塑料卡腳典型斷面----乘研一院內(nèi)外飾部----孔令春----2009-12-08課件

1、2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部1塑料卡腳典型斷面塑料卡腳典型斷面2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部2 卡接是塑料件連接常見方式之一，其連接設(shè)計(jì)的好壞，直接影響塑料產(chǎn)品的性能及其使用壽命，進(jìn)而影響整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量。 卡扣連接的關(guān)鍵要求是強(qiáng)度、約束、裝配性和堅(jiān)固性，這是卡扣連接的基本目標(biāo)，描述了要素之間所期望的關(guān)系。 強(qiáng)度是鎖緊件在裝配過程中的性能，是鎖緊和定位功能件兩者在產(chǎn)品使用壽命中確保連接完整性的能力。 約束是對零件之間相對運(yùn)動的防止或控制。 裝配性是在所有要素之間卡扣接合面內(nèi)的協(xié)調(diào)性。它是選擇裝配運(yùn)動接合方向以及

2、由基本形狀組成且易于裝配的約束功能件排列的結(jié)果。 堅(jiān)固性定義為容許尺寸的變化量。2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部3 一. 卡接的要素卡接的要素 卡接要素包括描述性要素和有形要素，描述性要素包括：鎖緊功能、基本形狀、接合方向、裝配運(yùn)動，有形要素包括：約束功能件、增強(qiáng)件； 1.鎖緊功能 卡接可以是最終連接，或者也可以是其他連接出現(xiàn)之前的臨時(shí)連接。 臨時(shí)連接時(shí)，卡扣僅將連接保持到其他連接出現(xiàn)。僅要求它們是 足夠堅(jiān)固而有效的，能夠?qū)⒀b配件與基本件 定位保持到最終連接的出現(xiàn)。 永久鎖緊件是不打算拆開的，如圖1（a） 為止逆鎖緊件，其中鎖緊倒刺裝在不帶拆卸 通道的接

3、合面中。圖12022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部4 圖1（b）是鉤爪與壁上的帶狀功能件的結(jié)合。所需要的裝配力很大。 非永久鎖緊件是打算拆開的。非永久鎖緊用兩種鎖緊類型加以區(qū)別。 可拆卸鎖緊件被設(shè)計(jì)成，到預(yù)定分離力施加到零件上時(shí)，允許零件分離，如圖2（a）所示。 非拆卸鎖緊件需要人工使鎖緊件偏斜，如圖2（b）所示。圖12022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部52.基本形狀 描述接合元件的簡單幾何形狀，典型的卡接分為裝配件和基體件?；w件可以是很大的，而且是明顯靜止或固定的，裝配件一般比基體件小。3.接合方向 是裝配件與基體件鎖緊

4、時(shí)的最終運(yùn)動方向。選定接合方向原則，使得（相反的）分離方向與作用在連接上的任何有效力不在同一方向。圖22022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部64.裝配運(yùn)動 裝配運(yùn)動是裝配件與基體件鎖緊時(shí)的最終運(yùn)動，它有助于設(shè)計(jì)者將裝配件與基體件的裝配過程形象化。它是由運(yùn)動的屬性定義，包括：推、滑、翻、扭和轉(zhuǎn)。 推-直線運(yùn)動。裝配件和基體件在最終鎖定之前產(chǎn)生的接觸時(shí)間相對很短，如圖3（a）所示。某些導(dǎo)向功能件可在定位件和鎖緊件接合之前先接觸。 滑-直線運(yùn)動。定位副先接觸，裝配件在完成最終鎖緊之前始終與基體件接觸，依靠附加的裝配運(yùn)動沿直線運(yùn)動，如圖3（b）所示。 翻-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。裝

5、配件上的定位功能件首先與基體件接合，如圖3（c）中1所示。初始的接合依靠裝配件繞初始定位副的旋轉(zhuǎn)，直到鎖緊功能件完成接合，如圖3（c）中2所示。 扭-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。帶軸對稱約束功能件的裝配件首先以直線運(yùn)動與基體件相接合，如圖3（d）中1所示。裝配件繞軸旋轉(zhuǎn)，使其約束功能件與基體件上互補(bǔ)排列的約束功能件相接合，如圖3（d）中2所示。 轉(zhuǎn)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。裝配件首先在一個(gè)定位副上以推運(yùn)動與基體件相接合，如圖3（e）中1所示。裝在樞軸上的裝配件繞始終接觸的那個(gè)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，直到完成鎖定接合，如圖3（e）中2所示。樞軸可以認(rèn)為是翻和滑運(yùn)動組合，即同時(shí)出現(xiàn)的繞定位副的旋轉(zhuǎn)和連續(xù)接觸。2022-1-22乘用車工程研究一院

6、乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部7圖3裝配運(yùn)動2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部85.約束功能件 約束包括對裝配件相對于基體件的運(yùn)動控制。約束功能件是在連接中提供約束的結(jié)構(gòu)。約束功能件有兩種：定位功能件和鎖緊功能件。通常簡稱為定位件定位件和鎖緊件鎖緊件。 定位件定位件是相對非柔性的約束功能件，如圖4所示。它們是提供抵抗跨接合面的力的強(qiáng)度和裝配件與基體件的精確定位。定位件可以是附加在連接上的，提供精確定位的特殊功能件，如圖4（a）所示。它們也可以是固有的定位件，即裝配件或基體件原先存在的功能件，如起定位作用的壁面、表面或邊緣，如圖4（b）所示。 定位件常

7、見類型分為：銷、錐銷、導(dǎo)軌、楔、卡抓、表面、邊緣、凸耳、凸臺、槽和孔。圖42022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部9 鎖緊件鎖緊件是保持零件定位或套裝條件的約束功能件。它們比定位件薄弱，因?yàn)殒i緊件必須能夠偏斜才能裝配。只要裝配件和基體件裝配到位，鎖緊件就將它們保持在這個(gè)位置，如圖5所示。這樣結(jié)實(shí)的定位件就能夠完成定位，并承受跨接合面的作用力。 鎖緊件常見類型分為：鉤爪、卡抓、環(huán)套、扭桿和止逆。圖52022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部10 鎖緊件鎖緊件在裝配時(shí)需要彈性偏斜，必須在那個(gè)方向上是柔性的。偏斜裝配后，它們又恢復(fù)到初始位

8、置。這樣就形成了鎖緊件與配對的另一半之間的接合（固定在另一零件上）。這一零件接合保持多久，零件就鎖定在一起多久。因?yàn)殒i緊件要阻止裝配件與基體件（沿分離方向）的分離，故它們在分離方向必須具有一定強(qiáng)度，如圖6所示。圖62022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部116.增強(qiáng)件 增強(qiáng)件可以是分離的和特殊的接合面功能件，也可以是具有約束功能件或其他功能件的屬性。增強(qiáng)件改善了連接對變量的堅(jiān)固性和產(chǎn)品壽命中的使用條件，也可以改善用戶友好性。它們不直接影響連接的強(qiáng)度，但對可靠性會產(chǎn)生間接影響。 增強(qiáng)件分成：裝配、激活、性能和制造。2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究

9、一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部12二.懸臂梁鎖緊件 懸臂梁類鎖緊件是最常見的鎖緊功能件，且有無數(shù)種。由于它是最常見的鎖緊件類型，下面就這類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般原則進(jìn)行探討。圖72022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部131.梁根部厚度 如果是從壁面突出來的，如圖8（a）所示，那么梁根部的厚度（Tb）應(yīng)該約為壁的厚度的50-60。壁厚大于60壁厚的梁的根部可能會因厚截面而存在冷卻問題，進(jìn)而會導(dǎo)致大的殘余應(yīng)力、縮孔和縮痕，縮孔會削弱功能件（最大應(yīng)力點(diǎn)），外觀表面上的縮痕是不能接受的。2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部14 如果梁是壁面的延伸,

10、如圖8(b)所示,那么Tb應(yīng)等于壁的厚度。如果梁的厚度必須小于壁厚的話，那么梁的厚度必須從壁面到所需厚度的部位沿梁的長度方逐漸變化（斜率1：3），這樣可以避免應(yīng)力集中和充模問題。圖8 梁的初始厚度2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部152.梁的長度 懸臂鉤的總長（L1）由梁的長度（Lb）和保持功能件長度（Lr）構(gòu)成，如圖9所示圖9 梁的初始長度2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部16 梁的長度（Lb）應(yīng)該至少為5倍的壁厚（5Tb）但首選為10倍的壁厚（10Tb），若梁的長度大于10倍的壁厚，可能會發(fā)生翹曲和充模問題。 長度

11、大于5倍的壁厚（5Tb）的梁將承受很大的剪切作用以及梁根部的彎曲。這樣不僅會增大在裝配過程中損壞的可能性，而且也會使分析計(jì)算變得很不準(zhǔn)確。3.插入面角度 插入面角度會影響裝配力。角度越陡，偏斜和使鉤爪結(jié)合所需的力越大。實(shí)際上，最大插入面角度應(yīng)盡可能地小，以減小裝配力，如圖10所示。合理的角度在25-35 之間.大于等于45 的角度會使裝配困難。圖10 初始插入面角度2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部174.保持面深度 保持面深度(Y)有時(shí)也叫做”根切深度”，它決定了結(jié)合和分離時(shí)梁偏斜的程度，如圖11（a）所示。當(dāng)梁的長度（Lb）與厚度（Tb）之比在5：1范

12、圍內(nèi)時(shí)，初始保持深度應(yīng)小于梁的厚度（Tb），當(dāng)Lb/Tb 接近10：1時(shí)，初始保持面深度應(yīng)等于Tb。圖11 初始保持面深度和角度2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部185.保持面角度 保持面角度將影響保持和分離行為。角度越陡，保持強(qiáng)度和分離力就越大，如圖11（b）所示。 對于不需要作用在裝配件上的外部分離力（除人力操作的分離力）的拆卸式鎖緊件，保持面角度一般取35 左右，如圖11（b）所示。如果產(chǎn)品需要經(jīng)常拆卸（如可動卡扣）的話，那么應(yīng)首選較小的角度值，以減小作用在鎖緊件和配合功能件上的周期載荷。如果鎖緊件的拆卸次數(shù)有限，那么，角度值應(yīng)盡可能取大些。 如果需

13、要比較小的外部分離力的話，則保持面角度約為45 是較合理的起點(diǎn)，而且還要考慮摩擦和鉤的剛度。6.極限角度 由于功能件接觸面之間存在摩擦,小于90 角的作用仍然與90 角是一樣的。摩擦系數(shù)為0.3時(shí)，極限角近似為80 。這就意味著大于80 的任何角度的作用與90 角度都是一樣的。2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部197.保持功能件處的梁厚度 保持面處的梁厚度（Tr）常常等于梁根部的厚度（Tb），如圖12（a）所示。然而，當(dāng)梁根部的應(yīng)變較高時(shí)，全長帶錐度的梁可以將應(yīng)變均勻地頒布在梁上，減少根部產(chǎn)生過應(yīng)變的概率，如圖12（b）所示，常見的錐度比（Tb:Tr）在1.25:1-2:1范圍內(nèi)。2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部20圖12 梁端部厚度，恒截面且?guī)уF度2022-1-22乘用車工程研究一院乘用車工程研究一院-內(nèi)外飾部內(nèi)外飾部218.梁的寬度 大多數(shù)梁從根部到保持面的寬度不變。梁的強(qiáng)度可以通過增加梁的寬度得到改善，而不會造成應(yīng)力的增大，如圖13（a）所示。 應(yīng)用梁的理論時(shí)，梁的寬度應(yīng)小于或等于其長度，如圖13（b）所示。當(dāng)梁的寬度大于長度1/