一种塑料卡扣的注塑模设计开题报告

1. 研究目的与意义

塑料卡扣是一种约束功能件，该类零件所具有的一个共同特点是由锁紧件与定位件组合而成，其功能是定位约束与分离。其优点是：功能产品种类单一，无需配套，从而成本可以降低；无需诸如焊接、点胶等复杂操作技术的要求、无需辅助工具以及工装即可完成装配；模具成型，一致性好、互换性强，更适合大批量生产；可拆式卡扣产品能重复拆装利用，节省资源；具有替代螺丝、螺母及弹簧垫片等昂贵金属件的功能；耐腐蚀，容易上色，且重量更轻。当前，随着电器设备的不断发展，其结构也发生着变化，能够按照不同的应用环境来设计不同的外形而大批量的生产，并且由于这些优点，塑料卡扣越来愈多的被应用到各种各样的塑料产品中。

2. 国内外研究现状分析

国外早在 20 世纪末就有多家聚合物公司提供了其自主研发的卡扣设计手册，其卡扣计算公式主要通过理论计算和实验数据修正得到的。如德国 bayer 公司提供的手册主要针对最常用的悬臂钩卡扣、环形卡扣和 U 形卡扣的设计进行指导；美国 Ticona 公司也给出了悬臂钩卡扣、环形卡扣的计算公式。虽然给出的卡扣原型（snap-fit prototype）较少，但是这些卡扣原型都是最常用的，所以对卡扣的设计具有重要的指导意义。随着近年来对卡扣结构研究的深入和新方法（特别是有限元分析方法）的引用，使得卡扣设计研究突破了理论推导的限制，更多的卡扣的研究者们从不同角度出发，提出了针对不同类型卡扣设计的较优公式。如 1997 年 Lewis 等人利用有限元分析的方法对刺钩指状卡扣进行了研究，给出了一定尺寸范围内的卡扣设计公式。

据可查阅的文献显示，国内对卡扣的早期研究主要是卡扣连接的工作原理方面，对于具体的设计计算涉及较少，仅在文献中（1995 年）介绍了长度方向具有双向斜面的悬臂钩卡扣的变形计算公式。其他的主要文献有：文献中（1997 年）介绍了环形及悬臂钩卡扣的连接原理，文献（2004 年）中给出了 U 形卡扣的工作原理等。不难看出，国内对卡扣的研究目前大部分停留在对不同卡扣原型工作原理进行介绍的层面，在卡扣的关键尺寸的研究方面还局限在悬臂梁和环形卡扣等较少类型，与国外差距较大。有关卡扣设计和三维建模一体化 CAD 模块方面的研究和开发目前未见报道。

3. 研究的基本内容与计划

按照注塑模的设计步骤，可将模具的设计过程分为以下几步来完成：

1、对工件进行工艺性分析，确定工件的加工工序；

2、根据制件的形状尺寸，设计步距、材料的利用率，设计合理的排样方案，最终确定实用性方案；

4. 研究创新点

在现有所提供的塑料卡扣力学计算公式的基础上，应用有限元力学分析与数值回归分析的方法得到塑料卡扣的应变计算公式。开发以三维软件proe为平台的卡扣设计模块实现了卡扣设计、建模一体化。卡扣设计模块中提供的卡扣模型输出功能实现使得卡扣设计后自动生成卡扣三维模型，省去了设计者手动建模过程。