
Существуют различные методы соединения пластиковых деталей, и защелкивание является одним из наиболее часто используемых из-за его эффективности и эстетической привлекательности. Этот тип соединений сохраняет внешний вид продукта, а также снижает материальные затраты и количество требуемых компонентов. Благодаря использованию конструкций защелкивания процесс сборки становится значительно проще, что экономит как время производства, так и затраты.
Кроме того, литье под давлением является наиболее эффективным и жизнеспособным методом производства пластиковых защелкивающихся соединений, что позволяет производить сложные конструкции с высокой точностью и поддерживать крупномасштабное производство. В этой статье представлено всеобъемлющее руководство по проектированию эффективных защелкивающихся соединений для пластиковых деталей, с упором на ключевые принципы, соображения по материалам, типы конструкций и передовой опыт.
Что такое защелкивающиеся соединения?
Защелкивающиеся соединения — это механические крепления, которые позволяют двум компонентам соединяться с помощью взаимоблокирующих элементов, обычно выступа (например, консольной балки или крюка), который отклоняется во время сборки и защелкивается на месте. После зацепления соединение остается надежным без дополнительных крепежных деталей, клея или сварки.
Наши преимущества
- Устраняет необходимость в дополнительных крепежах.
- Позволяет производить сборку и разборку без использования инструментов.
- Достаточная прочность для большинства конструкций.
- Сохраняет изделие в чистоте без видимых креплений.
- Упрощает процесс проектирования и производства.
Недостатки бонуса без депозита
- Требует сложной оснастки.
- Жесткие допуски и многократная регулировка пресс-форм.
- Может ослабнуть, если деталь деформируется.
- Частая разборка может привести к его износу.
- Поломка не подлежит ремонту.
Типы соединений с защелкой
Существует несколько разновидностей защелкивающихся соединений, каждое из которых подходит для различных применений. Основные типы включают:
Пример | Тип защелкивающихся соединений | Описание | Приложения | Наши преимущества | Задачи | Грузоподъемность | Повторное использование |
---|---|---|---|---|---|---|---|
![]() | Консольная защелка | Гибкий рычаг защелкивается в пазу, фиксируя детали вместе. | Бытовая электроника, игрушки, небольшие корпуса | Простой, экономичный, легко разбирается/собирается, универсальный, подходит для различных материалов | Концентрация напряжения в основании может привести к усталости, использование галтелей может снизить напряжение | От низкого до среднего | Высокий |
![]() | Торсионная защелка | Для соединения деталей их слегка поворачивают, а для фиксации используют кручение. | Затворы, съемные панели, корпуса продуктов | Простая разборка без повреждения деталей | Повторяющиеся крутящие нагрузки могут привести к износу. Предпочтительны такие материалы, как нейлон. | От низкого до среднего | Низкий |
![]() | U-образный Snap-fit | Включает в себя U-образную консольную балку на одной из частей, которая фиксируется в пазу на ответной части, обеспечивая прочное сцепление. | Упаковка, корпуса для продуктов, зажимные механизмы | Повышенная гибкость, более быстрая сборка, менее строгие допуски | Жесткие материалы могут вызывать износ; полипропилен или ТПЭ помогают | От низкого до среднего | Высокий |
![]() | Г-образный Snap-fit | U-образная балка фиксируется в пазу, обеспечивая надежное сцепление. | Упаковка, крышки корпусов | Отличная боковая удерживающая способность, идеальна для предотвращения отсоединения при боковых ударах. | Сложно спроектировать для разборки, выбор материала имеет решающее значение для сопротивления боковой нагрузке | Умеренная | Умеренная |
![]() | Кольцевое защелкивающееся соединение | Круглая деталь охватывает цилиндрическую поверхность, фиксируя детали. | Косметические контейнеры, баночки, крышки для бутылок, шаровые шарниры в автомобильной промышленности | Равномерное зацепление равномерно распределяет нагрузку, идеально подходит для высоконагруженных, герметичных применений с непроницаемостью для жидкостей и воздуха. | Требует точных допусков при изготовлении, сложная разборка | Высокий (360°) | Умеренная |
Компоненты защелкивающихся соединений

- Базовая часть: Более крупная, неподвижная часть, которая служит опорой для соединения. Пример: Кузов автомобиля в автомобильной отделке.
- Позиционеры: Негибкие элементы, обеспечивающие точное позиционирование и сопротивление разделению. Распространенные типы включают штифты, конические штифты, направляющие, когти, выступы и бобышки. Позиционирующая пара состоит из соответствующих элементов на сопрягаемой детали.
- Запираемые шкафчики: Упругие элементы, которые деформируются во время сборки и фиксируют детали вместе. Распространенные типы включают крючки, когти, кольца, торсионы и храповики. Фиксирующие пары формируются с помощью позиционеров.
- Элемент отклонения: Часть, которая гнется во время сборки и разборки. Распространенные формы включают консольные балки с поперечными сечениями, такими как прямоугольные, U-образные и T-образные.
- Удерживающий элемент: Связывается с элементом функции сборки, чтобы удерживать соединение вместе. Распространенные типы:
- Крючковидный: Угловые элементы, которые повышают прочность, но при этом существует риск отсоединения под действием большой силы.
- Рукавного типа: Более прочное удержание, при этом сила реакции направлена вдоль нейтральной оси балки, но прочность уязвима из-за линий сварного шва в формовке.
- Соображения по сохранению прочности:
- Удерживающий элемент крючкового типа: Углы больше 90° увеличивают прочность удержания, идеально подходят для высоконагруженных применений (например, пряжек).
- Удерживающий элемент втулочного типа: Обеспечивает более прочную фиксацию, но линии спая во время формования могут ослабить конструкцию.
Проблемы и решения
Вызов | Решение |
---|---|
Высокие сборочные усилия | Оптимизируйте геометрию и используйте гибкие материалы. |
Постоянная деформация | Убедитесь, что прогиб остается в пределах упругости. |
Усталость материала | Выбирайте материалы с высокой усталостной прочностью. |
Сложность разборки | Включать механизмы разъединения или элементы разъединения. |
Расчеты конструкции Snap Fit

Символы
- y = Допустимый прогиб
- b = Ширина у корня
- c = Центр тяжести (расстояние между внешним волокном и нейтральным волокном)
- E = Допустимая деформация внешнего волокна в корне
- l = Длина руки
- K = Геометрический фактор
- h = Толщина у корня
- Es = Секущий модуль
- P = Допустимая сила прогиба
- Z = Момент сопротивления сечения (Z = Ic, где I = осевой момент инерции)
Расчеты конструкции консольных защелкивающихся креплений
Допустимый подрез:

где:
- b = Ширина у основания
- h = Толщина у основания
Максимальное напряжение и максимальная деформация:

где:
- P= Допустимая сила прогиба
- l = Длина руки
- h = Толщина у основания
- E = Модуль упругости материала
Сила отклонения и сила сопряжения:

Расчеты конструкции торсионных защелкивающихся соединений
прогиб:

где:
- T = Приложенный крутящий момент
- l = длина
- G = Модуль сдвига
- J = Полярный момент инерции
Сила отклонения:

Расчеты конструкции кольцевых защелкивающихся соединений
Допустимый подрез:

Сопряженная сила:

где:
- Т = крутящий момент
- R = радиус
Расчеты конструкции защелкивающегося соединения U-образной формы
Допустимый подрез:

где b ширина в корне, а h толщина у корня.
Максимальный стресс:

где P - сила отклонения, l это длина руки, и I есть момент инерции.
Максимальное напряжение:

где E модуль упругости материала.
Сопряженная сила:

Расчеты конструкции с защелкивающимся креплением L-образной формы
Допустимый подрез:

где b ширина в корне, а h толщина у корня.
Максимальный стресс:

где P - сила отклонения, l это длина руки, и I есть момент инерции.
Максимальное напряжение:

где E — модуль упругости материала.
Лучшие практики для проектирования защелкивающихся соединений
Релаксация ползучести/напряжения
Термопластики могут испытывать ползучесть, когда под напряжением происходит постепенная деформация, ослабляя соединение защелкиванием с течением времени. Проектируйте детали так, чтобы минимизировать прогиб при регулярном использовании и гарантировать, что защелкивание не подвергается длительному изгибу или растягивающему напряжению.
Использование углов наклона
Углы наклона важны для обеспечения легкого извлечения пластиковых деталей из формы. Обычно для деталей с защелкивающимися элементами рекомендуется угол наклона от 1 до 3 градусов, чтобы обеспечить плавный выброс и предотвратить повреждение области защелкивания.
Усталостный отказ
Повторная сборка и разборка может привести к отказу при уровнях напряжения, значительно ниже номинальной емкости материала, особенно при высокочастотной нагрузке. Выбирайте материалы, устойчивые к усталости, и используйте кривые SN для оценки производительности материала при повторной нагрузке.
Тест и итерация
Прототипирование и тестирование имеют решающее значение для обеспечения ожидаемых характеристик защелкивающегося соединения. Оцените способность соединения выдерживать повторяющиеся циклы сборки и разборки, а также его устойчивость к факторам окружающей среды, таким как тепло, влажность и химикаты. Итеративное проектирование и тестирование помогут оптимизировать производительность и долговечность соединения.
Рекомендации по проектированию пресс-форм
При проектировании защелкивающихся соединений убедитесь, что дизайн пресс-формы учитывает линии разъема, поднутрения и доступ к инструменту. Во многих случаях для правильного формирования защелкивающегося соединения могут потребоваться дополнительные функции, такие как вставки или боковые инструменты.
Концентраторы напряжения
Острые углы на консольной балке создают концентрацию напряжений, которая может привести к отказу, особенно в основании балки. Избегайте острых углов, особенно на растягивающей стороне консоли. Используйте радиусы или фаски, чтобы уменьшить напряжение и повысить прочность соединения.
Как изготовить защелкивающееся крепление?
Изготовление застежек-кнопок методом литья под давлением начинается с проектирования компонента и изготовления прототипов. После завершения проектирования выбирается подходящий материал (например, поликарбонат или нейлон). Затем пластик нагревается и впрыскивается в форму для формирования застежки-кнопки. Для дополнительной прочности можно добавить антикоррозионное покрытие.
BOYI предоставляет услуги литья под давлением, специализирующаяся на производстве высококачественных пластиковых деталей. Благодаря передовым технологиям и опыту, бойы предлагает надежные и эффективные решения для литья под давлением для различных отраслей промышленности, гарантируя получение точных и долговечных компонентов, соответствующих конкретным требованиям.
Вывод
Защелкивающиеся соединения — это эффективный, экономичный и универсальный метод сборки пластиковых деталей. Тщательно продумав выбор материала, толщину стенки, геометрию конструкции и факторы окружающей среды, инженеры могут создать надежные и долговечные защелкивающиеся соединения. При правильном подходе к проектированию защелкивающиеся соединения представляют собой надежное решение для различных применений, оптимизируя производственные процессы и гарантируя высокое качество конечной продукции.
FAQ
Убедитесь, что размеры и материал соединения совместимы с соединяемыми объектами. Правильно выровняйте сопрягаемые компоненты и приложите усилие вручную или с помощью автоматизированной машины для крупномасштабного производства.
Регулярно проверяйте на наличие зазоров или деформаций, очищайте от грязи и мусора и заменяйте поврежденные детали. Избегайте чрезмерного усилия, чтобы предотвратить преждевременный отказ.
Преимущества включают упрощенную сборку, снижение стоимости и чистую эстетику. Недостатки включают потенциальную хрупкость, деградацию от высокой нагрузки и чувствительность к изменениям температуры.
Идеальный зазор составляет 0.1-0.5 мм, с усадкой 0.5%-2%. Допуски конструкции для пластика составляют от ±0.1 мм до ±0.2 мм, а для металла — от ±0.05 мм до ±0.1 мм.

Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.