详细讲解塑胶卡扣结构设计要点知识分享
详细讲解塑胶卡扣结构设计要点
組裝壓力 p可以用以下公式計算出
由組裝壓力 p可以計算出拔出力
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球形塑膠卡勾結構的基本原理
球形卡勾的配合方式可以考慮為圓環形卡勾的一種特殊結構，圓環形卡勾的公式適應於球形卡勾 所以這裡不做特別的介紹
卡勾的設計對模具制造的成本有很大的影響
A
B
卡勾B的設計要比卡勾A的設計節約模具制造的費用，因為A需要制做滑塊而B不需要，只要做一個 鑲針即可。
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縣臂式變截面塑膠卡勾結構的基本原理
以下是寬度為變截面的卡勾的示意圖，它的截面由w1向w2 變化.
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縣臂式變截面塑膠卡勾結構的基本原理
Es=相交系數 L=臂的長度 w1=臂的根部寬度 c=增值率 t=臂的高度 ε=是材料充許最大的變形度 此公式裡面包含一個變量c，c是w2/w1的比率，見下表
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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
2
塑膠扣形狀的設計多樣性
3
塑膠扣形狀的設計多樣性
卡扣形狀千變萬化，具體如何設計處決於很多復雜的因素 ◆ 從產品對卡扣要求的機械強度上考慮 ◆ 從產品內部的有效空間上考慮 ◆ 從模具與成型上考慮
應力痕強
另一家電池廠產品
我司電池產品
應力痕弱 5
我們公司塑膠卡勾統一設計要求
Gap:0.05mm
Gap: 0.1mm
保持觸面的深度為 0.5~0.6mm
7
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
塑胶模具中的常见的卡扣设计
标准类别 产品类 设计标准名称 P-5卡扣设计 文件编号：页 4 版 B因部件装配过程中，经常出现以下两种情况：1、卡扣装配后扣不紧、易松脱。
2、卡扣扣入时较紧，极端情况出现断扣。
为了解决以上问题，根据长期以来的实践经验，卡扣设计有如下注意事项：一、 卡扣常规结构1、卡扣采取 “一边卡扣而另一边采用限位卡扣”――左下图2、卡扣采取“两边都用卡扣”；――右下图图13、卡扣的导向斜面应光滑，导向斜面上不能出现分型线，且卡扣的各个尖角应用小圆弧过渡，来保证卡扣的动作平稳。
二、卡扣的角度主动卡扣（如面板）的角度小于被动卡扣（如面板体）的角度，1、 否则会出现被动卡扣受力点在卡扣斜面上的自锁情况，易压断卡扣；2、 不应出现角度相同情况，因为会出现面接触，摩擦力较大，易压断卡扣； 如：面板卡扣的角度范围为α=20°～30°（图2），面板体卡扣的角度范围为β=30°～40°（图3）)(图2：面板卡扣角度示意图) (图3：面板体卡扣角度示意图)三、 卡扣尺寸要求1、卡扣最小尺寸：主动卡扣（如进风面板）前端最小尺寸L1，应小于被动卡扣（面板体）的开口最小尺寸L2，否则会出现面板体卡扣受力点在斜面上的情况，易压断卡扣；见图4和图5：(图4：面板卡扣最小尺寸示意图) (图5：面板体卡扣最小尺寸示意图)2、卡扣的扣合尺寸：主动卡扣（进风面板）和被动卡扣（面板体）的扣合面尺寸L应大于1mm；见下图6。
(图6：面板与面板体卡扣扣合尺寸示意图)3、卡扣与限位卡扣的距离：对于“一边卡扣而一边采用限位卡扣”的装配部件，主动卡扣与被动限位卡扣的距离L0应为： 0.5mm≤ L0≤0.8mm；如图7。
(图7：面板体限位与面板体卡扣距离示意图)、4、卡扣的弹性段高度：被动卡扣（如面板体）的弹性段应足够长，卡扣的弹性段高度H的范围为：10mm ≤ H≤20mm，否则被动卡扣的弹性较差；如图8(图8：面板体卡扣弹性段高度示意图)编写审批会签批准。
塑胶产品结构设计--卡扣
塑胶产品结构设计--卡扣塑胶产品结构设计卡扣在塑胶产品的结构设计中，卡扣是一种常见且重要的连接方式。
它不仅能够实现产品的快速装配和拆卸，还能在一定程度上保证产品的结构稳定性和密封性。
接下来，让我们深入了解一下塑胶产品结构设计中的卡扣。
一、卡扣的定义与作用卡扣，简单来说，是通过塑胶部件自身的弹性变形，实现两个或多个部件之间的连接或固定。
其作用主要体现在以下几个方面：1、装配便捷性：相较于传统的螺丝连接或胶水粘接，卡扣能够大大提高装配效率，减少装配时间和成本。
2、可拆卸性：在需要维修、更换部件或回收产品时，卡扣连接允许部件轻松分离，而不会对产品造成损坏。
3、增强结构稳定性：合理设计的卡扣可以在产品使用过程中提供一定的支撑和固定，增强整体结构的稳定性。
4、降低成本：减少了螺丝、胶水等附加连接件的使用，降低了材料和生产成本。
二、卡扣的分类根据不同的结构和工作原理，卡扣可以分为多种类型，常见的有以下几种：1、悬臂卡扣这是最常见的一种卡扣类型。
它通常由一个悬臂梁和一个卡钩组成。
在装配时，悬臂梁发生弹性变形，卡钩卡入对应的卡槽中，实现连接。
2、环形卡扣环形卡扣呈环状结构，通过自身的弹性收缩或扩张来实现与其他部件的连接。
3、扭转卡扣这种卡扣通过部件的扭转来实现连接和固定，具有较好的抗振动和抗松动性能。
4、插销式卡扣类似于插销的工作原理，通过插入和拔出动作实现连接和分离。
三、卡扣设计的要点1、材料选择塑胶材料的特性对卡扣的性能有着重要影响。
一般来说，应选择具有较高弹性模量和良好韧性的材料，如 ABS、PC 等。
同时，还需要考虑材料的耐疲劳性和耐环境性。
2、尺寸设计卡扣的尺寸包括悬臂长度、厚度、卡钩尺寸等。
这些尺寸的设计需要综合考虑材料的力学性能、装配力的大小以及连接的可靠性。
过长或过短的悬臂、过大或过小的卡钩都可能导致卡扣失效。
3、脱模斜度在模具设计中，要为卡扣设计合适的脱模斜度，以保证产品能够顺利脱模，同时不影响卡扣的功能。
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。
塑胶件的结构设计：卡扣篇（中）
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。
连接可靠性，是卡扣设计中最重要的一个设计指标，一般会从以下几个方面去考虑：l 连接符合功能预期；l 连接强度；l 在用户使用过程中不发生分离、松动、破损、噪声；l 能够适应使用过程中因环境因素引起的产品变形或蠕变；l 保证维修拆卸的功能与设计预期一致。
实际上，在产品设计过程中，会根据产品的定位、部件的功能以及成本去选择需要满足的连接可靠性要求，并不是每个设计都需要完全满足以上要求，比如有些设计不需要经常拆卸或维修，那么设计符合前三点就可以，如果需要经常拆卸，那么就需要考虑拆后卡扣的功能与设计预期一致，此时卡扣设计的类型选择或具体设计参数上就会有所改变，比如下图中同样是电池盖，但是应用在充电宝和遥控器上卡扣的设计就会不同。
下面针对悬臂梁卡扣的连接强度计算进行分析介绍：一、常见的悬臂梁卡扣的主要有以下参数：1、梁根部的厚度TbTb一般为壁厚Tw的50%~60%，太小可能会存在充模和流动问题，太大可能会存在冷却问题，进而会导致大的残余应力、缩孔和缩痕。
当梁是从壁面延伸出来时，Tb可等于Tw。
2、梁的长度Lb悬臂梁卡扣的总长（Lt）由梁的长度（Lb）和保持元件长度（Lr）组成，Lb取值范围一般为5Tb~10Tb，大于10Tb时，可能会存在翘曲和充填问题，小于5Tb时，梁的柔性较差，梁的根部承受较大的弯曲，从而增大损坏的可能性。
（对于较硬或较脆的塑料，应采用较大的长度与厚度的比值）。
3、插入面角度α插入面角度会影响装配力，角度越大，装配力就越大，一般合理的角度在25°~35°之间，如果因空间问题（即α越小，保持元件的长度Lr越长），最大不要超过45°。
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）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。
环形卡扣通过一整圈连续的卡扣,实现两个零件的连接。
这种卡扣常用于笔筒、灯罩等产品，由于卡扣是连续一整圈，本身不具有弹性，扣合与拆卸过程，主要通过零件材料本身变形，故卡扣扣合量一般做的比较小。
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。
最新4.塑料卡扣设计思想
•卡扣是定位件、锁紧件和增强件 的协调配置，以起到在零件间形 成机械连接的作用。
•扣位提供了一种不但方便快捷而且经济的产品装配方 法，因为扣位的组合部份在生产成品的时候同时成型， 装配时无须配合其他如螺丝、介子等紧锁配件，只要 需组合的两边扣位互相配合扣上即可。
•扣位的设计一般是离不开悬梁式的方法 •悬梁式的延伸就是环型扣或球型扣 •所谓悬梁式，其实是利用塑胶本身的挠曲变形 的特性，经过弹性回复返回原来的形状。 •扣位的设计是需要计算出来，如装配时之受力， 和装配後应力集中的渐变行为，是要从塑料特性 中考虑。
不同切面形式的悬梁扣位及其变形量之比较
•当两件零件扣上时，其中 一件零件的勾形伸出部份 被相接零件的凸缘部份推 开，直至凸缘部份完结为 止； •及后，藉着塑胶的弹性， 勾形伸出部份即时复位倒扣位置立时形成互相 扣着的状态。
工设101-16 李丹
结束语
谢谢大家聆听！！！
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◆ 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
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塑膠扣形狀的設計多樣性
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塑膠扣形狀的設計多樣性
卡扣形狀千變萬化，具體如何設計處決於很多復雜的因素 ◆ 從產品對卡扣要求的機械強度上考慮 ◆ 從產品內部的有效空間上考慮 ◆ 從模具與成型上考慮
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我們公司卡勾設計的變更與統一
Before 4
U-CASE 雙卡鉤變更為單卡鉤設計. L-CASE 雙卡槽變更為單卡槽設計.
After 6
U-CASE
L-CASE
3
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
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塑膠扣形狀的設計多樣性
5
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
6
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。
圓筒形塑膠卡勾結構的基本原理
圓筒形卡勾的壓力只能粗略計算的，因為在組裝過程中hub的A部份，(見下圖)會產生變形，這種變 形很難預測，它主要受hub的壁厚與長度A的影響.
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圓筒形塑膠卡勾結構的基本原理
要粗步計算圓筒形卡勾的組裝壓力，我們首先需要計算出幾何參數K,(見如下公式)它是假設shaft 是不變的，所有的變形由hub產生.Biblioteka 20卡勾的設計對成型的影響
此種卡扣較上面一種，可解決上面結構縮水問題，但強度與充膠問題沒有上面卡扣結構好 21
卡勾的設計對結構的影響
此種卡扣的改良方式是在卡勾位加了兩條肋，這樣卡勾的抗疲勞強度大大的增加 22
Thanks!
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此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
應力痕強
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我司電池產品
應力痕弱 5
我們公司塑膠卡勾統一設計要求
Gap:0.05mm
Gap: 0.1mm
保持觸面的深度為 0.5~0.6mm
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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
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卡勾的設計對成型的影響
此種卡扣設計一般在空間較充足的情況下使用，因為此種卡扣的尺寸做得較大才能達到強度要求 這種卡扣的不足點是，要求成型的注射壓力大才能充膠充滿。
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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。
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縣臂式變截面塑膠卡勾結構的基本原理
以下是寬度為變截面的卡勾的示意圖，它的截面由w1向w2 變化.
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縣臂式變截面塑膠卡勾結構的基本原理
Es=相交系數 L=臂的長度 w1=臂的根部寬度 c=增值率 t=臂的高度 ε=是材料充許最大的變形度 此公式裡面包含一個變量c，c是w2/w1的比率，見下表
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斜頂的退位
斜頂的退位
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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
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卡勾的設計與空間的關系
上下蓋的夾角較小，卡勾需在較高的 位置上長出來，這樣卡扣後面要長一 個檔牆將卡勾檔住，防止受力或做落 摔測試時上下蓋裂開
4
卡勾的設計對成品外觀的影響
右邊的卡槽膠的 流動性較好，而 左邊的較差成T字 型所以，右邊的 卡槽應力痕較左 邊的會小些
組裝壓力 p可以用以下公式計算出
由組裝壓力 p可以計算出拔出力
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球形塑膠卡勾結構的基本原理
球形卡勾的配合方式可以考慮為圓環形卡勾的一種特殊結構，圓環形卡勾的公式適應於球形卡勾 所以這裡不做特別的介紹
卡勾的設計對模具制造的成本有很大的影響
A
B
卡勾B的設計要比卡勾A的設計節約模具制造的費用，因為A需要制做滑塊而B不需要，只要做一個 鑲針即可。