塑料件卡扣连接设计指南
塑料件卡扣连接设计指南
目次
1.范围 (1)
2.规范性引用文件 (1)
3.定义 (1)
4.塑料件卡扣连接概述 (2)
4.1卡扣连接的关键要求 (2)
4.2卡扣连接的要素 (4)
5.约束概述 (12)
5.1约束原理 (12)
5.2约束原则 (16)
5.3约束布置 (16)
6.定位功能件设计 (21)
6.1定位功能件类型 (21)
6.2定位副的组合及其适配性 (29)
6.3定位副与装配 (30)
6.4定位副与保持 (33)
7.锁紧功能件设计 (36)
7.1锁紧功能件类型 (36)
7.2锁紧功能件的结构设计与计算 (52)
7.3对锁紧功能件装配与保持行为的分离 (76)
前言
为指导本公司塑料件卡扣连接的开发，特制定了本设计指南。
集成在产品上的卡扣连接与散件紧固或焊、粘接相比功能产品单一，无需配套；不要求焊接、点胶等复杂的操作；锁紧功能件由模具成型，一致性好，互换性强，尤其适合汽车行业的大批量生产；装配及拆卸往往不需要工具，便利性强；省去或减少了螺钉、螺母等散件的使用数量，降低了生产成本；可用于对外观有要求而不能使用散件紧固的产品。且由于塑料产品的材料和工艺特性特别有利于集成式卡扣的开发，所以卡扣连接是一种普遍应用于汽车塑料产品的连接形式。
然而塑料件卡扣连接的可靠性特别依赖设计，本指南旨在对卡扣设计进行介绍，使读者了解相关知识并能应用在本公司塑料产品的设计开发中。
本指南由公司产品管理部提出并归口。
本指南起草单位：车身工程研究院。
本指南主要起草人：黄闿鸣
本指南由车身工程研究院负责解释。
塑料件卡扣连接设计指南
1.范围
本指南主要从约束布置、定位功能件及锁紧功能件设计等方面对集成在塑料件上的卡扣连接进行介绍，也可为其他未集成在塑料件上的卡扣连接形式提供设计参考。
本指南用于指导本公司汽车塑料件卡扣连接的设计开发。
2.规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
JB/T 6544-1993塑料拉伸和弯曲弹性模量试验方法
3.定义
塑料件的连接
通过机械、焊接、粘接等连接手段对塑料件形成特定约束的连接方式。
卡扣连接
卡扣连接是通过集成在零件上或分离的定位功能件和锁紧功能件共同作用对零件形成特定约束的连接方式，其中锁紧功能件在装配过程中发生形变，随后又恢复到它原始位置从而形成锁紧并提供保持力。
定位功能件
定位功能件是相对非柔性的约束功能件，它们保证装配件和基本件之间的精确定位，提供锁紧力以外的分离抵抗力，承受约束行为中主要的载荷。
锁紧功能件
锁紧功能件是在装配过程中弹性变形，并在装配到位后恢复到原始位置从而形成锁紧并提供保持力的约束功能件。
基体件
基体件是在连接过程中相对较大，在装配运动中可以视为静止不动的零件或总成，可以视为连接的基准。以汽车为例，对大部分需要装配的饰件来说，车身就是基体件。
装配件
装配件是需要通过约束连接到基体件上的零件或总成。
4.塑料件卡扣连接概述
如本指南前言所述卡扣连接是一种可以降低制造成本，提高装配效率及便利性的连接方式，并且特别适合在塑料件上进行开发，但相应的其对设计和成型的要求也较高，尤其是良好的卡扣连接设计可以降低大部分连接层面的失效。
要点是在卡扣连接设计中需要重点关注的。
4.1卡扣连接的关键要求
其他要求还应该包括制造工艺的可行性、成本的高低，但不在此详细讨论。
4.1.1连接可靠性
连接可靠性是产品在使用寿命中确保连接符合设计的要求，产品的使用寿命包括但不局限于产品的装配、运输、用户操作、维修阶段，因此对连接可靠性的要求也包括：
●连接符合功能预期；
●连接强度；
●在用户操作过程中不发生分离、松动、破损、噪声；
●尤其是汽车塑料件的连接应能够适应使用过程中因环境因素引起的产品变形或蠕变；
●保证装配和维修拆卸的操作与设计预期一致。
及变形力的能力，是连接可靠性最重要的要求，也是对约束功能件结构强度的要求。
4.1.2约束完整性
空间物体有6个自由度，并可沿每个自由度的正反两向运动，如图4.1。约束是对零件之间相对自由度的控制，是由装配件和基体件上的约束功能件实现的。通过约束恰好限制零件之间的全部12向运动是完全约束，这是大多数连接中需要的约束；也可能因为产品功能需要而不进行完全约束，保留产品的一部分相对运动，但该运动也是通过约束功能件进行限制和保证的。约束刚好满足产品功能并与约束的运动方向数量恰好相对应是恰当约束。
图4.1 装配件相对于基体件的6个自由度及12项运动
在连接中相对于恰当约束还存在过约束和欠约束，约束点多于需要约束的运动方向为过约束，少于需要约束的运动方向为欠约束。其中过约束在一些较大的汽车塑料件中用于保证局部重点区域的配合，但极易由于精度、变形、应力等原因造成装配困难、约束失效、甚至产品损坏，使用时需要慎重。欠约束应区别于为适应产品功能而保留的相对运动，通常是由于设计不合理或约束功能件薄弱而引起的约束问题，是卡扣连接必须避免的。列举部分约束对于产品连接的影响如表4.1。
表4.1 约束对产品连接的影响举例
4.1.3装配协调性
装配协调要求装配（拆卸）过程中零件各要素与装配（拆卸）运动相适宜，以便装配操作。图 4.2及图4.3的两个例子都违反了装配协调性。
图4.2 锁紧功能件与定位功能件的接合方向互相干涉
（a）设计未给悬臂钩在装配中的变形保留足够空间
（b）装配为推运动，然而拆解为翻转运动，翻转过程中一端卡扣可能因过度形变而损坏
图4.3 装配和拆卸运动中违反装配协调性
为了满足装配协调性，在卡扣连接设计中应遵循以下原则：
●定义的装配运动应该与装配件和基体件的基本形状相适应（在本指南4.2.2中进行介绍）；
●装配件和基体件上所有有形要素应与装配运动相适宜；
●保留锁紧功能件形变所需的空间；
●转配和拆卸运动的方向应平行而反向。
4.2卡扣连接的要素
连接的某一方面属性，设计者在方案初期就要进行规划。
4.2.1功能
功能是首先要规划的描述性要素，它是连接的基本目的，主要包括以下几方面：
4.2.1.1连接后两件的相对运动
装配件和基体件连接后的相对运动关系直接决定约束的布置，与4.1.2中提到的约束向匹配。在完全固定的连接中，零件之间不存在相对运动，在12个运动方向上受到完全约束；在可动连接中，装配件和基体件存在受控相对运动，但在运动中不允许分离，在存在运动的方向上不设置约束。
连接后的相对运动由产品功能进行定义。
4.2.1.2连接精度
连接精度是对连接后装配件和基体件之间相对位置的精度要求，是约束准确性的体现，如汽车装饰件安装后与周边的间隙和段差要求。
4.2.1.3连接类型
卡扣连接可以是最终连接也可以是其他连接出现之前的临时连接。
当在产品的使用寿命中始终使用卡扣形式进行连接，则卡扣连接为最终连接；当卡扣仅将连接保持到其他连接出现，则卡扣连接为临时连接，临时连接也仅要求在该周期内保证连接可靠。
4.2.1.4连接后的保持
保持涉及锁紧副的特性：永久锁紧和非永久锁紧。保持特性由产品功能进行定义。
●永久锁紧是设计为连接后不再分离的，这种锁紧一旦接合必须借助工具才能分离，并且往往会
造成零件的损坏，这样的连接是不能进行维修的。
●非永久性锁紧是设计为可在连接后进行分离的，这种连接的锁紧功能件可依靠分离力变形或人
为施加变形力而与对手件脱开，非永久锁紧连接的锁紧功能件的脱开方式应在设计时进行定义。
图4.3和图4.4是对保持特性及锁紧功能件脱开形式的举例说明。
（a）永久性止逆锁紧（b）永久性悬臂钩锁紧
图4.4 永久性锁紧示例
（a）依靠分离力脱开的非永久性锁紧（b）依靠人为施加变形力脱开的非永久性锁紧
图4.5 非永久性锁紧示例
保持特性由产品功能进行定义。
4.2.2装配件和基体件的基本形状
使设计规划更形象，针对不同基本形状零件的连接对应不同的约束方案、装配运动和接合方向。零件基
●实体
形状封闭为体、刚度较好的零件，如图4.6的开关，对实体的约束应该完整。
图4.6 开关
●板
相对薄的零件，往往有弯曲和扭转的趋势，板只被定义为装配件的一种。如图4.7的盖板，对板类零件的约束常在零件周边。
图4.7 盖板
●壳体
壳体类零件有一到多个方向的开口，开口导致此类零件侧壁刚性较差，需要约束。如图4.8的组合开关下包壳。
图4.8 组合开关下包壳
●面
面只出现在基体件上，是与装配件配合的连接表面，面本身就产生约束作用。图4.9，组合开关上包壳的面用于安装防尘皮套的卡板。
图4.9 防尘皮套的卡板卡入组合开关上包壳的安装面
●开口
开口一般附着在面或与面近似的形状上，也是基体件的一部分，定位功能件常在开口的周边。如图4.10，饰板上的开口与板类零件配合。
图4.10 上图中的饰板卡入较大饰板的孔中
●深孔
深孔是开口的延续，出现在实体类基体件上，深孔对装配件的约束较为完整。如图4.11开关支架。
图4.11 开关卡入开关支架
对零件基本形状的定义不是绝对的，他们之间的关系也可视具体设计情况相互转化，如外壳的侧壁可在局部视为板。
这里给出最常见装配件和基体件基本形状的组合如表4.2，每种组合都有一些有助于确保卡扣连接可
靠性的首选最终装配运动。
表4.2 最常见的基本形状组合
4.2.3最终装配运动
装配件在与基体件通过卡扣连接时，完整的装配动作可能由多种装配运动组成，本要素描述的是这其中最后一种运动，在此运动过程中锁紧功能件发生作用。最终装配运动与前述的关键要求以及功能、基本形状都密切相关，合理的最终装配运动定义有助于提高连接的可靠性，满足装配协调性，也可将装配力控制在合理的范围内。
●推
直线运动，装配件和基体件在锁紧前接触时间相对较短，某些具有导向作用的定位功能件应在锁紧件接触前先接触。如图4.12。
图4.12 推——板与孔
●滑
直线运动，但定位副先接触，装配件在锁紧前始终与基体件接触。如图4.13。
图4.13 滑——板与面
●翻转
旋转运动，装配件上的定位功能件首先与基体件接合，接合后绕定位副形成的轴作旋转直至锁紧。如图4.14。
图4.14 翻转——板与孔
●转动
旋转运动，装配件首先以推的方式与基体件定位副接合，再绕定位副形成的轴旋转直至锁紧。转动与翻转的区别在于转动的定位副会定义较明确的轴线，且大部分转动比翻转旋转更大的角度。如图4.15。
图4.15 转动——实体与深孔
表4.3给出与常见基本形状组合相匹配的装配运动，作为定义装配运动时的设计参考。
表4.3 与常见基本形状组合相匹配的装配运动
4.2.4接合方向
接合方向与最终装配运动的切向平行，是卡扣连接中锁紧的方向。确定卡扣连接的接合方向的重要原则是：
●与锁紧同向；
●满足装配协调性要求；
●尽量不与产品功能要求的较大的、长期的分离性质的载荷力同向或角度接近。
最后一项原则表明良好的接合方向设计可以使零件主要受力（主要是分离力）由定位副承担，在设计中如果此项原则不能满足应认真考虑采用或增加卡扣之外的散件（如螺钉）方式紧固。
4.2.5定位功能件
定位功能件在连接中提供大部分方向的约束，抵抗零件导致相对运动的大部分力，在可动连接中它们也用来限制运动方向。定位功能件形式多样，常见类型包括：
●柱
●筋
●凸台
●卡爪
●插销
●表面
●边缘
●孔
●切口
●合页
汽车塑料件中各类定位功能件通常是这些元素中一种或几种的组合。装配件上的定位功能件和基体件上的定位功能件应该成对出现才产生约束，成对出现的定位功能件是定位副。关于各种类型定位功能件的匹配及设计要求详见第7节。
4.2.6锁紧功能件
锁紧功能件在装配的最后阶段发生作用，与最终装配运动相对应。在卡扣连接中由于锁紧功能件必须发生形变，它们比定位功能件薄弱。锁紧功能件形式同样较多，常见类型包括：
●悬臂梁型锁紧功能件
●平面型锁紧功能件
●止逆型锁紧功能件
●扭转型锁紧功能件
●圆环型锁紧功能件
与定位功能件类似，零件上的锁紧功能件需要与对手件上的约束功能件（出于可靠性考虑，通常是不发生形变的定位功能件）成对出现产生约束，它们一起构成锁紧副。关于锁紧功能件设计要求详见第8节。
5.约束概述
连接的本质是约束，约束可理解为对装配件相对于基体件的运动控制。在一般散件尤其是螺纹紧固的设计中紧固和约束往往是同时产生的，约束布置不会放在特别重要的位置予以考虑，但塑料件的卡扣连接有其特殊性，在设计之初使约束布置合理化是必不可少的。下面从约束原理、约束原则、约束布置三方面进行介绍。
5.1约束原理
5.1.1完全约束或恰当约束
在前面4.1.2中已介绍过完全约束与恰当约束的概念，是用数量最少的约束点完全约束产品或达到产品功能要求的约束，意味着100%的连接效率。完全约束或恰当约束是一种理论约束状态，可以为下面章节介绍的适当约束提供概念基础，同时在连接中恰好构成完全约束的部分往往是连接的主要基准。
图5.1 矩形装配件的完全约束过程
在这里还有两点需要说明：
本指南中描述的约束行为和定位行为需要在概念上进行区别，如图5.1，到（d）图中的步骤三为止按照3-2-1或6点定位原则完成了对装配件空间位置的定位，当不施加外力时，装配件相对于基体件的位置是不会移动的，但此时对装配件的完全约束并没有完成，直到施加三向锁紧力才完全约束了装配件。在塑料件的卡扣连接中，施加锁紧力的可以是锁紧功能件，也可以是与定位基准对立的其他定位功能件。
●约束布置对连接稳定性影响很大，如图5.2，在同样都是完全约束的前提下，（a）图中的连接稳
定性高于（b）图。以6点定位举例，确定平面的三点应该布置在装配件最大投影面积的方向（或抵抗最大受力的方向），次大投影面积的方向布置两点定位，单点定位最后一个方向，在设计中应该尽可能考虑稳定性高的布置。
图5.2 约束布置对稳定性的影响
5.1.2适当约束
如前述完全约束或恰当约束是一种理想的约束状态，但在塑料件卡扣连接中大部分约束状态是完全约束和满足连接关键要求之间的折中。在考虑产品变形及公差范围的前提下，借助局部柔性接触调整，连接是近似合理的完全或恰当约束，我们称之为适当约束。适当约束不允许欠约束，但可以包含适当的过约束。同恰当约束的概念相同，适当约束的运动方向可以少于12。适当约束的连接有如下特性：
●约束副以外连接不需要外力保持；
●对立的约束满足塑料件制造工艺所允许的公差精度；
●对立约束不限制因温度变化或受潮等原因造成的零件变形，或至少可以吸收这样的变形，不影
响约束的可靠性；
●连接后不存在较大的应力，避免应力造成的连接失效。
5.1.3欠约束
对欠约束的狭义理解如4.1.2中所述：约束点少于需要约束的运动方向为欠约束。欠约束会造成连接存在可靠性及噪声方面的问题。
但也存在设计不当使部分约束失效造成欠约束，在此略举如下例子以便读者更形象体会此类问题：
●锁紧功能件承受了较大载荷从而损坏，约束布置中应尽可能使用定位功能件承受此类载荷；
●由于约束不适应制造公差或变形带来装配件与基体件之间的相对运动；
●定位功能件承受不了载荷损坏。
欠约束在连接中是不允许存在的。
5.1.4过约束
对过约束的狭义理解如4.1.2中所述：约束点多于需要约束的运动方向为过约束。由于塑料零件尤其是较大的塑料装饰件刚度较低，因此多于运动自由度的约束普遍出现在这类连接中。但错误的过约束布置也会带来如前表4.1中列举的装配困难、较大装配应力、成本增加、不能适应零件变形等问题，因此在连接设计中应注意避免两点认识误区：
●约束越多连接强度及稳定性越高；
●规定极高的公差可以解决过约束问题。
常见的过约束情况包括多余约束和对立约束：
●多余约束的情况如图5.3，当两个或两个以上约束副提供共线作用力承担载荷时，其中一个约束
副就是多余的。由于制造、装配精度或变形等原因，多余的约束副往往并不实际承担载荷，反而增加了制造成本，因此保留一个强壮的约束副是较好的选择。
图5.3 多余约束副
●对立约束的情况如图5.4(a)，当两个或多个约束副提供的作用力平行但反向时，这两个约束副
对立。如图5.4(b) 和5.4(c)，对立的约束副可能造成装配困难或不能适应零件变形。单纯提高制造和装配的公差精度可能可以解决对立约束的装配问题，但依然受到零件变形的影响。
更好的解决方案如图5.5，用柱/孔等在短距离内产生多向约束的定位副代替大尺寸间距的对立约束，或在约束中设置柔性接触(柔性接触的设计在下文中专门介绍)。
总之布置间隔尺寸较大的对立约束时应当谨慎，除非确定精度可以满足装配要求或变形可以被吸收，否则应避免此类布置。
图5.4 对立约束
图5.5 对立约束的优化
5.2约束原则
在前述约束原理讨论的基础上给出约束布置的原则：
●塑料件卡扣连接必须为适当约束，其中完全固定的连接其约束应该限制所有12个运动方向，可
动连接可以按需要减少相应的约束方向；
●定位副提供的约束强度高于锁紧副，因此应该用定位副约束尽可能多的运动方向，锁紧副约束
尽可能少的运动方向；
●滑、翻转、转动的最终装配运动靠定位副约束的运动方向较多；
●不允许欠约束；
●多余约束副应该避免；
●对立约束要适应制造和装配公差精度，应避免间隔尺寸较大的对立约束；
●部分对立约束可采用柔性接触设计补偿；
●用销/孔等小尺寸范围内的双方向定位副代替大尺寸间距的对立约束；
●控制同一转动自由度的两约束副距离越大约束越稳，所以应合理均匀地布置约束副；
5.3约束布置
在遵循约束原则的前提下，工程师可用表5.1作为工具对塑料件卡扣连接的约束布置方案检查和评价，其他形式连接的约束布置也可参照使用此表。其中基准坐标的设置可以与整车坐标方向一致，也可以根据情况自行设置适合的装配件坐标。
本指南对该表进行了示范性填写。
表5.1 约束布置表
16
15
2 5
3
6
19
7
4
1
8 9
10
20 17
18
12
11 13
14
塑料产品中的卡扣设计(精品资源)
塑料卡扣连接技术 1.范围 本指南主要从约束布置、定位功能件及锁紧功能件设计等方面对集成在塑料件上的卡扣连接进行介绍，也可为其他未集成在塑料件上的卡扣连接形式提供设计参考。 本指南用于指导本公司汽车塑料件卡扣连接的设计开发。 2.规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 JB/T 6544-1993塑料拉伸和弯曲弹性模量试验方法 3.定义 塑料件的连接 通过机械、焊接、粘接等连接手段对塑料件形成特定约束的连接方式。 卡扣连接 卡扣连接是通过集成在零件上或分离的定位功能件和锁紧功能件共同作用对零件形成特定约束的连接方式，其中锁紧功能件在装配过程中发生形变，随后又恢复到它原始位置从而形成锁紧并提供保持力。 定位功能件 定位功能件是相对非柔性的约束功能件，它们保证装配件和基本件之间的精确定位，提供锁紧力以外的分离抵抗力，承受约束行为中主要的载荷。
锁紧功能件 锁紧功能件是在装配过程中弹性变形，并在装配到位后恢复到原始位置从而形成锁紧并提供保持力的约束功能件。 基体件 基体件是在连接过程中相对较大，在装配运动中可以视为静止不动的零件或总成，可以视为连接的基准。以汽车为例，对大部分需要装配的饰件来说，车身就是基体件。 装配件 装配件是需要通过约束连接到基体件上的零件或总成。 4.塑料件卡扣连接概述 如本指南前言所述卡扣连接是一种可以降低制造成本，提高装配效率及便利性的连接方式，并且特别适合在塑料件上进行开发，但相应的其对设计和成型的要求也较高，尤其是良好的卡扣连接设计可以降低大部分连接层面的失效。 行介绍，这些要点是在卡扣连接设计中需要重点关注的。 4.1卡扣连接的关键要求 的基本目标。其他要求还应该包括制造工艺的可行性、成本的高低，但不在此详细讨论。 4.1.1连接可靠性 连接可靠性是产品在使用寿命中确保连接符合设计的要求，产品的使用寿命包括但不局限于产品的装配、运输、用户操作、维修阶段，因此对连接可靠性的要求也包括：
塑胶产品结构设计--卡扣
2.4,扣位 2.4.1,扣位也称卡扣,是塑胶件连接固定的常用结构,在强度要求不高的情况下可以用于代替螺丝固定.扣位设计在于“扣”,需要结合紧密,保证测试强度,达到安装目的即可.卡扣常做在装饰件固定,面底壳组装,屏固定,按键限位,盖体扣合,方向球等结构处. 2.4.2,卡扣分公扣,母扣,公扣为凸,母扣为凹.卡扣原理: 扣合前:有导向斜角引导扣合方向,公母扣均做导入角,一般取60°,45°. 扣合中:公扣弹性臂变形压入,弹性臂要保证变形,强度要足够,一般变形量≧扣合量. 扣合后:公扣凸与母扣凹贴合,分离方向不易取出,要求扣合面或扣合角小于导向斜角. 2.4.3,卡扣常见形式及尺寸 a.装饰件扣合,一般为一端插入,另一端扣合,扣合量0.3-0.7mm,插入0.6-1.5mm,如装饰片,电池盖,屏固定及充电器面底壳扣合等,也有全扣位结构,扣位较多,还会增加辅助导向骨.如手机盖,在此不做介绍. 图2.4.3a b.下图结构常见内部隐藏扣,不易拆卸,死扣结构;在公扣部件上做插穿结构,可通过插穿孔方便拆卸. 如路由器将公扣结构作在面壳壁厚内侧,母扣做在底壳内部,很难拆卸.液晶显示屏外壳也做类似死扣. 图2.4.3b c.下图结构常见面底壳组装,第一组图在组合后常会在公扣端加管位骨限制错开,第二组则可以不用特别要求.母扣与公止口组合,公扣与母止口组合;和母扣与母止口组合,公扣与公止口组合的两种情况可以按下面两组图结构进行相应修改即可,安装方式类似.
图2.4.3c d.强脱扣位,由材质,韧性决定,材质越软可以强脱越多.一般单边强脱ABS:0.3mm,PC:0.5,PP:0.8, TPE:1.5等,强脱同所承载的壁厚韧性有关,韧性足可以稍微加大强脱深度.具体依结构实际情况定. 图2.4.3d e.手感扣,通常作在滑动结构上,如电池盖,旋转环等结构.一端为弹扣状,另一端为齿或圆柱. 另一种不作弹扣,直接强扣强出,扣合量一般在0.3-0.8之间.
塑料件卡扣连接设计指南
塑料件卡扣连接设计指南
目次 1.范围 (1) 2.规范性引用文件 (1) 3.定义 (1) 4.塑料件卡扣连接概述 (2) 4.1卡扣连接的关键要求 (2) 4.2卡扣连接的要素 (4) 5.约束概述 (12) 5.1约束原理 (12) 5.2约束原则 (16) 5.3约束布置 (16) 6.定位功能件设计 (21) 6.1定位功能件类型 (21) 6.2定位副的组合及其适配性 (29) 6.3定位副与装配 (30) 6.4定位副与保持 (33) 7.锁紧功能件设计 (36) 7.1锁紧功能件类型 (36) 7.2锁紧功能件的结构设计与计算 (52) 7.3对锁紧功能件装配与保持行为的分离 (76)
前言 为指导本公司塑料件卡扣连接的开发，特制定了本设计指南。 集成在产品上的卡扣连接与散件紧固或焊、粘接相比功能产品单一，无需配套；不要求焊接、点胶等复杂的操作；锁紧功能件由模具成型，一致性好，互换性强，尤其适合汽车行业的大批量生产；装配及拆卸往往不需要工具，便利性强；省去或减少了螺钉、螺母等散件的使用数量，降低了生产成本；可用于对外观有要求而不能使用散件紧固的产品。且由于塑料产品的材料和工艺特性特别有利于集成式卡扣的开发，所以卡扣连接是一种普遍应用于汽车塑料产品的连接形式。 然而塑料件卡扣连接的可靠性特别依赖设计，本指南旨在对卡扣设计进行介绍，使读者了解相关知识并能应用在本公司塑料产品的设计开发中。 本指南由公司产品管理部提出并归口。 本指南起草单位：车身工程研究院。 本指南主要起草人：黄闿鸣 本指南由车身工程研究院负责解释。
塑料件卡扣连接设计指南 1.范围 本指南主要从约束布置、定位功能件及锁紧功能件设计等方面对集成在塑料件上的卡扣连接进行介绍，也可为其他未集成在塑料件上的卡扣连接形式提供设计参考。 本指南用于指导本公司汽车塑料件卡扣连接的设计开发。 2.规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 JB/T 6544-1993塑料拉伸和弯曲弹性模量试验方法 3.定义 塑料件的连接 通过机械、焊接、粘接等连接手段对塑料件形成特定约束的连接方式。 卡扣连接 卡扣连接是通过集成在零件上或分离的定位功能件和锁紧功能件共同作用对零件形成特定约束的连接方式，其中锁紧功能件在装配过程中发生形变，随后又恢复到它原始位置从而形成锁紧并提供保持力。 定位功能件 定位功能件是相对非柔性的约束功能件，它们保证装配件和基本件之间的精确定位，提供锁紧力以外的分离抵抗力，承受约束行为中主要的载荷。 锁紧功能件 锁紧功能件是在装配过程中弹性变形，并在装配到位后恢复到原始位置从而形成锁紧并提供保持力的约束功能件。 基体件 基体件是在连接过程中相对较大，在装配运动中可以视为静止不动的零件或总成，可以视为连接的基准。以汽车为例，对大部分需要装配的饰件来说，车身就是基体件。 装配件 装配件是需要通过约束连接到基体件上的零件或总成。
塑料件卡扣连接设计指南
塑料件卡扣连接设计指南 目次 1. 范围 (1) 2. 规范性引用文件 (1) 3. 定义 (1) 4. 塑料件卡扣连接概述 (2) 4.1 卡扣连接的关键要求 (2) 4.2 卡扣连接的要素 (4) 5. 约束概述 (11) 5.1 约束原理 (12) 5.2 约束原则 (16) 5.3 约束布置 (16) 6. 定位功能件设计 (21) 6.1 定位功能件类型 (21) 6.2 定位副的组合及其适配性 (29) 6.3 定位副与装配 (30) 6.4 定位副与保持 (33)
7. 锁紧功能件设计 (36) 7.1 锁紧功能件类型 (36) 7.2 锁紧功能件的结构设计与计算 (52) 7.3 对锁紧功能件装配与保持行为的分离 (76)
为指导本公司塑料件卡扣连接的开发，特制定了本设计指南。 集成在产品上的卡扣连接与散件紧固或焊、粘接相比功能产品单一，无需配套；不要求焊接、点胶等复杂的操作；锁紧功能件由模具成型，一致性好，互换性强，尤其适合汽车行业的大批量生产；装配及拆卸往往不需要工具，便利性强；省去或减少了螺钉、螺母等散件的使用数量，降低了生产成本；可用于对外观有要求而不能使用散件紧固的产品。且由于塑料产品的材料和工艺特性特别有利于集成式卡扣的开发，所以卡扣连接是一种普遍应用于汽车塑料产品的连接形式。 然而塑料件卡扣连接的可靠性特别依赖设计，本指南旨在对卡扣设计进行介绍，使读者了解相关知识并能应用在本公司塑料产品的设计开发中。 本指南由公司产品管理部提出并归口。 本指南起草单位：车身工程研究院。 本指南主要起草人：黄闿鸣 本指南由车身工程研究院负责解释。 塑料件卡扣连接设计指南 1.范围 本指南主要从约束布置、定位功能件及锁紧功能件设计等方面对集成在塑料件上的卡扣连接进行介绍，也可为其他未集成在塑料件上的卡扣连接形式提供设计参考。 本指南用于指导本公司汽车塑料件卡扣连接的设计开发。 2.规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 JB/T 6544-1993塑料拉伸和弯曲弹性模量试验方法 3.定义 塑料件的连接 通过机械、焊接、粘接等连接手段对塑料件形成特定约束的连接方式。 卡扣连接
卡扣连接设计计算
卡扣连接设计的计算（整理） 卡扣连接不适应密封场合，模具结构复杂。 卡扣连接的基本原理是利用塑料受力时产生的弹性变形。由于受力只在卡扣时的一瞬间，因此卡扣连接的设计就是要保证在这一瞬间塑料的受力在其弹性范围之内；并且保证卡入后，卡扣处于不受力状态。 一.重要参数 1.正割模数 卡扣连接在卡扣瞬时承受很高的应力，此时应力—应变曲线已不是直线，而是一条近似的正割曲线，为了和通常的弯曲模数有所区 别，此时的弯曲弹性模数称为正割模数。 正割模数不是一常数，它是应力—应变 曲线的弹性范围内任一给定点的应力对应 变的比率。在卡扣连接的计算时运用正割 模数能够较准确地反映塑料抵抗弯曲变形 的能力。 2.许用应变 根据胡克定律 ε=σE 式中，σ为应力，E为弹性模数，ε为应变。 在卡扣连接中弯曲弹性模数应由正割模数（Es）来代替，故许用应变， εmp=σE S 式中，εmp为许用应变；σ为屈服应力；E S为正割模数。 对需经常拆装的连接，许用应变值选取应留有余量，可将实际使用值取其许用应变的12，同时应该指出，这里讨论的许用应变式瞬时许用应变。表6-1给出了拜耳公司的几种塑料的正割模数。表6-2给出了常用塑料瞬时许用应变。
表6-1 拜耳公司几种塑料的正割模数（E ） 表6-2 常用塑料瞬时许用应变（ε） 3.摩擦系数 卡扣连接的卡入力与卡扣时的接触面的摩擦力大小有关。表6-3给出了塑料的摩擦系数（μ）值。 表6-3 塑料摩擦系数（μ） 注 1.表中数值是指塑料对钢的摩擦系数（不包括括号内的数字时） 2.取表中的最大值或最小值，视配对零件的装配时相对速度、压力、表面光洁度和精度等条件而定。 3.对两种不同塑料组成的配对零件可取略低于表中的数值 4.对两种相同的塑料组成的配对零件，其值应等于表中数值乘括号内数字之积
结构设计之卡扣设计
扣位裝配法 (Snap Fastening) 扣位不但提供一種簡單及快捷的裝配模式，更是一種低成本而可靠性的緊接技術。 扣位的優點 扣位裝拆容易，充份發揮設計作裝配﹝Design for Assembly﹞的意念。由於扣位與產品同時成形，並且在裝配過程中無需配合額外的物料，如螺絲緊固件或接著劑，因此扣位是一種低成本的裝配方法。再者，扣位的裝配過程亦非常簡單，一般只需一 個插入的動作，無需作旋轉運動或裝配前產品定位的工作，快捷簡便。 扣位的缺點 扣位裝置經過多次裝入、拆除的動作後，因為疲勞效應，扣位底部連接產品的部份容易斷裂。斷裂後的扣位裝置難以修補。 這情況對使用脆性或充填塑料的零件特別容易發生。由於扣位作為產品零件的一部份，扣位的損壞亦即產品零件的損壞，唯一的補救方法就是更換零件。此外，扣位在產品設計方面，特別在公差上的控制較為嚴謹，公差不當容易產生裝配過鬆或過緊 的現象。 應用範圍 扣位的應用非常廣泛，環形的扣位常見於樽蓋、食物盒的頂蓋。長形的扣位則應用於皮袋或背囊的開關部份。U形的扣位亦普遍應用於電器用品、玩具的電池盒蓋等等，實在不勝不枚舉。
基本設計手則 扣位提供了一種不但方便快捷而且經濟的產品裝配方法，因為扣位的組合部份在生產成品的時候同時成型，裝配時無須配合 其他如螺絲、介子等緊鎖配件，只要需組合的兩邊扣位互相配合扣上即可。 扣位的設計雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當兩件零件扣上時，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的 凸緣部份推開，直至凸緣部份完結為止；及後，藉著塑膠的彈性，勾形伸出部份即時復位，其後面的凹槽亦即時被相接零件 的凸緣部份嵌入，此倒扣位置立時形成互相扣著的狀態，請參考扣位的操作原理圖。 如以功能來區分，扣位的設計可分為成永久型和可拆卸型兩種。永久型扣位的設計方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的 設計則裝上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有適當的導入角及導出角方便扣上及分離的動作，導入角及導出角的大小直接影響扣上及分離時所需的力度，永久型的扣位則只有導入角而沒有導出角的設計，所以一經扣上，相接部份即形成自我鎖上的狀態，不容易拆下。請參考永久式及可拆卸式扣位的原理圖。 永久式及可拆卸式扣位的原理 若以扣位的形狀來區分，則大致上可分為環型扣、單邊扣、球形扣等等，其設計可參閱下圖。 扣位的設計一般是離不開懸樑式的方法，懸樑式的延伸就是環型扣或球型扣。所謂懸樑式，其實是利用塑膠本身的撓曲變形的特性，經過彈性回復返回原來的形狀。扣位的設計是需要計算出來，如裝配時之受力，和裝配後應力集中的漸變行為，是要 從塑料特性中考慮。常用的懸樑扣位是恆等切面的，若要懸樑變形大些可採用漸變切面，單邊厚度可漸減至原來的一半。其 變形量可比恆等切面的多百分之六十以上。 不同切面形式的懸樑扣位及其變形量之比較 扣位裝置的弱點是扣位的兩個組合部份：勾形伸出部份及凸緣部份經多次重覆使用後容易產生變形，甚至出現斷裂的現象， 斷裂後的扣位很難修補，這情況較常出現於脆性或摻入纖維的塑膠材料上。因為扣位與產品同時成型，所以扣位的損壞亦即 產品的損壞。補救的辦法是將扣位裝置設計成多個扣位同時共用，使整體的裝置不會因為個別扣位的損壞而不能運作，從而 增加其使用壽命。扣位裝置的另一弱點是扣位相關尺寸的公差要求十分嚴謹，倒扣位置過多容易形成扣位損壞；相反，倒扣 位置過少則裝配位置難於控制或組合部份出現過鬆的現象。
塑料件卡扣设计
塑胶件卡口设计 1.3 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1-5 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(2 lbf)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。
塑料件卡扣连接设计指南
塑料件卡扣连接设计指 南 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
塑料件卡扣连接设计指南
为指导本公司塑料件卡扣连接的开发，特制定了本设计指南。 集成在产品上的卡扣连接与散件紧固或焊、粘接相比功能产品单一，无需配套；不要求焊接、点胶等复杂的操作；锁紧功能件由模具成型，一致性好，互换性强，尤其适合汽车行业的大批量生产；装配及拆卸往往不需要工具，便利性强；省去或减少了螺钉、螺母等散件的使用数量，降低了生产成本；可用于对外观有要求而不能使用散件紧固的产品。且由于塑料产品的材料和工艺特性特别有利于集成式卡扣的开发，所以卡扣连接是一种普遍应用于汽车塑料产品的连接形式。 然而塑料件卡扣连接的可靠性特别依赖设计，本指南旨在对卡扣设计进行介绍，使读者了解相关知识并能应用在本公司塑料产品的设计开发中。 本指南由公司产品管理部提出并归口。 本指南起草单位：车身工程研究院。 本指南主要起草人：黄闿鸣 本指南由车身工程研究院负责解释。
塑料件卡扣连接设计指南 1.范围 本指南主要从约束布置、定位功能件及锁紧功能件设计等方面对集成在塑料件上的卡扣连接进行介绍，也可为其他未集成在塑料件上的卡扣连接形式提供设计参考。 本指南用于指导本公司汽车塑料件卡扣连接的设计开发。 2.规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。 JB/T 6544-1993塑料拉伸和弯曲弹性模量试验方法 3.定义 塑料件的连接 通过机械、焊接、粘接等连接手段对塑料件形成特定约束的连接方式。 卡扣连接 卡扣连接是通过集成在零件上或分离的定位功能件和锁紧功能件共同作用对零件形成特定约束的连接方式，其中锁紧功能件在装配过程中发生形变，随后又恢复到它原始位置从而形成锁紧并提供保持力。 定位功能件 定位功能件是相对非柔性的约束功能件，它们保证装配件和基本件之间的精确定位，提供锁紧力以外的分离抵抗力，承受约束行为中主要的载荷。 锁紧功能件 锁紧功能件是在装配过程中弹性变形，并在装配到位后恢复到原始位置从而形成锁紧并提供保持力的约束功能件。 基体件
卡扣设计
产品结构设计准则--扣位( Snap Joints ) 基本设计手则 扣位提供了一种不但方便快捷而且经济的产品装配方法，因为扣位的组合部份在生产成品的时候同时成型，装配时无须配合其他如螺丝、介子等紧锁配件，只要需组合的两边扣位互相配合扣上即可。 扣位的设计虽可有多种几何形状，但其操作原理大致相同：当两件零件扣上时，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的击缘部份推开，直至击缘部份完结为止；及後，藉着塑胶的弹性，勾形伸出部份即时复位，其後面的凹槽亦即时被相接零件的击缘部份嵌入，此倒扣位置立时形成互相扣着的状态，请参考扣位的操作原理图。
扣位的操作原理 如以功能来区分，扣位的设计可分为成永久型和可拆卸型两种。永久型扣位的设计方便装上但不容易拆下，可拆卸型扣位的设计则装上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有适当的导入角及导出角方便扣上及分离的动作，导入角及导出角的大小直接影响扣上及分离时所需的力度，永久型的扣位则只有导入角而没有导出角的设计，所以一经扣上，相接部份即形成自我锁上的状态，不容易拆下。请叁考永久式及可拆卸式扣位的原理图。 永久式及可拆卸式扣位的原理 若以扣位的形状来区分，则大致上可分为环型扣、单边扣、球形扣等等，其设计可参阅下图。
球型扣（可拆卸式） 扣位的设计一般是离不开悬梁式的方法，悬梁式的延伸就是环型扣或球型扣。所谓悬梁式，其实是利用塑胶本身的挠曲变形的特性，经过弹性回复返回原来的形状。扣位的设计是需要计算出来，如装配时之受力，和装配後应力集中的渐变行为，是要从塑料特性中考虑。常用的悬梁扣位是恒等切面的，若要悬梁变形大些可采用渐变切面，单边厚度可渐减至原来的一半。其变形量可比恒等切面的多百分之六十以上。
塑料卡扣常用连接设计
卡扣连接的设计原则和技巧 曹渡 07-07-14 汽车工程研究院
塑料卡扣连接设计 1、连接类型 卡扣可以是最终连接，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 2.15所示。没有锁紧真正是永久的，但这 种锁紧一旦结合便难以分开。如图 2.15 （a）为止逆锁紧件，其中锁紧倒刺装在 不带拆卸通道的结合面中。图2.15（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，当预定分离力施加到零件上时，允许 零件分离，如图2.16（a）所示。 非拆卸锁紧件需要人工使锁紧件偏斜，如图2.16（b）所示。
2、悬臂钩的简明设计规则 以下规则总体上是正确的，但对于具体产品，材料、零件以及加工的变化都会影响其适用性。 2.1梁根部厚度 ）应该约如果梁是从壁面突出来的，如图6.11（a）所示，那么梁根部的厚度（T b
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。 如果梁是壁面的延伸，如图6.11（b）所示，那么T b 应等于壁的厚度。如果梁的厚度必须小于壁厚的话，那么梁的厚度应该从壁面到所需厚度的部位沿梁的长度方向逐渐变化（斜率1：3），这样可以避免应力集中和充模问题。 2.2 梁的长度 悬臂钩的总长（L t ）由梁的长度（L b ）和保持功能件长度（L r ）构成，如图6.12 所示。
塑料卡扣
塑料弹簧的设计与制造 作者：华中科技大学 张宜生 梁书云 李德群 摘要 本文介绍了塑料弹簧的优势、特定 的应用空间和材料选择原则及计算校核方法。在结构设计上创造性地使用塑料弹簧，可以实现其独特的功能，而先进的CAD/CAE 计算手段有助于塑料弹簧的设计制造。 关键词 塑料 注塑成型 弹簧设计 CAD/CAE 在设计中改用塑料制作塑料弹簧能够简化结构、节省费用，但不能简单地套用金属弹簧的设计方法。一般来说，塑料只能用于不需瞬时恢复的弹簧。塑料弹簧最好是间歇工作，即弹簧产生一个短时间规定的力，而其他时间处于松弛状态。塑料弹簧的弹性恢复时间应至少等于处于载荷下的时间。 塑料弹簧的应用并未因此而受到限制，因为大多数弹簧都是非连续使用的。在着手塑料产品设计时，必须考虑这个问题。虽然如此，塑料弹簧在某些产品设计中的应用是非常成功的，例如，转锁中的弹簧只用于调节转动应力。图1 所示的锁扣，仅靠弹簧实现锁紧和松开，在这种情况下采用塑料弹簧是十分合理的。 1 塑料弹簧的优势 金属的特性对塑料来说是不可比拟的。例如，钢的弯曲模数是常用注塑成型塑料弹簧的30到100倍。 可是，塑料弹簧有其特定的应用空间，它与金属弹簧相比其优点如下：
＊零件整体化：在这一点上可与金属弹簧竞争，金属弹簧与塑料弹簧存在着整合性差别。也就是说，设计师可以创造性地使用塑料弹簧。零件整体化意味着结构简化，易于安装、成本更低，重量更轻。 ＊可回收性：带有金属弹簧的零件，如果质量、规格不合格，常常会报废。塑料弹簧允许全部零件回收利用。 ＊耐腐蚀，“不生锈”。 ＊自然光顺，具有模塑上色的便利。 ＊相对机械加工来说制造成本降低。 1.1 弹簧及其蠕变 对于塑料制造的弹簧，要注意金属和塑料的弯曲模数的差异。可供选择的树脂包括聚乙烯、聚丙烯、聚脂、ABS、尼龙和硫化聚乙烯。材料的回弹性是重要的选择因素。 比起金属来，用最好的树脂做的弹簧在持续载荷下会很快老化失效。乙酰基聚合物在1000小时（大约6周）后失去原有弹力的50%，10,000小时后（大约1年），失去原有弹力的60%，而100,000小时后（大约11年）失去原有弹力的三分之二[2]。 通常，结晶乙酰基和硫化聚苯撑比聚乙烯和ABS有更好的抗蠕变性。如果模具温度过低的话，在注塑成型过程的最后阶段，结晶材料的蠕变率将显著上升。 1.2 材料的选择 弹簧的材料选择取决于所需要的特性。需考虑的因素有抗蠕变性、载荷、疲劳极限和耐化学侵蚀性。乙酰基聚合物是最常用的材料。其它可用材料及它们的特性如下： l 聚乙烯和聚丙烯便宜，但拉伸恢复性差，抗蠕变性差。它们只能用于短期负荷，其疲劳响应中等，但抗化学侵蚀性好。
塑胶件卡扣设计1
塑胶件卡扣设计1 塑胶卡扣是连接两个零件的一种非常简单、经济且快速的连接锁定方式；所有类型的卡扣接头都有一个共同的原理，即一个部件的突出部分，如卡钩、螺柱或珠，在连接操作过程中会短暂地偏转，并在配合部件的凹陷(咬边)处卡住。在连接操作后，卡合功能应该恢复到无应力状态。根据卡扣扣合面的形状，卡扣可以是可分离的或不可分离的;根据不同的设计，分离卡扣所需的力有很大的不同。在设计卡扣时，特别需要考虑以下几个因素： ?装配过程中的操作力 ?拆除过程中的拆除力 卡扣设计有很大的灵活性，由于在配合过程中需要一定的弹性，故卡扣连接结构常用在塑胶零件上。 卡扣主要有如下几种基本形式： ?悬臂卡扣悬臂卡扣装配时主要承受弯曲力 ?U型卡扣U型卡扣是由悬臂卡扣衍生的卡扣结构 ?扭力卡扣装配时卡扣主要承受扭力（剪切力） ?环形卡扣轴对称结构，卡扣装配时承受多方向应力 ?球形卡扣一整圈连续的卡扣，实现两个零件的连接 悬臂卡扣： 图1面板模块上的四个悬臂卡扣可将模块牢牢地固定在底座上，同时扣合面带有一定斜度，在需要时仍可将模块移除。
（图1） 图2面板通过一侧的刚性卡扣与另一侧的弹性悬臂卡扣结合，也可以实现经济可靠的卡扣连接。 （图2）
图3所示的卡扣连接方式具有很大的保持力。同时从箭头处缺口按压弹臂卡扣，也可以实现轻松拆卸。
（图3） 图4所示非连续环形卡扣设计，与后面所说环形卡扣近似；在环形卡扣上增加一些切口，使卡扣具有更好的弹性，同时安装时卡扣受力也变为主要承受弯曲力；所以这种卡扣我们也归类为悬臂弹性卡扣。
（图4） U 型卡扣 属于悬臂弹性卡扣的一种，在简单悬臂卡扣基础上，增加U 型结构，进一步增加卡扣弹性。U 型卡扣可以具有很大的扣合保持力，同时，U 型槽的存在，使得拆卸时可以手动拨动卡扣，方便拆卸。这种卡扣结构常见于电池盖及一些需要多次拆卸的卡扣结构。
塑料件卡扣连接设计指南修订稿
塑料件卡扣连接设计指 南 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
塑料件卡扣连接设计指南
目次 1.范围 (1) 2.规范性引用文件 (1) 3.定义 (1) 4.塑料件卡扣连接概述 (2) 4.1卡扣连接的关键要求 (2) 4.2卡扣连接的要素 (4) 5.约束概述 (12) 5.1约束原理 (12) 5.2约束原则 (16) 5.3约束布置 (16) 6.定位功能件设计 (21) 6.1定位功能件类型 (21) 6.2定位副的组合及其适配性 (29) 6.3定位副与装配 (30) 6.4定位副与保持 (33) 7.锁紧功能件设计 (36) 7.1锁紧功能件类型 (36) 7.2锁紧功能件的结构设计与计算 (52) 7.3对锁紧功能件装配与保持行为的分离 (76)
前言 为指导本公司塑料件卡扣连接的开发，特制定了本设计指南。 集成在产品上的卡扣连接与散件紧固或焊、粘接相比功能产品单一，无需配套；不要求焊接、点胶等复杂的操作；锁紧功能件由模具成型，一致性好，互换性强，尤其适合汽车行业的大批量生产；装配及拆卸往往不需要工具，便利性强；省去或减少了螺钉、螺母等散件的使用数量，降低了生产成本；可用于对外观有要求而不能使用散件紧固的产品。且由于塑料产品的材料和工艺特性特别有利于集成式卡扣的开发，所以卡扣连接是一种普遍应用于汽车塑料产品的连接形式。 然而塑料件卡扣连接的可靠性特别依赖设计，本指南旨在对卡扣设计进行介绍，使读者了解相关知识并能应用在本公司塑料产品的设计开发中。 本指南由公司产品管理部提出并归口。 本指南起草单位：车身工程研究院。 本指南主要起草人：黄闿鸣 本指南由车身工程研究院负责解释。
塑料卡扣连接设计
塑料卡扣连接设计 1、连接类型 卡扣可以是最终连接，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 2.15所示。没有锁紧真正是永久的，但这 种锁紧一旦结合便难以分开。如图 2.15 （a）为止逆锁紧件，其中锁紧倒刺装在 不带拆卸通道的结合面中。图2.15（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，当预定分离力施加到零件上时，允许 零件分离，如图2.16（a）所示。 非拆卸锁紧件需要人工使锁紧件偏斜，如图2.16（b）所示。
2、悬臂钩的简明设计规则 以下规则总体上是正确的，但对于具体产品，材料、零件以及加工的变化都会影响其适用性。 2.1梁根部厚度 ）应该约如果梁是从壁面突出来的，如图6.11（a）所示，那么梁根部的厚度（T b
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。 如果梁是壁面的延伸，如图6.11（b）所示，那么T b 应等于壁的厚度。如果梁的厚度必须小于壁厚的话，那么梁的厚度应该从壁面到所需厚度的部位沿梁的长度方向逐渐变化（斜率1：3），这样可以避免应力集中和充模问题。 2.2 梁的长度 悬臂钩的总长（L t ）由梁的长度（L b ）和保持功能件长度（L r ）构成，如图6.12 所示。
塑料卡扣连接设计研究
10.16638/https://www.360docs.net/doc/bb4858336.html,ki.1671-7988.2018.12.028 塑料卡扣连接设计研究 杨春园，周新红 （安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601） 摘要：汽车内外饰零件上有很多堵盖零件，作为遮挡安装点或其他可拆卸维修用，多采用塑料件，通过卡脚卡接固定。卡脚连接相比其他方式相比简化了结构，减小了零件数量和装配工序，具有很高的成本优势。文章着重于从简单的理论设计计算确定关键参数值，避免使用复杂的有限元分析软件，缩短设计周期和门槛，通过实践验证反馈调整设计参数取得最优结果，最终总结相应的设计规则，形成一些普适的设计规范，给予其他设计者一些参考，避免采用经验主义或盲目的对标设计。 关键词：堵盖；卡扣 中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)12-81-04 Design of plastic buckle connection Yang Chunyuan, Zhou Xinhong ( Anhui jianghuai automobile group co., Ltd., Anhui Hefei 230601 ) Abstract: There are a lot of cover parts on the interior and exterior parts of car as a shelter or other detachable maintenance, the cover is mostly plastic and is fixed by claw, the clasp simplifies the structure, reduces the number of parts and assembly processes and has a cost advantage. This paper focuses on the simple theoretical calculation to determine the key parameter values, avoiding the use of complex finite element analysis software and shortening the design cycle and threshold, through the practice, it is proved that the optimal results are obtained by the feedback adjustment design parameters, and the corresponding design rules are finally summed up, and some universal norms are formed for reference. Keywords: Cover parts; Clasp CLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)12-81-04 前言 堵盖零件形状较小，往往不被重视，设计水平也良莠不齐，存在很多问题。有的难装配，有的难拆卸，有的容易损坏等等，规范设计显得很重要。本文以保险杠拖钩盖板为例，结合参考文献和实际设计经验对这类零件的设计流程和设计方法进行了阐述，形成相应的参考标准，希望能给其他设计人员提供一些参考和帮助，避免重蹈覆辙。这些方法和标准也可以推广到其他的塑料件卡扣连接位置使用，不仅限于堵盖类零件。 1 设计流程 流程如下图1所示，首先定义零件的功能，确认功能以及是否需要经常拆卸；其次根据零件所处位置确定装配所采用方式、与本体配合的形状组合方式，接下来估算卡扣的相关参数值，完善零件的三维结构，系统性的检查各项功能设计，冻结设计并开发模具，最终通过实物零件装配验证设计准确性，对存在的问题进行微调，形成总结文件。其中最重要的是第二和第三环节，他决定了设计的基础方向。 作者简介：杨春园，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。 81
塑料件卡扣连接设计指南
. ... . 塑料件卡扣连接设计指南 . . .c
. ... . 1.围 (1) 2.规性引用文件 (1) 3.定义 (1) 4.塑料件卡扣连接概述 (1) 4.1卡扣连接的关键要求 (2) 4.2卡扣连接的要素 (4) 5.约束概述 (11) 5.1约束原理 (12) 5.2约束原则 (15) 5.3约束布置 (16) 6.定位功能件设计 (20) 6.1定位功能件类型 (21) 6.2定位副的组合及其适配性 (29) 6.3定位副与装配 (30) 6.4定位副与保持 (33) 7.锁紧功能件设计 (36) 7.1锁紧功能件类型 (36) 7.2锁紧功能件的结构设计与计算 (51) 7.3对锁紧功能件装配与保持行为的分离 (75)
. ... . 为指导本公司塑料件卡扣连接的开发，特制定了本设计指南。 集成在产品上的卡扣连接与散件紧固或焊、粘接相比功能产品单一，无需配套；不要求焊接、点胶等复杂的操作；锁紧功能件由模具成型，一致性好，互换性强，尤其适合汽车行业的大批量生产；装配及拆卸往往不需要工具，便利性强；省去或减少了螺钉、螺母等散件的使用数量，降低了生产成本；可用于对外观有要求而不能使用散件紧固的产品。且由于塑料产品的材料和工艺特性特别有利于集成式卡扣的开发，所以卡扣连接是一种普遍应用于汽车塑料产品的连接形式。 然而塑料件卡扣连接的可靠性特别依赖设计，本指南旨在对卡扣设计进行介绍，使读者了解相关知识并能应用在本公司塑料产品的设计开发中。 本指南由公司产品管理部提出并归口。 本指南起草单位：车身工程研究院。 本指南主要起草人：黄闿鸣 本指南由车身工程研究院负责解释。
卡扣设计
卡扣设计
产品结构设计准则--扣位( Snap Joints ) 基本设计手则 扣位提供了一种不但方便快捷而且经济的产品装配方法，因为扣位的组合部份在生产成品的时候同时成型，装配时无须配合其他如螺丝、介子等紧锁配件，只要需组合的两边扣位互相配合扣上即可。 扣位的设计虽可有多种几何形状，但其操作原理大致相同：当两件零件扣上时，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的凸缘部份推开，直至凸缘部份完结为止；及後，藉着塑胶的弹性，勾形伸出部份即时复位，其後面的凹槽亦即时被相接零件的凸缘部份嵌入，此倒扣位置立时形成互相扣着的状态，请参考扣位的操作原理图。
扣位的操作原理 如以功能来区分，扣位的设计可分为成永久型和可拆卸型两种。永久型扣位的设计方便装上但不容易拆下，可拆卸型扣位的设计则装上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有适当的导入角及导出角方便扣上及分离的动作，导入角及导出角的大小直接影响扣上及分离时所需的力度，永久型的扣位则只有导入角而没有导出角的设计，所以一经扣上，相接部份即形成自我锁上的状态，不容易拆下。请叁考永久式及可拆卸式扣位的原理图。 永久式及可拆卸式扣位的原理 若以扣位的形状来区分，则大致上可分为环型扣、单边扣、球形扣等等，其设计可参阅下图。
球型扣（可拆卸式） 扣位的设计一般是离不开悬梁式的方法，悬梁式的延伸就是环型扣或球型扣。所谓悬梁式，其实是利用塑胶本身的挠曲变形的特性，经过弹性回复返回原来的形状。扣位的设计是需要计算出来，如装配时之受力，和装配後应力集中的渐变行为，是要从塑料特性中考虑。常用的悬梁扣位是恒等切面的，若要悬梁变形大些可采用渐变切面，单边厚度可渐减至原来的一半。其变形量可比恒等切面的多百分之六十以上。
卡扣结构设计
卡扣结构设计 卡接就是射出零件常用的安装方法。这种方式在很多年以前就已经开始使用了,出于安装简便与成本上的考虑,现在她们变得越来越重要了。卡接的优势在于避免了螺纹连接,夹紧,粘贴等其她的连接方法。这些卡接结构就是采用模具成型的,不需要额外把她们连接起来。另外,如果设计得当,还可以达到重复安装与拆卸而不损伤零件。卡接结构可以设计成一次性的与多次使用的。一次性的卡接就是指零件安装以后不需要再拆下来。多次使用的卡接结构则多用在需要便于拆卸的场合。 卡接结构的设计需要考虑很多问题。设计一个卡接的结构需要考虑的远比设计螺纹连接要多。卡接结构所需要的模具也比较复杂与昂贵。一般说来,在装配时节省的资金要比制作工艺上增加的成本多。 通常有三种主要的卡接结构:环形,悬臂,扭转 1. 环形卡接 图一,有时钢笔会用到这种环形卡接结构来固定笔帽 图二,瓶盖也会采用环形卡接结构 图三,球与球座也就是一种环形卡接结构 上面这三种都就是采用环形卡接结构的例子。由于这些零件在装配时整个圆周都有很大的应力,所以,只有那些在屈服点有很大延展性的材料才能应用。关于计算最大变形量的问题请参见下一章的计算公式。(计算公式的一章,需要时间翻译----笔者)。 2. 悬臂卡接结构
悬臂卡接就是应用最广的卡接结构。有相当多的计算公式与 工程经验确保我们能设计出一个出色的卡接机构。这一小节介绍不同的设计方法。关于悬臂卡接具体尺寸的计算可以参瞧下一章。 图四展示了为了拆卸而设计的四种不同的设计方法。图四a 就是采用90°的挂钩与90°的凹槽连接。这种结构无法拆卸。图四b就是在挂钩与凹槽的部分都设计了一定的角度,便于安装与拆卸。这个上盖取下与扣上的力就是相同的。图四ｃ与图四ａ一样有90°的直角,不同的就是设计者加了一个“窗户”在下面的零件上。这样就可以方便的进行拆卸了。图四d采用了“U”字形的结构来使上盖可以自由变形而方便拆卸。 图四c中有一个潜在的问题就就是这个卡接结构有可能被推的很远;没有止推的结构。如果这个结构被推的过大而断裂了就再也无法修复了。所以设计者通常会考虑设计一个止推的结构来防止悬臂超过应力。图四d的设计就有这样的停止(止推)结构(仅仅就是考虑采用推力)。 图五展示了悬臂卡接的机械原理,就是如何通过采用倾斜的表面结构来达到便于安装与拆卸的目的的。 U形的悬臂卡接结构通常用在像电池盒与盖子中。图六表示了这种结构就是如何工作的。采用这种结构,塑料不会有太大的应力,所以,这样的塑料有多次的弯曲就是可能的。而且,它有一个止推结构,这样就不会由于变形太大而破裂。