螺丝是电子产品中最常使用的锁紧组装方法之一,但很多的设计者(R&D)却常常忽略了螺丝及螺丝柱的的设计需求,而造成一些组装上的缺憾,比如说螺丝柱滑牙(stripped)、螺丝柱破裂(crack)或断裂(breaking)、螺丝断裂(breaking)、或是螺丝头磨损(wear out)…等问题。
这里提供一些螺丝及螺丝孔柱设计的基本需求,让你的螺丝设计不再出问题。
下面的表格需配合上面的图示,【Material】就是塑胶的材质,【Hole Factor】就是螺丝孔因子,【 Boss Factor】是螺丝柱因子,【Depth Factor】为深度因子。假设我们拿了一根 M2.6x10L的螺丝,其螺丝规格如下:
螺丝头直径:4.1~4.5mm,
螺牙外径(d):2.47~2.55mm,取2.5mm。
螺丝长度为:10+0/-0.8mm,
螺丝牙距:0.91mm
如果要设计用在ABS/PC材质的塑胶上面,则其设计规范建议如下:
螺丝孔直径 = d x Hole Factor = 2.5 X 0.8 = 2.0mm
螺丝柱外径 = d x Boss Factor = 2.5 X 2.0 = 5.0mm (最少)
螺丝最小嚙合深度 = d x Depth Factor = 2.5 X 2.0 = 5.0mm (最少)
螺丝嚙合牙数 = 5/0.91 = 5(牙)
一般来说螺丝孔的直径必须比螺丝的外围直径稍微小一点点(x0.72~0.85);一般人则较常忽略螺丝柱的外径也需要配合螺丝的外围直径(x1.7~2.2),这里列出的因子倍数应该是最小值,太小的螺丝外径很容易造成龟裂;深度因子也是最小要求,需要配合螺丝的直径,螺丝的螺牙如果锁得不够深,很容易就会被外力拉开。
- 螺丝孔需设计导孔(counterbore)以导正螺丝锁入。
- 螺丝孔的深度必须比螺丝的长度还要深,为了容纳被自攻螺丝切销出来的塑胶屑,以避免螺丝孔爆裂。
- 螺丝的选择也非常重要,如果螺丝孔深度够的话,选择螺丝牙距大一点的螺丝可以有效防止螺丝孔滑牙。
- 这个表格紧提供参考,最终还是要以实际操作为准。
- 建议可以参考另外两篇文章:
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延伸阅读:
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塑胶自攻螺丝(Self-tapping Screw)的优缺点
超音波熔接 ─ 埋植螺丝塑胶柱破裂的可能原因
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欧付宝
目前使用M2.6自攻牙螺丝,BOSS柱:内径2.25 外径4.5
目前遇到组装后放置几天后BOSS柱爆裂发生。
以针对原料与塑壳进行MI分析,均未发现有任何异常数据。
上个月生产了5000套,并无发生爆裂问题,且己出货!
目前认为应是BOSS柱壁厚不足造成,但客户理论上说之前5000套没这问题~认为这与BOSS柱壁厚无关。
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KEN,
上个月没有问题,不代表这个月不会出问题,尤其在设计没有余裕给组装的时候。
会影响螺丝柱破裂的原因很多,螺丝的外径、螺距与长度(每一批螺丝的直径与长度应该都不太一样)、锁螺丝的扭力与角度(作业员每次锁螺丝的角度及力道都不相同)、射出的条件(结合线是否消除、水汽控制、每批的射出都会有些不同、螺丝孔径是否变化、脱模角有无改变)、塑胶存放的条件(有否控温控溼)。不过以上种种都不如设计所给予的余裕,往往设计上的一小步,就可以大大增加组装的能力。
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螺丝有效牙数如何计算?
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曾建凯,
你的问题太笼统了。
如果要精算,你必须要知道知道你的承重、牙深、直径,还要知道螺丝的材质及锁紧物的材质…等,自己到网路去找答案吧!我也不知道。
如果你只是想问塑胶锁紧的有效牙,经验告诉我至少三牙。
如果你只是要知道实际锁了几牙,锁好后切片最准,记得计算一下螺丝长度的公差,应该也可以用CAD算出来。
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请问有机械牙于板金件的设计规范吗
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Eric,
这个个人不清楚。
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您好,这篇文章中的两张图似乎无法正常显示,可否请板大检查看看? 谢谢您!
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版主你好:
请问三角牙螺丝是否也是用于这个公式?
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方比乐;
没有定义三角螺丝是否可以适用,但应该可以参考。
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请问一下,依据你的数据来使用,发现有些问题想请教你,例如:螺丝柱设计在同一部件上,有使用M2.0,M3.5,M4.5螺丝,但是部品肉厚只有2.2mm,厂商反应有缩水问题,但是如果使用M4.5螺丝柱,你的部品肉厚就要调整到2.7以上,这样做法反而要先考虑各螺丝的尺寸再来设定部品肉厚,如果使用大的部品,厚度可能太厚,另外,缩水问题你是否另外有解?谢谢
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小布;
首先要思考的是如果你的塑胶成品的一般平均肉厚不到3.0mm,那为何需要使用 M4.5的螺丝呢?如果一般的肉厚有3.0mm那2.7mm的螺丝应该不致于有严重的缩水现象,一般的螺丝的根部如果会缩水,通常要导圆角并偷一点肉,这个只要跟有经验的塑胶模具师傅讨论一下就可以给你建议了。也有可能是我误会您的意思了。
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板主,您好:
现在开塑胶模具出现问题,最近接到一个塑胶产品材质POM(黑),外形类似笔盖或旋钮之锥形中空造形,高度9.9mm。外圆直径4.0mm而内圆直径3.1mm,外圆有类似以前类比式旋钮直条形的齿轮外表而内圆则具有M2.6内孔牙的设计;因为考虑要一次成型,所以必须在塑胶模具上先塑胶成型再把牙成型,之后用逆转牙方式退出内孔牙,由于此塑胶产品肉厚只有0.9mm,设计模具还要考虑是否能有效形成内孔牙及安全退牙且不滑牙,请问要如何做呢?谢谢!
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对不起,我个人没有这样的经验,不过看你的情形似乎需要做一些尝试。你的产品可能需要多设计一些额外的加工固定机构,等到成品后再用二次加工的方式洗掉。
另外,至于肉厚及二次加工攻牙的问题,可以考虑先有几个不同内孔径的样品,先做一些实验看看哪种内孔径比较可行,开模具前可以请制造Protype的厂商先帮你把形状洗出来或做出来,如此才不会白花模具费用。
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