塑胶件卡口设计

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塑胶件卡口设计

设计考虑因素
在设计卡扣时许多问题需要考虑。包装在卡扣连接周围需要足够的空间。其周围需要足够的空间让卡钩卡槽运动及达到功能需要，同时也要足够的空间在装配或拆装时让手和工具能够接触到零件。零件也需要有一个图标来指导维修或从装配件中拆除零件。另外一个早期需要考虑的因素是卡扣结构装配在使用和从供应商到装配线运输过程中的工作载荷。工作载荷包括重力载荷，操作载荷及冲击载荷等。在一些应用场合需要卡扣具有除卡紧固定功能外的其他一些功能。卡扣能够设计具有防水功能，防尘功能甚至是对空气密封等。在这些案例中，需要使用合适的O形密封圈或其他类似的零件达到密封的效果。当需要卡扣结构传递载荷时必须确保零件嵌套在一起即有一定的机械干涉量。卡扣此时仅维持两零件间此种嵌套关系。在有些时候，两个刚性塑料或金属材料的零件需要连接但其变形不适合使用卡钩卡槽结构，为解决此问题，可以设计第三个件来卡住或包住两个零件，将两零件紧紧卡住。确定装配件载荷需要在卡扣设计中是重要的一环。无论是手工还是自动装配，都必须考虑在装配过程中的载荷。在设计阶段必须确定零件在装配过程中的位置。对于手工和自动装配，位置指示都应设计在零件上。而在自动装配定位销应当在装配夹具中设计。

图1 双向卡扣，等截面梁：(a)矩形截面(b)方形截面(c)圆形截面(d)梯形截面(e)三角形截面(f)环形截面(g)上凸扇形截面(h)内凹扇形截面
磨擦系数是影响到在安装和拆装零件时的卡紧力和脱开力的重要因素。人体工程学研究表明在连续的手工操作中，手受到27N(6 lbf)的力,大拇指受到11N(2.4 lbf)力，手指受到9N(2lbf)的力时，人身伤害就会发生。重复的手工装配操作动作应当是线性的，推比拉更好，对于竖直方向上的装配应当将零件件从上往下装配进去。与此动作相关的位置应该与操作人员站立或坐着的位置垂直。理论上，两种材料之间的磨擦系数在0 到1 之间，并达不到0 或1 的情况。在实际中，系数大约在0.1 到0.6 之间的范围。静态磨擦系数在静态下测试大于在动态下测试。除了材料本身的特性外，磨擦系数也与相配合的表面其表面粗糙度有关系。越粗糙的表面间磨擦系数越大。在特定的场合下，如浸入不同类型油中的件，静态与动态磨擦系数的不同可以忽略不计。在进行卡扣分析详细程序之前，应按卡扣设计简单指南来设计卡扣初步轮廓。卡钩

图2  双向卡扣，竖直方向锥度： 图3  双向卡扣，水平方向锥度：(a)矩形截面(b)梯形截面(a)矩形截面(b)梯形截面
臂宽度约小于臂长的一半。对于一个有锥度的臂而，其底部高度大约为顶部高度的1.25 到1.4倍。当卡钩臂伸进卡槽时（卡槽同时也会发生变形当卡钩插入时）需要做有限元分析。卡钩臂根部圆角应当取根部高度的1/3。下面的1.4 会详细讲到这些。卡钩设计应避开尖锐角区域，缩水区域，浇口或熔接线区域。零件中这些区域可能会存在内应力集中。
安全系数
在做应力校核时推荐使用安全系数。卡扣结构只使用一次的零件材料如果有明显的屈服点，其安全系数可为1.5，强度采用屈服强度作校核基础。对于多次安装拆卸的零件且有明显屈服点的其安全系数应选2.5。零件材料为没有明显屈服点的，如玻纤增强的聚合物，且仅有一次装配的其安全系数可选2。类似的材料在卡扣多次使用的场合，推荐安全系数选3.25。

图4  双向卡扣，两边锥度：(a)矩形截面(b)方形截面(c)圆形截面(d)梯形截面(e) 三
角形截面(f) 环形截面(g) 上凸扇形截面(h)内凹扇形截面