结构设计- 螺丝柱设计

PVC90°
PVC100°
螺丝柱设计-2
螺丝规格 φ 2.0 φ 2.3
快牙螺丝 φ 2.6 φ 2.8 φ 3.0 φ 3.5
孔径要求 孔径 公差 孔径 公差 孔径 公差 孔径 公差 孔径 公差 孔径 公差
┼0.05 ┼0 ┼0.05 ┼0 ┼0 ┼0.05
ABS
1.60
─0 ┼0.05
1.90
螺丝柱设计-3 螺钉的选用: 螺钉选用根据所使用的安装方式,2.6.1a/b/c中有介绍自攻及机牙安装 结构， 螺钉分自攻和机牙,自攻即螺距较大的螺钉在材料预留孔中挤压推进的固定咬合 方式;机牙即按标准公制或英制牙加工处理的内外螺丝(同规格)相配合固定咬合方式. 常用自攻螺钉尾部有平头,尖头等,螺帽有扁圆头,圆头,P盘头,C平头,K沉头.槽型可自定 义,常用十字.BOSS柱锁牙达到3圈以上即可. 尖头牙在BOSS柱锁牙足够情况下选用,具有 导正牙的作用;平头牙在BOSS柱锁牙不够,高度偏低情况下选用,容易牙偏;C平头帽在压 缩厚度情况下用,最薄可以做到1.0厚；P圆头:对厚度没要求常用的标准螺丝螺头;K沉头: 常用在不超过平面的板件固定. 机牙的牙距较小,不做挤压推进,所以仅有平头;螺帽除 了自攻常用螺帽,还有内/外六角头,方头等, 机牙锁牙达到2圈以上即可.因为机牙牙距 较小,锁的圈数越多牢固.通常相同的长度,牙距越小锁牙越紧,强度越强.因此牙也有粗 牙和细牙之分.粗牙即普通螺牙,细牙常见管螺纹.机牙的规格型号,请参考标准. 2.6.3, 塑胶预留自攻螺丝底孔设计参考值如下表所示
铜螺母设计原则:防脱落,防转动,锁牙牢靠. 常见铜螺母有直纹滚花+凹槽,网纹滚花,斜 纹滚花+凹槽
螺丝柱设计-3 机牙第二种方式为机牙螺钉+标准螺母. 这种方式常见机械锁紧,在塑胶制品中用于 高受力强度壳体， 如电池固定,结构手臂,灯具,电机底座,吹 风机手臂固定等等. 螺母采用标准螺母,采用套筒或扳手夹紧, 用螺丝刀锁紧.在结构上为了方便,常会在 胶壳上开槽,将螺母放置其中管住锁紧. 紧配柱为柱孔配合结构,可做紧配拉紧及导向结构.常用在小壳件配合(U盘,读卡 器,蓝牙等零件);PCB定位,壳体防翘曲拉紧等.常见为圆形,一般紧配直径有 1.0,1.2,1.5,1.8,2.0,2.5,3.0等等,值自定义. 还有方形,椭圆形等其他异形结构.导向柱则需要单边留0.1-0.3mm间隙即可.
图中两种固定方式,第一种:两塑胶件固定;第二种为PCB固定
螺丝柱设计-3 b.机牙第一种方式为机牙螺钉+铜螺母+塑胶BOSS柱,铜螺母装入BOSS柱有热熔和直接成 型两种.热熔见图2.6.1b-1
螺丝柱设计-3 铜螺母常见样式及热压加工方式,热压方 式是用熔压铜棒装入铜螺母,电加热压入塑 胶 柱中;直接成型是将其作为镶件装入模具中 注塑成型,通过模具螺丝机定位.这两种方式 成本类似,但热 熔增加了周转加工成本,且加工后容易造成 溢胶,铜螺母歪斜等异常;直接成型则增加了 单壳体成型周期 (增加安装铜螺母时间,一般为手工安装),但 结构牢固,设计上优选
螺丝柱设计-2
1.DL = 螺丝孔直径。如电木等较脆之物料, 建议以方孔取代圆孔, 留意方孔角位须至少加R0.2mm。
2.De=螺丝引入孔,用作引入螺丝, 由于该部份没有受压于螺丝牙, 相对应力不大, 能防止螺丝因应力而爆裂 . 3. P = 螺丝贯入深度— 建议通常螺丝贯入深度为2.5D~4D.螺丝上进工件后螺丝咀与螺丝孔底须有至少 1.0 mm 空间作存放碎屑及防止螺丝咀接触到柱底而产生应力
4.H = 螺丝柱高度— 建议最好为 4D 以下, 但须跟据实际产品结构需要而决定. a).螺丝孔底与外观表面间之料位建议为0.6T (T 为料厚), 以减少外观因螺丝柱引致的缩水现象. b).螺丝柱底围边和孔内须最少加R0.5mm, 根部圆角为比厚的0.25~0.5倍。 c).通常螺丝柱外径出模角度须为0.5°DFT, 螺丝孔之出模角度亦须最少为0.25°DFT. d).如螺丝柱超长, 需考虑其结构牢固性, 建议螺丝柱四周增加火箭骨或围根作加强. 5. t1 = 螺丝头承扥料厚— 建议为2.0~3.0mm. 注: 此料厚与塑料有所关系, 如PP 之类较软之塑料料, 须保持最少 3.0 mm 料厚, 以免螺丝上进工件后过份 压扁部分塑料料减弱承托力. 6.位于制品内壁的凸台不要太靠近内壁，以避免凸台局部熔体充填不足
4.H = 螺丝柱高度— 建议最好为 4D 以下, 但须跟据实际产品结构需要而决定. a).螺丝孔底与外观表面间之料位建议为0.6T (T 为料厚), 以减少外观因螺丝柱引致的缩水现象. b).螺丝柱底围边和孔内须最少加R0.5mm, 根部圆角为比厚的0.25~0.5倍。 c).通常螺丝柱外径出模角度须为0.5°DFT, 螺丝孔之出模角度亦须最少为0.25°DFT. d).如螺丝柱超长, 需考虑其结构牢固性, 建议螺丝柱四周增加火箭骨或围根作加强. 5. t1 = 螺丝头承扥料厚— 建议为2.0~3.0mm. 注: 此料厚与塑料有所关系, 如PP 之类较软之塑料料, 须保持最少 3.0 mm 料厚, 以免螺丝上进工件后过份 压扁部分塑料料减弱承托力. 6.位于制品内壁的凸台不要太靠近内壁，以避免凸台局部熔体充填不足
螺丝柱设计-2
螺丝规格 孔径要求 ABS 孔 径 1.70 φ 2.0 公差 ┼0 ─0.05 ┼0 ─0.05 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 孔 径 1.90 φ 2.3 公差 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 ┼0 ─0.05 ┼0 ─0.05 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 孔 径 2.20
螺丝柱设计-2 7.当凸台和柱子（或者另一凸台配合时，其配合间隙通常取单边0.05~0.1的装配间隙。 8.凸台比较高时，通常在其外侧增加十字筋，该十字筋通常要做1~2°的斜度， 9.当凸台用于自攻螺丝装配时，其内孔要比自攻螺丝单边小0.1~0.2，以便螺钉能锁紧。如用M3.0的自攻螺丝 装配时，BOSS的内孔通常做φ 2.6~2.8。 10.螺旋凸台应该带有导入槽，凹槽深度0.3~0.5，这样可以减少凸台开口端的应力并防止开裂。 11.火山口：螺丝柱背后经常会遇到缩水问题。解决的方案是 加火山口，如图所示。火山口之所以能够防止缩水，是因为 它能使得螺丝根部的等效壁厚（内切圆2R）变小，假若等效 壁厚与壁厚T相差不大，制品就不容易缩水.(R-r)/r<8%.一般 就不会缩水。 12.因塑料件较易变形, 故设计螺丝柱 13.电木及其他较脆之物料, 时需增加倒角以便装配. (如下图所示). 须采用方孔作存放碎屑. 螺钉柱内侧也应该加倒角，利于螺钉安 装。大小一般为1~1.5mm*45
普通牙螺丝 φ 2.6 公差 ┼0 ─0.05 ┼0 ─0.05 ┼0 ─0.05 ┼0 ─0.05 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 ┼0.10 ─0 孔 径 2.40 φ 2.8 公差 ┼0 ─0.05 ┼0 ─0.05 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 ┼0 ─0.05 ┼0 ─0.05 ┼0.05 ─0.05 孔 径 2.50 φ 3.0 公差 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 ┼0 ─0.05 ┼0 ─0.05 ┼0.05 ─0 ┼0.05 ─0 ┼0.10 ─0 孔 径 2.90 φ 3.5 公差 ┼0.05 ─0.05 ┼0.05 ─0.05 ┼0.05 ─0.05 ┼0.05 ─0.05 ┼0.10 ─0 ┼0.10 ─0 ┼0.10 ─0
HIPS
1.70
1.90
2.20
2.40
2.50
2.90
PC
1.70
2.00
2.30
2.40
2.60
3.00
SAN
1.70
2.00
2.30
2.40
2.60
3.00
POM
1.60
1.80
2.10
2.30
2.40
2.80
PA
1.60
1.80
2.10
2.30
2.40
2.80
PP
2.00
2.20
2.30
2.70
螺丝柱设计-1
Leabharlann Baidu
螺丝柱设计-2
1.DL = 螺丝孔直径。如电木等较脆之物料, 建议以方孔取代圆孔, 留意方孔角位须至少加R0.2mm。
2.De=螺丝引入孔,用作引入螺丝, 由于该部份没有受压于螺丝牙, 相对应力不大, 能防止螺丝因应力而爆裂 . 3. P = 螺丝贯入深度— 建议通常螺丝贯入深度为2.5D~4D.螺丝上进工件后螺丝咀与螺丝孔底须有至少 1.0 mm 空间作存放碎屑及防止螺丝咀接触到柱底而产生应力
6.壳与壳锁紧行 程为0.10 +0.10 mm, 见附图3
螺丝柱设计-3
BOSS柱即凸出的柱子,通常指螺丝柱及紧配柱,是固定导向结构.螺丝柱有两种:自攻牙及机牙.
a.自攻牙为自攻螺钉+塑胶BOSS柱,结构见图
SD:螺钉外径; WD:螺帽外径; D:塑胶柱子外径； d:塑胶柱子底孔直径；自攻 螺丝的BOSS柱设计原则： D=3*SD,[柱子壁厚≥(0.50.7)T] d=0.85*SD(质碎取0.9倍,质 软取0.8倍）螺丝过孔一般为 SD+0.4即可。
螺丝的用途是固定某个零件，限制因素是拨出力。拨出力取决于凸台材料、螺纹尺寸、和螺钉的咬合长度。
螺丝的拨出力可由下式计算：
公式中： S=设计应力
D=螺丝钉中径
L=螺纹咬合长度
设计应力应该等于凸台材料的拉伸应力除以安全系数，安全系数通常为2或3
螺丝的剥离扭矩:
f=摩擦系数
P=螺纹螺距
凸台（BOSS）：凸台通常用于两个塑胶产品的轴－孔形 式的配合，或自攻螺丝的装配。当BOSS不是很高而在模 具上又是用司筒顶出时，其可不用做斜度。当BOSS很高 时，通常在其外侧加做十字肋（筋），该十字肋通常要 做1-2度的斜度，BOSS看情况也要做斜度。当BOSS和柱子 （或另一BOSS）配合时，其配合间隙通常取单边0.050.10的装配间隙，以便适合各BOSS加工时产生的位置误 差。当BOSS用于自攻螺丝的装配时，其内孔要比自攻螺 丝的螺径单边小0.1-0.2，以便螺钉能锁紧。如用M3.0的 自攻螺丝装配时，BOSS的内孔通常做Ф 2.60-2.80。
─0.05 ┼0
1.80
─0 ┼0.05
2.00
─0 ┼0.05
2.20
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2.40
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2.80
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PA
1.60
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1.80
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2.00
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2.20
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2.40
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2.80
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PP
2.00
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1.90
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2.20
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3.00
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SAN
1.60
─0 ┼0
1.90
─0 ┼0.05
2.20
─0 ┼0.05
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2.60
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POM
1.60
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2.30
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2.70
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PVC90°
1.80
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2.50
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PVC100°
1.90
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2.20
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尺寸单位：mm
螺丝柱设计-2 5.螺丝柱之高度, 原则上不能大于 螺丝直径之6~10 倍, 如壳与壳距离 较大, 可加长螺丝 头管位部分. 见附 图2.
螺丝柱设计-2
4.柱子凸台的设计
凸台的计算: 螺丝连接的实质因素主要取决于剥离扭矩和拔出力。剥离扭矩：可以使得塑料凸台的内螺纹剥离拧入扭矩：用来拧螺丝并在凸台内形成螺纹的扭矩，拧入力矩 必须小鱼剥离力矩，否则连接会失效，应该是2倍的关系，当使用工具高速进行时应该是5倍的关系。剥离扭矩与螺纹的直径和凸台材料有关，
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2.10
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2.30
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HIPS
1.60
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