塑料制品悬臂卡扣连接件设计方法的研究

塑料制品悬臂卡扣连接件 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的研究 硕士学位 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 (工程硕士)塑料制品悬臂卡扣连接件设计方法的研究 RESEARCH ON THE METHOD OF PLASTIC CANTILEVER SNAP-FIT JOINING DESIGN 林杨 明 2009 年 06 月中国图书分类号:TQ32 学校代码:10213国际图书分类号:542 密 级:公开 硕士学位论文 (工程硕士) 塑料制品悬臂卡扣连接件设计方法的研究 硕 士 研 究 生:林杨明 导 师:于刚副教授 副 导 师:蔡建立 申 请 学 位:工程 硕士 学 科:机械工程 所 在 单 位:富士康精密组件(深圳) 有限公司 答 辩 日 期:2009 年 6 月 授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index:TQ32U.D.C.: 542 Dissertation for the Master’s Degree in Engineering RESEARCH ON THE METHOD OF PLASTIC CANTILEVER SNAP-FIT JOINING DESIGNCandidate: Lin YangMingSupervisor: Associate. Prof. Yu GangDeputy Supervisor: Cai JianLiAcademic Degree Applied for: Master of EngineeringSpeciality: Mechanical Engineering Foxconn Precision IndustryShen-Affiliation: zhen Co. Ltd.Date of Defence: June 2009Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology 哈 尔滨工业大学工程硕士学位论文 摘 要 产品开发设计过程中，已从传统的基于制造 的设计(DFM)跨跃到基于组装的设计(DFA)。DFA 与 DFM 的最大不同在于， DFM 侧重于考虑单个零件的加工性能，DFA 则是在装配层面上考虑各零件的相互 关系。 卡扣连接作为一个最基本的装配特征，是连接各个零件的重要方式。卡扣结 构简单、生产便捷、易实现反复拆装，有其不可替代的优越性，因此如何快速设计 合理的卡扣连接来保证装配性能是十分重要的。 在卡扣设计时经验法最为普遍，一 般运用于成熟产品的设计，在很大程度上依赖于前期产品的开发经验。而对于产品 的创新设计，常用经典分析法及模拟仿真法，此方法易于实现设计优化。 本课 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 研 究重点是塑料悬臂卡扣。结合工作实际，运用塑料注射成型理论、梁理论等，归纳 出常用的悬臂卡扣模型的特点，采用经典分析法研究悬臂卡扣各形状参数的相互关 系及其装配力学性能，得出悬臂卡扣的基本计算公式。通过PRO-E WILDFIRE 3.0 软 件的 Mechanism 模块进行有限元仿真，分析悬臂卡扣基本模型的应力及应变，探 索减少应力的方法，得出悬臂卡扣的修正系数，提出一些悬臂卡扣优化设计措施。 并用 Visual C 6.0 软件开发多功能悬臂卡扣计算器来指导设计，在需要时只要输入 卡扣的几何形状参数及材料特性参数，自动得出卡扣的各关键量，简化卡扣设计过 程，增强卡扣的可靠性，缩短产品开发周期。并可将所得结论在集团公司产品设计 中心推广运用。 由于分析计算中悬臂卡扣都是简化模型，并以一定的假设为基础， 故分析计算结果并非精确结果，但完全可以满足工程设计需求。关键词:卡扣;几 何参数;有限元分析;回归分析;优化设计 I 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 Abstract In the product development process the design mode has developed from traditionalDesign for Manufacture DFM to Design for Assembly DFA. The purpose of DFM isto guarantee the efficient processing of individual parts and in DFA designer need tothink over all relative parts in assembly. This is the most difference between DFM andDFA. As a basic joining feature snap-fit is one of the most important methods to jointdifferent parts. For snap-fit has many irreplaceable advantages such as simple structuremanufacturing convenience easy assemble and disassemble many times etc. how toquickly design a snap-fit to ensure capability of assembly is very important. The empirical method which is often used in the mature product designs is widelyused in snap-fit design. For innovative design we often use classical analytical method orsimulation method to achieve optimization design. In this paper with integrating practical design experience and using theory of plasticinjection molding and cantilever beam I will study plastic cantilever snap-fit andconclude the characteristic of normal cantilever snap-fit model adopting classicalanalytical method to research all the geometric parameter of cantilever snap-fit and theircorrelations through theoretical analysis to gain the basic equation for cantilever snap-fitdesign. Through analyzing stress and strain of cantilever snap-fit by PROE WILDFIRE3.0 software some optimization design methods are put forward to improve cantileversnap-fit design. Finally，a multifunction calculator program is edited by Visual C 6.0software to guide cantilever snap-fit design. In the design of snap-fit with inputting theparameters of the snap-fit and material the multifunction calculator will output the keyresults automatically that we need therefore the design process can be simplified and thecycle of new product development can be shortened. This result is generalized in ProductDesign Center of Foxconn and improves the design efficiency. Because the analysis base on the simplified models and some assumptions theequation couldn’t be exactly accurate but the result can completely satisfy therequirement of practical design.Keywords: snap-fit geometric parameter regression analysis finite element analysisoptimization design II 哈尔滨工业 大学工程硕士学位论文 目 录摘 要 ............................................................................................................ IAbstract ...................................................................................................... II目 录 ........................................................................................................ IV第 1 章 绪 论 ................................................................................................ 1 1.1 课题的来源及研 究目的和意义 ............................................................. 1 1.2 国内外文献资料综 述 ........................................................................... 2 1.3 悬臂卡扣连接设计的发展方 向 ............................................................. 3 1.3.1 悬臂卡扣的衍生发 展 ..................................................................... 3 1.3.2 悬臂卡扣的参数化发 展 ................................................................. 4 1.3.3 悬臂卡扣设计的外延式发 展 .......................................................... 4 1.4 本课题研究的内容及意 义 .................................................................... 4第 2 章 塑料悬臂卡扣的基本介 绍 .................................................................. 5 2.1 塑料悬臂卡扣连接的主要特 点 ............................................................. 5 2.2 塑料悬臂卡扣的组 成 ........................................................................... 5 2.2.1 偏斜元 件 ...................................................................................... 6 2.2.2 保持元 件 ...................................................................................... 6 2.3 悬臂卡扣的常用几何参 数 .................................................................... 7 2.4 各种悬臂卡扣模型及特 点 .................................................................... 8 2.5 本章小 结 ............................................................................................ 9第 3 章 塑料悬臂卡扣 设计一般规律 ............................................................ 10 3.1 悬臂卡扣内应力分 析 ......................................................................... 10 3.2 涉及悬臂卡扣分析计算的基 础 ........................................................... 12 3.2.1 对塑料材料的三个假 设 ............................................................... 12 3.2.2 塑料应力应变曲 线 ...................................................................... 13 3.2.3 估算设计 点................................................................................. 13 3.2.4 基于传统悬臂梁计算的 假设 ........................................................ 15 3.3 悬臂卡扣形状参数的一般规律 ........................................................... 15 3.3.1 悬臂卡扣根部厚 度 ...................................................................... 15 3.3.2 悬臂卡扣梁的长度 ...................................................................... 16 - IV - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 3.3.3 卡扣插入面角度.......................................................................... 16 3.3.4 卡扣保持面深度.......................................................................... 16 3.3.5 卡扣保持面角度.......................................................................... 16 3.3.6 卡扣保持面处厚度 ...................................................................... 17 3.3.7 卡扣根部宽 度 ............................................................................. 17 3.3.8 卡扣保持面处宽度 ...................................................................... 17 3.3.9 塑料卡扣装配间隙的确定 ............................................................ 18 3.3.10 本章小 结 .................................................................................. 18第 4 章 悬臂卡扣特性方程的研究 ................................................................ 19 4.1 悬臂卡扣的偏斜力研究...................................................................... 19 4.1.1 恒截面卡扣的偏斜力分析 ............................................................ 19 4.1.2 卡扣设计的安全系数 ................................................................... 20 4.1.3 卡扣壁面对卡扣性能的影响 ........................................................ 20 4.1.4 卡扣锥度的仿真回归分析 ............................................................ 22 4.2 悬臂卡扣的保持力研究...................................................................... 29 4.2.1 悬臂卡扣保持面的有效角度 ........................................................ 29 4.2.2 悬臂卡扣保持面极限角度 ............................................................ 30 4.2.3 悬臂卡扣保持面自锁角度 ............................................................ 30 4.2.4 悬臂卡扣的保持 力 ...................................................................... 31 4.3 悬臂卡扣的装配力研究...................................................................... 32 4.3.1 插入面的有效角度 ...................................................................... 32 4.3.2 悬臂卡扣的装配力 ...................................................................... 33 4.4 本章小 结 .......................................................................................... 34第 5 章 悬臂卡扣的优化设计 ....................................................................... 35 5.1 R 角优化仿真回归分析 ...................................................................... 35 5.1.1 悬臂卡扣应力分析 ...................................................................... 35 5.1.2 悬臂卡扣的应力集中系数的研究 ................................................. 36 5.2 加强肋优化的仿真回归分 析............................................................... 38 5.2.1 卡扣加强肋设计的一般规律 ........................................................ 38 5.2.2 卡扣锥化肋修正系数研究 ............................................................ 40 5.3 将钩型卡扣转换成套型卡扣............................................................... 42 5.4 根部火山 口 ....................................................................................... 43 5.5 转向保持元件 ................................................................................... 44 -V- 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 5.6 预压偏斜元件 ................................................................................... 44 5.7 调整保持面角度 ................................................................................ 44 5.8 卡扣的限位特征 ................................................................................ 44 5.9 悬臂卡扣定位、导向、防护、止位及其它优化方式 ............................ 45 5.10 本章小 结 ........................................................................................ 46第 6 章 悬臂卡扣计算器的开发及验证 ......................................................... 47 6.1 悬臂卡扣计算器的开发与应用 ........................................................... 47 6.1.1 悬臂卡扣计算器的开发 ............................................................... 47 6.1.2 悬臂卡扣计算器的应用 ............................................................... 49 6.2 卡扣计算器的验 证 ............................................................................ 49 6.2.1 悬臂卡扣偏斜力的仿真验证 ........................................................ 49 6.2.2 悬臂卡扣根部应力集中系数的仿真验证 ....................................... 50 6.3 本章小 结 .......................................................................................... 51结 论 .......................................................................................................... 52参考文献 ................................................................................................... 53哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明 ................................................... 56哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书 ................................................... 56致 谢 .......................................................................................................... 57个人 简历 个人简历下载免费下载简历模版总经理简历下载资料员简历下载资料员简历下载 ................................................................................................... 58 - VI - 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 第1章 绪 论1.1 课题的来源及研究目的和意义 随着塑料工业的发展，塑料制品和零件越来越广泛地被应用于机械工业、电子工业及日常消费品等诸多领域。因塑料制品据有成本低、可回收重复利用、易实现批量生产、外观造型丰富等优点，在新产品开发中经常选用塑料材料。这些塑料制品设计的好坏，尤其是塑件之间连接设计的好坏，将直接影响产品的性能及使用寿命，决定产品的质量。 卡扣(Snap-Fit)连接无疑是一种最经济、简单、有效、便捷的塑件连接方式之一。但目前并没有一个完整系统的教材来指导设计人员完成这方面的工作，国内外公司最普遍的做法是基于自身产品的特点建立一个资料库(DataBase)，依据长时间的经验来制定设计准则，这对于设计人员(特别是刚从事设计的人员)是有价值的。 卡扣提供了一种不但方便快捷而且经济有效的产品装配方法，因为卡扣的组合部分在生产成品的时候同时直接成型，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。作为塑料制品的设计，在塑件的连接方式上，应首先考虑卡扣连接。毫不夸张的讲，塑料卡扣设计几乎应用在所有的消费类产品中，作为塑料制品的机构设计人员，经常要做很多塑料卡扣设计。同时卡扣连接也是产品本身最脆弱的地方之一，在很多场合，塑料卡扣一旦损坏将使整个产品成为废品。因此如何进行可靠、有效、合理的卡扣设计是非常关键的，这也是长期困扰设计人员的一大难题。缺乏理论知识的支持，使设计人员的设计能力的提升有了很大的瓶颈，制约着设计人员潜能的发挥。 本文最主要是要利用基础理论及模拟仿真技术对塑料卡扣连接设计做深入研究剖析，提升设计品质，让设计人员进行灵活多变的产品设计。正因为塑料卡扣连接在塑料制品设计中有如此崇高的地位，所以对它进行剖析研究是非常有必要的。对企业来说更是意义重大，因为企业总是想在最短的时间创造最大的价值，要想在最短的时间内设计出理想的产品，这就要求设计人员不仅要有丰富的设计经验，还要有相当的理论基础。塑料制品无需像机械零件那样经久耐用，设计寿命一般只有几年，加上技术发展日新月异，更新换代十分频繁。机械设计是一个传统行业，已经有很成熟的一个体系。以塑料和五金材料(这里不讨论五金)为主要机构件的电子消费品的机构设计可以说是机械 设计的一个分支，在近三四十年空前兴起，对塑料产品设计的资料不少，但大多都过于笼统，深入剖析，全面归纳总结塑料卡扣连接设计的专著就不多了。 -1- 哈尔滨工业大学工程硕士学位论文1.2 国内外文献资料综述 塑料零件间的连接的方式多种多样，如.