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【通用连接技术基础】卡扣连接简介

来源:本站   发布时间: 2022-01-17 09:55:51   浏览:566次  字号: [大] [中] [小] [收藏]
之前我们已经介绍了焊接、拧紧、压装等基础连接技术,今天我们来介绍一下卡扣连接技术
 
什么?上周520,这周卡内余额只有5块2了,卡扣完了???

不不,这个卡扣不是从卡里扣的意思,一不小心把卡里面的余额暴露出来了图片图片图片
赶紧来给小编加个鸡腿吧!!!
什么是卡扣连接?
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,是一种不但方便快捷而且经济的产品装配方法。
在卡扣连接当中,有几个基本的概念需要介绍一下:
·定位功能件:是相对非柔性的约束功能件,用来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,承受约束行为中的主要载荷
·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
·基本件:是在连接过程中相对较大,在装配过程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,车身就是基本件
·装配件:是需要通过约束连接到基本件上的零件或总成
 
卡扣连接用在什么地方?
 
卡扣在结构设计中使用非常广泛,这是由它的特点及优势所决定的,组装方便,节约单价成本,但是缺点是没有螺钉的强度和可靠性高,我们来看看几个常见的应用吧

<显卡和内存的固定卡扣>

<手机排线>

<发动机上的管路、线束>

<汽车饰件的固定卡扣>
 
从功能上来区分,卡扣可以分为永久型和可拆卸型两种
永久型卡扣的设计方便装上,但不容易拆下
可拆卸型的设计则装上和拆下均十分方便
从设计上来说,可拆卸型的原理是卡扣的勾形伸出部分有适当的导入角和导出角,方便扣上及分离的动作,导入角和导出角的大小直接影响扣上及分离所需的力度;永久型的卡扣则只有导入角而没有导出角的设计,所以一旦扣上,结合部分会形成自锁的状态,不容易拆下。非永久型的卡扣可以通过施加变形力或分离力进行脱开,可以参考下图的示例说明


卡扣设计一般离不开悬梁式的方法,悬梁式的延伸就是环形和球形扣。所谓悬梁式就是用材料本身的挠曲变形的特性,经过弹性恢复后返回原来的形状。卡扣的设计是需要计算出来的,如装配时受到的力,和装配后应力集中的渐变行为,都需要从材料特性中进行考虑
卡扣连接的关键要求
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
○  尤其汽车连接件能够适应使用过程中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
其中结合强度是约束功能件(定位功能件和锁紧功能件)在产品使用寿命中承受装配、分离、载荷及变形力的能力,是连接可靠性最重要的要求,也是对约束能力结构及强度的要求
 
(图片来源:TE)
2.约束完整性
空间物体有6个自由度,并可沿着每个自由度的正反两向运动,如下图

 
约束是对零件之间相对自由度的控制,是由装配件和基本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,这是大部分的连接中需要的约束;也有一些产品因为功能需求不完全进行约束,保留产品的一部分相对运动,但是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,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。过约束在较大的汽车塑料件中用于保证局部重点区域的配合,欠约束通常是由于设计不合理或功能件薄弱而引起的约束问题,是需要避免的
 
 
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,以便进行装配操作


如上图,装配的时候是推运动,拆解的时候是翻转运动,翻转过程中的一端卡扣可能会因为过度变形而损坏
为了满足装配协调性,卡扣在设计时应该遵循以下原则:
○  定义的装配运动应该与装配件和基本件的基本形状相适应
 
○  装配件和基本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
○  装配和拆卸运动的方向应平行而反向
卡扣连接的要素
卡扣连接的要素主要分为描述性要素和有形要素两部分
描述性要素:
1.功能:是首要规划的描述性要素,是连接的基本目的,主要包括连接后两件的相对运动、连接精度、连接类型、连接后的保持
2.装配件和基本件的基本形状:描述的是装配件的整体及基本件的装配局部区域,可以使设计规划更形象,主要包括实体、板、壳体、面、开口、深孔。对零件基本形状的定义不是绝对的,他们之间的关系可以视具体设计情况相互转化
3.最终装配运动:完整的装配动作可能由多种装配运动组成,本要素描述的是最后一步的运动,在此运动过程中锁紧功能件发生作用,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范围内,从形式上来说主要有推、滑、反转、转动
4.接合方向:接合方向与最终装配运动的切向平行,是卡扣连接中的锁紧方向,其原则主要是与锁紧同向,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
有形要素:
1.定位功能件:主要用于提供大部分方向的约束,也用来限制运动方向,常见的定位功能件形式包括柱、筋、凸台、卡爪、插销、表面、边缘、孔、切口、合页,通常定位功能件会用到这些元素中的1种或几种的组合
2.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,常见的形式包括悬臂梁型、平面型、止逆型、扭转型、圆环型
 
参考文献:
JB/T 6544-1993 塑料拉伸和弯曲弹性模量试验方法

 

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