射出成形設計の基礎: スナップ

マイケル・パロイアン | 2019年11月15日

プラスチック材料の最大の欠点の 1 つは、柔軟性と剛性が比較的低いことです。 プラスチック材料の最大の利点の 1 つは、柔軟性と剛性が低いことです。 これらの記述のどれが正しいかは、デザイナーとしてプラスチック材料の固有の特性をどのように最適化するかによって決まります。 私は個人的に、特に見た目が美しく、最小限のハードウェアで簡単に組み立てられるように製品を設計する場合には、後者の表現を好みます。

かつては、すべての製品を組み立てるのに数百本のネジが必要で、膨大な労力と部品が必要でした。 最終的なデザインの美しさは、多くの露出したネジや留め具によって損なわれることがよくありました。 今日の工業デザイナーは、製品デザインの美しさを損なう露出したファスナーを望んでいません。また、製造エンジニアは、高品質の製品をより効率的に生産する必要に迫られています。 この明らかな矛盾に対する解決策は、プラスチック材料に最適な部品を組み立てる手段としてスナップ フィットを利用することです。 この記事の残りの部分では、スナップ フィットの適切な設計に関連するすべての考慮事項について説明します。

スナップ フィット設計の種類とそれに関連する設計パラメータについて説明する前に、以下に示すスナップ ロックの基本的な機能要件に焦点を当てたいと思います。

スナップ ロックには 3 つの基本的なタイプ (環状、カンチレバー、ねじれ) がありますが、それらはすべて上記の設計上の考慮事項を共有しています。

環状スナップロック

環状スナップロックの際立った属性は、係合突起が嵌合するロック機構をスナップできるように変形する必要がある隣接する壁または縁部に突出ロック機構が取り付けられることである。 私の意見では、これらのスナップ ロックは、2 つの部品を変形させてスナップするために加えられる力の計算や予測が非常に難しいため、設計、試作、最適化が最も困難です。 環状スナップ ロックは、スナップオン式のボトル ​​キャップ、ペン キャップ、プラスチック容器、および低コストの家庭用電化製品のハウジングでよく見られます。 環状スナップ ロックの性能は、両方の嵌合部品の材質、壁の厚さ、干渉量に大きく依存します。 その他の重要な考慮事項には、部品のサイズと形状、成形公差、平面度、および表面上の位置が含まれます。

ねじりスナップロック

ねじりスナップ ロックは、ラチェット ロック、ねじ付きボトル キャップ安全ロック、プッシュ リリース ロックなど、ラジアル ロックを必要とするあらゆる用途に最適です。 ねじりスナップ ロックの設計は、環状ロックよりも予測がはるかに複雑ではありませんが、単純なカンチレバー スナップよりは困難です。 ロックの応力が加わったねじり部分は、その望ましい機能を実行するのに十分な力を誘導しながら、材料の弾性作動応力内で曲がるように設計されなければなりません。 スナップをオンまたはオフにするための指の圧力も、平均的な人にとって快適である必要があります。 これらの圧力は、リリース ボタンの表面積とスナップをそらすのに必要な力の関数になります。 さらに、スナップは成形の容易さ、公差、材料特性、製品寿命を考慮して設計する必要があります。

カンチレバースナップロック

カンチレバー スナップ ロックは、最も一般的に指定されているスナップ ロックであり、設計が最も簡単です。 これらは単純なビームに基づいており、スナップ フックの高さに基づいて指定された量だけ偏向するように設計されています。 スナップフックの形状は、通常、先細りの先端を備えた直角三角形、正三角形、または半円形の形状で設計されています。 直角のプロファイルは非常に安全なインターロックを提供しますが、通常の状態ではスナップを手動で解除することによってのみ分解できます。 等辺および半円のプロファイルにより、2 つの部品を押し合わせたり引き離したりするだけで、簡単に取り付けたり取り外したりすることができます。 前述のパラメーターのリストに基づいて、これらのスナップ オプションのそれぞれに関連する設計上の考慮事項を検討します。