塑胶件的结构规划：卡扣篇（中）

  卡扣规划的最终目标是要完成两个零件之间的成功衔接固定，要到达衔接固定的效果，卡扣规划时需求从以下几方面进行考虑：

  衔接牢靠性，是卡扣规划中最重要的一个规划目标，一般会从以下几个方面去考虑：

  实践上，在产品规划过程中，会依据产品的定位、部件的功用以及本钱去挑选需求满意的衔接牢靠性要求，并不是每个规划都需求彻底满意以上要求，比方有些规划不需求常常拆开或修理，那么规划契合前三点就能够，假如需求常常拆开，那么就需求考虑拆后卡扣的功用与规划预期共同，此刻卡扣规划的类型挑选或详细规划参数上就会有所改动，比方下图中相同是电池盖，可是使用在充电宝和遥控器上卡扣的规划就会不同。

  Tb一般为壁厚Tw的50%~60%，太小或许会存在充模和活动问题，太大或许会存在冷却问题，进而会导致大的剩下应力、缩孔和缩痕。当梁是从壁面延伸出来时，Tb可等于Tw。

  悬臂梁卡扣的总长（Lt）由梁的长度（Lb）和坚持元件长度（Lr）组成，Lb取值规模一般为5Tb~10Tb，大于10Tb时，或许会存在翘曲和充填问题，小于5Tb时，梁的柔性较差，梁的根部接受较大的曲折，然后增大损坏的或许性。（关于较硬或较脆的塑料，应选用较大的长度与厚度的比值）。

  刺进面视点会影响安装力，视点越大，安装力就越大，一般合理的视点在25°~35°之间，假如因空间问题（即α越小，坚持元件的长度Lr越长），最大不要超越45°。

  坚持面视点会影响坚持强度和别离力，视点越大，坚持强度和别离力就越大，坚持面视点β应依据拆开状况而定：

  假如，卡扣需求有满意的坚持强度，坚持面视点可在极限视点与90之间取一个视点值，（因为接触面之间存在冲突，挨近90°的坚持面视点依然与90°角起到的效果是相同的）。依据根本坚持力方程，极限角：

  由此可见，冲突系数越大，极限视点越小，但考虑到注塑成型后的影响，一般挑选挨近90°，坚持面视点挑选在80°~90°之间还有下图优点：

  l 当Lb/Tb较大或较小时，Y值应做相应调整，一起，关于较硬或刚性较大的塑胶，Y值相应取小些。（坚持面最大深度应≤资料最大许用应变）

  还有，坚持面深度应尽量挨近等于偏斜量（Y=δ），这样卡扣上的别离力会尽或许挨近梁的中性轴，坚持强度得到进步。

  一般状况下，Tr常常挨近梁根部的厚度Tb（为了出模，仅仅有很小的出模斜度），但当梁的长度较短时（Lb/Tb＜5时），安装力会很大且梁根部应变大，选用锥形梁（锥度比Tr/Tb在0.5~0.8之间），能够将应变均匀地散布在梁的遍地，减小梁根部应力会集。

  常见的卡扣，梁的宽度从根部到坚持面改变不大，只要较小的出模斜度，此刻梁的宽度不影响最大安装应变，但影响安装力、别离力和坚持强度，当梁的宽度大于长度的1/2时，此刻的悬臂梁不像梁而更像平板，使用梁理论核算时，差错较大。

  梁在宽度上也能够像梁厚度相同带锥度，宽度带锥度的梁能够减小梁根部的应变，但不如厚度带锥度那么有用。（梁的宽度带4:1锥度时，才干得到与梁厚度带2:1锥度时相同量级的应变减小效果）

  应力会集会形成梁根部的实践应变增大，在梁的根部导R角能够减小应力会集，R的取值为梁宽度的50%时，归纳功用较好。

  为了保证卡扣功用能够满意实践使用要求，需求进行详细核算剖析和终端使用实验。一般核算偏斜力、安装力、别离力、最大变形量。以下以稳定矩形截面的悬臂梁卡扣为例介绍详细核算过程。

  最大偏斜力（Fp）：使卡扣悬臂梁结尾在许用应变内产生偏斜（δ）时所需求的力。一般状况下，悬臂梁最大量δmax便是卡扣坚持面深度Y。

  但，在实践产品结构规划中，咱们更关怀的是坚持面与合作功用件之间的搭接量Z（卡合量），关于需拆开的结构，搭接量Z需小于Y，越小越简单安装和拆开，但坚持强度越低，反之亦然。关于可拆开无冲击、磕碰、下跌测验要求的产品结构，搭接量Z主张取值在0.3~0.6之间，反之，搭接量Z可规划在0.7~1.2之间，乃至更大。

  实践上，核算结果与实践比较会偏大，那是因为安装过程中，卡扣壁面的偏斜、合作功用件的偏斜都会对卡扣的功用有影响，当壁面偏斜时，梁的实践力、强度、应力、应变都比核算值小，当梁长度与厚度的比值越小时，偏斜的影响就越显着。

  相同，在安装的过程中，合作功用件也或许产生偏斜，假如偏斜显着的话，对核算结果也会产生影响，首要影响安装力、拆开力、坚持强度和应变。

  因而，需求对以上初始应变、偏斜力进行批改，引进壁面偏斜放大系数Q、合作功用件放大系数K，如下：

  此刻，经过以上公式，也能够核算出在必定偏斜力Fp的效果下，卡扣结尾最大变形量Y。

  因为悬臂卡扣的特性，卡扣在安装的过程中悬臂梁会产生偏斜，刺进面视点会跟从改变，安装力也产生改变，很显然，最大刺进面视点出现在悬臂梁偏斜最大时，因而，为了核算最大安装力，必须先确认偏斜最大时的视点。

  卡扣在脱开的状况有两种，一种是有意的，即人为别离卡扣零件所需求的力，叫做别离力；别的一种是无意的，即锁紧件反抗无意脱开的力，叫做坚持力。

  所以，假如咱们关怀的是别离（可拆开卡扣）的难易程度，则要核算最大别离力；假如咱们关怀的是坚持强度，即坚持力，则要核算最小别离力。

  实践上这两种力差异不大，仅仅在坚持面视点因悬臂卡扣中的剩下偏斜存在时（卡扣安装后，因为差错原因，悬臂梁无法回复到原位而存在一个偏斜视点），需求核算实践视点。

  在实践结构规划中，卡扣悬臂梁与合作功用件之间一般留有空隙，故一般不存在剩下偏斜，核算时可直接用规划的坚持面视点β。

  有如下卡扣，Tb=1，Lb=7，Wb=5，Y=1，α=30°，β=50°，资料为ABS，求安装力和坚持力。

  经过查资料可知，弹性模量E=2100Mpa，冲突系数μ=0.5，εmax=2.5%，因为Lb/Tb=7，查表，取偏斜放大系数Q=1.13，合作功用件放大系数K=1.25，把上述值代入以下公式：

  本篇介绍到此，以上大部分内容其实参阅以下文献，如读者遇到不是很清楚当地，主张去看看原文献，里边会讲得比较清楚。

  1. 著：保罗 R.博登伯杰，译：冯连勋、冯秀青、董力群、梁军，塑料卡扣衔接技能。