摘 要：塑料卡扣具有不導(dǎo)電、抗震、無腐蝕、導(dǎo)熱系數(shù)低、無磁性、高強度重量比等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于各種場合。另外，由于其結(jié)構(gòu)簡單，可根據(jù)使用環(huán)境用各種塑料原料大批量生產(chǎn)，因而其價格低廉?；诖?，本文詳細(xì)分析了塑料卡扣的設(shè)計與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：塑料卡扣;設(shè)計;應(yīng)用

合理的卡扣設(shè)計不僅外形美觀，簡化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高了產(chǎn)品裝配效率，而且易于實現(xiàn)自動化操作，更有利于控制產(chǎn)品成品率，降低生產(chǎn)成本?？鄣脑O(shè)計可通過計算機模擬及傳統(tǒng)的公式計算來驗證，基于經(jīng)驗與理論計算的設(shè)計規(guī)則更容易引導(dǎo)出完美的卡扣。

一、塑料卡扣概述

卡扣是用于一個零件與另一零件的嵌入連接或整體閉鎖的機構(gòu)，通常用于塑料件的聯(lián)接，其材料通常由具有一定柔韌性的塑料材料構(gòu)成?？圻B接最大的特點是安裝拆卸方便，可做到免工具拆卸。目前，卡扣連接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件的連接上。

1、組成。一個完整的卡扣主要包括定位、鎖緊和附屬等部分。①定位部分。定位部分是提供抵抗跨結(jié)合面的力的強度和裝配件與基體件的精確定位。定位部分可附加在連接上、提供精確定位的特殊功能部分，也可用裝配件或基體件原先存在的功能部分，如起定位作用的壁面、表面或邊緣。②鎖緊部分。鎖緊部分是保持零件定位和提供裝配保持力的約束功能塊，是卡扣的主體部分。其比定位部件薄弱，因鎖緊部分必須能偏斜才能裝配。只要裝配件和基體件裝配到位，鎖緊部分就將它們保持在這個位置上。③附屬部分。附屬部分是最容易被忽略的功能部分，它們不直接影響連接的強度，但對可靠性會產(chǎn)生間接影響，其改善了連接對變量的堅固性和產(chǎn)品壽命中的使用條件，也可改善用戶友好性。如采用導(dǎo)軌、間隙和引導(dǎo)易于裝配，利用文字和符號來指導(dǎo)用戶操作，利用一些輔助件來保護薄弱、敏感功能件或保持、增強鎖緊件等。

2、特性。塑料卡扣是一種約束功能件，具有一個共同特點，即由鎖緊件與定位件組合而成，具有定位約束與分離的功能。其優(yōu)點是：功能產(chǎn)品單一，無需配套，從而降低成本;無需諸如焊接、點膠等復(fù)雜操作技術(shù)的要求、無需輔助工具及工裝即可完成裝配;模具成型，一致性好、互換性強，更適合大批量生產(chǎn);可拆式卡扣產(chǎn)品能重復(fù)拆裝利用，節(jié)省資源;具有替代螺絲、螺母及彈簧墊片等昂貴金屬件的功能;耐腐蝕，容易上色，且重量更輕。而塑料卡扣亦有很多缺陷：需求較高的模具費用;容易呈現(xiàn)一些常見的不良現(xiàn)象，如卡扣拼裝不到位或習(xí)慣性的空裝;卡扣成型很難做到完全密合，拼裝后在重力作用下經(jīng)常會有一些活動;假如卡扣規(guī)劃不合理或較弱會影響到產(chǎn)品的質(zhì)量與出售。根部運用次數(shù)多之后，容易發(fā)生斷裂等，且斷裂方位難以修補。在塑膠成型的零件上用于不拆開的安裝時，若拆開只能更換零件?？垡?guī)劃在公差配合上需求經(jīng)歷的積累。

二、塑料卡扣的種類、術(shù)語

1、種類。塑料卡扣按結(jié)構(gòu)形狀可大致分為懸臂梁形、圓環(huán)形和球形三大類;按截面有無變化可分為恒截面和變截面（又分變厚度、變寬度）兩種;按連接方式可分為永久性連接和可拆卸連接。

懸臂梁卡扣為最常見的種類，其基本型有直線型、L型、U型。

2、部分術(shù)語。①保持功能件：卡扣中凸起并具有導(dǎo)向、鎖緊等功能的部分。②保持面：裝配后保持功能件中具有阻止卡扣滑落的功能面。③插入面：裝配時引導(dǎo)卡扣撓曲變形，具有導(dǎo)向的功能面。

三、塑料卡扣的設(shè)計

塑料卡扣連接的基本原理是利用塑料受力時產(chǎn)生的彈性變形。由于卡扣受力只在卡入（脫出）的瞬間，因而塑料卡扣的設(shè)計就是要確保在該瞬間受力的卡扣正處于其彈性變形中;而在完成卡入（脫出）動作后，卡扣應(yīng)處于不受力狀態(tài)。

1、機械強度。塑料卡扣的機械強度可由形狀、材質(zhì)、拆裝次數(shù)、時間及環(huán)境等多種因素決定。塑料種類不計其數(shù)，卡扣材質(zhì)的選取要注意以下因素：具有耐彈性變形的彈性，具有一定的強度，具有耐組裝變形的表面硬度，容易加工成型。應(yīng)用在特殊場合下還應(yīng)考慮塑料耐蠕變性、耐候性等因素。

相同材質(zhì)而不同結(jié)構(gòu)的卡扣強度差異較大，圖1為一種表芯固定架，同為ABS材料，圖1a在經(jīng)過依次拆裝后，卡扣根部出現(xiàn)了白紋的永久變形;圖3b在圖1a結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了一條三角筋，多次拆裝后未見塑性變形。

一般來說，時間和環(huán)境對卡扣的影響主要體現(xiàn)在老化和溫度變化上，設(shè)計時需要考慮，但在計算卡扣強度時可排除這些因素。

2、產(chǎn)品內(nèi)部的相互影響。產(chǎn)品內(nèi)部的相互影響，即包括其他零部件、同體部位對卡扣的空間限制，也指卡扣反向影響產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)強度、外觀等。在拆裝過程中，卡扣不能與其他零部件、同體部位有干涉。一般情況下，卡扣的有效長度和保持功能件長度會受到限制，進而影響卡扣的撓度、撓曲力和卡入力。同時，卡扣的位置和方向也是影響自身性能和產(chǎn)品強度、外觀的因素。譬如，薄壁延伸向并處于薄壁邊緣的卡扣，其撓度最大，撓曲力、卡入力最小;而壁面中間突出的卡扣剛性最好，強度大。

3、尺寸控制。塑料卡扣需較高甚至極高的尺寸控制，如手機外殼卡扣的成型需精密模具。而復(fù)雜的卡扣類型，模具也相應(yīng)地復(fù)雜，成型也相對困難。另外，有無滑塊對模具制造的成本有很大的影響。如成型長臂卡扣，由于沿著長臂伸展方向或單方向側(cè)滑脫模，容易導(dǎo)致卡扣翹曲變形，因此必須用雙向側(cè)滑成型工藝，從而增加模具的復(fù)雜度。

四、塑料卡扣的經(jīng)驗與計算應(yīng)用

塑料卡扣的分析計算主要依據(jù)塑料的三個假設(shè)，即彈性線性、材質(zhì)均勻及各向同性。但實際塑料材料很難保證這些假設(shè)都成立，因此在采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析公式計算得出的結(jié)果為理想值，在實際應(yīng)用中必須添加安全系數(shù)。在計算機輔助工程CAE普及的今天，卡扣的結(jié)構(gòu)分析可通過CAE軟件來完成，尤其是橫截面復(fù)雜的卡扣。圖2為塑料表罩卡扣在撓度為1.6mm時應(yīng)力、應(yīng)變和位移圖。由圖2可知，在產(chǎn)生1.6mm的撓度時，卡扣的應(yīng)力和應(yīng)變都在材料的彈性變形范圍內(nèi)，滿足設(shè)計要求。

參考文獻：

[1]李樹.塑料卡扣的設(shè)計和使用[J].工程塑料應(yīng)用，2015（05）.

[2]馮連勛.塑料卡扣連接技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2015（06）.

[3]謝堅良.塑料卡扣的設(shè)計與應(yīng)用[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2016（11）.