结构设计之卡扣设计

扣位裝配法 (Snap Fastening)

扣位不但提供一種簡單及快捷的裝配模式，更是一種低成本而可靠性的緊接技術。扣位裝拆容易，充份發揮設計作裝配﹝Design for Assembly﹞的意念。由於扣位與產品同時成形，並且在裝配過程中無需配合額外的物料，如螺絲緊固件或接著劑，因此扣位是一種低成本的裝配方法。再者，扣位的裝配過程亦非常簡單，一般只需一個插入的動作，無需作旋轉運動或裝配前產品定位的工作，快捷簡便。扣位的缺點

扣位裝置經過多次裝入、拆除的動作後，因為疲勞效應，扣位底部連接產品的部份容易斷裂。斷裂後的扣位裝置難以修補。這情況對使用脆性或充填塑料的零件特別容易發生。由於扣位作為產品零件的一部份，扣位的損壞亦即產品零件的損壞，唯一的補救方法就是更換零件。此外，扣位在產品設計方面，特別在公差上的控制較為嚴謹，公差不當容易產生裝配過鬆或過緊的現象。扣位的應用非常廣泛，環形的扣位常見於樽蓋、食物盒的頂蓋。長形的扣位則應用於皮袋或背囊的開關部份。U形的扣位亦普遍應用於電器用品、玩具的電池盒蓋等等，實在不勝不枚舉。

基本設計手則

扣位提供了一種不但方便快捷而且經濟的產品裝配方法，因為扣位的組合部份在生產成品的時候同時成型，裝配時無須配合其他如螺絲、介子等緊鎖配件，只要需組合的兩邊扣位互相配合扣上即可。

扣位的設計雖可有多種幾何形狀，但其操作原理大致相同：當兩件零件扣上時，其中一件零件的勾形伸出部份被相接零件的凸緣部份推開，直至凸緣部份完結為止；及後，藉著塑膠的彈性，勾形伸出部份即時復位，其後面的凹槽亦即時被相接零件的凸緣部份嵌入，此倒扣位置立時形成互相扣著的狀態，請參考扣位的操作原理圖。

如以功能來區分，扣位的設計可分為成永久型和可拆卸型兩種。永久型扣位的設計方便裝上但不容易拆下，可拆卸型扣位的設計則裝上、拆下均十分方便。其原理是可拆卸型扣位的勾形伸出部份附有適當的導入角及導出角方便扣上及分離的動作，導入角及導出角的大小直接影響扣上及分離時所需的力度，永久型的扣位則只有導入角而沒有導出角的設計，所以一經扣上，相接

部份即形成自我鎖上的狀態，不容易拆下。請參考永久式及可拆卸式扣位的原理圖。

若以扣位的形狀來區分，則大致上可分為環型扣、單邊扣、球形扣等等，其設計可參閱下圖。

扣位的設計一般是離不開懸樑式的方法，懸樑式的延伸就是環型扣或球型扣。所謂懸樑式，其實是利用塑膠本身的撓曲變形的特性，經過彈性回復返回原來的形狀。扣位的設計是需要計算出來，如裝配時之受力，和裝配後應力集中的漸變行為，是要從塑料特性中考慮。常用的懸樑扣位是恆等切面的，若要懸樑變形大些可採用漸變切面，單邊厚度可漸減至原來的一半。其變形量可比恆等切面的多百分之六十以上。

扣位裝置的弱點是扣位的兩個組合部份：勾形伸出部份及凸緣部份經多次重覆使用後容易產生變形，甚至出現斷裂的現象，斷裂後的扣位很難修補，這情況較常出現於脆性或摻入纖維的塑膠材料上。因為扣位與產品同時成型，所以扣位的損壞亦即產品的損壞。補救的辦法是將扣位裝置設計成多個扣位同時共用，使整體的裝置不會因為個別扣位的損壞而不能運作，從而增加其使用壽命。扣位裝置的另一弱點是扣位相關尺寸的公差要求十分嚴謹，倒扣位置過多容易形成扣位損壞；相反，倒扣位置過少則裝配位置難於控制或組合部份出現過鬆的現象。

不同材料的設計要點

PA

免時﹐特別的造模零件是可以達致以上效果。另一種可得到倒扣效果的設計是考慮塑膠物料的特性。利用塑膠柔軟的變型﹐將倒扣的地方強頂出模具﹐但通常要注意不會把倒扣的地方括傷。以下是扣位的計算方式。尼龍的百份比在5%左右。脫模角大一點和倒扣的地方離底部高時是可有10%。

PBT

扣位有分內扣和外扣﹐外扣的可利用分模面做成﹐內扣的可用變形方式或對碰方式出模。內扣的可利用算式計算扣位百份率﹐一

般在6% 左右﹐玻璃充填的約在1%左右。

POM

扣位必須為弧形或轉角弧度要大﹐方便塑膠成品容易滑過模具表面。並且減少脫落時應力集中的現象。內置扣位通常比外置扣位難脫模﹐因塑膠收縮時將模蕊抓緊﹐外置式的就剛好相反而易於脫模。較高的模具溫度使成品較熱﹐易於彎曲變形而易於頂出模具﹐POM的扣位百份率可以比較大﹐可有5%。

PS

基本上扣位的設計是不鼓勵﹐但由於設計上的需要﹐則模具上使用凸輪﹑模蕊推出或其它裝置以達成設計要求。