卡扣接头：紧固件设计指南的 5 个技巧。简介：设计工程师有多种选择以不同的方式紧固元件，但如果结构或客户需要特定的方法来连接，那么这并不容易做到。因为您必须具体选择一种连接方法，并考虑承载、材料选择、长寿命和可靠的紧固连接。因此，由于美观、加工接头、无缝连接和机械紧固件的原因，在许多情况下需要粘在卡扣配合的特定接头上。
什么是卡扣配合？
它是一种接头设计，将结构中的两个元件固定在公件中，暂时变形，以便可以永久地固定配对件，并在需要时拆卸。卡扣紧固件因其美观的外观、无需螺纹机构以及一般用户以较小的力即可轻松实现夹紧动作而在塑料制品中得到应用。卡扣接头是螺钉、焊接、闩锁和铆钉的最佳替代品，可以以简单/用户友好的方式灵活地连接和断开。
卡扣接头的类型
它们根据接头配置、作用力和紧固机构工作区域而具有不同的类型，适用于不同的加工接头/机械紧固件。主要有三类：
1. 悬臂接头
2. 环形接头
3. 扭转接头
在悬臂接头中，一根悬臂梁用于无缝连接，但在弹簧作用具有相同悬臂的情况下，就会产生新类别的扭转接头类型。而环形卡扣接头是圆周区域的可拆卸配合，其与关闭和打开动作一致的阳部件和对应部件。
环形卡扣接头
在这种配合接头中，接头尺寸在接头区域或连接的圆周范围内，因为整个关闭和打开机构需要在该区域内操作。否则，如果补片在整个圆周上工作，则环形卡扣接头将其类别从这种设计更改为同类的悬臂类型。该接头的另一个重要优点是，由于接触面积大且圆周区域应力值分布小，因此可以承受较大的力。
图2所示为环形卡扣接头。
图 2. 环形卡扣接头。
环形卡扣接头如何工作？
它们的工作是在插入配对件期间使锁定部分暂时变形，从而通过对母构件的锁定壁的剪切阻力来实现牢固的连接。为了解锁整个系统，您必须用手在特定点上施力，以便可拆卸的卡扣配合能够解锁。特定产品的卡扣设计指南中还提供了完整的程序，以便在产品的使用寿命期间安全、轻松且用户友好地操作产品。
环形卡扣接头示例
这种卡扣接头的常见例子有圆珠笔盖、瓶盖和带凸缘的瓶底，它们适用于需要整个圆周处于密封位置的地方。
扭转卡扣接头
它是塑料卡扣接头，通过材料变形和轴弹簧产生扭力将公件锁紧在配对件上，使锁紧机构连接牢固。它也是可拆卸的卡扣配合，因为它可以选择锁定和解锁，该机构与悬臂卡扣配合接头的方式相同，但额外增加的弹簧扭矩是安全的附加功能。闩锁系统可以轻松操作并具有用户友好的工作氛围。
图 2 显示了扭转卡扣接头。
图 2 扭转卡扣接头。
扭转卡扣接头如何工作？
它的工作原理是通过弹簧作用来锁定公部件的机构，然后相同的弹簧作用可以失去自身以解锁相同的部件。在实时情况下，同一弹簧进行扭转作用，以吸收锁定机构的扭转力，并在屈服点以下产生径向应力。
扭转卡扣接头示例
摇臂与悬臂和轴杆的组合是扭转卡扣接头的完美例子，因为它的轴有弹簧来吸收扭转力。并且它可以用很少的力来锁定和解锁结构，以保持用户友好的操作。
扭转卡扣接头的用途是什么
它们适用于需要具有悬臂卡扣接头但需要用很小的力来锁定和解锁部件的地方。这就是为什么这些接头广泛应用来代替具有单独锁定系统的安全盒。
悬臂卡扣接头
这是卡扣配合设计指南中的常见概念，因为它具有卡扣配合接头的共同特征和优点，就像环形和扭转卡扣配合接头的情况一样，还存在一些额外的附加功能。但这里不需要额外的力和完全的圆周接触是卡扣配合设计指南的需要。气缸卡扣接头也可以完成相同的工作，但在这种情况下，很难为您提供简单的解决方案以常规做法锁定和解锁卡扣接头。
悬臂卡扣接头如何工作
只需单击卡扣紧固件，然后将其插入母接头中，即可通过剪切作用将其固定，并具有良好的抓力和锁定壁的阻力机制。
图3所示为悬臂卡扣接头。
图 3.悬臂卡扣接头。
悬臂卡扣接头示例
由于接头设计简单，塑料配合表面可以具有简单且用户友好的锁定和解锁系统，以便在这种类型的接头现场使用。它们可以具有不同类型的卡扣配合尺寸，因为这里在锁定和解锁机构的结构中不存在因变量。拉链袋锁定和移动后盖塑料卡扣设计是常见的例子。
悬臂卡扣接头有什么用途？
它们适用于需要临时锁定和解锁的情况，因为对于长期锁定系统，扭转快速接头或气缸快速接头是实现此目的的常用方法。
表1显示了悬臂卡扣接头的不同关系。
悬臂卡扣参数
卡扣关系
悬臂梁应力
西格玛最大值= (Ymax.Mmax)/I
悬臂应变
e.max=M/(ZE)
表 1. 卡扣接头参数。
如何设计卡扣接头：金属和塑料卡扣接头
对于这种塑料和金属卡扣配合设计，需要遵循一些基本原则，否则设计可能有效，但你可以说它不可靠。这些基本原则是：
1.从卡扣接头的一侧到另一端的厚度均匀减少。
2. 轮廓上不存在大的锐角半径。
3. 整个轮廓避免应力集中区域。
单击此处了解卡扣接头等产品的精密加工和设计。
设计耐用卡扣接头的 5 个技巧
决定哪种卡扣接头设计更耐用、可靠、寿命长和强度高的因素有很多，但这里有 5 个技巧，可让卡扣接头耐用：
半径比
悬臂起始半径与臂厚之比应大于0.6，因为这是减少应力集中的设计因素。
半径值
悬臂的绝对半径值应大于0.015英寸。
悬臂长度
悬臂的长度应处于攻丝位置，这样其末端的强度较小，灵活性较大。
矩形悬臂
矩形悬臂尤其是金属卡扣设计，具有更大的转动惯量，承受外力的强度更大。
设计最小应变
最小应变是卡扣接头的最佳设计因素，因为这样它可以具有更多的能量而不会断裂。
表 2 所示为卡扣接头的材料。
材料
增益级
ABS
塑料
尼龙
塑料
乙缩醛
塑料
PET
塑料
PBT
塑料
表 2 用于卡扣接头的材料。
卡扣设计的常见问题
这些接头的主要问题之一是，由于应力承受能力低，它们可能在低强度的现场失效，因为由于存在最大的降雨因素，在现场可能会过度拉伸。第二个因素是，如果使用中出现故障，那么整个部件在剩余寿命内就没有用处了。第三个因素是，有时即使用很大的力也很难将其脱离。另一个重要因素是底切和蠕变因素可能会在其设计寿命之前和模拟的低应力水平下损坏零件。
CNC 加工卡扣配件有哪些优点？
精度只有通过 CNC 加工工艺才能实现，尤其是在金属卡扣接头的情况下，因为通过这种方式，您可以获得具有精确公差的尺寸，以适应锁定和解锁系统。否则，制造和焊接技术无法为具有公差值的同类系统和作业提供准确的结果。
单击此处获取卡扣接头设计和制造的精密 CNC 加工的即时报价。
3D 打印卡扣接头的优点：
在此，您只需要 .Stl 格式的 3D 模拟文件即可绘制具有精确尺寸的 3D 打印作业，而无需涉及 CNC 加工、焊接、弯曲和制造技术。由于 3D 打印机的一种加工设备及其逐层堆积材料的方法，即使没有模具工作也需要相同的工艺。
卡扣接头的缺点
由于低强度材料和非常薄的厚度以适应悬臂的灵活性，它们在应用领域工作时无法承受额外或更大的力。这就是为什么这些接头由于受力能力低、材料和尺寸限制而在接头设计指南文献中不是耐用接头的原因。
如何安装和维护卡扣接头
这些卡扣接头的安装非常简单且用户友好，因为：
1. 在此过程中，您必须仅按压产品的特定部分 2. 直到它可以进入对应部分。
3. 然后锁定系统可以将其保持一段时间。
4. 您可以让它保持在这个位置数周或数月，而不会失去强度和锁定机制。
维护同一系统的重要方面之一是以这样的方式设计整个系统：点击该系统的一部分不会受到使其自身弯曲的力。因为如果它受到力，那么它将在其设计无法引导的位置打开锁定系统。
卡扣接头的应用
由于该选项简单、方便和美观，这些类型的接头有很多应用，但主要应用是拉链袋锁、手机后盖、笔盖、瓶盖和工具箱的闩锁。它们适用于由于空间、干涉和可靠的打开/关闭机构的限制而设计需要不允许使用任何螺钉、铆钉和焊接连接方法的地方。塑料制品由于螺钉、铆钉、焊接的限制，有多种不同类型的卡扣连接，并且这些产品还需要可重复使用的连接。
拓发能为您的卡扣接头项目做什么
拓发拥有经验丰富的卡扣接头设计工程师团队，并通过ISO 9001认证，使卡扣接头能够在剩余使用寿命内可靠运行。
它可以用现代化的生产设施制造相同的接头，并在批量生产过程中进行质量控制，从而在一般市场上不会出现负面反馈。
相同接头设计的定制产品是拓发中国的专业领域，因为它可以根据您的需求、尺寸、力和材料设计卡扣接头。
这一设计的主要贡献在于拓发能够以经济的材料和产品成本包含所有的定制需求，从而使产品在市场价格上具有竞争力。欲了解更多信息，请访问https://www.tuofa-cncmaching.com。或将零件图发送至 info@tuofa-cncmaching.com，我们的工程师会给您最好的建议。
卡扣接头常见问题及解答
卡扣接头由哪些部分组成？
制造它的不同部件是端锁的突出部、底部的凹槽、锁臂的完整公部件、钩和母对应空腔部件。这些部件具有单独的设计，以应对每个区域的应力集中，并避免在应力梯度较小的区域内产生力。
什么材料最适合制造环形卡扣接头？
那些本质上是热塑性的、柔韧的并且能够承受弯曲力而不破裂的塑料材料是环形卡扣接头的最佳示例，因此用这种接头方法有助于密封所有圆周区域。
什么材料最适合制造悬臂卡扣接头？
ABS或尼龙类材料是制造悬臂式卡扣接头的最佳材料，因为其弯曲强度、惯性矩和基槽区域应力集中较小。使用相同材料的另一个重要方面是高疲劳强度和蠕变强度，以将全天候功能纳入主要产品中，否则温度梯度可能会导致其应力破裂。