带约束结构的U型连接锁紧构件

　　日常做结构装配的时候，这类带约束功能的U型锁紧构件其实应用场景非常广，很多人容易把它和普通U型螺栓混淆，但实际它的约束限位设计，能解决普通连接件容易出现的轴向窜动、锁紧后偏移的问题。先从实际使用场景说，这类构件常出现在需要快速拆装、同时要保证连接位置不发生错位的场合，比如小型通讯设备的外挂组件固定、便携检测设备的快装挂接结构、户外架设的轻型杆件临时锁紧，还有一些工装夹具上的快速压紧定位环节，都能看到这类结构的身影。它和普通U型栓最大的区别，就是自带的平直安装基座，这个基座不是单纯的垫片作用，基座上的两个安装孔和U型弯杆的端部做了适配的限位结构，当端部的锁紧件拧到位之后，弯杆不会在孔内发生转动，也不会因为受侧向力就出现偏斜，这就是它带约束能力的核心。

　　从设计思路上拆解的话，首先要考虑的是受力边界，U型弯杆的弯曲半径不能太小，不然冷弯或者成型的时候内侧会出现应力集中，长期受交变载荷的话容易在弯弧位置出现裂纹，一般弯弧的内半径要控制在杆径的1.2倍以上，同时弯杆的两个直段要保证平行度，不然穿入基座孔的时候会出现卡滞，锁紧的时候受力不均。基座的设计要兼顾厚度和接触面积，太薄的话锁紧时容易变形，太厚又会增加不必要的重量，一般基座的平面要和被连接件的接触面做贴合设计，两个安装孔的中心距要和弯杆两直段的中心距做公差配合，选用间隙配合但间隙量控制在0.1mm以内，既保证装配顺畅，又不会出现过大的旷量。端部的锁紧件和弯杆端部的螺纹要做等长设计，螺纹长度不能过长，不然锁紧后多余的螺纹会突出，容易剐蹭周边的线缆或者操作人员，也不能过短，要保证至少有3扣以上的螺纹啮合，才能达到可靠的锁紧力。

　　再说到安装边界的问题，这类构件安装的时候，首先要确认被夹持件的外径和U型弯杆的内空尺寸匹配，内空的宽度要比被夹持件的最大外径大0.5-1mm，方便安装的时候顺利卡入，同时U型弯杆的深度要保证卡入被夹持件之后，基座能完全贴实在安装基准面上，不会出现悬空。安装的时候要注意两个端部的锁紧件要交替拧紧，不能先把一侧拧死再拧另一侧，不然会导致弯杆出现单侧受力变形，长期使用后约束失效。另外这个结构的约束设计还体现在，基座和弯杆的接触位置做了止转平面，弯杆穿入基座的部分不是整圆截面，而是铣了一个小平面，和基座孔内的平面贴合，这样哪怕锁紧件因为振动出现轻微松动，弯杆也不会跟着转动，不会出现连接松脱的问题。

　　从功能特性来说，这种结构相比传统的U型螺栓加平垫片的组合，零件集成度更高，不需要额外加装防松垫片或者止转结构，本身的结构就自带防松止转的约束能力，拆装的时候只需要拧动端部的锁紧件，不需要额外固定弯杆的位置，单人就能完成拆装操作，非常适合需要频繁拆装调整的场合。而且整个构件的受力路径很清晰，被夹持件的载荷通过U型弯杆传递到两端的螺纹段，再通过锁紧件把力均匀传递到基座上，基座再把载荷分散到整个安装接触面，不会出现局部应力集中压坏被连接件表面的情况。在做三维建模的时候，要特别注意弯杆和基座配合位置的公差设定，还有螺纹收尾的位置要做退刀结构，不然实际加工的时候螺纹没法做到根部，会导致装配时基座没法贴紧，另外弯杆的表面处理一般会做发黑或者镀锌，建模的时候不用刻意表现涂层，但要在结构上预留镀层的厚度余量，避免镀层加工后出现装配过紧的问题。还有一个容易忽略的点，就是锁紧件的外端做了滚花或者防滑结构？不对，看这个结构的锁紧件是带旋钮式的端头？哦不对，这个模型的锁紧件是大直径的旋钮头，不需要工具就能手动拧紧，这也是它适合快装场景的设计点，旋钮的直径做的比普通螺母大，手动拧紧的时候能施加足够的预紧力，不需要借助扳手，在没有工具的户外场景也能完成安装固定。