(仅供参考)塑胶产品结构设计--卡扣
塑料件卡扣设计
塑胶件卡口设计1.3 设计考虑因素在设计卡扣时许多问题需要考虑。
包装在卡扣连接周围需要足够的空间。
其周围需要足够的空间让卡钩卡槽运动及达到功能需要，同时也要足够的空间在装配或拆装时让手和工具能够接触到零件。
零件也需要有一个图标来指导维修或从装配件中拆除零件。
另外一个早期需要考虑的因素是卡扣结构装配在使用和从供应商到装配线运输过程中的工作载荷。
工作载荷包括重力载荷，操作载荷及冲击载荷等。
在一些应用场合需要卡扣具有除卡紧固定功能外的其他一些功能。
卡扣能够设计具有防水功能，防尘功能甚至是对空气密封等。
在这些案例中，需要使用合适的O形密封圈或其他类似的零件达到密封的效果。
当需要卡扣结构传递载荷时必须确保零件嵌套在一起即有一定的机械干涉量。
卡扣此时仅维持两零件间此种嵌套关系。
在有些时候，两个刚性塑料或金属材料的零件需要连接但其变形不适合使用卡钩卡槽结构，为解决此问题，可以设计第三个件来卡住或包住两个零件，将两零件紧紧卡住。
确定装配件载荷需要在卡扣设计中是重要的一环。
无论是手工还是自动装配，都必须考虑在装配过程中的载荷。
在设计阶段必须确定零件在装配过程中的位置。
对于手工和自动装配，位置指示都应设计在零件上。
而在自动装配定位销应当在装配夹具中设计。
图1-5 双向卡扣，等截面梁：(a)矩形截面 (b)方形截面 (c)圆形截面 (d)梯形截面 (e)三角形截面 (f)环形截面 (g)上凸扇形截面 (h)内凹扇形截面磨擦系数是影响到在安装和拆装零件时的卡紧力和脱开力的重要因素。
人体工程学研究表明在连续的手工操作中，手受到27N(6 lbf)的力,大拇指受到11N(2.4 lbf)力，手指受到9N(2 lbf)的力时，人身伤害就会发生。
重复的手工装配操作动作应当是线性的，推比拉更好，对于竖直方向上的装配应当将零件件从上往下装配进去。
与此动作相关的位置应该与操作人员站立或坐着的位置垂直。
理论上，两种材料之间的磨擦系数在0到1之间，并达不到0或1的情况。
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（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。
产品结构设计准则--卡扣设计 ( Snap Joints )
产品结构设计准则--扣位( Snap Joints )基本设计手则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。
扣位的设计虽可有多种几何形状，但其操作原理大致相同：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；及後，藉着塑胶的弹性，勾形伸出部份即时复位，其後面的凹槽亦即时被相接零件的凸缘部份嵌入，此倒扣位置立时形成互相扣着的状态，请参考扣位的操作原理图。
扣位的操作原理如以功能来区分，扣位的设计可分为成永久型和可拆卸型两种。
永久型扣位的设计方便装上但不容易拆下，可拆卸型扣位的设计则装上、拆下均十分方便。
其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有适当的导入角及导出角方便扣上及分离的动作，导入角及导出角的大小直接影响扣上及分离时所需的力度，永久型的扣位则只有导入角而没有导出角的设计，所以一经扣上，相接部份即形成自我锁上的状态，不容易拆下。
请叁考永久式及可拆卸式扣位的原理图。
永久式及可拆卸式扣位的原理若以扣位的形状来区分，则大致上可分为环型扣、单边扣、球形扣等等，其设计可参阅下图。
球型扣（可拆卸式）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。
常用的悬梁扣位是恒等切面的，若要悬梁变形大些可采用渐变切面，单边厚度可渐减至原来的一半。
其变形量可比恒等切面的多百分之六十以上。
不同切面形式的悬梁扣位及其变形量之比较扣位装置的弱点是扣位的两个组合部份：勾形伸出部份及凸缘部份经多次重覆使用後容易产生变形，甚至出现断裂的现象，断裂後的扣位很难修补，这情况较常出现於脆性或掺入纤维的塑胶材料上。
塑料卡扣设计标准(一)
塑料卡扣设计标准(一)塑料卡扣设计标准塑料卡扣是一款广泛应用于服装、箱包、鞋类等行业的配件，其设计标准对于产品的成型、使用寿命、外观效果等方面都具有至关重要的影响。
塑料材料选择选择合适的塑料材料对于塑料卡扣的成型和性能至关重要。
常用的材料有PP、POM、PC等，其特性及应用范围如下：•PP（聚丙烯）：韧性好、成本低，适用于一些低要求的轻型产品。
•POM（聚甲醛）：刚性强、硬度高，适用于高要求的外观效果和使用寿命的产品。
•PC（聚碳酸酯）：韧性好、抗冲击性能好，适用于各类高要求场合。
卡扣结构设计卡扣结构设计是保证卡扣成型效果和使用寿命的重要环节。
一般来说，标准的卡扣结构应具备以下特点：•滑爪长度：滑爪长度应合适，过长容易影响成型，过短则容易导致失效。
•开口长度：开口长度应根据实际需要合理控制，过长过短都不利于产品使用。
•螺旋弹力片：螺旋弹力片设计应合理，过薄则容易损坏，过厚影响灵活性。
•卡扣厚度：厚度应根据产品实际使用要求确定，过薄影响承载能力，过厚则增加成本。
成型工艺要求成型工艺是保证产品稳定性及外观效果的关键环节。
一般来说，标准的成型工艺应具备以下特点：•温度控制：温度控制应准确可靠，过高则容易导致产品变形，过低则影响成型效果。
•压力控制：压力应适中，过大易导致产品表面出现压痕，过小则影响成型外观和性能。
•时间控制：时间控制应准确可靠，过久则容易导致产品缺陷，过短则影响成型效果。
检测标准及要求检测标准是确保卡扣质量及稳定性的重要保障。
一般来说，标准的检测要求应具备以下特点：•强度测试：卡扣承受一定的拉伸、剪切和扭转时的强度应符合相关规定。
•耐用性测试：卡扣应进行一定次数的开合测试，以检测其耐用性。
•环保要求：卡扣应符合相关的环保要求，不含有害物质。
结论设计合理、成型精细、检测标准，是确保塑料卡扣质量和外观的关键环节。
只有遵循上述标准，才能生产出优质的塑料卡扣。
塑料卡扣的应用由于塑料卡扣的性能稳定、成本较低，其应用范围非常广泛。
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．。
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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2.4.3a
b.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2.4.3b
c.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2.4.3c
d.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2.4.3d
e.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.。