Maîtriser la conception d'assemblage par clips : types, meilleures pratiques et efficacité de production

En tant que designers industriels, vous ne voudriez pas que des fixations apparentes compromettent l'esthétique de vos produits. L'environnement de fabrication d'aujourd'hui appelle également à la production efficace de pièces de haute qualité. Cela semble être un paradoxe apparent. Cependant, la solution réside dans l'utilisation de la conception d'assemblage par clips pour assembler les pièces.

Concevoir des pièces avec des joints à clips peut faire gagner du temps et de l'argent en production. Ils réduisent non seulement les coûts de matériaux et les quantités de pièces, mais améliorent également la facilité d'assemblage. La technique traditionnelle de moulage par injection s'est avérée viable pour produire le joint à clip. Cependant, la conception de clips imprimés en 3D offre de nouvelles opportunités.

Il est donc vital de comprendre la conception d'assemblage par clips et comment elle réagit avec les systèmes de fabrication. Les conceptions à clips s'accompagnent de certains défis. Cet article vise à vous aider à naviguer dans le monde complexe des clips en discutant des caractéristiques clés. Nous examinerons également les classifications importantes et les meilleures pratiques pour surmonter les problèmes de prototypage courants.

Vue d'ensemble générale des joints à clips

Les joints à clips sont parmi les moyens les plus simples et les plus efficaces d'assembler des pièces. Avec les joints à clips, il n'y a généralement pas besoin de différents types de fixations et d'outils. Dans sa forme la plus simple, un joint à clip est une petite saillie qui peut être un tenon, un crochet ou une bille. La déflexion de cette saillie se produit pendant l'assemblage.

Le but principal est d'attraper une caractéristique dans le composant d'accouplement. C'est-à-dire que la partie saillante d'un composant peut se déformer lors de l'assemblage. Ensuite, elle attrape une caractéristique présente dans le composant d'accouplement.

Généralement, les utilisateurs n'auront pas nécessairement besoin d'avoir accès aux joints à clips avant l'assemblage. Cela rend l'automatisation de la conception à clips beaucoup plus facile. La conception du clip détermine également si la connexion sera permanente ou temporaire. C'est-à-dire si les clips peuvent être libérés par des outils/force ou non.

L'un des critères importants dans le moulage par injection de clips est le déplacement des caractéristiques flexibles pendant l'assemblage et le démontage. Les joints à clips sont souvent employés dans les pièces plastiques. Par conséquent, la flexibilité est autorisée avec les clips. C'est-à-dire que les matériaux plastiques permettent un niveau raisonnable de déformation et d'élasticité. Par conséquent, il peut y avoir de grandes déflexions sans risquer d'endommager les pièces.

Dans un état assemblé, les clips sont généralement exempts de charge, et il n'y a qu'un déplacement minimal. Cela les rend utiles pour les matériaux plastiques. Le fluage tend à se produire sur les plastiques sous contrainte, ce qui peut les faire perdre la prétension au fil du temps.

En essence, des éléments de positionnement rigides aident à aligner les pièces à assembler. Cela aide à prévenir toute forme de déplacement et de libération du clip de l'articulation. Les encoches, les évidements, les tenons et autres sont de bonnes options dans ce cas.

Les joints à clips sont utiles dans une grande variété d'applications. Quelques types de base de clips peuvent être combinés avec eux pour répondre aux normes de l'industrie et aux exigences de conception spécifiques. Cela élargit la diversité des exemples de conception de clips plastiques.

Types de joints à clips

Il existe un large éventail de possibilités de conception de clips disponibles. Dans cette section, nous discuterons des trois types les plus courants de joints à clips. Ils incluent les suivants :

Joints à clip en porte-à-faux

Ce sont les types les plus courants de joints à clips en fabrication. Ces joints ont des formes géométriques simples qui les rendent faciles à mettre en œuvre dans une conception à clips. Il est également facile de calculer leur déformation pendant le processus d'assemblage.

La conception de base comprend une poutre en porte-à-faux qui vient avec un crochet effilé à son extrémité. Il y a aussi un évidement correspondant dans le partenaire d'assemblage. La structure montre la surface effilée glissant le long de la surface du partenaire d'assemblage. Cela plie le porte-à-faux permettant au crochet d'atteindre l'évidement avant de revenir à l'état non déformé.

Le joint peut être soit permanent, soit permettre le relâchement à une force de séparation. Cet attribut dépend de l'angle de surface se produisant entre le crochet et l'évidement. Dans certains cas, le porte-à-faux ne vient pas sous forme de barre droite. Il existe d'autres conceptions avec des porte-à-faux en forme de U ou de L. Ces conceptions sont courantes dans les pièces plastiques.

Ces formes ont l'avantage de supporter des porte-à-faux plus longs sans prendre plus d'espace. Ainsi, ils permettent des forces de déflexion plus faibles lorsqu'ils sont dans des environnements compacts. Lorsque ces porte-à-faux en U et en L sont sur le bord d'une pièce, il n'y aura pas besoin de curseurs dans la conception de moulage par injection.

Joints à clip par torsion

Contrairement à la conception de clip en porte-à-faux, les clips par torsion défléchissent essentiellement les poutres en tordant une barre. Ce sont des moyens simples pour créer des connexions séparables. Ces solutions robustes équivalent également à une méthode d'assemblage économique et sophistiquée. La conception du bras basculant permet l'ouverture facile du partenaire d'assemblage.

La force de déflexion du bras basculant est donnée par la torsion de son arbre. Le bras basculant du clip et la barre de torsion sont moulés intégralement pour la meilleure connectivité. Un mécanisme de bascule se produit lorsqu'il y a une extension du faisceau du crochet au-delà de l'axe de la barre de torsion. L'utilisateur n'a qu'à pousser l'extrémité libre du faisceau pour soulever le crochet et libérer l'articulation.

Joints à clip annulaires

Une conception de clip qui utilise des joints à clips annulaires est généralement pour des pièces elliptiques ou circulaires. Ces pièces incluent les capuchons de stylo et les couvercles de conteneurs. Ce type de joint à clip vient avec une crête à la circonférence d'un composant. Cette crête se verrouille dans la rainure du second composant. Outre la flexion, des contraintes de cerclage traction ou compression peuvent survenir pendant l'assemblage.

Ce sont des contraintes multiaxiales qui peuvent poser un défi lors de la conception d'un joint. Nous pouvons estimer la déformation de géométries circulaires simples en fonction des diamètres des composants d'assemblage. Les clips annulaires ont une propriété clé, qui est la compression et l'étirement de la circonférence.

Les gens confondent souvent l'arrangement circulaire de crochets pour une conception de clip annulaire. Cependant, ce n'est pas le cas car la déflexion dans les clips annulaires est dominée par la flexion. Les clips annulaires peuvent présenter des propriétés variables selon la conception des composants d'assemblage. Ils sont souvent faciles à verrouiller et à libérer, comme vous le trouverez dans les capuchons de stylo. Certains peuvent offrir une connexion permanente, non libérable, qui dépend des angles des composants d'assemblage. La rotation peut cependant être permise dans les deux situations.

Cette vidéo vous montre les joints à clips pour plastiques :

Calculs de conception de clips

Les calculs que vous ferez pour votre conception dépendront du type de conception que vous souhaitez réaliser. Le tableau suivant vous aidera à effectuer des calculs efficaces.

Symboles

• y = déflexion admissible
• b = largeur à la racine
• c = centre de gravité (c.-à-d., distance entre la fibre externe et la fibre neutre)
• E comme valeur absolue = pourcentage/100
• E = déformation admissible dans la fibre externe à la racine
• l = longueur du bras
• K = facteur géométrique
• h = épaisseur à la racine
• Es = module sécant
• P = force de déflexion admissible
• Z = module de section
• Z = I c ; où I = moment d'inertie axial

Les clips sont en effet une solution rentable pour l'assemblage de pièces plastiques. Si vous avez besoin de suggestions ou si vous avez des besoins de pièces de prototype, RapidDirect est votre choix.

Problèmes courants de conception de clips et meilleures pratiques

La conception de clips n'est pas une procédure unique qui convient à tous. Certains défis peuvent survenir pendant le processus de moulage par injection de clips ou d'impression 3D. Ici, nous discuterons de certains des défis auxquels les ingénieurs font face lorsqu'ils conçoivent pour les clips.

Concentrations de contraintes

Lorsque des coins vifs se produisent lors de l'utilisation du joint à clip en porte-à-faux, la contrainte peut se concentrer à la racine. Cela rend le porte-à-faux plus susceptible au cisaillement.

Survenue du fluage

Les plastiques ou thermoplastiques sont généralement sujets au fluage. C'est une déformation progressive lorsque les matériaux sont sous contrainte. Au fil du temps, le fluage compromettra la connexion entre les composants et peut les rendre inutiles.

Défaillance par chargement répétitif ou fatigue

Lorsqu'il y a un assemblage et un démontage répétés des clips, il peut y avoir une défaillance à des contraintes inférieures à la contrainte du matériau. La défaillance par fatigue se produit souvent à des fréquences de chargement élevées.

Problèmes de tolérance

Lorsque les jeux ne sont pas correctement placés, des problèmes de tolérance peuvent survenir. Chaque fois qu'il y a des problèmes de tolérance, les composants ne s'emboîtent pas parfaitement.

En savoir plus : Tolérance de moulage par injection : Optimisez-les de quatre façons

Meilleures pratiques d'ingénierie pour la conception de clips

Il existe diverses caractéristiques de conception qui peuvent aider à réduire la contrainte et le stress sur l'assemblage du joint à clip. Elles incluent :

Ajouter un congés à la base du porte-à-faux

L'ajout d'un congé à la base du porte-à-faux est un excellent moyen de répartir la contrainte sur les pièces et de créer une connexion plus solide. Le rayon de congé recommandé devrait être d'au moins 0,5x l'épaisseur de la base du porte-à-faux.

Affiner la conception

Une bonne pratique de conception est de diminuer la section transversale de la poutre en porte-à-faux sur sa longueur. Cela assure l'utilisation de moins de matériaux, et il y aura une répartition plus uniforme de la contrainte dans le matériau.

Augmenter la largeur du clip

Le but de cette pratique est d'ajouter de la résistance à la conception du clip. Cela peut être un processus initial d'essais et d'erreurs pour obtenir le bon niveau de rigidité. Cependant, la largeur de clip recommandée devrait être d'au moins 5 mm.

Envisager l'ajout de tenons

L'ajout de tenons à un assemblage aidera à l'alignement des pièces. Cela aidera également à transférer une partie de la force de cisaillement des clips.

Considérer la direction de construction

Il est conseillé d'éviter de concevoir des joints à clips construits à partir du lit verticalement vers le haut. Ceux-ci sont généralement plus faibles en raison de la nature anisotrope du processus. Le porte-à-faux ou d'autres clips ne devraient être déformés que pendant l'assemblage. Ils ne devraient pas être déformés pendant la connexion des composants.

Conclusion

Les clips offrent aux fabricants une utilité en termes de coût et de performance. Cependant, la conception de clips peut être un processus complexe et itératif. Par conséquent, vous n'avez qu'à suivre quelques pratiques de fabrication simples pour tirer le meilleur parti de vos joints à clips. Cela diminuera encore les cycles de vie de prototypage.

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