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.