%壁厚的梁的根部可能会因厚截面而存在冷却问题,进而会导致大的残余应力、缩孔和缩痕,缩孔会削弱功能件(最大应力点),外观表面上的缩痕是不能接受的。
如果梁是壁面的延伸,(b)所示,那么Tb应等于壁的厚度。如果梁的厚度必须小于壁厚的话,那么梁的厚度应该从壁面到所需厚度的部位沿梁的长度方向逐渐变化(斜率1:3),这样可以避免应力集中和充模问题。
梁的长度
悬臂钩的总长(Lt)由梁的长度(Lb)和保持功能件长度(Lr)构成,。
梁的长度(Lb)应该至少为5倍的壁厚(5Tb)但首选为10倍的壁厚(10Tb).若梁的长度大于10倍的壁厚,可能会发生翘曲和充模问题。
长度小于5倍的壁厚(5Tb)的梁将承受很大的剪切作用以及梁根部的弯曲。这样不仅会增大在装配过程种损坏的可能性,而且也会使分析计算变得很不准确。
插入面角度
插入面角度会影响装配力。角度越陡,偏斜和使钩爪结合所需的力越大。实际上,最大插入面角
度应尽可能地小,以减小
装配力,。
合理的角度在25°-35°
之间。大于等于45°的角
度会使装配困难。
保持面深度
保持面深度(Y)有时也叫做“根切深度“,它决定了结合和分离时梁偏斜的程度,(a)所示。当梁的长度(Lb)与厚度(Tb)之比在5:1范围内时,初始保持面深度应小于梁的厚度(Tb),当Lb/ Tb接近10:1时,初始保持面深度应等于Tb。
保持面角度
保持面角度将影响保持和分离行为。角度越陡,保持强度和分离力就越大,如图
(b)所示。
对于不需要作用在装配件上的外部分离力(除人力操作的分离力)的拆卸式锁紧件,保持面角度一般取35°左右,(b)所示。如果产品需要经常拆卸(如可动卡扣)的话,那么应首选较小的角度值,以减
小作用在锁紧件和配合功能件上的周期载荷。如果锁紧件的拆卸次数有限,那么,角度值应尽可能取大些。
如果需要比较小的外部分离力的话,则保持面角度约为45°是较合理的起点,而且还要考虑摩擦和钩的刚度。
极限角度
由于功能件接触面之间存在摩擦,小于90°角的作用仍然与90°角是一样的。,极限角近似为80°。这就意味着大于80°的任何角度的作用与90°角度都是一样的。
保持功能件处的梁厚度
保持面处的梁厚度(Tr)常常等于梁根部的厚度(Tb),(a)所示。然而,当梁根部的应变较高时,全长带锥度的梁可以将应变均匀地分布在梁上,减少根部产生过应变的概率,(b)所示,常见的锥度比(Tb:Tr):1-2:1范围内。
大多数梁从根部到保持面的宽度不变。梁的强度可以通过增加梁的宽度得到改善,而不会造成应力的增大,(a)所示。
应用梁的理时,梁的宽度应小于或等于其长度,(b)所示。当梁的宽度大于长度的1/2时,则功能件的行为更像平板而不像梁。
梁的宽度也可以带锥度,正像它们的厚度可以带锥度一样,(c)所示。从薄壁面延伸出的梁,其宽度带锥度是唯一选择。
。
尽管将它们表示为是与平面呈90°伸出的,但任何角度均可。悬臂锁紧件也可以从边缘以