10.16638/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。
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汽车实用技术
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图1 拖钩盖板设计流程
2 设计过程
以图2所示某车型前保险杠拖钩盖板为例，详述设计过程。
图2 某车型保险杠拖钩盖板
2.1 功能定义
拖钩盖板装配在前格栅上拖钩正前方位置，车辆拖钩不能直接外露（影响美观），在需要使用拖钩时将盖板拆卸后即可露出使用，因此拖钩盖板的主要功能是装饰遮丑和使用拖钩。设计时要重点考虑用户的拆卸和安装方便性，即不借助工具仅用手就可以拆装，重复拆装不损坏的次数约为10次。
原材料选取，一般按照基体材料选择，这样可简化原材料采购以及匹配关系。这里格栅材料为ABS，所以拖钩盖板材料也选相同的ABS。
2.2 装配方式的确定
图3 装配方式
配方式有推、滑、翻、扭、转五种。其中前三种应用较多，后两种较少。如下图3所示，推是直线运动，就是把零件往一个固定方向推动，直到装配到位，装配过程最简单。滑也是直线运动，通过导向特征沿着导槽运动实现。翻的运动包括插入、旋转组成，先将插脚插入孔内，再将另外一侧的卡脚旋转卡入孔内完成。三种运动各有优缺点，按实际情况进行选用，但是翻的运动因为本体具有导向定位的功能，因此在实际使用时尽可能考虑选取翻的方式装配。
确定盖板选用翻的形式装配，根据拖钩使用的要求结合造型确定盖板的外形大小位置如图4，卡接方向同出模方向沿X轴。根据拆装方便性以及空间情况，布置插脚和卡脚、支撑轴位置。
图4 功能特征布置
3 卡扣设计计算
卡扣设计计算主要通过简单的材料力学公式计算确定卡脚的各项数值，卡脚类型有悬臂梁式、止逆式、平板式、环形等，常用悬臂梁式，也是拖钩盖板采用的，如下图5所示。
图5 卡脚
卡脚设计主要是根据零件所处环境确定表1中各个参数值，他们是否合理直接影响了零件的设计准确性。
表1 参数取值
3.1 初步取值
根据表1的标准，为拖钩盖板卡脚选取初步的各项参数值。
T-拖钩盖板位于前格栅，基本料厚同前格栅，T=3mm。
t-卡脚根部厚度t需要同时考虑注塑件表面缩痕问题和卡脚根部强度，过大会导致表面缩水影响外观质量，过小会减弱根部强度容易断裂，这里初步取t=1mm，后期根据模流分析结果尽量取大。
