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

塑料卡腳典型斷面2/1/20231乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部卡接是塑料件連接常見方式之一，其連接設(shè)計的好壞，直接影響塑料產(chǎn)品的性能及其使用壽命，進而影響整個產(chǎn)品的質(zhì)量。卡扣連接的關(guān)鍵要求是強度、約束、裝配性和堅固性，這是卡扣連接的基本目標，描述了要素之間所期望的關(guān)系。強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。它是選擇裝配運動接合方向以及由基本形狀組成且易于裝配的約束功能件排列的結(jié)果。堅固性定義為容許尺寸的變化量。2/1/20232乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部一.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、裝配運動，有形要素包括：約束功能件、增強件；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)之前的臨時連接。臨時連接時，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合面中。圖12/1/20233乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部圖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)計成，到預定分離力施加到零件上時，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12/1/20234乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部2.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時的最終運動方向。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22/1/20235乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部4.裝配運動裝配運動是裝配件與基體件鎖緊時的最終運動，它有助于設(shè)計者將裝配件與基體件的裝配過程形象化。它是由運動的屬性定義，包括：推、滑、翻、扭和轉(zhuǎn)。推----直線運動。裝配件和基體件在最終鎖定之前產(chǎn)生的接觸時間相對很短，如圖3（a）所示。某些導向功能件可在定位件和鎖緊件接合之前先接觸?；?---直線運動。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，依靠附加的裝配運動沿直線運動，如圖3（b）所示。翻----旋轉(zhuǎn)運動。裝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)運動。帶軸對稱約束功能件的裝配件首先以直線運動與基體件相接合，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)運動。裝配件首先在一個定位副上以推運動與基體件相接合，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點旋轉(zhuǎn)，直到完成鎖定接合，如圖3（e）中2所示。樞軸可以認為是翻和滑運動組合，即同時出現(xiàn)的繞定位副的旋轉(zhuǎn)和連續(xù)接觸。2/1/20236乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部圖3裝配運動2/1/20237乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部5.約束功能件約束包括對裝配件相對于基體件的運動控制。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。通常簡稱為定位件和鎖緊件。

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。定位件常見類型分為：銷、錐銷、導軌、楔、卡抓、表面、邊緣、凸耳、凸臺、槽和孔。圖42/1/20238乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部

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，因為鎖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位置，如圖5所示。這樣結(jié)實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52/1/20239乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部

鎖緊件在裝配時需要彈性偏斜，必須在那個方向上是柔性的。偏斜裝配后，它們又恢復到初始位置。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。因為鎖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度，如圖6所示。圖62/1/202310乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部6.增強件增強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。增強件改善了連接對變量的堅固性和產(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度，但對可靠性會產(chǎn)生間接影響。增強件分成：裝配、激活、性能和制造。2/1/202311乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部二.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)計的一般原則進行探討。圖72/1/202312乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部1.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，進而會導致大的殘余應力、縮孔和縮痕，縮孔會削弱功能件（最大應力點），外觀表面上的縮痕是不能接受的。2/1/202313乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部如果梁是壁面的延伸,如圖8(b)所示,那么Tb應等于壁的厚度。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），這樣可以避免應力集中和充模問題。圖8梁的初始厚度2/1/202314乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部2.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2/1/202315乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部梁的長度（Lb）應該至少為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，而且也會使分析計算變得很不準確。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。實際上，最大插入面角度應盡可能地小，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2/1/202316乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部4.保持面深度保持面深度(Y)有時也叫做”根切深度”，它決定了結(jié)合和分離時梁偏斜的程度，如圖11（a）所示。當梁的長度（Lb）與厚度（Tb）之比在5：1范圍內(nèi)時，初始保持深度應小于梁的厚度（Tb），當Lb/Tb接近10：1時，初始保持面深度應等于Tb。圖11初始保持面深度和角度2/1/202317乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部5.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，角度值應盡可能取大些。如果需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，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，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。2/1/202318乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部7.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，當梁根部的應變較高時，全長帶錐度的梁可以將應變均勻地頒布在梁上，減少根部產(chǎn)生過應變的概率，如圖12（b）所示，常見的錐度比（Tb:Tr）在1.25:1-2:1范圍內(nèi)。2/1/202319乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部圖12梁端部厚度，恒截面且?guī)уF度2/1/202320乘用車工程研究一院----內(nèi)外飾部8.梁的寬度大多數(shù)梁從根部到保持面的寬度不變。梁的強度可以通過增加梁的寬度得到改善，而不會造成應力的增大，如圖13（a）所示。應用梁的理論時，梁的寬度應小于或等于其長度，如圖13（b）所示。當梁的