塑料卡脚典型断面-乘研一院内外饰部-孔令春-2009-12-08汇总

塑料卡脚典型断面2/1/20231乘用车工程研究一院----内外饰部卡接是塑料件连接常见方式之一，其连接设计的好坏，直接影响塑料产品的性能及其使用寿命，进而影响整个产品的质量。卡扣连接的关键要求是强度、约束、装配性和坚固性，这是卡扣连接的基本目标，描述了要素之间所期望的关系。强度是锁紧件在装配过程中的性能，是锁紧和定位功能件两者在产品使用寿命中确保连接完整性的能力。约束是对零件之间相对运动的防止或控制。装配性是在所有要素之间卡扣接合面内的协调性。它是选择装配运动接合方向以及由基本形状组成且易于装配的约束功能件排列的结果。坚固性定义为容许尺寸的变化量。2/1/20232乘用车工程研究一院----内外饰部一.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：锁紧功能、基本形状、接合方向、装配运动，有形要素包括：约束功能件、增强件；1.锁紧功能卡接可以是最终连接，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1（a）为止逆锁紧件，其中锁紧倒刺装在不带拆卸通道的接合面中。图12/1/20233乘用车工程研究一院----内外饰部图1（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，到预定分离力施加到零件上时，允许零件分离，如图2（a）所示。非拆卸锁紧件需要人工使锁紧件偏斜，如图2（b）所示。图12/1/20234乘用车工程研究一院----内外饰部2.基本形状描述接合元件的简单几何形状，典型的卡接分为装配件和基体件。基体件可以是很大的，而且是明显静止或固定的，装配件一般比基体件小。3.接合方向是装配件与基体件锁紧时的最终运动方向。选定接合方向原则，使得（相反的）分离方向与作用在连接上的任何有效力不在同一方向。图22/1/20235乘用车工程研究一院----内外饰部4.装配运动装配运动是装配件与基体件锁紧时的最终运动，它有助于设计者将装配件与基体件的装配过程形象化。它是由运动的属性定义，包括：推、滑、翻、扭和转。推----直线运动。装配件和基体件在最终锁定之前产生的接触时间相对很短，如图3（a）所示。某些导向功能件可在定位件和锁紧件接合之前先接触。滑----直线运动。定位副先接触，装配件在完成最终锁紧之前始终与基体件接触，依靠附加的装配运动沿直线运动，如图3（b）所示。翻----旋转运动。装配件上的定位功能件首先与基体件接合，如图3（c）中1所示。初始的接合依靠装配件绕初始定位副的旋转，直到锁紧功能件完成接合，如图3（c）中2所示。扭----旋转运动。带轴对称约束功能件的装配件首先以直线运动与基体件相接合，如图3（d）中1所示。装配件绕轴旋转，使其约束功能件与基体件上互补排列的约束功能件相接合，如图3（d）中2所示。转----旋转运动。装配件首先在一个定位副上以推运动与基体件相接合，如图3（e）中1所示。装在枢轴上的装配件绕始终接触的那个点旋转，直到完成锁定接合，如图3（e）中2所示。枢轴可以认为是翻和滑运动组合，即同时出现的绕定位副的旋转和连续接触。2/1/20236乘用车工程研究一院----内外饰部图3装配运动2/1/20237乘用车工程研究一院----内外饰部5.约束功能件约束包括对装配件相对于基体件的运动控制。约束功能件是在连接中提供约束的结构。约束功能件有两种：定位功能件和锁紧功能件。通常简称为定位件和锁紧件。

定位件是相对非柔性的约束功能件，如图4所示。它们是提供抵抗跨接合面的力的强度和装配件与基体件的精确定位。定位件可以是附加在连接上的，提供精确定位的特殊功能件，如图4（a）所示。它们也可以是固有的定位件，即装配件或基体件原先存在的功能件，如起定位作用的壁面、表面或边缘，如图4（b）所示。定位件常见类型分为：销、锥销、导轨、楔、卡抓、表面、边缘、凸耳、凸台、槽和孔。图42/1/20238乘用车工程研究一院----内外饰部

锁紧件是保持零件定位或套装条件的约束功能件。它们比定位件薄弱，因为锁紧件必须能够偏斜才能装配。只要装配件和基体件装配到位，锁紧件就将它们保持在这个位置，如图5所示。这样结实的定位件就能够完成定位，并承受跨接合面的作用力。锁紧件常见类型分为：钩爪、卡抓、环套、扭杆和止逆。图52/1/20239乘用车工程研究一院----内外饰部

锁紧件在装配时需要弹性偏斜，必须在那个方向上是柔性的。偏斜装配后，它们又恢复到初始位置。这样就形成了锁紧件与配对的另一半之间的接合（固定在另一零件上）。这一零件接合保持多久，零件就锁定在一起多久。因为锁紧件要阻止装配件与基体件（沿分离方向）的分离，故它们在分离方向必须具有一定强度，如图6所示。图62/1/202310乘用车工程研究一院----内外饰部6.增强件增强件可以是分离的和特殊的接合面功能件，也可以是具有约束功能件或其他功能件的属性。增强件改善了连接对变量的坚固性和产品寿命中的使用条件，也可以改善用户友好性。它们不直接影响连接的强度，但对可靠性会产生间接影响。增强件分成：装配、激活、性能和制造。2/1/202311乘用车工程研究一院----内外饰部二.悬臂梁锁紧件悬臂梁类锁紧件是最常见的锁紧功能件，且有无数种。由于它是最常见的锁紧件类型，下面就这类结构设计的一般原则进行探讨。图72/1/202312乘用车工程研究一院----内外饰部1.梁根部厚度如果是从壁面突出来的，如图8（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。2/1/202313乘用车工程研究一院----内外饰部如果梁是壁面的延伸,如图8(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，那么梁的厚度必须从壁面到所需厚度的部位沿梁的长度方逐渐变化（斜率1：3），这样可以避免应力集中和充模问题。图8梁的初始厚度2/1/202314乘用车工程研究一院----内外饰部2.梁的长度悬臂钩的总长（L1）由梁的长度（Lb）和保持功能件长度（Lr）构成，如图9所示图9梁的初始长度2/1/202315乘用车工程研究一院----内外饰部梁的长度（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。长度大于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中损坏的可能性，而且也会使分析计算变得很不准确。3.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，如图10所示。合理的角度在25°-35°之间.大于等于45°的角度会使装配困难。图10初始插入面角度2/1/202316乘用车工程研究一院----内外饰部4.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，如图11（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。图11初始保持面深度和角度2/1/202317乘用车工程研究一院----内外饰部5.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11（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，如图11（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。6.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。摩擦系数为0.3时，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。2/1/202318乘用车工程研究一院----内外饰部7.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），如图12（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颁布在梁上，减少根部产生过应变的概率，如图12（b）所示，常见的锥度比（Tb:Tr）在1.25:1-2:1范围内。2/1/202319乘用车工程研究一院----内外饰部图12梁端部厚度，恒截面且带锥度2/1/202320乘用车工程研究一院----内外饰部8.梁的宽度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，如图13（a）所示。应用梁的理论时，梁的宽度应小于或等于其长度，如图13（b）所示。当梁的