接上篇：

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：卡扣篇（上）,；

塑膠件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：卡扣篇（中）

卡扣設(shè)計(jì)的原則

卡扣設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)兩個(gè)零件之間的成功連接固定,，要達(dá)到連接固定的效果，卡扣設(shè)計(jì)時(shí)需要從以下幾方面進(jìn)行考慮：連接可靠性,、約束完整性和裝配協(xié)調(diào)性,，它們是卡扣連接成功的關(guān)鍵要求，其他要求還應(yīng)該包括制造工藝的可行性,、成本的高低等,。

1. 連接可靠性

連接可靠性最核心的一點(diǎn)就是卡扣需要保證有足夠的保持強(qiáng)度，以下為懸臂梁卡扣保持力的一般公式：

由以上公式可知,，保持力Fr 跟Wb,、E、Tb,、Lb,、μs、βe有關(guān),；其中

Wb：卡扣的寬度；

E：卡扣的彈性模量,；

Tb：卡扣的厚度,；

Lb：卡扣的長(zhǎng)度；

Y：卡扣保持面的深度,；

μs：卡扣的摩擦系數(shù),；

βe：卡扣的保持面角度。

上面參數(shù),，除了彈性模量E,、摩擦系數(shù)μs跟卡扣所用的材料有關(guān)外,，其他參數(shù)跟卡扣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相關(guān)；通過(guò)增大Wb,、Tb/Lb的比值,、Y、βe都可以增強(qiáng)卡扣的保持強(qiáng)度,。

1）增大Wb

增大卡扣的寬度Wb,，可以增大梁的剛度以及卡扣保持面與配合件的面積，理論上卡扣寬度越大,，卡扣的保持強(qiáng)度就越大,，但是實(shí)際設(shè)計(jì)中，考慮到制造與裝配,，常常通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)小卡扣代替一個(gè)大卡扣,。

卡扣的排布：卡扣應(yīng)均勻設(shè)置在零件的四周,，以均勻承受載荷,，對(duì)于容易變形的地方（如零件的角落）,，可以考慮盡量讓卡扣靠近這些地方,。

整圈卡扣一般用在卡合量不大的零件或設(shè)計(jì)在較軟材料上的零件上,，常常采用強(qiáng)脫出模,，比如常見的一些日化產(chǎn)品的瓶蓋,。

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對(duì)于一些寬度較大的卡扣,，為了提高母扣的強(qiáng)度,，可以在大卡扣中設(shè)計(jì)兩個(gè)小卡扣,，如下圖。

2）增大Tb/Lb的比值

增大Tb或減小Lb都可以增大Tb/Lb的比值,，實(shí)際上也是增大梁的剛度,，但是Tb不宜過(guò)大，否則會(huì)引起外觀不良,，合理的方式是通過(guò)增加加強(qiáng)筋或者局部淘膠,，如下圖。

Lb也不宜過(guò)小,，否則難于裝配（雖然保持強(qiáng)度增大了）,，如果因空間限制，Lb過(guò)小的情況下,，需適當(dāng)減小Tb,，但為了兼顧卡扣的強(qiáng)度，可以考慮在卡扣根部添加加強(qiáng)筋,，如下圖,。

3）增大Y

Y這里指的是卡扣保持面的深度，實(shí)際上卡扣的保持強(qiáng)度應(yīng)該是跟卡合量有關(guān),，理論上Y值可以等于卡合量,，但是在實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,，為了便于裝配以及后續(xù)的調(diào)整，一般預(yù)留一定的間隙或余量,，比如以下某卡扣的設(shè)計(jì),，前后都預(yù)留了0.2-0.5的間隙，預(yù)留空間方便后續(xù)通過(guò)改模增大Y值,。

Y值越大,，卡扣脫開需要的變形就越大，也就是保持強(qiáng)度越大,；但是反過(guò)來(lái),，裝配就變得困難，這之間是矛盾的,，所以一般Y的取值在0.3-1.2之間,，根據(jù)具體的應(yīng)用可在0.3-1.2之間取值。

采用以下這種增強(qiáng)件結(jié)構(gòu),，可以在Y值不變的情況下增強(qiáng)卡扣的保持強(qiáng)度,，同時(shí)，通過(guò)一定的優(yōu)化設(shè)計(jì),，可以兼容裝配的方便性,。

使用這種結(jié)構(gòu)，卡扣裝配后頭部的保持元件被限位彈片（增強(qiáng)件）抵住,，卡扣不易松脫,，保持強(qiáng)度很高，穩(wěn)定性好,。

通過(guò)以上優(yōu)化后,，使其裝配性更好，同時(shí)保持強(qiáng)度不會(huì)降低很多,，缺點(diǎn)是如果卡扣在產(chǎn)品內(nèi)部,，拆卸性差，為了能夠?qū)崿F(xiàn)拆卸,，必要的情況下可以在卡扣上方設(shè)計(jì)拆卸口,，如下圖，通過(guò)工具實(shí)現(xiàn)拆卸,。

卡扣的卡合量（Y值）在裝配后確定一個(gè)相對(duì)不變的值,，但是在使用的過(guò)程中，外殼變形導(dǎo)致Y值減小而導(dǎo)致卡扣易松脫,，以下這種限位筋（反插骨）對(duì)Y值起到一定的保持作用，限位筋離卡扣越近,，卡扣的保持強(qiáng)度就越強(qiáng),，同時(shí),，限位筋應(yīng)成對(duì)設(shè)計(jì)，才能有更好的效果,。

但是為了兼顧裝拆性能,，限位筋與卡扣之間一般保持一定的距離。

對(duì)于一些特殊結(jié)構(gòu),，也可以通過(guò)插入鎖銷填充卡扣背面的空間,，防止卡扣偏斜導(dǎo)致卡合量Y值減小而脫開。

2. 約束完整性

卡扣在裝配或拆卸的過(guò)程中,，實(shí)際上是裝配件相對(duì)于基體件的運(yùn)動(dòng),，裝配件如果沒有約束，其最終狀態(tài)是不確定的,，也是不穩(wěn)定的,；約束，就是裝配件相對(duì)于基體件的運(yùn)動(dòng)控制,。

約束的完整性包括定位和鎖緊,，如果說(shuō)鎖緊是卡扣連接的最終目標(biāo)，那么約束就是實(shí)現(xiàn)最終目標(biāo)最基本的關(guān)鍵要求,。

常見的鎖緊件包括鉤爪,、卡爪、環(huán)套,、扭桿和止逆等,，鎖緊件與配合件組合形成鎖緊副。

常見的定位件包括：銷,、錐銷,、導(dǎo)軌、楔,、卡爪,、表面、邊緣,、凸耳,、凸臺(tái)、槽,、孔和活鉸鏈等,，定位件與配合件組合形成定位副。

鎖緊副之前文章已經(jīng)以懸臂梁卡扣為例進(jìn)行大篇幅介紹,，以下主要針對(duì)定位副做進(jìn)一步介紹,。

一個(gè)好的連接結(jié)構(gòu)，應(yīng)該是首先被導(dǎo)向，然后是定位,，最后才是連接緊固,，對(duì)卡扣連接而言，也應(yīng)如是,。

卡扣設(shè)計(jì)定位結(jié)構(gòu)有以下好處：

l 定位結(jié)構(gòu)起到導(dǎo)向作用,，便于裝配；

l 確定唯一裝配位置,，防止裝配不當(dāng)損壞卡扣,；

l 提高卡扣的配合精度，從而提高卡扣的連接強(qiáng)度,；

l 抵抗卡扣某方向上的分離力,，從而提高卡扣的連接強(qiáng)度。

定位結(jié)構(gòu)在零件上一般會(huì)以兩種方式存在：

l 一種是零件本身就存在的,，能起到局部定位功能的結(jié)構(gòu),，如零件的邊緣和表面等。零件本身的定位結(jié)構(gòu)精度低,，不易實(shí)現(xiàn)尺寸的控制與微調(diào),。

l 一種是經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)某種定位功能的結(jié)構(gòu),，比如凸臺(tái),、柱子、孔,、導(dǎo)軌,、鉸鏈等。這種定位結(jié)構(gòu)精度高,，容易實(shí)現(xiàn)尺寸的控制與微調(diào),。

在約束的設(shè)計(jì)上，完全約束是理想狀態(tài),，實(shí)際設(shè)計(jì)中講究的是適當(dāng)?shù)募s束,，盡量減少欠約束與過(guò)約束。

3. 裝配協(xié)調(diào)性

裝配的協(xié)調(diào)性考慮的是卡扣基體是基于人為裝配還是機(jī)器裝配,，在目前階段,，我們大部分都是基于人為裝配進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以,，在設(shè)計(jì)過(guò)程中,，除了考慮卡扣基體本身的活動(dòng)空間外，還必須考慮人為操作空間（人機(jī)工程學(xué)）,。

比如裝配過(guò)程中,，操作者需有一定的視野,，如無(wú)法避免，需有導(dǎo)向結(jié)構(gòu),。

比如有些需要經(jīng)常拆卸的卡扣,，拆卸位置需要有操作空間（手指空間、工具空間）,，且操作力應(yīng)符合人機(jī)工程學(xué)要求。

4. 制造工藝的可行性,、成本高低

1）如無(wú)必要,，卡扣設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮避免增加模具的復(fù)雜度，把需要側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)的改為不需要要側(cè)向抽芯的結(jié)構(gòu),，降低模具成本,。

2）如果卡扣是通過(guò)斜頂出模，需檢查斜頂推出過(guò)程中是否有干涉,；斜頂頭部不能是斜面（頂面與出模方向的夾角小于90°）,，否則斜頂無(wú)法順利退出。

3）如果頂面與出模方向的夾角小于90°,，可以采取以下三種出模方式,，但是模具結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，模具成本增加,。

a）兩段斜頂結(jié)構(gòu)

b）內(nèi)滑塊結(jié)構(gòu)

c）滑塊出斜頂結(jié)構(gòu)

參考文獻(xiàn)：

1. 著：保羅 R.博登伯杰,，譯：馮連勛、馮秀青,、董力群,、梁軍，塑料卡扣連接技術(shù),。

2. 百度文庫(kù)等其他網(wǎng)絡(luò)公開資料,。

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