2010/08/14 • 2条评论

塑胶制品选用自攻螺丝(Self-tapping Screw)的优缺点

新产品的开发设计阶段，塑胶材质的选用是最被重视的一个环节，不过除了塑胶之外，其实还有很多的零件需要被重视，可是有个小零件却经常被忽略－自攻螺丝(Self-tapping screw)。

如果从生产制造的角度来看，一颗设计不良的螺丝及螺丝柱往往是压死设计的最后一根稻草，螺丝真的是这么微不足道(minor)的零件吗？本文将试着先探讨何谓自攻螺丝？还有自攻螺丝有何优缺点？文章后面会试着再探讨更多的螺丝扭力的问题。

首先，让我们来看看何谓『自攻』螺丝？一般的螺丝(大部分指「机械螺丝」)都要先在部件上做出所谓的「阴螺纹」来让螺丝可以锁得进去，就像螺帽一样，上面已经有螺纹在螺帽的内孔，所以螺丝可以很轻易地对着螺纹锁进去；而自攻螺丝就不需要在被锁件上事先做出螺纹，因为它可以一边锁进去被锁件，并一边在被锁件上「攻」出螺纹来，进而使自己固定于被锁件上。

下图是一款钻尾切槽自攻螺丝，其最前面的缺口有个类似「铣刀」的形状及功能，方便在塑胶孔上切削掉多余的部件，其螺纹更被设计成刚好可以把螺纹波峰所推出来的塑胶挤进螺纹的波谷里，达到平衡的作用，也可以让螺丝与塑胶更紧密的结合在一起。有些自攻螺丝的螺纹则被设计成可以旋转带出被推挤出来的塑胶屑或木屑，以免过多的废屑挤压在被锁件的螺丝孔内部而造成局部陇起或破裂的危险。

自攻螺丝的立意良好，实际上也真的大大地提昇了工业化大量生产的效率，因为想要事先制作出有「阴螺纹」的螺丝孔需要花费更多的时间与功夫，而且188betapp下载件一般必须要採用埋值螺丝(Insert)才可以制作出有阴螺纹的效果，既废时又费工，採用自攻螺丝就不需要使先制作出有「阴螺纹」的螺丝孔了。

可是自攻螺丝也有许许多多的限制及缺点，比如说：

被锁件容易因自攻螺丝的强迫(force)锁入而承受一定的应力，并导致螺丝孔周围有龟裂或破裂的缺失发生，进而影响到产品的可靠度。也因为这样，所以「自攻螺丝」锁入处都会要求要有一定的面积肉厚来承受螺丝锁紧应力，比如说塑胶螺丝柱的外孔值径通常需要比内孔直径大2.5～3.0倍，不同的塑胶材质(resin)需要不同的最小肉厚。（延伸阅读：【螺丝】与【塑胶柱】的设计原则）
有些设计师只是一味的套用前辈的设计，完全不管所使用的塑胶材质不一样，造成有些螺丝孔的肉厚小于应有的安全系数。
有时候设计者知道应该要把螺丝孔的肉厚设计在应有的尺寸，可是却没有考虑到脱模角(draft angle)对肉厚的影响，而且螺丝柱越高，脱模角对肉厚的影响也就越大，因为螺丝住的内外径脱模角度刚好颠倒，越往上面，其所剩下的肉厚也就越少。
如果再加上188betapp下载成型厂可能使用二次回收料(regrind resin)，那最小肉厚就需要再往上加，很多的设计人员常常得纳闷，为何塑胶部件明明都已经通过严苛的设计品质验证了，怎么大量生产后还会发生螺丝孔破裂(crack)的品质问题？这其实有很大一部份是因为厂商添加了二次回收料所使然；因为试产阶段，射出成型厂商怕会问题，一般不敢使用二次料，可是大量生产后就会偷偷的加进去。如果当初设计时安全系数放得太小，只要稍微加点二次料就会有破裂的风险。