スナップフィットデザイン：スナップフィットの種類とベストプラクティス
工業デザイナーとして、露出した留め具が製品の美観を損なうことを望まないでしょう。今日の製造環境では、高品質の部品を効率的に生産することも求められています。これは明らかなパラドックスのようです。ただし、解決策は、スナップフィット設計を使用して部品を組み立てることにあります。
スナップフィットジョイントを使用して部品を設計すると、生産の時間と費用を節約できます。それらは、材料費と部品量を削減するだけでなく、組み立ての容易さも改善します。従来の射出成形技術は、スナップジョイントの製造に実行可能であることが証明されています。ただし、3Dプリントされたスナップフィットデザインには新しい機会があります。
したがって、スナップフィットの設計を理解することが重要であり、それは製造システムと反応します。スナップフィットの設計には、特定の課題が伴います。この記事では、主要な機能について説明することにより、複雑なスナップフィットの世界をナビゲートできるように支援します。また、一般的なプロトタイピングの問題を克服するための重要な分類とベストプラクティスについても見ていきます。
スナップジョイントの一般的な概要
スナップフィットジョイントは、部品を組み立てる最も簡単で効率的な方法の1つです。スナップジョイントを使用すると、通常、さまざまなタイプのファスナーやツールは必要ありません。最も単純な形式では、スナップジョイントは、スタッド、フック、またはビードの小さな突起です。この突起のたわみは組み立て中に発生します。
主な目的は、マチンコンポーネントの機能をキャッチすることです。つまり、コンポーネントの突出部分が結合中にたわむ可能性があります。次に、嵌合コンポーネントに存在するフィーチャーをキャッチします。
通常、ユーザーは組み立てる前にスナップフィットジョイントにアクセスする必要はありません。これにより、スナップフィット設計の自動化がはるかに簡単になります。スナップデザインは、接続が永続的であるか一時的であるかも決定します。つまり、はめあいがツール/力によって解放できるかどうかです。
射出成形スナップフィットの重要な基準の1つは、組み立ておよび分解中の柔軟なフィーチャーの変位です。スナップジョイントは、プラスチック部品によく使用されます。したがって、はめあいには柔軟性があります。つまり、プラスチック材料は適度なレベルのひずみと弾性を可能にします。したがって、部品に損傷を与える危険を冒すことなく、大きなたわみが発生する可能性があります。
結合状態では、スナップフィットには通常負荷がなく、変位は最小限に抑えられます。これにより、プラスチック材料に役立ちます。クリープは、応力がかかったプラスチックで発生する傾向があり、時間の経過とともにプレテンションが失われる可能性があります。
本質的に、堅いロケーター要素は、結合部分を整列させるのに役立ちます。これは、あらゆる形態の変位とジョイントからのはめあいの解放を防ぐのに役立ちます。この場合、キャッチ、くぼみ、ラグなどが適切なオプションです。
スナップフィットジョイントは、さまざまなアプリケーションで役立ちます。いくつかの基本的なタイプのはめあいをそれらと組み合わせて、業界標準および特定の設計要件を満たすことができます。これにより、プラスチック製のスナップフィットの設計例の多様性が広がります。
スナップフィットジョイントのタイプ
利用可能なスナップフィット設計の可能性の広範な配列があります。このセクションでは、最も一般的な3つのタイプのスナップジョイントについて説明します。以下が含まれます：
カンチレバースネイプジョイント
これらは、製造において最も一般的なタイプのスナップフィットジョイントです。これらのジョイントは、スナップフィット設計での実装を容易にする単純な幾何学的形状を持っています。接合プロセス中にそれらのひずみを計算することも簡単です。
基本設計には、先端にテーパーフックが付いた片持ち梁が含まれています。参加パートナーにも一致する休憩があります。この構造は、接合パートナーの表面に沿ってスライドするテーパー表面を示しています。これによりカンチレバーが曲がり、フックがくぼみに到達してから、元の変形状態に戻ります。
ジョイントは永続的であるか、分離力での解放をサポートすることができます。この属性は、フックとくぼみの間に発生する表面角度によって異なります。場合によっては、カンチレバーがまっすぐなバーとして提供されないことがあります。 U字型またはL字型のカンチレバーを備えた他のデザインがあります。これらの設計はプラスチック部品で一般的です。
これらの形状には、スペースを取らずに長いカンチレバーをサポートするという利点があります。したがって、コンパクトな環境では、たわみ力を低く抑えることができます。これらのU字型およびL字型のカンチレバーが部品の端にある場合、射出成形設計でスライダーは必要ありません。
トーションスナップジョイント
片持ちスナップフィットの設計とは異なり、ねじりスナップフィットは基本的にバーをねじることによってビームを偏向させます。それらは、分離可能な接続を作成するための単純なワットです。これらの堅牢なソリューションは、経済的で洗練された接合方法にもなります。ロッカーアームのデザインにより、参加パートナーを簡単に開くことができます。
ロッカーアームのたわみ力は、そのシャフトのねじれによって与えられます。スナップフィットロッカーアームとトーションバーは、最高の接続性を実現するために一体成形されています。シーソー機構は、フックのビームがトーションバーの軸を超えて伸びている場合に発生します。ユーザーは、フックを持ち上げてジョイントを解放するために、ビームの自由端を押すだけで済みます。
環状スナップジョイント
環状スナップジョイントを使用するスナップ設計は、通常、楕円形または円形のパーツ用です。これらの部品には、ペンキャップや容器の蓋が含まれます。このタイプのスナップフィットジョイントには、1つのコンポーネントの周囲に隆起があります。この尾根は、2番目のコンポーネントの溝に固定されます。曲げのほかに、組み立て中に引張または圧縮フープ応力が発生する可能性があります。
これらは、ジョイントを設計する際に課題となる可能性のある多軸応力です。接合部品の直径に基づいて、単純な円形形状のひずみを推定できます。環状スナップフィットには、円周の圧縮と伸縮という重要な特性があります。
人々はしばしばフックの円形配置を環状スナップフィット設計と混同します。ただし、環状はめあいのたわみが曲げに支配されるため、これはそうではありません。環状スナップフィットは、接合コンポーネントの設計に応じてさまざまな特性を示す場合があります。ペンキャップに見られるように、ロックとリリースは簡単です。結合するコンポーネントの角度に応じて、永続的な非解放接続を提供するものもあります。ただし、どちらの状況でもローテーションは許可される場合があります。
このビデオでは、プラスチックのスナップフィットジョイントを紹介しています：
スナップフィットデザイン 計算
デザインに対して行う計算は、達成したいデザインのタイプによって異なります。次の表は、効果的な計算を実行するのに役立ちます。
記号
- y=許容たわみ
- b=ルートでの幅
- c =重心（つまり、外側のファイバーとニュートラルファイバーの間の距離）
- 絶対値としてのE=パーセンテージ/100
- E=ルートの外側の繊維の許容ひずみ
- l=腕の長さ
- K=幾何学的係数
- h=根元の厚さ
- Es=割線係数
- P=許容たわみ力
- Z=断面係数
- Z =I c;ここで、I=軸慣性モーメント
スナップフィットは、プラスチック部品を組み立てるための費用効果の高いソリューションです。提案が必要な場合、またはプロトタイプパーツが必要な場合は、RapidDirectが最適です。
一般的なスナップフィット設計の問題とベストプラクティス
スナップフィット設計は、すべての手順に適合する1つのソリューションではありません。射出成形のスナップフィットまたは3D印刷プロセス中に、いくつかの課題が発生する可能性があります。ここでは、エンジニアがスナップフィットを設計するときに直面するいくつかの課題について説明します
応力集中
カンチレバースナップジョイントの使用中に鋭い角が発生すると、根元に応力が集中する場合があります。これにより、カンチレバーがせん断されやすくなります。
クリープの発生
プラスチックまたは熱可塑性プラスチックは、一般的にクリープの影響を受けやすくなっています。これは、材料に応力がかかっているときの段階的な変形です。時間の経過とともに、クリープによってコンポーネント間の接続が損なわれ、コンポーネントが使用できなくなる可能性があります。
繰り返しまたは疲労荷重の失敗
スナップフィットの組み立てと分解を繰り返すと、材料の応力よりも低い応力で破損する可能性があります。疲労破壊は、多くの場合、高い荷重周波数で発生します。
許容範囲の問題
ギャップが正しく配置されていない場合、許容誤差の問題が発生する可能性があります。許容誤差の問題がある場合は常に、コンポーネントが完全に適合しません。
詳細：射出成形公差：4つの方法で最適化
スナップフィット設計のエンジニアリングのベストプラクティス
スナップジョイントアセンブリのひずみと応力を軽減するのに役立つさまざまな設計機能があります。それらには以下が含まれます：
カンチレバーのベースを埋める
カンチレバーのベースにフィレットを追加することは、パーツ全体に応力を分散させ、より強力な接続を作成するための優れた方法です。推奨されるフィレット半径は、カンチレバーベースの厚さの少なくとも0.5倍である必要があります。
デザインをテーパーにする
優れた設計手法は、カンチレバービームの断面をその長さ全体にわたって小さくすることです。これにより、使用する材料が少なくなり、材料内の応力がより均一に分散されます。
クリップの幅を広げる
この練習の目的は、スナップフィットデザインに強度を加えることです。これは、適切なレベルの剛性を得るための最初の試行錯誤のプロセスである可能性があります。ただし、推奨されるクリップ幅は5mm以上である必要があります。
ラグの追加を検討してください
アセンブリにラグを追加すると、パーツの位置合わせに役立ちます。また、クリップからせん断力を伝達するのにも役立ちます。
ビルドの方向性を検討する
ベッドから垂直に上向きに構築されたスナップジョイントを設計することは避けることをお勧めします。これらは通常、プロセスの異方性のために弱くなります。カンチレバーまたはその他のスナップフィットも、組み立て中にのみたわむ必要があります。コンポーネントの接続中に偏向しないようにしてください。
結論
スナップフィットは、メーカーにコストとパフォーマンスの有用性を提供します。ただし、スナップフィット設計は複雑で反復的なプロセスになる可能性があります。したがって、スナップフィットジョイントを最大限に活用するには、いくつかの簡単な製造のベストプラクティスに従うだけで済みます。これにより、プロトタイピングのライフサイクルがさらに短縮されます。
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