塑料件卡扣連接設(shè)計(jì)指南

范 定 外觀有要求而不能使用散件緊固的產(chǎn)品。且由于塑料產(chǎn)品的材料和工藝特性特別有利于集成式卡扣的開4.1噪 無異 裝配協(xié)調(diào)要求裝配（拆卸）過程中零件各要素與裝配（拆卸）運(yùn)動(dòng)相適宜，以便裝配操作。圖裝配協(xié)調(diào)要求裝配（拆卸）過程中零件各要素與裝配（拆卸）運(yùn)動(dòng)相適宜，以便裝配操作。圖4.3裝配和拆卸運(yùn)動(dòng)中違反裝配協(xié)調(diào)性4.1.24.34.4 圖4.4永久性鎖緊示例 4.54.64.7

4.74.84.8

4.114.124.144.15最后一項(xiàng)原則表明良好的接合方向設(shè)計(jì)可以使零件主要受力（主要是分離力）最后一項(xiàng)原則表明良好的接合方向設(shè)計(jì)可以使零件主要受力（主要是分離力）與定位功能件類似，零件上的鎖緊功能件需要與對手件上的約束功能件（與定位功能件類似，零件上的鎖緊功能件需要與對手件上的約束功能件（4.1.2100%的連接效率。完全約束或恰當(dāng)約束是一種理論約束狀態(tài)，可以為下面5.15.1，到（d）圖中的步驟三（a）5.212。適當(dāng)約束的連接有如下特性：4.1.24.1.24.15.35.4(a)，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)約束副提供的作用力平行但反向時(shí)，這兩個(gè)約束副5.4(b5.4(c)，對立的約束副可能造成裝配困難或不能適應(yīng)零件變形。單純提5.5，用柱/孔等在短距離內(nèi)產(chǎn)生多向約束的定位副代替大尺寸間距的對立5.45.55.15.1 -X+X-Y+Y-Z+Z-X+X-Y+Y-Z

○非正常載荷（濫用力其他性質(zhì)的分離 √序

— √已約束的方

□約束完 √欠約

√√√√

√有用于對齊的約 □無用于對齊的約

√

√調(diào) 各約束副是否影響裝配運(yùn) √無運(yùn)動(dòng)干 □存在運(yùn)動(dòng)干√

√均 □不均

√未對√不存在較大力 □存在較大力問題備取消17、18兩處定位副。6.1?6.26.3（a）6.3（b）展示了常用的兩種凸臺的類型。6.36.4（a）6.4（b）展示了常用的兩種卡爪的類型。146.4?6.5（a）中比較了含有插銷的定位副的配合方式的優(yōu)劣：其中錯(cuò)誤的配合方式使用了插銷的司聯(lián)合約束2個(gè)運(yùn)動(dòng)方向(c)6.56.6。6.6（a滑軌定位副6.66.76.86.1.3.16.96.107（34；6.10合頁結(jié)構(gòu)不能應(yīng)用于脆性材料。合頁結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)變用公式MAX2r（其中h6.1，以供讀者參考。6.1

能 類 約功 運(yùn) 方 ? 裝配方式中對約束副布置影響最大的是最終裝配運(yùn)動(dòng)，4.2.3裝配方式中對約束副布置影響最大的是最終裝配運(yùn)動(dòng)，4.2.36.26.13，柱——圓6.136.14 翻 ? ? ???線的垂向距離為h2YhAXl。通過計(jì)算可以得到，當(dāng)h較小時(shí)，近似的有l(wèi)hl也可以成組布置，設(shè)計(jì)者需要確保定位副具有足夠抵抗該力的強(qiáng)度。但單獨(dú)布置的定位副提供6.17也可能會出現(xiàn)鎖緊副中兩邊的功能件同時(shí)可以變形的情況，但此種設(shè)計(jì)使得連接行為的分析難5（除去軸7.27.17.37.37.4（a7.4（b。7.47.590°可改變鎖緊副接觸面上的相互作用力產(chǎn)生彎7.5907.690°7.（a（b）?7.9。注：圖中F；FRF與F共同作用沿梁的方向?qū)ρb配/分離力的抵抗FRFRFAFS為分離力。7.9（aFA （標(biāo)量相等，方向相反）FRsinFcos FPcosFsinF 7.37.2FP易由梁的撓度公式求得，因此由以上公式可以得到：F

tan P17.9（bF

tan P1tan7.10，需要指出的是梁與母體件的連接方向（如垂直于7.107.11，這導(dǎo)致克服抵抗力需要的裝配力的7.12（a7.12（b7.12（c7.127.13如圖7.14，相較于凸起型保持區(qū)域，帶有環(huán)套型保持區(qū)域的懸臂梁型鎖緊功能件的裝配力——撓度7.10（b，因?yàn)樵谘b配過程中對手件上卡爪的插入角不會變化，受力點(diǎn)7.10（c）類型的裝配力—?7.15（a7.157.1.1.5接松動(dòng)”的感覺；在非拆卸連接中，7.1.1.290°的保持角可以加強(qiáng)保持強(qiáng)度。7.17；在非拆卸連接中，除非分離造成的拉應(yīng)力超過材料極限，否則鎖緊是不會脫開7.3平面型鎖緊功能件的卡爪與能偏斜的壁連接，通過壁變形實(shí)現(xiàn)裝配，通過壁的平面力學(xué)性能保持鎖（ab從斷面的角度來說平面型鎖緊功能件與帶有卡爪保持區(qū)域的懸臂梁型鎖緊功能件類似，但正如定義里所述，其裝配和保持的力學(xué)特性是平面的變形，因此平面型鎖緊功能件的保持強(qiáng)度高于懸臂梁型鎖緊功能件。7.200保持、拆卸特性均優(yōu)于單純的懸臂梁型鎖緊功能件。這一類型的鎖緊功能件以各種形式在汽車零件的連17.12（c非拆卸止逆型鎖緊功能件保持區(qū)域?yàn)榱旱捻敹?，鎖緊副的接觸形式為梁的頂端和對手件表面配合。下面7.22，分離力7.23，因此連4接觸點(diǎn)區(qū)域摩擦力對梁根部的彎矩不足以克服鎖緊副接觸面上的相互作用力對梁根部的彎矩時(shí)，鎖緊副在保持面上產(chǎn)生滑移，隨著滑移增大，壓桿失穩(wěn)，梁會在較大的彎曲變形下?lián)p壞導(dǎo)7.247.25。注：圖中為梁與鎖緊副接觸面法線的夾角；l為梁的長度；F為鎖緊副接觸面上的相互coslFsin 進(jìn)而得到夾角 7.26?7.27?7.287.1hbjb 度；l為保持區(qū)域到梁根部長度，le為鎖緊副接觸面上的相互力作用點(diǎn)到梁根部的距離；為卡爪與對手yy的最大值即；r為梁根7.3（a7.30（bFRh裝配和分離變形過程中的最大應(yīng)變（通常在梁根部）與h成正比，梁根部較厚的鎖緊功能件比i7.1

—

——

— — — 7.31，鎖緊功能件本該從產(chǎn)品外觀的背面直接突出，設(shè)計(jì)在兩者中間增加了狗窩FR與b裝配和分離變形過程中的最大應(yīng)變以減小變形過程中的最大應(yīng)變，相應(yīng)的也會降低一些保持力。梁根部寬度與保持區(qū)域?qū)挾戎萰的設(shè)計(jì)14。FR與l裝配和分離變形過程中的最大應(yīng)變與l2這里推薦梁長度與梁厚度（或梁根部厚度）的比值在5l10保持力低；過短則會在根部出現(xiàn)較大應(yīng)變，同時(shí)也不適合用撓度變形方法進(jìn)行分析。梁長度與厚度的比保持面深度由鎖緊副中兩功能件之間的間隙和卡爪與對手件連接時(shí)的過盈保持面深度由鎖緊副中兩功能件之間的間隙和卡爪與對手件連接時(shí)的過盈ymaxFR及其在裝配和分離變形過程中的最大應(yīng)變均與推薦插入角推薦插入角2535保持角保持角者也應(yīng)該注意，85°者也應(yīng)該注意，85°7.2———7.9（bsinlF7.9（bsinlFcosarctan8.1.1.57.2.1.5。在裝配初7.32（a7.3（b到梁根部的距離易知，假定為le，則保持區(qū)域發(fā)生的偏轉(zhuǎn)為：arctan 此時(shí)實(shí)際插入角為實(shí)際初始7.32

arctanye1、arctanye2 le設(shè)計(jì)1初始設(shè)計(jì)2初始 公式附加角度附加23°，則有：設(shè)計(jì)1初始1設(shè)計(jì)2初始2附 7.337.2.1.8設(shè)計(jì)初始

arctan 除非另行說明，否則對鎖緊功能件的所有分析計(jì)算（尤其是依據(jù)梁變形理論進(jìn)行的計(jì)算）除非另行說明，否則對鎖緊功能件的所有分析計(jì)算（尤其是依據(jù)梁變形理論進(jìn)行的計(jì)算）因此我們會在分析中選取材料的正割模量（或按供應(yīng)商提供的拉伸或彎曲模量）因此我們會在分析中選取材料的正割模量（或按供應(yīng)商提供的拉伸或彎曲模量）夠反映這一特點(diǎn)的參數(shù)代入計(jì)算（夠反映這一特點(diǎn)的參數(shù)代入計(jì)算（CAE對懸臂梁型鎖緊功能件來說彎曲是其主要變形模式，在這種情況下通過彎曲性能試驗(yàn)獲得的曲T對于試樣制備合理的大部分塑料材料通過這兩種試驗(yàn)獲得的應(yīng)力——應(yīng)變曲線以及由此得到的E）屈服強(qiáng)度（F比例極限是材料在不偏離應(yīng)力與應(yīng)變正比關(guān)系（胡克定律）比例極限是材料在不偏離應(yīng)力與應(yīng)變正比關(guān)系（胡克定律）BB好的卡扣連接適性。5%的材料為脆性材料。E。輸入資料情況）7.3。

其中承受長期載荷的情況形如鎖緊功能件的連接后依然保持彎曲變形或需要長期抵抗持續(xù)的分離7.36E可7.1.1.37.377.3

50%兩種條件下的機(jī)械性能。當(dāng)懸臂梁型鎖緊功能件的梁在裝配或分離過程達(dá)到最大撓度FP達(dá)到FPMAX7.39；FP達(dá)到最大時(shí)，梁的應(yīng)力、應(yīng)變相應(yīng)達(dá)到最大，根據(jù)材料力學(xué)易知它們是出現(xiàn)在梁根部的正應(yīng)力、正應(yīng)變，正應(yīng)力記為MAX，正應(yīng)變記為MAX。7.39圖中撓度變形的原點(diǎn)設(shè)定在梁的末端，其中定義ldlel。FPMAX與最大撓度之間的關(guān)yy''MMxMx)xld)FpMAX性面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I性面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量I y'(l)0y(l)0y(0)2l(2l3l EbhFFPMAX2l(3l

與最大撓度 l2(3lhM(l)6lhM(l)6le6lel2(3lleFPMAX3Eh2l23h其中其中C1y''My''MMx)xld)FpMAXI(x)h(x) (h h (i (x i1(i y''m(xld(x其中m(i1)3PMAX；n iy'(l)0y(l)0yCxCm[ln(xn)n2(xl 2(ln]；Cm[ln(ln)n2(lCly(0)Cm[lnnd6i[(2ilni3i4i1)l(i1)l]lFPMAX6i[(2ilni3i4i1)l(i1)l K1i[(2ilni3i4i1)l(i1)(l K6l

K1 l 8.32，當(dāng)lelK1

i(2i

llni3i2

K1隨著i8.2.1.17.40K1與ib(x)h3但I(xiàn)

b(x)

bbb)xj1)b(x j j jyp(xld (xp12(j1)Ebh；qjy'(l)0y(l)y'(l)0y(l)0yC3xC4 (ldq)(xq)[ln(xq)x其中C3p[(qld)ln(lq)l]；C4 (ldq)[lqqln(lq)]}ly(0)C6j[(2lnjj4j3)l2(j1)(jlnj1)l]lq)q(lnq1)] (j1)3FPMAX(j1)36j[(2lnjj4j3)l2(j1)(jlnj1)ldK2(i1)3j[(2lnjj4j3)l2(j1)(jlnj1)(le K6lK2Elehl3K2lehl37.41，當(dāng)lelK2(ij(2lnjj4jKK27.41K7.41K2對此類鎖緊功能件的數(shù)學(xué)描述是i1j1，因此只要把公式7.27及公式7.36帶入公式7.4表

le le

6le

梁截面恒 最大彎曲

3El

K6l

2lK1Elehl3l3K1Ehl2l2K1i[(2i2lni3i24i1)l(i1)3(l(iK1(ii(2ilni3i4iK6l K2K2lehl3K2hl2KK2j[(2lnjj24j3)l2(j1)(jlnj1)(l(iK2(ij(2lnjj4jFPMAXFPMAX7.47.5FAMAXFSMAX 1動(dòng) PMAX1的，因此公式中需要使用動(dòng)摩擦系數(shù)

的函數(shù)，隨 MAX實(shí)際P MAX實(shí)際P P1.0r0.5P1.5；另外如前文所述，建議梁根部的倒圓角半徑r7.42P

越小FPMAX

MAX

MAX MAX

7.20QFP和應(yīng)變同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，這會7.5梁長度與厚度 梁與母體壁面的相對位 比 梁垂直于母體

7