卡扣
關注創建者：精彩如你 創建時間：2018-10-17
卡扣的視頻教程
UG培訓第十五課：產品卡扣設計
卡扣是汽車和電子工業中必然選擇的一種基礎連接結構，卡扣的建模也是非常具有實際意義。 本次課程主要內容如下： 卡扣的功能； 卡扣的設計要點； 卡扣的種類和使用場合。
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直線卡扣機構的Workbench動力學仿真，視頻免費無聲音，操作細致，提供附件（需購買）練習。
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基于workbench的卡扣機構動力學分析，視頻免費無聲音，操作細致，建模過程（需購買）
本視頻教程為基于workbench的卡扣機構動力學分析，視頻免費無聲音，操作細致，主要包括DM詳細建模，運動副及其載荷的設置，以及最后的后處理，step by step（附件沒有提供，建議自己跟隨視頻在DM中建模（需購買）），建議0.5倍速觀看，歡迎私信討論學習。
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卡扣的實例教程
三、卡扣的類型
塑膠卡扣的分類，如果按拆卸難度分，可分為可拆卸卡扣（活扣）和不可拆卸卡扣（死扣），可拆卸卡扣又分為易拆卸卡扣和難拆卸卡扣。
易拆卸卡扣：即不需要工具就可拆卸的卡扣連接。
難拆卸卡扣：需要借助工具才能拆卸的卡扣連接。
不可拆卸卡扣：只能通過破壞零件才能拆卸的卡扣連接。
塑膠卡扣連接主要利用的是塑膠的彈性變形后可回復原來形狀的特性，所以區分以上三種卡扣的不同點在于卡扣的卡合面脫離基體件的配合面的難易程度。
所以，并不是卡合量多少的問題，有些卡扣卡合量雖然少，但是其變形空間小，此種卡扣就難拆卸或不可拆卸。有些卡扣卡合量大，但是其有足夠變形空間，同時也方便通過手動或簡易工具即可拆卸，此種卡扣就屬于易拆卸卡扣。
圖：不可拆卸卡扣
圖：可拆卸卡扣
如果按形狀分，卡扣可分為懸臂式卡扣、圓環式卡扣、球型式卡扣。
1、懸臂式卡扣，這種卡扣最常見，用途最廣泛，很多形式是以此種卡扣演變而成，因此，懸臂式卡扣又細分為以下三種：
1）鉤型懸臂卡扣，最常用的懸臂式卡扣，其力的作用線與中性層有偏矩。
2）套型懸臂卡扣，不太常用，其力的作用線與中性層有重合。
3）異型懸臂卡扣，特殊場合常用，特點是可拆卸次數多，壽命長。
2、圓環式卡扣，常見于圓環型的產品，如筆筒蓋，USB蓋。
3、球型式卡扣，常見于一些類關節轉動的結構，如手機支架。
按裝配過程的運動軌跡分，可分為直線運動卡扣和轉運動卡扣，直線運動卡扣以推、滑運動為典型，轉運動以翻、扭、轉為典型。
1）推運動卡扣，裝配件和基體件在最終鎖定之前產生的接觸時間相對較短。
展開 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。
1. 連接可靠性
連接可靠性最核心的一點就是卡扣需要保證有足夠的保持強度，以下為懸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有關；其中
Wb：卡扣的寬度；
E：卡扣的彈性模量；
Tb：卡扣的厚度；
Lb：卡扣的長度；
Y：卡扣保持面的深度；
μs：卡扣的摩擦系數；
βe：卡扣的保持面角度。
上面參數，除了彈性模量E、摩擦系數μs跟卡扣所用的材料有關外，其他參數跟卡扣的結構設計相關；通過增大Wb、Tb/Lb的比值、Y、βe都可以增強卡扣的保持強度。
1）增大Wb
增大卡扣的寬度W
b
，可以增大梁的剛度以及卡扣保持面與配合件的面積，理論上卡扣寬度越大，卡扣的保持強度就越大，但是實際設計中，考慮到制造與裝配，常常通過設計多個小卡扣代替一個大卡扣。
卡扣的排布：卡扣應均勻設置在零件的四周，以均勻承受載荷，對于容易變形的地方（如零件的角落），可以考慮盡量讓卡扣靠近這些地方。
整圈卡扣一般用在卡合量不大的零件或設計在較軟材料上的零件上，常常采用強脫出模，比如常見的一些日化產品的瓶蓋。
對于一些寬度較大的卡扣，為了提高母扣的強度，可以在大卡扣中設計兩個小卡扣，如下圖。
展開 常見的連接形式有螺栓連接、焊接連接、鉚接連接、粘合連接、磁力連接、卡扣連接等。而卡扣連接是一種能夠降低制造成本，提高裝置效率及便利性的連接方式，特別適合在塑料件上進行開發，廣泛應用在塑料與塑料之間及塑料與金屬件的裝配連接上。
卡扣的類型有很多，按其形狀可劃分為：懸臂式卡扣、圓環式卡扣和球型式卡扣。
1、懸臂式卡扣：這種卡扣最常見，用途最廣泛，很多形式是以此種卡扣演變而成，如安全帶卡扣、書包扣等。
圖 1 懸臂式卡扣
2、圓環式卡扣：常見于圓環型的產品，如筆筒蓋，食品盒等。
圖 2 圓環式卡扣
3、球型式卡扣：常見于一些類關節轉動的結構，如兒童玩具、手機支架等。
圖 3 球型式卡扣
卡扣的結構通常由兩個部分組成：一個是卡扣頭，另一個是卡扣槽。卡扣設計的最基本要求是實現兩個零件之間的連接固定，要達到連接固定的效果，卡扣頭和卡扣槽的尺寸匹配顯得尤為重要。過于緊密的裝配尺寸會讓連接過程變得十分困難且易造成卡扣損壞，而過于松弛的裝配尺寸則會導致卡扣連接晃動，甚至產生脫扣失效。
為了確保卡扣性能能夠滿足實際應用要求，需要進行詳細的計算分析和終端應用試驗。一般會計算卡扣插入過程中的裝配力、最大變形量、最大內部應力等。采用傳統的設計-分析流程，需要在卡扣設計定型之前進行反復的尺寸調整和分析計算迭代，不僅費時，而且費力。而基于Simdroid多物理場仿真平臺開發的仿真APP，可以實現卡扣結構的快速設計與分析，提高產品研發效率。
二、仿真APP解決方案
本文以圓頭卡扣為例，介紹卡扣的分析過程和仿真APP制作方法，并基于仿真APP完成卡扣的尺寸設計。
1、仿真流程搭建
1）參數化建模。
展開 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 總結卡扣設計考慮要素：
卡扣需要考慮布局數量位置,安裝形式,安裝強度，注意事項：
a.規則外形,布局按右圖方形圓形卡扣分布,方形殼體寬度≤20,寬度不做扣位;20<殼體寬度≤50,作1至2個扣位;圓形殼體一般扣位會均布,如做防呆,可以將扣位稍微移動,保證扣位分布均勻。
b.不規則外形,按裝配方向選擇安裝形式,曲線邊凸凹處易出現翹曲,受力錯位脫開問題,常做扣位+管位骨結構。
c.扣位位置盡量靠近轉角,防止翹曲,并與螺釘配合組裝;卡扣一般在保證強度情況下盡量作少。
d.卡扣安裝形式與正反扣,要考慮組裝,拆卸的方便,考慮模具的制作。
e.卡扣處注意防止縮水與熔接痕。
f.卡扣斜頂運動空間不小于5,一般取值8,退位不能有干涉,最好為平面。
g.在卡扣上非安裝邊做R角,不要干涉扣合過程。
h.扣位導正,特征:止口,管位骨等,止口。
展開 
卡扣的最新內容
這些槽的截面呈倒“T”形，形成了一個穩固的卡扣結構。使用時，只需配合T型螺栓、壓板、螺母等附件，就可以在平臺上的任意位置快速固定工件，無需額外的壓鐵或復雜的夾具。并且，工件的位置可以根據需要隨時調整，非常適合需要頻繁更換工件或進行多步驟裝配的場景。
三、堅固耐用的結構特性
平臺采用HT200-300等高強度灰鑄鐵鑄造。
模擬真實裝車姿態： 動態彎曲和振動必須將線束固定在模擬車身支架上，按實際三維布線和卡扣點位測試。
應對新技術企標： 面對車載以太網、新型刺破式連接、鋁導線等，實驗室應提前配備高頻網絡分析儀、自動化微觀切片等前沿裝備。
數據追溯體系： 實驗室必須打通自動化數據采集，生成不可篡改的測試圖譜。這是應對主機廠苛刻審廠的核心底氣。
同時，還知道卡扣的材料是PA+GF20，玻纖均勻分布，玻纖整體排布方向順著卡扣方向（全局坐標系的Y方向）
幾何模型約束位置和載荷如下所示：
Actran仿真完整流程
本研究的仿真流程與實驗流程并行推進，Actran的核心應用貫穿從單體建模到系統驗證的全階段，具體流程如下：
● 設計幾何聲學通道裝置（含導音管空腔底座、封蓋、帶出音孔上蓋三部件，采用卡扣設計安裝）；
實際測試模型
● 通過 Actran建立完整 AR 眼鏡模型，利用T-S參數，定義微型喇叭計算單元，設定分析頻率范圍、流體域類型（有限
測試時，線束會嚴格按照實車圖紙，通過卡扣、扎帶等固定在夾具上，確保其彎折半徑、受力點與真實狀態完全一致，尤其是那個反復彎折的“咽喉”部位。
電氣監控：實時捕捉失效瞬間
機械彎折是過程，電氣失效才是結果。試驗機集成在線電氣監測系統，在測試過程中持續向線束通入電流，并實時監測：
回路電阻：電阻的突然跳變或持續升高，是導線內部斷絲的先兆。
卡扣部件互鎖的卡合過程仿真6個月前
[圖片]
將 PSD 曲線導入后，我們結合 CBUSH 單元模擬卡扣連接剛度，考慮不同材料對 squeak 和 rattle 的響應行為，對扶手和拉手區域的異響風險進行了預測。其中一個摩擦異響的風險點經軟件標記后，我們在實物試驗中確實聽到了異常噪音。最后通過結構加固和材料調整成功消除，為我們將問題前置解決提供了重要支撐。
此次“以塑代金”改造不僅降低了部件重量、支持零件集成，還通過注塑成型、激光焊接與卡扣連接等工藝簡化了大批量裝配流程。Amodel? 具備優異的汽車流體耐受性，在 150 ℃ ATF 環境下老化 2000 小時后，仍能保留近 70% 的抗爆裂壓力性能，確保了系統的安全性與可靠性。該創新設計可實現精準潤滑，同時降低油泵功耗，有效減少電機局部過熱風險。
這些腳本都是工程師在實際工作中總結的高頻工具，比如快速移除卡扣特征的腳本，大家可以在公眾號上下載，按指導導入新界面就能使用，不過目前這些腳本只支持新界面。
8結構優化快速建模工具
Altair 還有 C123 整車正向開發流程，這個流程的門檻比較高，需要大量項目經驗和工具支撐，一般是我們以項目合作的形式，幫客戶完成整車概念階段的設計，普通用戶很難直接接觸。
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8.結構優化快速建模工具
Altair 還有 C123 整車正向開發流程，這個流程的門檻比較高，需要大量項目經驗和工具支撐，一般是我們以項目合作的形式，幫客戶完成整車概念階段的設計，普通用戶很難直接接觸。
