卡扣设计技巧

1、1 塑膠卡扣的一般性問題塑膠卡扣的一般性問題 塑膠卡扣現在被廣泛的應用在玩具及汽車配件和家電等各個領域 一般卡扣都有一個共同的特點，由鎖緊件與定位件組合而成。卡扣的形 狀各式各樣不管是縣臂式還是圓環形，它們的功能都是相同的，約束與 分離功能 卡扣設計的好壞直截影響產品的裝配和功能，如裝配難，功能件失效， 零件有吱吱的響聲零件扭曲或松動等. 2 塑膠卡扣應用的優點塑膠卡扣應用的優點 無需其它材料，降低產品成本 操作簡單 有替代螺絲，螺母，華司等昂貴金屬件的功能 適應如一般塑膠件的組裝 沒有像焊接與點膠的復雜操作技術要求 一些塑膠產品能重復撤裝利用 塑膠卡扣應用的缺點塑膠卡扣應用的缺點 由如倒扣需

2、要較高的模具費用 易出現一些常見的的不良，如卡扣組裝不到位或習慣性的空裝 卡扣成型很難做到完全密合，組裝後在重力的作用下經常會有一些蠕動 如果卡扣設計不合理或較弱會影響到產品的質量與銷售 3 塑膠扣形狀的設計多樣性塑膠扣形狀的設計多樣性 卡扣形狀千變萬化，具體如何設計處決於很多復雜的因素 從產品對卡扣要求的機械強度上考慮 從產品內部的有效空間上考慮 從模具與成型上考慮 4 塑膠扣形狀的設計多樣性塑膠扣形狀的設計多樣性 5 塑膠扣形狀的設計多樣性塑膠扣形狀的設計多樣性 6 塑膠扣的種類塑膠扣的種類 縣臂式卡勾縣臂式卡勾圓環形卡勾圓環形卡勾 球形卡勾球形卡勾 在生活中常用的塑膠卡扣大致上可分為三大

3、類 7 縣臂式縣臂式塑膠塑膠卡勾又可分為兩大類，恆截面與變截面卡勾卡勾又可分為兩大類，恆截面與變截面卡勾 以下是第一種恆截面的卡勾的示意圖，它的截面是無變化的規則矩形。 如果在此卡勾的材料物理特性知道的情況下，最大允許變形量 y 和被迫變形力Fb 可 以用以下公式計算出來的。 8 縣臂式恆截面縣臂式恆截面塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 Es=相交系數 L=臂的長度 t=臂的高度 W=臂的寬度 =是材料充許最大的變形度 以下四個參數是可以自由控制的：以下四個參數是可以自由控制的： h 卡勾扣住部份的高度; 此高度影響卡勾的保護性,防止卡勾脫落 t 卡勾的厚度; 此厚度影響卡勾的強度

4、及壓力的傳播，其中最省力的臂是錐形臂 L 卡勾臂的長度; 臂的長度以次方的形式影響臂的變形度 w 卡勾的寬度; 它是與變形阻力成正比的 ，增強卡勾的強度 Es Es 交叉系數圖交叉系數圖 9 縣臂式不規則恆截面縣臂式不規則恆截面塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 其它各式截面的臂其它各式截面的臂 以下公式是適應於臂為不規則截面(但為不變化的)的懸臂式卡勾的計算方式 Es=相交系數 L=臂的長度 I=當前截面的慣性 e=中心到外形的距離 =是材料充許最大的變形度 10 縣臂式不規則恆截面縣臂式不規則恆截面塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 11 縣臂式變截面縣臂式變截面塑膠塑

5、膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 以下是厚度為變截面的卡勾的示意圖，它的截面由t1向t2 變化. 12 縣臂式變截面縣臂式變截面塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 Es=相交系數 L=臂的長度 w=臂的寬度 c=增值率 t1=臂截面根部的高度 =是材料充許最大的變形度 此公式裡面包含一個變量c，c是t2/t1的比率，見下表 13 縣臂式變截面縣臂式變截面塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 以下是寬度為變截面的卡勾的示意圖，它的截面由w1向w2 變化. 14 縣臂式變截面縣臂式變截面塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 Es=相交系數 L=臂的長度 w1=臂的根

6、部寬度 c=增值率 t=臂的高度 =是材料充許最大的變形度 此公式裡面包含一個變量c，c是w2/w1的比率，見下表 15 圓環形圓環形塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 圓環形卡勾是由外凸勾體的圓筒與內凹勾體的圓筒組合而成，見下圖，一般我們把凸體A部份假設 成不變形體，而B部份考慮成變形體，當施加壓力做卡合動作的時候，卡勾將會發生變形量Y A B D hub = 卡槽體的內徑 Y = 整周圓的變形量 =材料的變形量 D shaft = 凸起勾體的外徑 16 圓筒形圓筒形塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 圓筒形卡勾的壓力只能粗略計算的，因為在組裝過程中hub的A部份，(見下

7、圖)會產生變形，這種變 形很難預測，它主要受hub的壁厚與長度A的影響. 17 要粗步計算圓筒形卡勾的組裝壓力，我們首先需要計算出幾何參數K,(見如下公式)它是假設shaft 是不變的，所有的變形由hub產生. 組裝壓力 p可以用以下公式計算出由組裝壓力 p可以計算出拔出力 圓筒形圓筒形塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 18 球形球形塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 球形卡勾的配合方式可以考慮為圓環形卡勾的一種特殊結構，圓環形卡勾的公式適應於球形卡勾 所以這裡不做特別的介紹 卡勾的設計對模具制造的成本有很大的影響卡勾的設計對模具制造的成本有很大的影響 AB 卡勾B的設計

8、要比卡勾A的設計節約模具制造的費用，因為A需要制做滑塊而B不需要，只要做一個 鑲針即可。 19 卡勾的設計對成型的影響卡勾的設計對成型的影響 此種卡扣設計一般在空間較充足的情況下使用，因為此種卡扣的尺寸做得較大才能達到強度要求 這種卡扣的不足點是，要求成型的注射壓力大才能充膠充滿。 20 卡勾的設計對成型的影響卡勾的設計對成型的影響 此種卡扣是在上一種卡扣的基礎上演變而來，它的優點是強度很大，充型較上面容易 它的不足點是，厚度增厚，容易縮水導致外觀不良。 21 卡勾的設計對成型的影響卡勾的設計對成型的影響 此種卡扣較上面一種，可解決上面結構縮水問題，但強度與充膠問題沒有上面卡扣結構好 22 卡

9、勾的設計對結構的影響卡勾的設計對結構的影響 此種卡扣的改良方式是在卡勾位加了兩條肋，這樣卡勾的抗疲勞強度大大的增加 23 卡勾的設計對成品結構的影響卡勾的設計對成品結構的影響 因為斜頂退位的原因，挨近角落的卡勾孔不可能都挨近拐角，但盡 可能把其中一處卡扣靠近拐角處，另一邊卡勾孔避開斜頂孔退位即 可，這樣才能避免組裝間隙和落摔不過等問題 斜頂的退位 斜頂的退位 24 卡槽避空的位置盡量不要做在兩個電池相 接的地方，這樣容易造成直邊凸起 卡勾的設計對成品結構的影響卡勾的設計對成品結構的影響 25 卡勾的設計與空間的關系卡勾的設計與空間的關系 上下蓋的夾角較小，卡勾需在較高的 位置上長出來，這樣卡扣

10、後面要長一 個檔牆將卡勾檔住，防止受力或做落 摔測試時上下蓋裂開 26 卡勾的設計對成品外觀的影響卡勾的設計對成品外觀的影響 另一家電池廠產品另一家電池廠產品 我司電池產品我司電池產品 右邊的卡槽膠的 流動性較好，而 左邊的較差成T字 型所以，右邊的 卡槽應力痕較左 邊的會小些 應力痕弱 應力痕強 27 我們公司卡勾設計的變更與統一我們公司卡勾設計的變更與統一 After Before 4 U-CASE L-CASE 6 U-CASE 雙卡鉤變更為單卡鉤設計. L-CASE 雙卡槽變更為單卡槽設計. 28 我們公司塑膠卡勾統一設計要求我們公司塑膠卡勾統一設計要求 Gap:0.05mm Gap: 0.1mm 保持觸面的深度為 0.50.6mm 29 Thanks! 30 塑膠扣形狀的設計多樣性塑膠扣形狀的設計多樣性 31 縣臂式變截面縣臂式變截面塑膠塑膠卡勾卡勾結構的基本原理結構的基本原理 Es=相交系數 L=臂的長度 w=臂的寬度 c=增值率 t1=臂截面根部的高度 =是材料充許最大的變形度 此公式裡面包含一個變量c，c是t2/t1的比率，見下表 32 卡勾的設計對成型的影響卡勾的設計對成型的影響 此種卡扣設計一般在空間較充足的情況下使用，因為此種卡扣的尺寸做得較大才能達到強度要求 這種卡扣的