塑胶卡扣设计_图文.ppt
塑料卡扣连接设计
塑料卡扣连接设计1、连接类型卡扣可以是最终连接，或者也可以是其他连接出现之前的临时连接。
临时连接时，卡扣仅将连接保持到其他连接出现。
仅要求它们是足够坚固而有效的，能够将装配件与基本件定位保持到最终连接的出现。
永久锁紧件是不打算拆开的，如图2.15所示。
没有锁紧真正是永久的，但这种锁紧一旦结合便难以分开。
如图 2.15（a）为止逆锁紧件，其中锁紧倒刺装在不带拆卸通道的结合面中。
图2.15（b）是钩爪与壁上的带状功能件的结合。
所需要的装配力很大。
非永久锁紧件是打算拆开的。
非永久锁紧用两种锁紧类型加以区别。
可拆卸锁紧件被设计成，当预定分离力施加到零件上时，允许 零件分离，如图2.16（a）所示。
非拆卸锁紧件需要人工使锁紧件偏斜，如图2.16（b）所示。
2、悬臂钩的简明设计规则以下规则总体上是正确的，但对于具体产品，材料、零件以及加工的变化都会影响其适用性。
2.1梁根部厚度）应该约如果梁是从壁面突出来的，如图6.11（a）所示，那么梁根部的厚度（Tb为壁的厚度的50％－60％。
壁厚大于60％壁厚的梁的根部可能会因厚截面而存在冷却问题，进而会导致大的残余应力、缩孔和缩痕，缩孔会削弱功能件（最大应力点），外观表面上的缩痕是不能接受的。
如果梁是壁面的延伸，如图6.11（b）所示，那么Tb应等于壁的厚度。
如果梁的厚度必须小于壁厚的话，那么梁的厚度应该从壁面到所需厚度的部位沿梁的长度方向逐渐变化（斜率1：3），这样可以避免应力集中和充模问题。
2.2 梁的长度悬臂钩的总长（Lt ）由梁的长度（Lb）和保持功能件长度（Lr）构成，如图6.12所示。
梁的长度（Lb ）应该至少为5倍的壁厚（5Tb）但首选为10倍的壁厚（10Tb）.若梁的长度大于10倍的壁厚，可能会发生翘曲和充模问题。
长度小于5倍的壁厚（5Tb）的梁将承受很大的剪切作用以及梁根部的弯曲。
这样不仅会增大在装配过程种损坏的可能性，而且也会使分析计算变得很不准确。
塑胶件的结构设计：卡扣篇（上）
塑胶件的结构设计：卡扣篇（上）一、卡扣的含义卡扣：也称卡钩、卡口、扣位，是产品结构上常用的一种连接固定结构，一般需要另一与之配合的零件实现连接效果，尤其在塑胶件上较为常见，两个零件的连接方式有很多种，之前文章有总结过：1. 两件塑胶件连接，有哪几种方式实现？2. 五金件与塑胶件之间的连接方式二、卡扣连接的优缺点：相对于其他连接方式，卡扣是一种比较经济、有效、简单便捷的塑胶连接方式，具体表现为：经济性：塑胶卡扣可以在塑胶件上直接成型，装配时无需其他紧锁配件，如螺丝、螺母等，节约成本。
有效性：卡扣的连接强度可以满足大部分产品设计，在一些需要更高连接强度的产品中，卡扣可以作为一种辅助连接，如螺丝+卡扣。
简单便捷性：通过合理设计，卡扣连接可以实现快速装配和拆卸，拆装过程甚至可以无需辅助工具。
同时，卡扣连接也是一种可以对产品外观的完整性保持良好的连接方式之一，特别是对外观有高要求的消费电子产品领域，卡扣连接是应用最广泛的连接方式。
但，卡扣连接同样也有些缺点：模具成本高：除特别设计外（碰穿），卡扣在模具上成型一般需要设计斜顶或行位，这些模具结构的数量会影响到整个模具的成本。
精度要求高：卡扣的配合精度要求高，模具上一般难保证一次性做到位，需两到三次试模调配。
连接质量不易评估：某些卡扣装配连接后由于从外部看不到，无法有效判断最终的连接状态和效果，容易造成人为装配不到位而使连接质量打折扣。
连接强度不足：除非卡合量足够，否则卡扣容易由于塑胶件变形而松脱，特别是在一些需要过跌落测试的产品，只设计卡扣连接一般满足不了测试要求。
可拆卸次数有限：除一些采用韧性较好的材料或经过特殊结构设计的卡扣外，一般大部分卡扣的拆卸次数都有限，卡扣由于多次拆卸变形，导致卡合量减小，连接效果降低。
不可复原性：卡扣一旦断裂，即失效，无法再补救，整个零件可能因此报废。
三、卡扣的类型塑胶卡扣的分类，如果按拆卸难度分，可分为可拆卸卡扣（活扣）和不可拆卸卡扣（死扣），可拆卸卡扣又分为易拆卸卡扣和难拆卸卡扣。
塑胶卡扣设计
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卡勾的設計對成品結構的影響
因為斜頂退位的原因，挨近角落的卡勾孔不可能都挨近拐角，但盡 可能把其中一處卡扣靠近拐角處，另一邊卡勾孔避開斜頂孔退位即 可，這樣才能避免組裝間隙和落摔不過等問題
斜頂的退位 斜頂的退位
24Leabharlann 卡勾的設計對成品結構的影響
卡槽避空的位置盡量不要做在兩個電池相 接的地方，這樣容易造成直邊凸起
縣臂式不規則恆截面塑膠卡勾結構的基本原理
其它各式截面的臂
以下公式是適應於臂為不規則截面(但為不變化的)的懸臂式卡勾的計算方式 Es=相交系數 L=臂的長度 I=當前截面的慣性 e=中心到外形的距離 ε=是材料充許最大的變形度
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縣臂式不規則恆截面塑膠卡勾結構的基本原理
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縣臂式變截面塑膠卡勾結構的基本原理
塑膠卡扣設計
1
塑膠卡扣的一般性問題
◆ 塑膠卡扣現在被廣泛的應用在玩具及汽車配件和家電等各個領域
◆ 一般卡扣都有一個共同的特點，由鎖緊件與定位件組合而成。卡扣的形 狀各式各樣不管是縣臂式還是圓環形，它們的功能都是相同的，約束與 分離功能
◆ 卡扣設計的好壞直截影響產品的裝配和功能，如裝配難，功能件失效， 零件有吱吱的響聲零件扭曲或松動等.
2
塑膠卡扣應用的優點
◆ 無需其它材料，降低產品成本 ◆ 操作簡單 ◆ 有替代螺絲，螺母，華司等昂貴金屬件的功能
◆ 適應如一般塑膠件的組裝
◆ 沒有像焊接與點膠的復雜操作技術要求 ◆ 一些塑膠產品能重復撤裝利用
塑膠卡扣應用的缺點
◆ 由如倒扣需要較高的模具費用 ◆ 易出現一些常見的的不良，如卡扣組裝不到位或習慣性的空裝 ◆ 卡扣成型很難做到完全密合，組裝後在重力的作用下經常會有一些蠕動 ◆ 如果卡扣設計不合理或較弱會影響到產品的質量與銷售
塑胶件卡扣设计1
塑胶件卡扣设计1塑胶卡扣是连接两个零件的一种非常简单、经济且快速的连接锁定方式；所有类型的卡扣接头都有一个共同的原理，即一个部件的突出部分，如卡钩、螺柱或珠，在连接操作过程中会短暂地偏转，并在配合部件的凹陷(咬边)处卡住。
在连接操作后，卡合功能应该恢复到无应力状态。
根据卡扣扣合面的形状，卡扣可以是可分离的或不可分离的;根据不同的设计，分离卡扣所需的力有很大的不同。
在设计卡扣时，特别需要考虑以下几个因素：▪装配过程中的操作力▪拆除过程中的拆除力卡扣设计有很大的灵活性，由于在配合过程中需要一定的弹性，故卡扣连接结构常用在塑胶零件上。
卡扣主要有如下几种基本形式：▪悬臂卡扣悬臂卡扣装配时主要承受弯曲力▪U型卡扣U型卡扣是由悬臂卡扣衍生的卡扣结构▪扭力卡扣装配时卡扣主要承受扭力（剪切力）▪环形卡扣轴对称结构，卡扣装配时承受多方向应力▪球形卡扣一整圈连续的卡扣，实现两个零件的连接悬臂卡扣：图1面板模块上的四个悬臂卡扣可将模块牢牢地固定在底座上，同时扣合面带有一定斜度，在需要时仍可将模块移除。
（图1）图2面板通过一侧的刚性卡扣与另一侧的弹性悬臂卡扣结合，也可以实现经济可靠的卡扣连接。
（图2）图3所示的卡扣连接方式具有很大的保持力。
同时从箭头处缺口按压弹臂卡扣，也可以实现轻松拆卸。
（图3）图4所示非连续环形卡扣设计，与后面所说环形卡扣近似；在环形卡扣上增加一些切口，使卡扣具有更好的弹性，同时安装时卡扣受力也变为主要承受弯曲力；所以这种卡扣我们也归类为悬臂弹性卡扣。
（图4）U 型卡扣属于悬臂弹性卡扣的一种，在简单悬臂卡扣基础上，增加U 型结构，进一步增加卡扣弹性。
U 型卡扣可以具有很大的扣合保持力，同时，U 型槽的存在，使得拆卸时可以手动拨动卡扣，方便拆卸。
这种卡扣结构常见于电池盖及一些需要多次拆卸的卡扣结构。
扭力卡扣常用于需要多次拆卸的卡扣结构，如连接器扣合。
不同于U 型卡扣，扭力弹性卡扣，主要是通过一个转轴（或扭转支点）传递力矩实现卡扣的扣合与拆卸。
塑胶产品结构设计卡扣
2.4,扣位2.4.1,扣位也称卡扣,是塑胶件连接固定的常用结构,在强度要求不高的情况下可以用于代替螺丝固定．扣位设计在于“扣”,需要结合紧密,保证测试强度,达到安装目的即可.卡扣常做在装饰件固定,面底壳组装,屏固定,按键限位,盖体扣合,方向球等结构处．2.4.2,卡扣分公扣,母扣,公扣为凸,母扣为凹.卡扣原理：扣合前:有导向斜角引导扣合方向,公母扣均做导入角,一般取60°,45°．扣合中:公扣弹性臂变形压入,弹性臂要保证变形,强度要足够,一般变形量≧扣合量．扣合后:公扣凸与母扣凹贴合,分离方向不易取出,要求扣合面或扣合角小于导向斜角．2.4.3,卡扣常见形式及尺寸a.装饰件扣合,一般为一端插入,另一端扣合,扣合量0.3-0.7mm,插入0.6-1.5mm,如装饰片,电池盖,屏固定及充电器面底壳扣合等,也有全扣位结构,扣位较多,还会增加辅助导向骨.如手机盖,在此不做介绍．图2.4.3ab.下图结构常见内部隐藏扣,不易拆卸,死扣结构;在公扣部件上做插穿结构,可通过插穿孔方便拆卸．如路由器将公扣结构作在面壳壁厚内侧,母扣做在底壳内部,很难拆卸.液晶显示屏外壳也做类似死扣．图2.4.3bc.下图结构常见面底壳组装,第一组图在组合后常会在公扣端加管位骨限制错开,第二组则可以不用特别要求.母扣与公止口组合,公扣与母止口组合;和母扣与母止口组合,公扣与公止口组合的两种情况可以按下面两组图结构进行相应修改即可,安装方式类似．图2.4.3cd.强脱扣位,由材质,韧性决定,材质越软可以强脱越多.一般单边强脱ABS:0.3mm,PC:0.5,PP:0.8, TPE:1.5等,强脱同所承载的壁厚韧性有关,韧性足可以稍微加大强脱深度.具体依结构实际情况定．图2.4.3de.手感扣,通常作在滑动结构上,如电池盖,旋转环等结构.一端为弹扣状,另一端为齿或圆柱．另一种不作弹扣,直接强扣强出,扣合量一般在0.3-0.8之间．F.其他常见扣：2.4.4,卡扣设计考虑要素卡扣需要考虑布局数量位置,安装形式,安装强度，注意事项：a.规则外形,布局按右图方形圆形卡扣分布,方形壳体宽度≤20,宽度不做扣位;20<壳体宽度≤50,作1至２个扣位;圆形壳体一般扣位会均布,如做防呆,可以将扣位稍微移动,保证扣位分布均匀．b.不规则外形,按装配方向选择安装形式,曲线边凸凹处易出现翘曲,受力错位脱开问题,常做扣位+管位骨结构；c.扣位位置尽量靠近转角,防止翘曲,并与螺钉配合组装;卡扣一般在保证强度情况下尽量作少．d.卡扣安装形式与正反扣,要考虑组装,拆卸的方便,考虑模具的制作；e.卡扣处注意防止缩水与熔接痕；f.卡扣斜顶运动空间不小于5,一般取值8,退位不能有干涉,最好为平面,；g.在卡扣上非安装边做R角,不要干涉扣合过程．h.扣位导正,特征:止口,管位骨等,止口,管位骨在上述有说明．。
塑胶件的结构设计：卡扣篇（下）
塑胶件的结构设计：卡扣篇（下）接上篇：塑胶件的结构设计：卡扣篇（上）；塑胶件的结构设计：卡扣篇（中）卡扣设计的原则卡扣设计的最终目标是要实现两个零件之间的成功连接固定，要达到连接固定的效果，卡扣设计时需要从以下几方面进行考虑：连接可靠性、约束完整性和装配协调性，它们是卡扣连接成功的关键要求，其他要求还应该包括制造工艺的可行性、成本的高低等。
1. 连接可靠性连接可靠性最核心的一点就是卡扣需要保证有足够的保持强度，以下为悬臂梁卡扣保持力的一般公式：由以上公式可知，保持力Fr 跟Wb、E、Tb、Lb、μs、βe有关；其中Wb：卡扣的宽度；E：卡扣的弹性模量；Tb：卡扣的厚度；Lb：卡扣的长度；Y：卡扣保持面的深度；μs：卡扣的摩擦系数；βe：卡扣的保持面角度。
上面参数，除了弹性模量E、摩擦系数μs跟卡扣所用的材料有关外，其他参数跟卡扣的结构设计相关；通过增大Wb、Tb/Lb的比值、Y、βe都可以增强卡扣的保持强度。
1）增大Wb增大卡扣的宽度Wb，可以增大梁的刚度以及卡扣保持面与配合件的面积，理论上卡扣宽度越大，卡扣的保持强度就越大，但是实际设计中，考虑到制造与装配，常常通过设计多个小卡扣代替一个大卡扣。
卡扣的排布：卡扣应均匀设置在零件的四周，以均匀承受载荷，对于容易变形的地方（如零件的角落），可以考虑尽量让卡扣靠近这些地方。
整圈卡扣一般用在卡合量不大的零件或设计在较软材料上的零件上，常常采用强脱出模，比如常见的一些日化产品的瓶盖。
对于一些宽度较大的卡扣，为了提高母扣的强度，可以在大卡扣中设计两个小卡扣，如下图。
2）增大Tb/Lb的比值增大Tb或减小Lb都可以增大Tb/Lb的比值，实际上也是增大梁的刚度，但是Tb不宜过大，否则会引起外观不良，合理的方式是通过增加加强筋或者局部淘胶，如下图。
Lb也不宜过小，否则难于装配（虽然保持强度增大了），如果因空间限制，Lb过小的情况下，需适当减小Tb，但为了兼顾卡扣的强度，可以考虑在卡扣根部添加加强筋，如下图。
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塑膠扣形狀的設計多樣性
塑膠扣的種類 在生活中常用的塑膠卡扣大致上可分為三大類
縣臂式卡勾
圓環形卡勾
球形卡勾
縣臂式塑膠卡勾又可分為兩大類，恆截面與變截面卡勾
以下是第一種恆截面的卡勾的示意圖，它的截面是無變化的規則矩形。
如果在此卡勾的材料物理特性知道的情況下，最大允許變形量 y 和被迫變形力Fb 可 以用以下公式計算出來的。
卡勾的設計對成品結構的影響
因為斜頂退位的原因，挨近角落的卡勾孔不可能都挨近拐角，但盡 可能把其中一處卡扣靠近拐角處，另一邊卡勾孔避開斜頂孔退位即 可，這樣才能避免組裝間隙和落摔不過等問題
斜頂的退位
斜頂的退位
卡勾的設計對成品結構的影響
卡槽避空的位置盡量不要做在兩個電池相 接的地方，這樣容易造成直邊凸起
专业齐全的塑胶卡扣设计指导
（Suitable for teaching courseware and reports）
塑膠卡扣應用的優點
◆ 無需其它材料，降低產品成本 ◆ 操作簡單 ◆ 有替代螺絲，螺母，華司等昂貴金屬件的功能 ◆ 適應如一般塑膠件的組裝 ◆ 沒有像焊接與點膠的復雜操作技術要求 ◆ 一些塑膠產品能重復撤裝利用
縣臂式不規則恆截面塑膠卡勾結構的基本原理 其它各式截面的臂
以下公式是適應於臂為不規則截面(但為不變化的)的懸臂式卡勾的計算方式
Es=相交系數 L=臂的長度 I=當前截面的慣性 e=中心到外形的距離 ε=是材料充許最大的變形度
縣臂式不規則恆截面塑膠卡勾結構的基本原理
縣臂式變截面塑膠卡勾結構的基本原理
卡勾的設計對成型的影響
此種卡扣是在上一種卡扣的基礎上演變而來，它的優點是強度很大，充型較上面容易 它的不足點是，厚度增厚，容易縮水導致外觀不良。