隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入了千家萬(wàn)戶。消費(fèi)者對(duì)內(nèi)外飾舒適性、外觀、拆裝便捷性等要求不斷提高?？圩鳛榱悴考B接的重要形式，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，被越來(lái)越多的應(yīng)用到汽車(chē)中，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外飾之間以及內(nèi)外飾與車(chē)身等其它零部件間的連接。小小的卡扣，若結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、使用不當(dāng)，不僅會(huì)引起車(chē)輛外觀不良（如門(mén)戶板翹曲、配合件間隙增大），還會(huì)造成車(chē)門(mén)內(nèi)飾板抖動(dòng)和異響，甚至脫落，從而嚴(yán)重影響整車(chē)品質(zhì)和客戶體驗(yàn)。

國(guó)外對(duì)卡扣的研究起步較早， Hsieh.Ching C等人制定了兩套卡扣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一套用于確定卡爪分布、交接點(diǎn)剛度以及干涉，另一套用來(lái)對(duì)倒角、卡扣的長(zhǎng)度、寬度等進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。同時(shí)還指出，在進(jìn)行卡扣設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮插入力、容許變形和保持力，還需要考慮鎖定系數(shù)、尺寸和剛度、過(guò)插入力等。

近幾年國(guó)內(nèi)的汽車(chē)從業(yè)者們也對(duì)卡扣的基本類(lèi)型、連接原理、形狀、尺寸、設(shè)計(jì)參數(shù)與連接性能等多方面進(jìn)行了研究。本文基于CATIA幾何模型通過(guò)有限元建模，通過(guò)對(duì)卡扣的材料、卡爪角度、卡爪厚度等要素的研究，確定影響卡扣性能的主要因素和卡扣的最優(yōu)結(jié)構(gòu)。

卡扣的基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖

用作汽年內(nèi)飾件的塑料材料有多種，用來(lái)制造卡扣的塑料材料一般要求有良好的力學(xué)性能，如：良好的沖擊、耐磨性、尺寸穩(wěn)定性及耐油性等。 PA6材料具備以上性能要求，因此在卡扣生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。 但因其彈性模量較低，若用在對(duì)卡接力要求較大的位置，則卡扣的連接性能達(dá)不到使用要求。故需選取滿足該力學(xué)性能且彈性模量更高的其它塑膠材料，如ABS和POM等。其材料機(jī)械性能參數(shù)對(duì)比如表下所示。

研究發(fā)現(xiàn)彈性模量較大，泊松比大的POM材料能取得更大的卡接力。

同時(shí)，影響卡扣連接性能因素中，卡爪的厚度也是主要影響因素之一。研究者分別選取卡爪厚度為1mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm4個(gè)值為研究對(duì)象， 分析其對(duì)卡扣連接性能的影響。當(dāng)卡扣瓣厚增大時(shí)，插入力和保持力也隨之增大，但在卡扣厚度從1.0mm增大到1.6mm的過(guò)程中保持力僅僅增大19.6N，增大率僅為16％，而插入力卻增大了39.5N，增大率達(dá)到了92％，甚至增到1.6mm時(shí)，已不滿足插入力低于80N的要求。雖然，卡扣瓣厚增大能提高原卡扣的保持力，但其插入力的提高更為明顯，所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中卡扣的瓣厚不宜過(guò)厚，否則卡扣會(huì)更難安裝，一般選擇1mm左右。

第三卡爪的鼓起角度也是影響卡扣壓入和拔插力的主要因素，研究發(fā)現(xiàn)隨著角度的增大過(guò)程中，卡扣的插入力和保持力均減小，當(dāng)角度達(dá)到150°，插人力減小13.4N，拔出力減小39.6N，減小率分別為31.2％和32.3％。由此可得，增大角度，對(duì)插入力和拔出力的影響是相當(dāng)?shù)模m減小角度能使卡扣安裝過(guò)程避免被切削，但其保持力下降使卡扣的連接性能受到影響。

所以，若要選用較大保持力的卡扣，可選用POM材質(zhì)，卡爪料厚可選取在1mm左右的。卡爪角度在150度左右是可以有效解決卡扣插入時(shí)被切削問(wèn)題，同時(shí)卡接力損失較小是一個(gè)比較合理結(jié)構(gòu)角度。當(dāng)然，卡扣的卡接力并不是越大越好。若，車(chē)輛使用的是較為廉價(jià)的纖維板基材的內(nèi)飾板，則宜選用卡接力較小、更為柔韌的PA材質(zhì)的卡扣，否則，安裝/拆卸時(shí)易造成內(nèi)飾板損壞。