Page 117 - 《橡塑技术与装备》2025年3期

产品与设计
PRODUCT AND DESIGN

扣悬臂厚 b=0.6 . a，a 为壳件壁厚。这个厚度比，可有 不足以设置倒角，或倒角外露影响外观，则不用设置
效降低注塑件冷却收缩对壳件外观的影响。当这个厚 倒角，但倒扣 g 位须设置倒角便于组装导向。导向倒
度比无法满足外观需求时，可进一步减小厚度比，如 角一般为 45°，当需要控制扣牙高度 j 以减小倒扣对
0.5、 0.4。为确保倒扣悬臂功能而无法减薄悬臂厚度时， 外观影响时，可适当增大倒角角度，减小扣牙高度 j。
可在悬臂根部增加一个增厚台阶，使壳件局部壁厚增 扣牙高度 i ≥ 0.5 mm，i 越大，扣牙刚性越好，扣合
加，亦能解决冷却收缩对壳件外观的影响。 功能失效概率越小，同时，扣牙高度 j 会越高。当需
倒扣悬臂高度 c=d+m，d 为扣牙与连接件的间隙， 要控制扣牙高度 j 时，需要对扣牙高度 i 及导向倒角 g
其值一般取 0.2 mm，m 为连接件壁厚。对于两个塑胶 两个要素进行综合考量，以满足相关要素的功能需求
连接件，其壁厚 a 和 m 先于倒扣悬臂厚度 b 和高度 c 及设计需求。
确定，当倒扣塑性变形量不足以满足扣合变形需求时，
则需增大两连接件的间隙，或增加连接件局部厚度， 3 倒扣悬臂变形理论计算
既满足倒扣悬臂塑性变形量要求，也满足连接件配合 塑胶配件组装时，倒扣悬臂需要有足够的变形量，
要求。 方能满足组装需求 ；组装动作完成后，倒扣悬臂还需
一般，扣孔连接的扣牙宽度 e ≥ 1 mm，扣扣互 要恢复形变，满足扣合需求，这种变形称为弹性变形。
连的悬臂变形量较大，扣牙宽度 e ≥ 1.5 mm。倒扣宽 在弹性限度内，弹性形变有拉伸和压缩形变、切变、
度 k=b+e，扣孔宽度 f-k ≥ 0.5 mm。扣孔给倒扣预留 弯曲形变和扭转形变 4 种基本类型，倒扣悬臂的形变
足够的变形空间，倒扣方能顺利变形入孔，实现扣合 属于弯曲形变，其变形量即为挠度。无加强筋的倒扣
连接。 悬臂可视为简支梁，因而可运用简支梁相关挠度计算
倒扣 g 位以及扣孔 h 位通常设置倒角，用于组装 公式进行计算。如此，倒扣悬臂简图、挠曲线方程及
导向，便于组装操作，提高组装效率。当扣孔位置受限， 最大挠度计算公式 [1] ，见下图 3。
梁的简图 挠曲线议程 端截面转角 最大挠度
Fx 2
w= (3a-x)(0 ≤ x ≤ a) 2 2
6EI Fx Fx
Fa 2 θ B = 2EI w B = 6EI (3l-a)
w= (3a-x)(0 ≤ x ≤ a)
6EI
图 3 无筋倒扣悬臂简图、挠曲线方程及最大挠度计算公式

以上计算公式中， F 为单个作用力， l 为悬臂长度， 当一个平面内截面图形由若干个简单的图形组成时，
E 为弹性模量，I 为截面惯性矩。塑胶包装倒扣悬臂常 可先算出每一个简单图形对同一坐标轴的惯性矩，再
用的截面为矩形和扇环形。二者的截面惯性矩计算公 求其总和，即等于整个图形对该坐标轴的惯性矩 [1] 。
式完全不同。 据此，坐标原点为扇环形圆心，圆心角为 θ，纵轴为
3.1 矩形和扇环形截面惯性矩公式 对称轴，扇环形对该坐标系横坐标的截面惯性矩计算
4
4
矩形截面惯性矩相对简单。当塑胶包装倒扣悬臂 (R -r )
公式为 I sh = 8 (θ+sinθ)，其中，R 为外圆半径，
截面为矩形时，其弯曲受力一般在矩形截面的宽度上，
r 为内圆半径。最后，根据平面图形静矩和组合图形
因此矩形截面惯性矩对矩形截面宽度方向的计算公式
[1] 形心坐标计算公式计算以及平面图形惯性矩平行移轴
为： [1]
b×h 3 公式 推导出该扇环形对过其形心横坐标轴的截面惯
I= ，b 为矩形截面宽度，h 为矩形截面厚度
12 性矩，计算公式为 ：
扇环形截面惯性矩相对复杂。第一步，求出扇形 θ+sinθ 4(1-cosθ) (R -r ) 2
3
3
4
4
I c = ×(R -r )- × 2 2 ，
截面惯性矩。令坐标轴原点为扇形圆心，圆心角为 θ， 8 9θ R -r
纵轴为扇形对称轴，根据惯性矩定义，利用积分 [2] ， θ 为弧度。
3.2 倒扣悬臂长度公式
推导得到扇形对该坐标系横坐标的截面惯性矩计算公
由前面挠度公式可知，悬臂变形长度 l 处的挠度
4
r
式为 I= 8 (θ+sinθ)。第二步，求扇环形截面惯性矩。 为 w=- 3EI 3 ，则为方便倒扣设计时悬臂最小长度的快
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2025 第 51 卷 ·67·
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