结构设计之卡扣设计
卡扣设计——精选推荐
卡扣：1.1简介类似压配合，卡扣也是一种不使用多余零件或紧固件将两个零件装配的简单装配方式。
卡扣结构运用了锁臂原理，由卡钩和卡槽组成。
装配过程中，卡钩配合件使之变形或部分变形。
一旦卡入卡槽，卡钩回弹到其原来位置。
卡钩和卡槽相互作用使卡扣具有卡紧力。
卡扣结构可以用于联接不相似的两个聚合物材料零件或完全不同材料的零件，如金属件和塑料件。
卡扣被广泛用于安装工具，机箱，电子元件，包装盒，玩具，汽车零部件，医疗器械等成千上万种产品上。
现在存在一种简化制造成本的趋势，而卡扣通过本身具有的结构起到坚固作用正好符合此趋势。
卡扣不需要额外的装配工具简化了紧固安装。
依靠良好的设计，在最终产品中卡扣结构可以隐藏于不能直接看到的地方。
成功的卡扣结构依赖于精确的工程技术，尽管此结构已经被使用多年，但直到近些年制造上的需要才促成更多的可靠的卡扣设计问世。
卡扣有两个主要的大类。
永久卡扣或一次装配的卡扣，经常使用在一次性消费产品上，此类卡扣在产品制造工序中安装且永不会拆开。
多次卡扣使用在多次使用产品上，如笔帽和瓶盖，会多次打开合上，还比如维修时需要拆开的汽车零部件。
两类卡扣结构都包括一些设计原理。
一个悬臂梁，卡扣结构使用该结构轴向插入与之配合零件的卡槽中。
一个弯曲梁，悬臂梁的变体，即悬臂梁弯曲。
环形卡扣是一种圆形或椭圆形的连接被用在如笔帽和瓶盖中。
球形卡扣卡入一个具有缺口的配合件。
扭转梁用剪切力保证其位置固定。
卡扣结构于制造工艺大有裨益。
通过减少零件数，能够节省仓储费用，节省人力成本，减少库存，减少供应商数量，削减运输处理及所有由额外零件带来的费用。
同时也能够节省装配时间。
但卡扣结构也比其他工艺更依赖于前期的设计。
不正确的卡扣结构在装配中甚至装配前可能会出现断裂的情况。
本章将深入讨论三种不同的卡扣结构，材料选择的原则，几何及性能等设计细节分析。
1.2 材料考虑因素材料对于卡扣结构影响极大。
聚合物通常能分为刚性或柔性两种。
不同的使用场合两种特性都适合卡扣使用。
卡扣结构设计范文
卡扣结构设计范文首先，卡扣结构的原理是通过卡扣的形状和弹性使得两个部件能够互相卡合，从而实现连接和固定。
一般来说，卡扣由两个主要部分组成：底部部件和上部部件。
底部部件通常是一个具有凹槽的金属或塑料片，上部部件则是一个带有凸出部位的金属或塑料片。
当底部部件插入上部部件中时，凸出部位会扣入凹槽中，形成一个紧密的连接，从而可以固定住物体。
其次，卡扣结构可分为几种常见的类型。
最常见的类型是胶扣卡扣结构。
这种结构是利用胶扣的弹性特性，通过将两端的凸出部分插入两侧的凹槽中来实现连接。
此外，还有磁铁卡扣结构，它利用两块磁铁互相吸附来实现连接。
还有钩扣卡扣结构，它由一个钩形部件和一个环形部件组成，通过钩形部件的钩形插入环形部件的环中来实现连接。
除了这些常见的卡扣结构外，还有一些其他类型的特殊卡扣结构，如拉链卡扣和按扣。
最后，卡扣结构在各种领域中都有广泛的应用。
在服装领域，卡扣常用于衣领、袖口和裤腰等位置的固定。
在包袋领域，卡扣则用于包袋的开合口和内部的隔层固定。
在鞋类领域，卡扣则用于鞋带和鞋面的固定。
除了这些应用外，卡扣结构还可以用于家居用品、汽车座椅和箱包等产品上。
总之，卡扣结构设计是一种简单、方便且牢固的连接和固定装置，它通过卡扣的形状和弹性实现连接和固定。
卡扣结构可以分为胶扣、磁铁、钩扣和拉链等几种类型，每种类型都有其独特的特点和优势。
这种结构设计在服装、包袋、鞋类和家居用品等领域有广泛的应用。
希望本文能够给您对卡扣结构设计的理解提供一些帮助。
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。
卡扣设计
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。
卡扣结构设计的几种形式
卡扣在产品结构中作用是什么？卡扣主要作用是连接前后壳，稳定间隙，方便组装，节约单价成本。
缺点是没有螺钉强度好，可靠性高。
当然，只要卡扣分布与强度设讣好，再结合合理的螺钉位置布局，就可以打造岀一套完美的产品结构。
即满足了结构强度，也满足了成本需求，更满足了装配要求，是不二选择的最佳方式，卡扣在整个产品结构当中主要起辅助作用。
以下说说常用的几种卡扣结构方式【一】卡扣设计在止口上，母扣为穿孔用途：常用于手机，智能设备，充电宝，电脑显示器，电视机等电子产品主体前后壳上。
优点：巧省内部结构空间，外观不易缩水缺点：母扣强度太弱，反复拆卸易断【二】卡扣设计在止口上，母扣下方走斜顶用途：常用于手机，智能设备，充电宝，电脑显示器，电视机等电子产品主体前后壳上。
优点：卡扣结构强度好，外观不易缩水缺点：需要足够的内部结构空间，模具设计需多做一件斜顶。
【三】卡扣设计在止口上，母扣封胶做筋位加强用途：常用于手机，智能设备，充电宝，电脑显示器，电视机等电子产品主体前后壳上。
优点：巧省内部结构空间，外观不易缩水缺点：母扣强度太弱，反复拆卸易断，另外加强筋位厚度设计不能太厚，防止缩水【四】弹力卡扣用途：常用于电子产品支架配件固圧上。
优点：弹力好，强度好，方便拆卸缺点：弹力壁设计需要有一定的高度，太低会造成弹力失效，拆卸力度加大，另外加强筋位厚度设计不能太厚，防止缩水【五】活动推勾卡扣用途：常用于电子产品活动盖上。
优点：强度好，配合紧密，方便拆卸缺点：需要一泄的后退行程空间来活动装配，对于空间狭小的产品不适合【六】拨动弹力卡扣A用途：常用于电子产品活动盖上，早年的功能手机电池盖常用。
优点：弹力好，配合紧密，方便拆卸缺点：需要一泄的后退行程空间来活动装配，对于空间狭小的产品不适合，另外扣合屋不能太大，否则不易拆卸。
【七】拨动弹力卡扣B用途：常用于电子产品活动盖上，遥控器，智能配件电池盖上。
优点：弹力好，配合紧密，方便拆卸缺点：外观不美观，有缺口，另外需要一妃的弹力后退空间来活动拆卸，对于空间狭小的产品不适合，另外扣合疑不能太大，否则不易拆卸.【结语】1,所有卡扣扣合量需要根据实际产品所需要的设计要求去设计，常规设计卡合量在0. 3-0. 6mm之间，然后会预留0.2mm的改模加胶空间。
结构设计-卡扣设计说明
直臂卡扣设计---参数计算
直臂卡扣设计---参数计算
卡扣 1.通常上盖设置跑滑块的卡勾，下盖设置跑斜顶卡勾。 因为上盖的筋比较多，而且上盖的壁通常比下盖深，为避免斜顶无空间脱出。
2.上下盖装饰线的选择
3.卡勾不可以间隔太远， 否则容易开缝。
卡扣
卡扣
小定位PIN
许用应变：根据胡克定律: E
式中：σ为应力，ε为应变 ， E为弹性模 量。
在卡扣连接弯曲弹性模量用正割模数来代替 故而：
对需要经常拆装的连接，许用应变之选取应该留有余量，可将实际使用值取需用应变的0.5倍，
直臂卡扣设计---参数计算
直臂卡扣设计---参数计算
直臂卡扣设计---参数计算
许用过盈量(y)：许用过盈量(y)即许用挠度（Y）,也就是卡入时悬臂前端产生的弹性变形 的尺寸。 挠曲力（P）：挠曲力即当卡入时施加在悬臂前端的垂直力，当悬臂产生弹性变形( 不是塑性 变形)，此时的变形李被称之为许用挠曲力。 （计算挠曲力是计算卡入力的需要，实际上有的悬臂卡扣连接的装配和拆开就是施加卡入力而 完成的挠曲力。)
对于梁时壁面的延伸：Tb应该等于壁厚，若不等于应该逐渐过度。
Tt-保持功能件处的粱厚度
一般来说Tt=Tb ，但是当粱的根部的应变较高时，全长带锥度的粱可以将应变均匀的分布在粱上，减少根部产生过应变的概率，常见的锥度为Tb ： Tt=1.25~2。(2倍是常用的数据)当粱的长度与厚度比小于5时，可采用锥度粱设计，当然这样会保持强度降低。不要将悬臂梁从保持面到根部都做 成锥形，这样机会所有的应变都移动到根部，反而容易损坏。根部用圆角。
插入面角度会影响装配力，实际上，最大插入角应该尽可能的小，以减小装配力，合理的角度为25°~35°之间，大于等于45°会使装配困难
结构设计-卡扣设计PPT课件
Tt-保持功能件处的粱厚度
一般来说Tt=Tb ，但是当粱的根部的应变较高时，全长带锥度的粱可以将应变均匀的分布在粱上，减少根部产生过应变的概率，常见的锥度为Tb ： Tt=1.25~2。(2倍是常用的数据)当粱的长度与厚度比小于5时，可采用锥度粱设计，当然这样会保持强度降低。不要将悬臂梁从保持面到根部都做成锥形 ，这样机会所有的应变都移动到根部，反而容易损坏。根部用圆角。
Y-根切深度； α-所设计的插入面角度（自由状态时） β-保持面角度（自由状态）； δ-装配偏斜（一般与Y相等）
由于材料性质和加工工艺的不同，本规则不具备通用性，仅仅帮助进行技术分析，悬臂卡扣设计是一个不断 反复的过程，需要不断调整才能做出合格的产品。
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卡扣设计--直臂卡扣
Tb-壁面处的粱厚度
对于梁与壁面垂直的情况；梁根部厚度约为壁厚的0.5~0.6T,厚度太大可能出现冷却问题，造成较大的残余应力、收缩、凹陷等。太小可能存在对充模和 流动性问题。
Lb-梁的长度
Lb梁的长度至少为5倍壁厚（5Tb），首选10倍的壁厚（10Tb）。如是大于10倍的壁厚的话，可能会发生翘曲 和充模问题。小宇5倍壁厚的话，梁将承受很大的剪切作用以及梁根部的弯曲，在装配过程中损坏的可能性 变大，根部会产生很大的应变。
Wb-壁面处的粱宽度
应变不是宽度的函数，粱的强度可以通过增加粱的宽度得到改善，而不会造成应变的增大，这可以作为需要更大保持强度而增加粱厚度的替代 方案， 粱的宽度也可以带锥度，这样可以减少粱根部应变，但是不如厚度带锥度那么有效。粱的宽度必须带4：1的锥度时，才能起到厚度2：1的效果
许用应变：根据胡克定律: E
式中：σ为应力，ε为应变 ， E为弹性模 量。
结构设计-卡扣设计
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直臂卡扣设计---参数计算
许用过盈量(y)：许用过盈量(y)即许用挠度（Y）,也就是卡入时悬臂前端产生的弹性变形的尺 寸。 挠曲力（P）：挠曲力即当卡入时施加在悬臂前端的垂直力，当悬臂产生弹性变形( 不是塑性变形) ，此时的变形李被称之为许用挠曲力。 （计算挠曲力是计算卡入力的需要，实际上有的悬臂卡扣连接的装配和拆开就是施加卡入力而完成 的挠曲力。)
对于梁与壁面垂直的情况；梁根部厚度约为壁厚的0.5~0.6T,厚度太大可能出现冷却问题，造成较大的残余应力、收缩、凹陷等。太小可能存在对充模和 流动性问题。
对于梁时壁面的延伸：Tb应该等于壁厚，若不等于应该逐渐过度。
Tt-保持功能件处的粱厚度
一般来说Tt=Tb ，但是当粱的根部的应变较高时，全长带锥度的粱可以将应变均匀的分布在粱上，减少根部产生过应变的概率，常见的锥度为Tb ： Tt=1.25~2。(2倍是常用的数据)当粱的长度与厚度比小于5时，可采用锥度粱设计，当然这样会保持强度降低。不要将悬臂梁从保持面到根部都做成锥形 ，这样机会所有的应变都移动到根部，反而容易损坏。根部用圆角。
Y-根切深度； α-所设计的插入面角度（自由状态时） β-保持面角度（自由状态）； δ-装配偏斜（一般与Y相等）
由于材料性质和加工工艺的不同，本规则不具备通用性，仅仅帮助进行技术分析，悬臂卡扣设计是一个不断 反复的过程，需要不断调整才能做出合格的产品。
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卡扣设计--直臂卡扣
Tb-壁面处的粱厚度
塑料件的连接
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卡扣设计--直臂卡扣
Tb-壁面处的粱厚度； TW-粱处的壁厚 ； Tt-保持功能件处的粱厚度 ； Lb-梁的长度； Lt-锁紧件的总长度； Lr -保持功能件的长度 Le-粱的有效长度（粱的根部到配合功能键与插入或保持面接 触点的距离）
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扣位裝配法 (Snap Fastening)
扣位不但提供一種簡單及快捷的裝配模式，更是一種低成本而可靠性的緊接技術。
扣位的優點
扣位裝拆容易，充份發揮設計作裝配﹝Design for Assembly﹞的意念。
由於扣位與產品同時成形，並且在裝配過程中無需配合額外的物料，如螺絲緊固件或接著劑，因此扣位是一種低成本的裝配方法。
再者，扣位的裝配過程亦非常簡單，一般只需一
個插入的動作，無需作旋轉運動或裝配前產品定位的工作，快捷簡便。
扣位的缺點
扣位裝置經過多次裝入、拆除的動作後，因為疲勞效應，扣位底部連接產品的部份容易斷裂。
斷裂後的扣位裝置難以修補。
這情況對使用脆性或充填塑料的零件特別容易發生。
由於扣位作為產品零件的一部份，扣位的損壞亦即產品零件的損壞，唯一的補救方法就是更換零件。
此外，扣位在產品設計方面，特別在公差上的控制較為嚴謹，公差不當容易產生裝配過鬆或過緊
的現象。
應用範圍
扣位的應用非常廣泛，環形的扣位常見於樽蓋、食物盒的頂蓋。
長形的扣位則應用於皮袋或背囊的開關部份。
U形的扣位亦普遍應用於電器用品、玩具的電池盒蓋等等，實在不勝不枚舉。
基本設計手則
扣位提供了一種不但方便快捷而且經濟的產品裝配方法，因為扣位的組合部份在生產成品的時候同時成型，裝配時無須配合
其他如螺絲、介子等緊鎖配件，只要需組合的兩邊扣位互相配合扣上即可。
扣位的設計雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當兩件零件扣上時，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的
凸緣部份推開，直至凸緣部份完結為止；及後，藉著塑膠的彈性，勾形伸出部份即時復位，其後面的凹槽亦即時被相接零件
的凸緣部份嵌入，此倒扣位置立時形成互相扣著的狀態，請參考扣位的操作原理圖。
如以功能來區分，扣位的設計可分為成永久型和可拆卸型兩種。
永久型扣位的設計方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的
設計則裝上、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適當的導入角及導出角方便扣上及分離的動作，導入角及導出角的大小直接影響扣上及分離時所需的力度，永久型的扣位則只有導入角而沒有導出角的設計，所以一經扣上，相接部份即形成自我鎖上的狀態，不容易拆下。
請參考永久式及可拆卸式扣位的原理圖。
永久式及可拆卸式扣位的原理
若以扣位的形狀來區分，則大致上可分為環型扣、單邊扣、球形扣等等，其設計可參閱下圖。
扣位的設計一般是離不開懸樑式的方法，懸樑式的延伸就是環型扣或球型扣。
所謂懸樑式，其實是利用塑膠本身的撓曲變形的特性，經過彈性回復返回原來的形狀。
扣位的設計是需要計算出來，如裝配時之受力，和裝配後應力集中的漸變行為，是要
從塑料特性中考慮。
常用的懸樑扣位是恆等切面的，若要懸樑變形大些可採用漸變切面，單邊厚度可漸減至原來的一半。
其
變形量可比恆等切面的多百分之六十以上。
不同切面形式的懸樑扣位及其變形量之比較
扣位裝置的弱點是扣位的兩個組合部份：勾形伸出部份及凸緣部份經多次重覆使用後容易產生變形，甚至出現斷裂的現象，
斷裂後的扣位很難修補，這情況較常出現於脆性或摻入纖維的塑膠材料上。
因為扣位與產品同時成型，所以扣位的損壞亦即
產品的損壞。
補救的辦法是將扣位裝置設計成多個扣位同時共用，使整體的裝置不會因為個別扣位的損壞而不能運作，從而
增加其使用壽命。
扣位裝置的另一弱點是扣位相關尺寸的公差要求十分嚴謹，倒扣位置過多容易形成扣位損壞；相反，倒扣
位置過少則裝配位置難於控制或組合部份出現過鬆的現象。
不同材料的設計要點
PA
PBT
POM
PS
PA
免時﹐特別的造模零件是可以達致以上效果。
另一種可得到倒扣效果的設計是考慮塑膠物料的特性。
利用塑膠柔軟的變型﹐將倒扣的地方強頂出模具﹐但通常要注意不會把倒扣的地方括傷。
以下是扣位的計算方式。
尼龍的百份比在5%左右。
脫模角大一點和倒扣的地方離底部高時是可有10%。
PA 內倒扣和外倒扣的百份率計算方式
PBT
扣位有分內扣和外扣﹐外扣的可利用分模面做成﹐內扣的可用變形方式或對碰方式出模。
內扣的可利用算式計算扣位百份率﹐一般在6% 左右﹐玻璃充填的約在1%左右。
P BT外扣位設計方式
P BT用對碰方式的內扣方式
P BT內扣位設計的算法
POM
扣位必須為弧形或轉角弧度要大﹐方便塑膠成品容易滑過模具表面。
並且減少脫落時應力集中的現象。
內置扣位通常比外置扣位難脫模﹐因塑膠收縮時將模蕊抓緊﹐外置式的就剛好相反而易於脫模。
較高的模具溫度使成品較熱﹐易於彎曲變形而易於頂出模具﹐POM的扣位百份率可以比較大﹐可有5%。
POM扣位的計算方式
PS
基本上扣位的設計是不鼓勵﹐但由於設計上的需要﹐則模具上使用凸輪﹑模蕊推出或其它裝置以達成設計要求。