Защелкивающиеся соединения пластмассовых деталей являются де­шевым и эффективным способом установки пластиковых компонентов. Они использу­ются для соединения частей кожухов, для фиксации соединений и для крепления мон­тажных деталей на пластиковых кожухах. В них используются такие свойства пластмасс, как высокая способность к растяжению и относительно низкая жесткость.

Защелкивающиеся соединения

 

Все защелкивающиеся соединения характери­зуются кратковременным отклонением упругого элемента от первоначального положения в про­цессе соединения, после чего он возвращается на место за установочным выступом ответной части. В зависимости от конфигурации углов элементов соединения, можно создавать как разъемные без разрушения, так и неразъемные соединения (см. рис.1 «Защелкивающееся соединение (принцип действия)»).

Основные формы защелкивающихся соединений показаны в табл.1 «Основные типы и формы защелкивающихся соединений»:

• упругие защелкивающиеся крючки (изгибающиеся пружины закреплены на одной стороне);
• упругие фиксаторы;
• кольцевые соединения, в том числе сегмен­тированные (с продольными прорезями);
• сферические защелкивающиеся соединения, в том числе сегментированные;
• поворотные защелкивающиеся крючки.

 

Указания по проектированию и компоновка защелкивающихся соединений

 

Пружинные элементы разрабатываются с учетом допустимого удлинения пластмассы в процессе соединения. При этом следует брать в расчет наименее подходящий материал (например, сухой полиамид). В качестве модуля упругости используется секущий модуль:

E_s = σ₁ / ԑ₁

зависящий от удлинения (см. рис.2 «Определение секущего модуля»). Значения модуля для различных пластмасс можно получить, например, из базы данных CAMPUS (http://www.campusplastics.com). Чтобы достичь равномерного распределения напряжения и оптимального использования материала в диапазоне изгиба упругих элементов, необходимо, чтобы толщина от основания до свободного конца элемента уменьшилась наполовину. В качестве альтернативы можно на одну четверть уменьшить ширину элемента в области свободного конца. Избежать возникновения концентраций напряжений могут помочь скругления в области соединения упругого элемента с компонентом.

Во избежание ползучести под нагрузкой и, следовательно, остаточной деформации, после соединения упругий элемент должен полностью вернуться в исходное состояние. Наличие на­пряжения растяжения в упругом элементе под действием рабочих усилий допускается. Допустимое отклонение (ход пружиного элемента f) в процессе соединения зависит от геометрии крючка и допустимого удлинения ԑ пластмассы (см. табл.2 «Справочные значения допустимого удлинения ԑ для защелкивающихся соединений»). Формулы для различных поперечных сечений могут быть взяты из соответствующей технической литературы, или они включены в специальные программы вычислений. Отклоняющая сила Q вычисляется, исходя из жесткости пластмассы в виде секущего модуля E_s и геометрии соединения (изгибающего момента модуля сечения W).

Соединяющая сила F вычисляется, исходя из отклоняющей силы Q, угла соединения (обычно 30°) и коэффициента трения μ между соединяемыми компонентами по формуле:

F =  Q(μ + tana₁) / (1-μ tana₁)

Сила освобождения защелкивающегося соединения вычисляется по той же формуле, но в этом случае следует использовать значение угла освобождения крючка а₂ (обычно 60°). В случае неразъемного соединения (а₂ > 90°) прочность ограничивается максимально допустимой осевой нагрузкой защелкивающихся крючков.

Программы вычислений защелкивающихся соединений

 

Различные производители пластмасс в качестве дополнительной услуги предлагают своим покупателям легкие в использовании программы вычислений (например, “Snaps” от BASF, “FEAsnap” от Bayer и “Fitcalc” от Ticona). В эти программы включено большинство характеристик материалов для номенклатуры изделий изготовителей.

В следующей статье я расскажу о неразъемных соединениях.