窗式空调外罩卡扣设计及外罩组件装配优化

侯瀚森 吕华冲 朱晓天

(珠海格力电器股份有限公司 广东珠海 519070)

1 引言

插条类结构在窗式空调产品中屡见不鲜，几乎所有的产品均通过插条结构将伸缩连与外罩连接。其通用性装配方式即是将插条插入卡扣，并通过某种结构进行紧固。装配的具体方式决定了被装配零部件的加工成本、组件的装配效率，更决定了装配后组件的质量可靠性。随着现代化企业越来越高的质量标准及生产效率，我们有必要设计出多种通用性高、组装方便、质量可靠的插条类结构的装配方式，以方便设计人员在需要时直接选用。

2 现有的插条、卡扣结构极其装配方式

本文以窗式空调的伸缩帘插条与外罩卡扣的装配为例进行论述。如图1所示，外罩(白色)为钣金件，插条(黄色)为注塑件，外罩通过卡扣的仿形限位将插条固定，装配时仅需将插条按序插入卡扣即可，装配方便，卡扣结构简单。

但是，从图2可见，卡扣与插条仅靠二者装配后的摩擦进行紧固，并无结构式紧固设计。通过查阅卡扣与插条的配合处尺寸（图3）发现A=C；B＝D，也就是说二者为过渡配合。在加工过程中，插条与卡扣的实际尺寸在公差范围内波动，其实际配合关系随之在过盈、过渡、间隙配合波动，会直接造成组件装配随机出现过松或者过紧，导致插条装上脱落或者卡死无法装配。严重影响空调生产过程中的装配效率，同时也易现质量隐患。

3 装配方式改善及结构优化

3.1 三步改善

从上述分析来看，现有的装配方式简单且卡扣结构易于加工，缺陷便在于其缺乏紧固结构，装配效果不稳定。因此，我们仅需要进行三步改善即可对现有方案进行优化(由于插条为注塑挤出件，不便于进行结构整改，故本文所涉及的结构优化均只针对外罩上的卡扣)。

（1）放宽装配间隙，消除零件尺寸波动对装配的影响，保证间隙配合。此点仅需加大卡扣配合处尺寸即可，我们将间隙量暂定为X(考虑到钣金件的加工精度及回弹系数，X一般取0.4-0.6)，则根据图3有A=C-X；B=D-X。如此一来，便可有效保障插条的顺畅插入。

（2）外罩上设计导向结构，保障插条插入时顺利导入。如图4所示，在卡扣的单侧(插条插入方向)加工沉台结构，保证插条在从卡扣穿出时与之预留足够的间隙(竖直方向)，通过圆角过渡，避免插条与卡扣边缘磕碰卡死，进一步保障插条的顺畅插入。

（3）设计紧固结构，保障装配效果。单纯的间隙配合会导致插条的松脱，因此，我们必须设计新的紧固结构，以将插条卡死。紧固结构的设计思路遵循易于加工及操作简便的原则。

3.2 方案分析

方案1——挡块结构

窗式空调正常摆放时，装配后的插条与水平面垂直，因此，最简单的防止插条脱落的办法既是在外罩底部设计小挡块，托住插条，防止其在重力的作用下脱落，如图5、6示。

优点：挡块容易加工，仅在外罩底部增加折弯边即可；不对插条与卡扣的间隙配合造成影响，装配方便。

缺点：仅能防止插条向下脱落，若机体翻转或倾斜，插条仍可能从上端脱落；挡块由外罩底部材料折弯而成，与原结构相比会造成材料成本的增加，如图7所示，为了增加折弯结构，毛坯料在冲裁时需增加额外的预留材料(剖面部分)。

方案2——凸包紧固结构

在保证插条与卡扣间隙配合，不影响其装配的前提下，在外罩表面设计一处凸包，插条插入后，凸包会将插条向卡扣上沿方向顶起，通过部分过盈配合将插条紧固，如图8所示。

优点：加工方便，能有效紧固插条，防止其脱落，且不会对装配造成影响。

缺点：凸包会将插条向外顶起，造成插条与外罩表面存在间隙，会造成部分窗式空调安装后密封不严，存在漏水隐患。该结构仅在特定的机型上适用。

为了改善增加凸包后的密封性能，我们可将凸包设计在卡扣上(图9所示)，但由于凸包的加工涉及到材料的拉伸，其只适用在部分折弯边较宽，空间充足的卡扣结构上。

方案3——三角筋紧固结构

在保证插条与卡扣间隙配合，不影响其装配的前提下，在外罩表卡扣折弯处设计三角筋，使三角筋与插条产生过盈配合，从而紧固插条，防止脱落(图10、11示)。由于三角筋结构具有平滑过渡、逐步导向的特点，插条插入时会顺着三角筋的斜边将卡扣顶开，整个装配过程方便而顺畅。

为了防止部分过盈对装配的影响，我们将三角筋设计在插条插入方向的最后一个卡扣上，如此一来，装配人员仅需在插条插入最后一个卡扣的时候略加施力即可完成装配，同时由于三角筋对插条的结构干涉，插条被紧固。

优点：对组件的外观、功能不造成任何影响；有效紧固插条，防止松脱。

缺点：三角筋的加工精度较难保证，需在折弯工序后增加校形工步(图12)，模具结构略显复杂。

方案4——弹片结构

在外罩上设计弹片紧固结构，在不影响插条与外罩密封间隙的前提下起到紧固插条的作用(如图13所示)。

弹片设计在卡扣间隔处，插条经过时会与弹片的突起处干涉，从而将弹片下压，弹片在金属弹性变形作用下产生反作用力，从而使插条产生向上弹起的趋势，与卡扣上缘贴紧，起到紧固的作用。

优点：对空调外观、密封性能不产生任何影响；弹片结构加工方便；紧固效果显著。

缺点：插条经过弹片时会被向上顶起，在插入下一个卡扣时会与卡扣上缘干涉，造成装备不畅，需要操作人员增加下压插条动作。

经过上述设计改善，窗式空调外罩与伸缩帘插条的装配过程更为便捷，装配后的组件质量更高，能够综合提升生产效率与产品质量，解决窗式空调一直以来插条装配异常的问题。

4 结语

在保证产品质量的前提下，本文对窗式空调外罩与伸缩帘插条的装配关系进行了改善，并提出了多套结构改善方案，设计人员可根据具体需求与实际情况进行选用，保障产品高效生产的同时提升产品质量。

[1] 冲模设计手册编写组. 《冲模设计手册》. 机械工业出版社

[2] 廖念钊等. 互换性与技术测量-5版. 中国计量出版社，2007.6

[3] 王成璞. 狭长形零件的冲裁. 模具制造2003.（3）

[4] 哈工大理论力学教研室. 理论力学. 高等教育出版社

[5] 王从曾等. 材料性能学. 北京工业大学出版社