多层同心弧形弹性卡接定位结构件

　　这类多层同心弧形的弹性构件，日常在小型电子设备的内部限位、便携消费电子的壳体卡装场景里十分常见，很多做数码产品结构设计的工程师，在做内部无螺丝装配方案的时候，都会优先考虑这类一体成型的弹性卡接结构，省去额外的紧固件安装空间，也能减少装配工序的工时消耗。从结构本身来看，三层同心的弧形环带通过径向的连接筋连为一体，每一层弧形环都预留了均匀的形变间隙，当外力沿轴向压入装配位的时候，各层弧段会顺着间隙方向产生均匀的弹性形变，待卡入对应卡槽之后，弧段回弹形成多点位的径向抵紧力，不会出现单点受力过大导致的装配开裂或者卡接松脱问题。做这类结构设计的时候，首先要核算的是每段弧的有效形变长度，弧段过短会导致形变量不足，装配的时候需要的压入力过大，

　　工人手工装配难度高，甚至会在压装过程中刮花配合件的表面涂层；弧段过长则会导致整体结构刚性不足，卡接之后的保持力不够，设备经过跌落或者长期振动之后容易出现松脱移位的问题。连接筋的位置设置也有讲究，不能均匀分布在整圈的对称位置，要错开相邻层弧段的开口位置，保证每一段独立的弧段都有足够的支撑根部，避免应力集中在连接筋和弧段的交接位置，长期反复拆装之后出现根部断裂的问题。从安装边界来看，这类结构的外径尺寸要和装配腔的内径保持0.1-0.15mm的过盈配合量，轴向的厚度要根据安装位的卡槽深度来定，通常要比卡槽深度小0.2mm左右，保证装配之后弧段的回弹面能完全卡在卡槽的止位面上，不会出现轴向窜动。中心的通孔是用来穿过定位柱或者走线的，

　　通孔的边缘做了小尺寸的倒角处理，一方面是压装的时候能快速对准定位柱，减少装配对位的时间，另一方面也能避免锐边刮伤穿过孔位的线材绝缘层，造成电路短路的隐患。在实际应用场景里，这类结构除了用在消费电子的壳体装配，还能用到小型通讯终端的内部模块固定上，比如便携路由器、手持对讲设备的内部PCB板限位，不需要额外打螺丝，直接把这个弹性卡件压入壳体的预设槽位，就能把PCB板牢牢抵在安装柱上，同时各层弧段之间的空隙还能形成自然的散热通道，设备工作的时候产生的热量可以顺着弧段之间的间隙散出去，不会因为密封过严导致局部积温过高。设计的时候还要考虑材料的弹性模量，通常这类零件会用具备一定韧性的工程塑料或者薄弹簧钢冲压成型，如果用塑料材质的话，

　　弧段的厚度要控制在1.2-1.5mm之间，保证足够的形变回弹力；如果用金属冲压件的话，厚度可以降到0.3-0.5mm，靠金属本身的弹性来提供卡紧力，整体重量也会更轻，适合对重量有严格要求的便携设备。另外，各层弧段的开口位置是相互错开的，不会出现整圈的贯通缺口，这样卡接之后整圈的受力是均匀分布的，不会因为某一个方向没有支撑导致装配之后出现偏斜，影响内部其他零件的装配精度。很多新手工程师在做这类结构的时候，容易把各层弧段的间隙留得太小，导致形变的时候相邻弧段互相干涉，压装的时候卡滞，甚至把结构顶裂，实际建模的时候要给每段弧的形变预留至少0.3mm的安全间隙，保证最大形变量的时候相邻弧段不会碰到一起。还有就是弧段的末端都做了小圆角处理，不会有尖锐的毛边，不管是装配过程还是后期设备维修拆解的时候，都不会划伤操作人员的手，也不会刮坏周边其他的柔性零件。这类结构不需要额外的装配辅助工具，手工就能完成压装，拆解的时候用薄拨片顺着弧段的间隙轻轻压下变形就能取出，可重复拆装的次数能达到几十次，不会因为反复拆装就失去弹性，对于需要后期维护升级的设备来说十分友好。在做三维建模的时候，要特别注意连接筋和弧段交接位置的圆角过渡，不能做成直角连接，直角位置会产生严重的应力集中，零件受力的时候很容易从交接位置断裂，通常要做R0.5以上的过渡圆角，分散应力集中点，提升零件的整体使用寿命。