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      淺議塑膠卡扣及在模塊盒子機構(gòu)的應用

      2016-10-21 11:42:06趙勇
      中國科技縱橫 2016年9期
      關(guān)鍵詞:卡扣

      趙勇

      【摘 要】模塊電視的電視行業(yè)是新的電視發(fā)展方向,其關(guān)鍵就是如何設(shè)計出方便更換、插拔的真正模塊化的模塊盒子。TCL研究院在模塊盒子機構(gòu)方面做了大量的結(jié)構(gòu)設(shè)計預研,充分分析論證,反復推衍,先后設(shè)計了十幾款結(jié)構(gòu)方案,發(fā)出制作了結(jié)構(gòu)功能手板進行一系列的測試驗證,并提請各專業(yè)及專家評審,最終確定了一種方案在TCL多媒體的L58E6800M及L65E6800M進行了量產(chǎn)。其中在模塊盒子插入的自動鎖扣機構(gòu)的方面,就進行了一系列的方案設(shè)計、實例驗證測試,最后設(shè)計出了成熟、創(chuàng)新的自動鎖扣機構(gòu),其中涉及了的各種塑膠卡扣。本文對塑膠卡扣作了一些創(chuàng)新的定義,以此定義闡述了塑膠卡扣的特性,并結(jié)合模塊盒子的卡扣實例進行了分析,以此指導我們在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時以此文的理論對塑膠卡扣進行分析和應用,設(shè)計出合理完美的塑膠卡扣和產(chǎn)品。

      【關(guān)鍵詞】模塊盒子 卡扣 彈性嵌卡 塑膠卡扣 卡扣設(shè)計方向

      1 卡扣的定義

      彈性嵌卡結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中廣泛應用,以減少螺母、螺柱、螺釘?shù)染o固件的使用,甚至完全不需要緊固件,使產(chǎn)品裝配的無需工具,方便而快捷性,降低產(chǎn)品成本,是符合DFMA的設(shè)計。近些年來一些電視盒類的產(chǎn)品,整個外觀無螺釘,上下蓋全部采用卡扣緊扣配合,給人的感覺,整個產(chǎn)品渾然一體,大大提高了產(chǎn)品的檔次。

      塑膠卡扣是應用最多的彈性嵌卡結(jié)構(gòu),塑膠卡扣(Snap-fit)是利用塑膠臂的彈性扣合,卡扣在向扣入方向相對運動時,與配合的卡扣的卡扣頭斜面滑動,產(chǎn)生互相向垂直于扣入方向的推開力,彈臂彎曲變形,卡頭持續(xù)運動進入卡合位置,彈臂回位,兩個卡扣相互扣合的狀態(tài),形成在卡扣運動方向的兩個零件的緊固。

      2 卡扣的分類

      (1)卡扣有多種的分類方式,按照卡扣頭部的形狀,可以分為陰扣、陽扣,頭部凸出彈臂的,為陽扣,頭部內(nèi)凹彈臂的為陰扣。

      (2)按照彈臂的形狀,可以分為直臂卡扣、L形卡扣、U形卡扣、圓周卡扣等。如下圖1所示。

      圖1

      (3)根據(jù)卡扣是否可以拆卸,又可以分為可拆卸式卡扣和不可拆卸式卡扣,如下圖2所示。

      圖2

      (4)根據(jù)卡扣拆卸方向受力時是否可以脫開,又可以分為活扣和死扣。拆卸方向受力后,卡扣彈臂向卡扣外(脫扣方向)彎曲變形,以致卡扣相互脫開的卡扣,為活扣。拆卸方向受力后,卡扣彈臂反而向里(扣緊方向)彎曲變形,以致卡扣相互緊扣的卡扣,為死扣,無法無損拆開。要拆開,只有大力拉開,破壞了卡扣才能脫扣。見如下模塊盒子機構(gòu)的應用實例:

      1)一個方案的模塊盒子機構(gòu)的受壓型死扣與受拉型的死扣,見下圖3。

      圖3 圖4

      2)此方案的模塊盒子機構(gòu)死扣的受力情況分析。見下圖5

      圖5

      3)受拉型的永久止逆卡扣/死扣,見上圖4。

      圖4為一款受拉型的永久止逆扣的圖示,此為死扣??凵虾鬅o法在拉力方向無損拆開,只有大力拉壞卡扣,才能脫扣。

      3 塑膠卡扣設(shè)計的一般規(guī)則

      塑膠卡扣的設(shè)計,要根據(jù)想要達到的使用要求,如產(chǎn)品裝配完后是否要求可拆,裝配和拆卸的次數(shù),裝配后作用于卡扣的機械壓力等,選用不同的塑膠材料來設(shè)計卡扣,塑膠材料不同,卡扣的力學性能差別很大,比如PC的卡扣,其彈性和強度遠高于ABS料,其卡扣反復拆卸不會損壞,而PMMA料較脆,需要設(shè)計卡扣的零件不能用PMMA料。一般來說,塑膠卡扣設(shè)計可以參考以下的規(guī)則,見圖6。

      圖6

      4 模塊盒子機構(gòu)的卡扣分析

      塑模塊盒子機構(gòu)的NPI版的側(cè)面的卡扣,設(shè)計要求,能在彈簧推力作用下,扣住盒子,盒子不會彈出,這樣卡扣要設(shè)計成不可拆卸卡扣,在較大外力作用下,能反復拆卸使用。其具體的操作為,模塊盒子插入導軌支架,一推到底,支架上的卡扣自動扣住盒子,在盒子將要推到底時,與彈簧接觸,彈簧頂住盒子,其彈簧力對卡扣有一個往外的推力,卡扣受拆卸拉力,但卡扣設(shè)計為不可拆卸卡扣,不會脫扣彈出盒子。要彈出盒子,需要用戶按壓出盒按鍵,出盒按鍵推動卡扣向外翻轉(zhuǎn)變形,盒子才會彈出。

      模塊盒子機構(gòu)的卡扣尺寸分析:根據(jù)上述的卡扣知識,從卡扣的尺寸與受力情況分析,模塊電視的卡扣原理如圖7。

      圖7

      5 注意卡扣設(shè)計的方向

      設(shè)計時特別要注意卡扣的方向,設(shè)計卡扣的脫開方向要與拆卸力的方向設(shè)置成一致,這樣施加外力拆卸時,卡扣才會脫扣,為活扣設(shè)計。如果設(shè)計的卡扣的脫開方向要與拆卸力的方向相反,拆卸時將非常難,只能進行破壞性拆卸,損壞卡扣才能拆卸,就變成了死扣。

      模塊盒子上下殼的卡扣:模塊盒子的整體為無螺釘緊固,采用全卡扣的緊扣方式。考慮到維修的可拆卸性,其上下殼的卡扣設(shè)計成為脫扣方向與拆卸方向一致,充分注意的卡扣設(shè)計的方向。

      6 結(jié)語

      綜上所訴,模塊盒子機構(gòu)在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,根據(jù)想要達到的技術(shù)要求,采用了各種卡扣的設(shè)計,充分利用了卡扣的特性。我們在今后的結(jié)構(gòu)設(shè)計工作中,可以參考借鑒,以便設(shè)計出卡合可靠、拆卸方便、外觀檔次更好的產(chǎn)品。

      參考文獻:

      [1] 保羅R.博登伯杰[美] 著,馮連勛等譯.《塑料卡扣連接技術(shù)》.化學工業(yè)出版社,2004.3.

      [2] 阮寶湘 主編.《工業(yè)設(shè)計機械基礎(chǔ)》.機械工業(yè)出版社,第1版(2005年5月1日) .

      [3] 楊家軍,張衛(wèi)國 主編.《機械設(shè)計基礎(chǔ)》.華中科技大學出版社,2010年03月.

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