Почему эту статью нужно читать? Потому что выводы, здесь сделанные, помогут вам не накосячить при выборе метода сборки корпуса вашего устройства. Как минимум – критически оценить уже принятые решения :)
Разрабатывая и утверждая дизайн корпуса, вы обычно не думаете о том, каким образом соединять его части друг с другом. Это серьёзное упущение, которое может грозить многократной переделкой дизайна. Давайте обсудим нюансы, о которых следует знать заранее.
Дисклеймер: в этой статье рассматриваются только корпуса, которые производятся по технологии литья пластика под давлением в металлические пресс-формы. Но при правильном проектировании то же самое действует и для корпусов из полиуретана, отлитых в силиконовых формах.
О способах соединения деталей: обзор
Основные способы соединения пластиковых деталей в корпусах:
соединение метизами;
защёлки;
склейка;
ультразвуковая сварка;
сборка в паз (слайдер);
установка внатяг (деталь сжимается и держится за счет силы трения и упругой деформации).
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/436/37b/e76/43637be761bf07f518264fea64f9cc18.gif)
Каждый из этих способов требует от конструктора понимания, как принятое решение отразится на стоимости производства деталей и сборке устройства, последующей эксплуатации и сервисном обслуживании.
Выбор способа соединения деталей может отражаться и на внешнем виде устройства. Хотите внезапно обнаружить, что корпус обходится дороже, чем вы рассчитывали? Или грохнуть в дизайн серьезные деньги, а потом удивиться: а почему это девайс выглядит как собранный в подвале на коленке? Нет?
Тогда рассмотрим все подробно.
Соединение метизами
Варианты соединений:
винт – гайка;
винт – резьбовая вставка;
саморез – корпус изделия.
Винт – гайка
Такой тип соединений используется в случае, если дизайн допускает, чтобы крепёж был виден с обеих сторон. Проще некуда. Разве что ещё есть вариант, когда гайка или винт устанавливаются в заранее отлитый шестигранник. В таком случае второй ключ не потребуется, т.к. грани гайки зафиксированы. Это особенно удобно, когда доступ с одной стороны ограничен.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/3ec/d05/979/3ecd05979fc291c37b5dec92906931d4.jpg)
Винт – резьбовая вставка
В этом случае необходима ответная деталь — резьбовая вставка, которая является копеечным стандартным изделием и в изобилии присутствует в продаже.
Монтаж также не занимает много времени. Вставка устанавливается при литье в пресс-форму, и готовый корпус выходит уже с установленными закладными. Или же вплавляется в колодец после литья корпусов с помощью нагрева ультразвуком (либо паяльником).
В итоге имеем более качественное соединение — в отличие от соединения саморезами — и возможность многократной сборки/разборки корпуса.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/2ef/8c8/5fa/2ef8c85fabad4d7b3ca63009580f2f97.jpg)
Саморез – корпус изделия
При использовании саморезов сборка немного ускоряется. Но в итоге количество циклов сборки/разборки сокращается до 10…20 (к тому же есть вероятность сорвать резьбу и на первом цикле).
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/9fe/123/2fc/9fe1232fce910b2a41aa71a64b6eb0a3.jpg)
Если требуется периодически снимать один из элементов изделия (крышку корпуса, какой-либо компонент и т.п.), саморезы однозначно исключаются. Тут лучше использовать соединение винт/резьбовая вставка либо защёлку с «хвостиком» для возможности вывода элемента изделия из зацепления.
Защёлки
В основном используются в крупносерийном и массовом производстве, поскольку при использовании защёлок стоимость пресс-формы ощутимо увеличивается, и затраты на неё окупаются только за счёт повышения тиражей. Однако выигрывается время при сборке частей изделия.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f19/c85/3aa/f19c853aa193c5d4d1ae0a1ff217574f.png)
Но бывают случаи, когда требуется быстрая сборка/разборка корпуса (к примеру, в нём есть крышка отсека с аккумуляторами). В таком случае увеличение стоимости пресс-формы игнорируется.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/e4b/33a/c62/e4b33ac62f1fda94822650e392bdd853.jpg)
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/b9e/7c0/1ba/b9e7c01badf58168bfb74462e8f0e642.gif)
Если внешний вид не особо критичен, допускается наличие технологического отверстия для выхода пресс-формы.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/f66/89b/e08/f6689be08fe8462393318ce462cc49d0.jpg)
Защёлки могут также использоваться в мелкосерийном или среднесерийном производстве — в тех случаях, когда без них не обойтись. Здесь также нужно учитывать, что защёлка может быть выполнена и в одноразъёмной пресс-форме, что не повлияет на ее стоимость. Но пострадает внешний вид, т.к. появляется отверстие для выхода элемента формы.
Склейка
Склеивание в основном применяется в неразборных корпусах, которым необходима герметичность. Однако возможны случаи использования клея в тех местах, где просто не хватает габаритов для использования другого крепежа. При малых сериях склейка проводится руками, при крупных есть возможность автоматизировать процесс.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/3a1/fae/d72/3a1faed723710da691ff936cf616e46a.png)
![Станок для нанесения клея Станок для нанесения клея](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/381/8af/52a/3818af52afa8fbf37c560336e21cc231.jpg)
Ультразвуковая сварка
Еще один способ неразъемной фиксации деталей. В отличие от склейки здесь не требуется наносить клей для соединения деталей, что уменьшает вероятность брака. Однако УЗ-сварка требует оснастки и определенной геометрии поверхностей сопрягаемых деталей. Кроме того, не все материалы свариваются между собой.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/2f6/3ba/e6f/2f63bae6f5cfd8749adb45ef884051d9.png)
Свариваемость полимеров
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/6b8/6cb/b77/6b86cbb77b742074e41e31ac91be37e1.jpg)
Сборка в паз (слайдер)
Возможен и такой тип соединения деталей в корпусе, хотя на практике применяется не так часто. Для серийного производства он не самый простой, потому что требует формирования пазов в корпусных деталях.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/66b/46e/340/66b46e340d96a0c79e63c4444429bc12.jpg)
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/369/bb3/047/369bb3047ee580e227cc84efc9a9a18d.jpg)
Установка внатяг
На пластиковых корпусах для электроники этот способ используется нечасто. Он требует достаточной точности изготовления, требователен к поверхностям и материалам. Поэтому здесь — без подробностей...
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/40f/c21/17a/40fc2117aca60ae7f774a1c00c9a7e44.jpg)
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/d07/45b/88d/d0745b88d7caa7bbf92ff682b99f398d.jpg)
Что и когда использовать и что делать, когда выбора нет
И вот теперь о ситуациях, когда требования к корпусу сами жёстко диктуют способ соединения деталей, и у вас фактически нет выбора.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/989/bb5/59a/989bb559aaab71bba435c04425dfb014.jpg)
Нужно быстро собирать десятки тысяч корпусов и не предполагается их разбирать — используйте защелки.
Не хотите, чтобы пользователь залезал в устройство, а если бы полез, то было бы видно, что залез, — используйте специальные защелки либо опечатывание самореза или винта.
Устройство требует периодической замены батарей или какого-либо обслуживания, (например, обновления софта или починки) — винты либо защёлки с «хвостиком» для удобства отвода (если тираж позволяет).
Нужны герметичность и неразборность. Ваши варианты — клей или ультразвуковая сварка.
И напоследок: важно учитывать не только способы соединения, но и количество производимых изделий. Если речь идёт о крупносерийном и массовом производстве, даже минимальное увеличение стоимости изготовления одного экземпляра в итоге влечёт за собой большие затраты на производство всей партии.
Ниже — таблица, в которой показано изменение цены на примере одного из наших корпусов (он на фото). В левой колонке — корпуса с разными способами крепления, правее — сколько стоит каждый этап производства такого корпуса. Сравнивайте (данные примерные, даны для наглядности).
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/19e/d48/945/19ed48945c5ee41fd9f4badebcf32fff.jpg)
Пресс-форма | Отливка деталей | Дополнительная оснастка | Сборка | Крепеж | |
Корпус на саморезах | 5 500 $ | 1.3 $ | 0 | 0.7 $ | 0.1 $ |
Корпус на винтах | 6 000 $ | 1.5 $ | 0 | 0.7 $ | 0.1 $ |
Корпус с УЗ-сваркой | 5 500 $ | 1.3 $ | 2 000 $ | 1.3 $ | 0 |
Корпус с поклейкой | 5 500 $ | 1.3 $ | 0 | 2 $ | 0.1 $ |
Корпус на защёлках | 6 500 $ | 1.5 $ | 0 | 0.2 $ | 0 |
Корпус внатяг | 5 500 $ | 1.3 $ | 0 | 0.2 $ | 0 |
Или нагляднее сравнить конечную себестоимость произведенного и собранного корпуса в партии 1000 штук:
![*Специально для мальчика Вани из Санкт-Петербурга *Специально для мальчика Вани из Санкт-Петербурга](https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/886/73b/593/88673b593fa3fc95ec739abdd83136d5.png)
Мы собрали выше все основные способы соединения деталей в корпусах, показали красивые картинки. Определяйтесь, экономьте деньги и время. Если что-то не совсем ясно, спрашивайте в комментариях, подскажем.
UPD от ElvenSailor
Вредные советы:
Делай максимально неразборно;
Если всё же надо разборно, делай узкие и длинные бонки под винты, чтоб не всякая отвёртка лезла;
винты/саморезы с экзотическим шлицом приветствуются;
Пластик нужен максимально говённый, чтоб саморез сорвало уже при втором вкручивании :)
Всё вышеперечисленное сочетай с защёлками, которые хрен подлезешь, чтоб отщёлкнуть - пусть их оторвут :)
Вишенка на торте - прикрыть головки винтов наклейками/ножками ( как любят производители мышек) - пусть юзер повыпендривается, отклеивая их, совсем хорошо, если сломает.