Progettazione a scatto: tipi di adattamento a scatto e migliori pratiche
Gli attacchi a scatto sono ovunque intorno a noi e per tutte le giuste ragioni. I giunti a scatto sono facili da produrre, economici e uniscono facilmente due parti senza giunti esposti o meccanismi di bullone. I raccordi in plastica spesso utilizzano giunti a scatto e probabilmente li hai incontrati presto attraverso le fibbie a rilascio sugli zaini scolastici.
Lo scopo di questo articolo è fornire informazioni essenziali sulla progettazione a scatto. Ciò ti consentirà di creare connessioni a scatto per il tuo progetto.
Cosa è Un montaggio a scatto?
Lo snap-fit è un metodo utilizzato nella progettazione e produzione del prodotto per il fissaggio. L'approccio prevede l'utilizzo di giunti Snap-fit, a gancio o a testa, per collegare le parti. Ciò si traduce in un montaggio e smontaggio rapido e semplice senza la necessità di strumenti o elementi di fissaggio aggiuntivi.
I giunti a scatto appartengono alla categoria di assemblaggio di una parte e sono spesso considerati come una sua estensione. Il metodo dell'accoppiamento a scatto è una tecnica comunemente impiegata per unire componenti flessibili. Ciò comporta l'inserimento della funzione di incastro di un componente in una cavità o l'allineamento delle caratteristiche di incastro di entrambi i componenti. Un attacco riuscito richiede flessibilità nelle funzioni di incastro, consentendo la piegatura e l'inserimento.
Come faccio Ti adatti a scatto?
Comprendere i componenti flessibili distintivi di ciascun tipo di giunto a scatto rende facile la creazione di tali giunti. L'utilizzo di giunti a scatto può ridurre il numero di connessioni necessarie in un assieme, riducendo in definitiva le procedure e le spese di produzione.
I giunti a scatto funzionano inserendo una parte sporgente in un'area incassata. L'area incassata si blocca sulla parte sporgente, garantendo una vestibilità sicura.
I giunti a scatto possono essere permanenti o rimovibili a seconda del tipo di sottosquadro e di assemblaggio. Quando si progettano raccordi a scatto che verranno riutilizzati più volte, è essenziale considerare attentamente i materiali utilizzati. L'applicazione continua di forza e l'uso dell'accoppiamento a scatto aumentano la probabilità di cedimento dovuto allo stress da fatica.
Tipi di Giunti a scatto
Giunti anulari a scatto
I giunti anulari a scatto sono comunemente usati con parti cilindriche. I giunti a scatto anulari funzionano utilizzando una piccola sporgenza circolare, solitamente a forma di cresta. Questa cresta si incastra con una rientranza che circonda un'altra parte.
Il determinante principale della forza richiesta per collegare due componenti nei giunti a scatto anulari è la cresta circolare. I giunti anulari possono essere classificati come permanenti o temporanei, a seconda dell'angolo di attacco e dell'angolo di ritorno.
Negli accoppiamenti a scatto anulari, un angolo di ritorno di 45° generalmente si traduce in un gruppo robusto ma staccabile. Se l'angolo di ritorno supera i 45° il montaggio diventa ancora più robusto ma lo smontaggio diventa più difficoltoso. Un angolo di ritorno di 90° si traduce in un montaggio permanente per giunti anulari.
Giunti torsionali a scatto
Un giunto torsionale a scatto comporta una torsione. È dotato di una trave ad incastro che ricorda una trave a sbalzo. Quando viene applicata una forza sufficiente, la trave può ruotare o torcersi. L'accoppiamento a scatto con torsione utilizza la forza della molla per caricare e fissare il componente accoppiato.
Giunti a scatto che utilizzano la funzione di torsione in modo simile a un'altalena. Quando viene inserito un componente con scanalatura, la trave ruota in posizione. Questi giunti a scatto sono ideali per connessioni temporanee e possono essere utilizzati in assemblaggi in cui i componenti devono essere smontati frequentemente.
Giunti a sbalzo a scatto
I giunti a sbalzo a scatto sono diffusi per il collegamento di materiali termoplastici. Sono economici, affidabili e facili da costruire. È composto da una trave a sbalzo che ha una testa conica o smussata, che consente un facile inserimento e flessibilità.
Inoltre la trave a sbalzo presenta una rientranza dopo la parte rastremata che conferisce alla testata una forma ad uncino. Questo gancio si incastra con la seconda parte accoppiata nei giunti a sbalzo.
Vestibilità a scatto a forma di U
U giunto a scatto è un'altra variante del giunto a sbalzo a scatto. Potresti aver notato questa funzione sul retro del telecomando della TV o sui giocattoli. I giunti a sbalzo di solito comportano l'inserimento del cantilever in un foro nella parte.
È possibile utilizzare una forma a U per estendere la lunghezza della trave quando lo spazio non è sufficiente. Ciò ridurrà le sollecitazioni e migliorerà la flessibilità per gli assemblaggi ripetuti. Il gancio deve trovarsi sul bordo esterno della trave. Ciò è necessario per rimuovere il meccanismo di scorrimento dei giunti a sbalzo.
Design a scatto calcoli
La progettazione a scatto è incompleta senza il calcolo della sollecitazione a fatica, della sollecitazione massima, della forza di deflessione e di molti altri fattori che alla fine determinano le dimensioni del giunto a scatto. Sebbene esistano molte forme di accoppiamento a scatto, mostrerò un calcolo di esempio per il giunto a scatto del cantilever e fornirò le formule per altri accoppiamenti a scatto prominenti.
Esistono due modi per progettare giunti a scatto. Puoi scegliere prima il materiale e regolare di conseguenza le dimensioni del tuo design a scatto oppure scegliere prima le dimensioni e trovare un materiale che possa adattarsi alle dimensioni calcolate.
Giunti a scatto a sbalzo
Un giunto a scatto a sbalzo è soggetto a deflessione, tensione e flessione. Trovare questi tre elementi è essenziale per la progettazione di un accoppiamento a scatto a sbalzo.
- I massimo sforzo di flessione è dato da
σmax = mc/I
where M è il momento flettente massimo
C è la distanza dal punto di interesse all'asse neutro
I è il momento di inerzia
- I sforzo massimo è dato da
ε =M/IE
where E è il modulo di Young del materiale
- Per una trave a sezione trasversale costante il deviazione è dato da
y=0.67 * ει²/h
where l è la lunghezza della trave
h è lo spessore alla radice
- E la forza di deflessione è data da
P =bh²/6 • Es ε/ι
where b è la larghezza alla radice
Es è il modulo secante
Esempio di calcolo
Supponiamo di progettare accoppiamenti a scatto con travi a sbalzo di una trave a sezione trasversale costante. Hai la lunghezza del braccio (l) = 20 mm,
Larghezza (b) = 10 mm
Sottosquadro (y) = 3 mm,
e Un angolo di inclinazione di 30°
Dovresti calcolare lo spessore del braccio e la forza di deflessione consigliata per un materiale ABS
y= 0.67 * ει²/h
h= 0.67 * ει²/a
h= 0.670 • 0.25 • 20² / 3
- Utilizzare l'equazione della forza di deflessione
P= bh²/6 • Es ε/I
Es= 1350 N/mm²
P= 102 • 23²/6 * 13500 • 0.25/20
P= 13.98 N
- Per trovare la forza di accoppiamento usa questa equazione
W=P • μ+marrone chiaro(σ)/1-tan(σ)
W=13.98 • 0.72+marrone chiaro(30)/1-abbronzatura(30)
W=42.91 N
Simboli
y = flessione (ammissibile) (=sottosquadro)
E = deformazione (ammissibile) nella fibra esterna alla radice
l = lunghezza del braccio
h = spessore alla radice
b = larghezza alla radice
c = distanza tra fibra esterna e fibra neutra (baricentro)
Z = modulo di sezione Z = I c, dove I = momento d'inerzia assiale
Es = modulo secante
P = forza di deflessione (ammissibile).
K = fattore geometrico
Giunti a scatto di torsione
- I modulo di taglio è dato da
G=Es/2(1+ν)
where G è il modulo di taglio
Es è il modulo secante
ν è il rapporto di Poisson
- La forza di deflessione è data da
P • ι= γ GIP /r
where γ è la deformazione di taglio
Ip è il momento polare di inerzia
W=P +tan(σ)/1-tan(σ)
W=13.98 • 0.72+marrone chiaro(30)/1-abbronzatura(30)
W=42.91 N
Giunti a scatto anulari
I giunti anulari a scatto vengono utilizzati per unire parti rotonde simmetriche. Nella maggior parte dei modelli anulari con accoppiamento a scatto, almeno uno dei componenti è rigido. Avere due parti ellittiche o circolari soggette a facile deformazione può comportare una forza minore sul materiale e, di conseguenza, un sottosquadro maggiore. Le formule per gli accoppiamenti a scatto anulari sono fornite come segue
- La forza trasversale è data da
P= y • D • ES • X
where y = sottosquadro
d = diametro al giunto
Es = modulo secante
X = fattore geometrico
- La forza di accoppiamento è data da
L=P • μ+marrone chiaro(σ)/1-tan(σ)
where μ = coefficiente di attrito
α= angolo di attacco
Migliori pratiche di progettazione a scatto nello stampaggio a iniezione
La progettazione di Snap è ancora lontana dall'essere completa anche dopo i calcoli e la scelta del materiale adatto. Esistono alcune best practice cruciali per i processi di produzione.
Aggiungi filetti
I raccordi sono piccole caratteristiche che riflettono gli elementi di un grande designer. Gli angoli acuti sono la ragione principale della concentrazione delle sollecitazioni nelle parti. Quando si progetta un accoppiamento a scatto, avere spigoli vivi significa che la maggior parte dello stress strutturale è concentrato su un'area minuscola che porta al cedimento o alla rottura della parte. L'aggiunta di raccordi può ridurre significativamente la concentrazione delle sollecitazioni e l'uso più comune dei raccordi è alla base del cantilever. Il raccordo aiuta a ridurre le concentrazioni di sollecitazioni distribuendo il carico su un'area più ampia.
rastremazione
La rastremazione lungo la lunghezza dell'accoppiamento a scatto può prolungare la vita del giunto. La rastremazione consiste semplicemente nel ridurre l'area della sezione trasversale dell'accoppiamento a scatto lungo la sua lunghezza. Il gancio conico è migliore di un gancio a sbalzo con una sezione trasversale uniforme perché quest'ultimo è soggetto a sollecitazioni irregolari. Ciò può comportare il superamento della tensione consentita ed eventuali guasti. Inoltre, il design affusolato presenta il vantaggio di utilizzare meno materiale e di ridurre i costi di produzione per la produzione in serie.
Aggiungi alette
Quasi tutte le parti di alta qualità hanno alette. Le alette sono piccoli elementi di connessione sporgenti che aiutano ad allineare due parti accoppiate. Fungono anche da supporto strutturale sopportando parte della forza di taglio.
Aumenta la larghezza del gancio
I giunti a scatto sono, nella loro forma più semplice, elementi portanti. Il design con accoppiamento a scatto dovrebbe essere in grado di resistere a frequenze di carico elevate e un modo per ottenere ciò è aumentare la larghezza del gancio negli accoppiamenti a scatto a sbalzo.
Vita da fatica
I raccordi a scatto con considerazioni di progettazione inadeguate spesso falliscono a causa dello stress da fatica. Il cedimento per fatica si verifica a causa di carichi ripetuti ed è comune quando gli accoppiamenti a scatto vengono smontati ripetutamente. La scelta di materiali con resistenza allo snervamento più elevata e l'adozione di considerazioni geometriche possono eliminare le possibilità di cedimento per fatica.
Applicazioni più comuni del design Snap Fit
I giunti a scatto vengono utilizzati nelle auto che pesano tonnellate fino ai semplici accessori in plastica che si trovano nella tua stanza. Alcuni degli usi comuni del design a scatto sono menzionati di seguito.
Giocattoli: Gli attacchi a scatto sono più comunemente usati nei giocattoli. I giocattoli devono essere leggeri, economici e prodotti in serie. Avere elementi di fissaggio che possono far parte dello stampo dei giocattoli è l'ideale e per questo motivo vengono utilizzati giunti a scatto.
Penne: I cappucci delle penne sono un classico esempio di attacchi anulari.
Fibbie del cinturino: Anche le fibbie utilizzate sulla maggior parte delle borse, delle cinghie di fissaggio e degli accessori da campeggio utilizzano attacchi a scatto.
Allegati: Molti contenitori elettronici come hub USB e scatole Ethernet utilizzano giunti a scatto.
Coperchi e coperture: Molte coperture utilizzano raccordi a scatto a forma di U per coprire facilmente un'area di stoccaggio o una cavità in una parte.
Disegni di stampa 3D: Quando si stampano componenti in 3D. La maggior parte dei design sono realizzati in plastica e resine. L'utilizzo di bulloni e dispositivi di fissaggio può compromettere l'integrità strutturale dei design sottili e gli accoppiamenti a scatto rappresentano un'alternativa migliore e più economica.
Vantaggi e svantaggi del design a scatto
Pro
Oltre alla semplicità di realizzare giunti a scatto, loro
- Fornire un facile montaggio e smontaggio senza attrezzi speciali
- Sono durevoli, se progettati con calcoli e tolleranze corrette
- Prevedere un giunto meccanico che può essere nascosto per migliorare l'estetica
- Sono economici e non richiedono materiale aggiuntivo (a parte la plastica utilizzata)
Con
- Fornire un facile montaggio e smontaggio senza attrezzi speciali
- Sono durevoli, se progettati con calcoli e tolleranze corrette
- Prevedere un giunto meccanico che può essere nascosto per migliorare l'estetica
- Sono economici e non richiedono materiale aggiuntivo (a parte la plastica utilizzata)
FAQ
D: Il metallo può essere un giunto a scatto?
A: L'accoppiamento a scatto è una caratteristica comune per formare connessioni plastica-plastica e plastica-metallo. Per i raccordi a scatto in metallo, la connessione è solitamente metallo-metallo. Ciò significa che sia la rientranza che la sporgenza sono in metallo.
D: A cosa servono i giunti a scatto?
A: I giunti a scatto vengono utilizzati per fornire una connessione sicura tra due parti qualsiasi. Gli usi comuni dei giunti a scatto includono cappucci per penne, involucri di plastica e giocattoli.
D: Quali materiali sono adatti per giunti a scatto?
A: Le materie plastiche ad elevata resistenza e flessibilità possono essere utilizzate per giunti a scatto. ABS, nylon e PS sono plastiche comuni utilizzate per realizzare giunti a scatto.
Autore
Gavin Leone è uno scrittore tecnico presso Aria con 8 anni di esperienza in Ingegneria, È esperto nelle caratteristiche di lavorazione e nel processo di finitura superficiale di vari materiali. e ha partecipato allo sviluppo di oltre 100 progetti complessi di stampaggio a iniezione e lavorazione CNC. Ha la passione di condividere le sue conoscenze ed esperienze.