塑胶卡扣设计系列(一)

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
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。

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。

球形卡扣

球形卡扣也主要是依靠零件材料本身变形实现扣合与拆卸;不同于环形卡扣的是,其卡扣部分是一个球面,连接后的两个零件可以沿球心实现一定角度的三维旋转。

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