塑料件卡扣連接設計的案例
塑料件卡扣連接設計大全
塑料件的連接
通過機械、焊接、粘接等連接手段對塑料件形成特定約束的連接方式。
卡扣連接
卡扣連接是通過集成在零件上或分離的定位功能件和鎖緊功能件共同作用對零件形成特定約束的連接方式，其中鎖緊功能件在裝配過程中發生形變，隨后又恢復到它原始位置從而形成鎖緊并提供保持力。
定位功能件
定位功能件是相對非柔性的約束功能件，它們保證裝配件和基本件之間的精確定位，提供鎖緊力以外的分離抵抗力，承受約束行為中主要的載荷。
鎖緊功能件
鎖緊功能件是在裝配過程中彈性變形，并在裝配到位后恢復到原始位置從而形成鎖緊并提供保持力的約束功能件。
基體件
基體件是在連接過程中相對較大，在裝配運動中可以視為靜止不動的零件或總成，可以視為連接的基準。以汽車為例，對大部分需要裝配的飾件來說，車身就是基體件。
裝配件
裝配件是需要通過約束連接到基體件上的零件或總成。
4.2.1.1 連接類型
卡扣連接可以是最終連接也可以是其他連接出現之前的臨時連接。
當在產品的使用壽命中始終使用卡扣形式進行連接，則卡扣連接為最終連接；當卡扣僅將連接保持到其他連接出現，則卡扣連接為臨時連接，臨時連接也僅要求在該周期內保證連接可靠。
4.2.1.2 連接后的保持
保持涉及鎖緊副的特性：永久鎖緊和非永久鎖緊。保持特性由產品功能進行定義。
l 永久鎖緊是設計為連接后不再分離的，這種鎖緊一旦接合必須借助工具才能分離，并且往往會造成零件的損壞，這樣的連接是不能進行維修的。
l 非永久性鎖緊是設計為可在連接后進行分離的，這種連接的鎖緊功能件可依靠分離力變形或人為施加變形力而與對手件脫開，非永久鎖緊連接的鎖緊功能件的脫開方式應在設計時進行定義。
展開 塑料件(卡扣等)設計標準
塑料件(卡扣等)設計標準
【產品設計】塑膠件關于扣位（卡扣）的設計分享---好文必藏
卡扣是用于一個零件與另一零件的嵌入連接或 整體閉鎖的機構,通常用于塑料件的聯接,其材料 通常由具有一定柔韌性的塑料材料構成。卡扣連接 最大的特點是安裝拆卸方便,可以做到免工具拆卸。
1、扣位
扣位也稱卡扣，是塑膠件連接固定的常用結構,在強度要求不高的情況下可以用于代替螺絲固定。扣位設計在于“扣”,需要結合緊密,保證測試強度,達到安裝目的即可.卡扣常做在裝飾件固定,面底殼組裝,屏固定,按鍵限位,蓋體扣合,方向球等結構處。
2、卡扣分公扣,母扣,公扣為凸,母扣為凹.卡扣原理:
扣合前:有導向斜角引導扣合方向,公母扣均做導入角,一般取60°,45°.
扣合中:公扣彈性臂變形壓入,彈性臂要保證變形,強度要足夠,一般變形量≧扣合量.
扣合后:公扣凸與母扣凹貼合,分離方向不易取出,要求扣合面或扣合角小于導向斜角.
3、卡扣常見形式及尺寸
a.裝飾件扣合,一般為一端插入,另一端扣合,扣合量0.3-0.7mm,插入0.6-1.5mm,如裝飾片,電池蓋,屏固定及充電器面底殼扣合等,也有全扣位結構,扣位較多,還會增加輔助導向骨.如手機蓋。
b.下圖結構常見內部隱藏扣,不易拆卸,死扣結構;在公扣部件上做插穿結構,可通過插穿孔方便拆卸。
如路由器將公扣結構作在面殼壁厚內側,母扣做在底殼內部,很難拆卸.液晶顯示屏外殼也做類似死扣。
c.下圖結構常見面底殼組裝,第一組圖在組合后常會在公扣端加管位骨限制錯開,第二組則可以不用特別要求。
展開 塑膠件的結構設計：卡扣篇（下）
對于一些特殊結構，也可以通過插入鎖銷填充卡扣背面的空間，防止卡扣偏斜導致卡合量Y值減小而脫開。
2. 約束完整性
卡扣在裝配或拆卸的過程中，實際上是裝配件相對于基體件的運動，裝配件如果沒有約束，其最終狀態是不確定的，也是不穩定的；約束，就是裝配件相對于基體件的運動控制。
約束的完整性包括定位和鎖緊，如果說鎖緊是卡扣連接的最終目標，那么約束就是實現最終目標最基本的關鍵要求。
常見的鎖緊件包括鉤爪、卡爪、環套、扭桿和止逆等，鎖緊件與配合件組合形成鎖緊副。
常見的定位件包括：銷、錐銷、導軌、楔、卡爪、表面、邊緣、凸耳、凸臺、槽、孔和活鉸鏈等，定位件與配合件組合形成定位副。
鎖緊副之前文章已經以懸臂梁卡扣為例進行大篇幅介紹，以下主要針對定位副做進一步介紹。
一個好的連接結構，應該是首先被導向，然后是定位，最后才是連接緊固，對卡扣連接而言，也應如是。
卡扣設計定位結構有以下好處：
l 定位結構起到導向作用，便于裝配；
l 確定唯一裝配位置，防止裝配不當損壞卡扣；
l 提高卡扣的配合精度，從而提高卡扣的連接強度；
l 抵抗卡扣某方向上的分離力，從而提高卡扣的連接強度。
定位結構在零件上一般會以兩種方式存在：
l
一種是零件本身就存在的，能起到局部定位功能的結構，如零件的邊緣和表面等。零件本身的定位結構精度低，不易實現尺寸的控制與微調。
l 一種是經過特殊設計，用來實現某種定位功能的結構，比如凸臺、柱子、孔、導軌、鉸鏈等。這種定位結構精度高，容易實現尺寸的控制與微調。
展開 
塑膠件的結構設計：卡扣篇（上）
一、卡扣的含義
卡扣：也稱卡鉤、卡口、扣位，是產品結構上常用的一種連接固定結構，一般需要另一與之配合的零件實現連接效果，尤其在塑膠件上較為常見，兩個零件的連接方式有很多種。
二、卡扣連接的優缺點：
相對于其他連接方式，卡扣是一種比較經濟、有效、簡單便捷的塑膠連接方式，具體表現為：
經濟性：塑膠卡扣可以在塑膠件上直接成型，裝配時無需其他緊鎖配件，如螺絲、螺母等，節約成本。
有效性：卡扣的連接強度可以滿足大部分產品設計，在一些需要更高連接強度的產品中，卡扣可以作為一種輔助連接，如螺絲+卡扣。
簡單便捷性：通過合理設計，卡扣連接可以實現快速裝配和拆卸，拆裝過程甚至可以無需輔助工具。
同時，卡扣連接也是一種可以對產品外觀的完整性保持良好的連接方式之一，特別是對外觀有高要求的消費電子產品領域，卡扣連接是應用最廣泛的連接方式。
但，卡扣連接同樣也有些缺點：
模具成本高：除特別設計外（碰穿），卡扣在模具上成型一般需要設計斜頂或行位，這些模具結構的數量會影響到整個模具的成本。
精度要求高：卡扣的配合精度要求高，模具上一般難保證一次性做到位，需兩到三次試模調配。
連接質量不易評估：某些卡扣裝配連接后由于從外部看不到，無法有效判斷最終的連接狀態和效果，容易造成人為裝配不到位而使連接質量打折扣。
連接強度不足：除非卡合量足夠，否則卡扣容易由于塑膠件變形而松脫，特別是在一些需要過跌落測試的產品，只設計卡扣連接一般滿足不了測試要求。
可拆卸次數有限：除一些采用韌性較好的材料或經過特殊結構設計的卡扣外，一般大部分卡扣的拆卸次數都有限，卡扣由于多次拆卸變形，導致卡合量減小，連接效果降低。
不可復原性：卡扣一旦斷裂，即失效，無法再補救，整個零件可能因此報廢。
展開 塑膠件的結構設計：卡扣篇（中）
接上篇：塑膠件的結構設計：卡扣篇（上）。
卡扣設計的原則
卡扣設計的最終目標是要實現兩個零件之間的成功連接固定，要達到連接固定的效果，卡扣設計時需要從以下幾方面進行考慮：連接可靠性、約束完整性和裝配協調性，它們是卡扣連接成功的關鍵要求，其他要求還應該包括制造工藝的可行性、成本的高低等。
連接可靠性，是卡扣設計中最重要的一個設計指標，一般會從以下幾個方面去考慮：
l
連接符合功能預期；
l 連接強度；
l 在用戶使用過程中不發生分離、松動、破損、噪聲；
l 能夠適應使用過程中因環境因素引起的產品變形或蠕變；
l 保證維修拆卸的功能與設計預期一致。
實際上，在產品設計過程中，會根據產品的定位、部件的功能以及成本去選擇需要滿足的連接可靠性要求，并不是每個設計都需要完全滿足以上要求，比如有些設計不需要經常拆卸或維修，那么設計符合前三點就可以，如果需要經常拆卸，那么就需要考慮拆后卡扣的功能與設計預期一致，此時卡扣設計的類型選擇或具體設計參數上就會有所改變，比如下圖中同樣是電池蓋，但是應用在充電寶和遙控器上卡扣的設計就會不同。
下面針對懸臂梁卡扣的連接強度計算進行分析介紹：
一、常見的懸臂梁卡扣的主要有以下參數：
1、梁根部的厚度Tb
T
b
一般為壁厚T
w
的50%~60%，太小可能會存在充模和流動問題，太大可能會存在冷卻問題，進而會導致大的殘余應力、縮孔和縮痕。當梁是從壁面延伸出來時，T
b
可等于T
w
。
展開 輕量化連接技術參考文件 塑料連接技術：設計師和工程師手冊
輕量化連接技術參考文件 塑料連接技術：設計師和工程師手冊（第2版）.pdf
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3.同一零件有兩種皮紋的交接區域，如門護板本體，同一零件上不同區域定義了兩種皮紋，兩者的交接區域皮紋腐蝕尤其要保證兩種皮紋的平緩過渡，通常是對R角要做相應的處理，比如說過R角稍淺或是在離接縫2-3mm的地方開始變淺。
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【專業積累】塑料件鑲入螺母的設計，你會嗎？
超聲螺母
超聲埋置是一種通過超聲振動,使螺母與工件表面及內在分子間的磨擦而使傳處到接口的溫度升高，當溫度達到此工件自身的軟化溫度時，將螺母埋植于膠件中，當震動停止，工件同時在一定的壓力下冷卻定形。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
二、塑膠孔設計與螺母選擇
圖1 螺母基本尺寸
圖2 塑膠基本尺寸
注：D:螺母外徑 L:螺母長度 d:螺母底座 C:塑膠孔徑 W:塑膠孔壁厚 Y:塑膠孔深
三、塑膠孔與螺母的選擇參數
1、d尺寸為螺母底座，也稱導向定位部分，在埋入前與塑膠C部分配合，因此 螺母底端d部分要比塑膠BOSS內孔徑C尺寸小，以方便定位；
2、D尺寸為螺母外徑，它與塑膠BOSS內孔徑C尺寸相配，一般手機螺母塑膠 內孔徑比螺母外徑小約0.25-0.3mm；（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
3、L尺寸為螺母長度，它與塑膠BOSS孔深度Y尺寸配合，一般塑膠孔深比螺 母高（長）度大0.5-1.0mm的深度用于儲膠；
4、W為塑膠孔壁厚，一般塑膠BOSS孔肉厚為0.8-1.0mm以上，螺母尺寸規格 越大，肉厚越大。
展開 Moldex3D模流分析之多元化的塑料件設計與制程
現今塑料產品的制造，多材質射出成型(MCM)制程已經廣泛地被應用于多元化的塑料件設計與制程。MCM制程主要是利用兩種或多種材料，或使用相同的材料但不同的顏色，或是以回收材料和原料混合射出注入模具內來生產產品。利用此制程生產出的產品不僅融合了多種顏色，還可具備多種功能，比如皮層/核心層等三明治結構的組合。然而， 于現實生產中應用MCM制程，還是必須面臨許多的問題與挑戰。例如，MCM制程可能牽涉到多種嵌件、或多種不同材料，因此單一材料射出成型的設計與開發規則，常常不能直接套用于MCM。另外，由于MCM制程復雜性和多材質之物理機制，若以傳統的單一材料射出成型的經驗法則，很難推敲MCM制程與機理，因此無法有效對于關鍵成形條件進行優化或設計變更，造成質量控制上的不確定性。
圖一 具有多功能性的單一產品: (a) 多顏色材質化妝品包裝瓶 (b) 模內裝配而成的玩具 (c) 耳掛式耳機
為了進一步厘清并了解MCM制程，以期未來能進一步掌握此等制程，首先，我們可以將非常復雜多元的MCM制程歸納成為兩大類，如圖二所示。第一類為當兩種材料復合成型時，將產生明確之中間界面(distinct interface)，此類常見的制程，包括嵌入成型(insert molding)、包覆成型(over molding)、和多射依序成型(sequential multiple shot molding)。第二類則為當兩種材料復合成型時，將產生不確定之中間界面(uncertain interface)，此類常見的制程，包括共射成型(co-injection)，雙射成型(bi-injection)，針對不確定之中間界面系統，產品設計者如何能正確推測出最佳澆口位置，以及材料比例，使其成品得以獲得理想的材料分布與產品特性，對產品設計人員將是相當大的挑戰。
展開 模具人必看——塑料件設計基本常識
模具人必看——塑料件設計基本常識
塑膠件的結構設計：螺紋連接結構篇（上）
塑膠件的連接結構，有兩種應用較廣泛，一種是卡扣連接（之前文章已有介紹），另一種是螺紋連接。其中螺紋連接我認為是應用最廣泛、最常見的連接結構。基于成本考慮，盡管大家都在盡量減少螺紋連接的使用，但是，對于絕大部分產品結構設計的需要，螺紋連接結構還是很難完全被取代，因為，其相對于卡扣連接有以下優點：
連接強度比卡扣大得多，即使受到額外負載也不容易松脫，可靠性高；
可拆卸次數多，特別是使用機牙螺絲的情況下，連接強度并不會受影響很大；
螺絲柱在模具上成型方便，模具結構簡單，且容易調整；
操作簡單，易學，誰不會打個螺絲呢。
當然，相對于卡扣，其缺點如下：
成本相對高些，螺絲、螺母、電批、螺絲刀等緊固件與工具的成本；
對于外觀零件，會在外殼上存在放置螺絲以及操作的孔洞，破壞外觀的完整性；
裝配時間長，預埋螺母、放置螺絲、使用電批或螺絲工具的時間成本，間接增加裝配成本；
螺紋連接的結構類型少，設計自由度比較受限，常常在主出模方向設計居多。
結合卡扣和螺紋連接的優缺點，在實際產品結構設計上，常常兼容這兩種連接方式，使產品能夠實現性能與成本的平衡。
塑膠件的螺紋連接結構一般有以下兩種：
一種是采用機械牙螺絲（簡稱機牙螺絲）的結構；
一種是采用自攻牙螺絲（簡稱自攻螺絲）的結構；
這兩種結構比較常見的結構形式如下圖，共同點是兩個塑膠零件上分別有用于與螺絲配合的螺絲柱（BOSS柱）和用于支承螺絲頭的套司；區別在于采用機牙螺絲的螺絲柱內孔需預埋螺母。
展開 基于ABAQUS的連接器端子件優化設計
摘要：針對金屬零件的結構設計，提出一種基于應變能密度的分析和優化方法，使其滿足強度需求的同時降低塑性變形。此方法結合Abaqus有限元模型的自動修改技術，以零件體積為約束，最小化節點的應變能密度為優化目標，在優化迭代循環中對指定零件區域的節點進行移動，使此區域的應力應變均勻分布，達到減小局部集中應力的目的。以電子連接器的金屬端子件為例，應用上述方法對其進行優化設計，獲得了具備更小塑性變形值，且結構性能增強的端子件結構。
關鍵詞: 應變能密度；連接器端子件；優化設計；結構分析
中圖分類號：TG386 文獻標識碼：A
基于ABAQUS的連接器端子件優化設計_20151129.pdf
展開 塑膠件的結構設計：螺紋連接結構篇（下）
實際上此螺絲柱的外徑有點過大，如果是外觀件應適當減小一點，強度可以通過添加加強筋增強，如下圖：
如果螺絲柱外徑無法減小，或者還需要更大，如圖 4 所示， 螺絲柱外徑為 9 mm（避免打裂），螺絲孔內徑為 3.4 mm，因此螺絲柱兩側壁厚 2.8 mm，所以在螺絲柱根部背面會產生縮痕現象。
為解決此種結構導致的縮痕，需將螺釘柱設計成“塔狀”形式的橋接結構，此處模具上通過斜頂出模，上面已經有提到過，如圖5所示。上面螺絲柱可以按照所需規格尺寸設計，底部支撐筋條設計成 1 mm，這樣既能保證螺絲柱結構強度，有效降低螺絲柱的高度，同時也能避免縮痕問題的出現。
圖：“塔狀橋接”結構在實際產品上的應用
當螺絲柱設計在比較陡的斜面上，易產生尖鋼薄鋼，其根部靠近斜面側的膠厚比較厚，易產生縮痕，注意做防縮處理：把螺絲柱移到平面上；做“塔狀橋接”結構；做“火山口”結構。
圖：“火山口”結構在實際產品上的應用
2）螺絲柱側壁導致的縮痕
3）模具結構、注塑參數導致的縮痕
進澆口離螺絲柱較遠，壓力損失大，保壓不充分，補縮作用不明顯，縮痕易產生。
三、金屬螺紋嵌件
如果您需要制造具有更牢固連接和可重復使用螺紋的塑料部件，金屬螺紋嵌件是您的
最佳選擇。
前兩篇主要介紹的是自攻螺絲柱的相關內容，機牙螺絲柱的結構由于大部分跟自攻螺絲柱結構類似，在這里我就不重復介紹了，區別的地方主要是金屬螺紋嵌件預埋，其相對應的螺絲柱結構有些變化。
展開 塑膠件的結構設計：螺紋連接結構篇（中）
接上篇：塑膠件的結構設計：螺紋連接結構篇（上）
塑膠件螺紋連接結構的設計原則：
連接強度原則；
成型性原則；
一、連接強度原則
在上篇中提到，由于檢查緊固力的方法很復雜，我們通常通過扭矩值來確認施力情況，也就是說，緊固力的大小可以通過扭矩值來表征，如果擰緊扭矩越大，相對于的緊固力就越大,，連接強度就越大。
由公式：擰緊扭矩Tα=Tr+X(Tf-Tr)可知，如果需要增大擰緊扭矩Tα，可以通過增大攻牙扭矩Tr和滑牙扭矩Tf來實現。
增大攻牙扭矩Tr
，這會導致前期攻牙階段的安裝扭矩變大，前期顯得很吃力，同時導致擰緊扭矩T
α
的范圍太窄，容易造成滑牙，這不是我們想要的結果。
增大滑牙扭矩Tf
，也就是增大了滑牙扭矩T
f
和攻牙扭矩T
r
之間的差值(T
f
-T
r
)，這樣的結果是擰緊扭矩T
α
增大了，同時使得擰緊扭矩Tα在一個較大的容差范圍內。
那么，如何增大滑牙扭矩Tf呢？
滑牙緊固力公式：
滑牙扭矩公式：
由以上公式可知，增大以下因素：σt（塑膠材料的拉伸屈服應力）；Dp（螺絲中徑）；L（螺紋旋合深度）；f1（螺紋與塑膠之間的摩擦系數）；f2（螺絲頭底部與塑膠之間的摩擦系數）；p（螺絲的螺距）；都可以增大滑牙扭矩Tf。
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