螺丝与塑料的关系

Major i3inater-iZPiQirusionf 真惚啟亠、塑料自攻螺丝(Self-tapping Screw)的优缺点新产品在开发设计时刻时，塑料材质的选用是最被重视的一个环节，只是除塑料之外，其实还 有很多的零件需要被重视，可是有个小零件却常常被忽略一自攻螺丝(Self-tapping screw), 可是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， 螺丝真的是这么微乎其微(minor)的零件吗？本文试着先探讨何谓自攻螺丝？还有自攻螺丝有 何优缺点？后面会再试着探讨更多的螺丝扭力的问题。第一，让咱们来看看何谓自攻螺丝？ 一样的螺丝(大部份指机械螺丝)都要先在部件上 做出所谓的阴螺纹来让螺丝能够锁得进去，就像螺帽一样，上面已经有螺纹在螺帽的内孔， 因此螺丝能够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前做出螺纹，因为 它能够一边锁进去被锁件，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。以下图是一款钻尾切槽自攻螺丝，其前面的缺口有类似铳刀的功能，方便在塑料孔上切削掉多 余的部件，其螺纹那么被设计成恰好能够把波峰所推出来的塑料挤进波谷里，达到平稳的作用， 也能够让螺丝与塑料更紧密的结合在一路；有些自攻螺丝的螺纹那么被设计成能够旋转带出被 推挤出来的塑料屑或木屑，以避免过量的废屑挤压被锁件造成局部陇起或破裂的危险。自攻螺丝的立意专门好，事实上也真的大大地提升了工业化大量生产的效率，因为事前制作阴 螺纹需要多花上许多的时刻与功夫，而且塑料射出件必需要采纳埋值螺丝(Inser t)才能够制作 出阴螺纹，既废时又费工；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)锁入而经受必然的应力，并致使螺丝孔周围有龟裂或破裂的缺失，进而阻碍到产品的靠得住度。因为如此，因此自攻螺丝锁入处都会要求 要有必然的面积肉厚来经受螺丝应力，比如说塑料螺丝柱的外孔值径通常需要比内孔直 径大倍，不同的塑料材质(resin)需要不同的最小肉厚。有些设计师只是一味的套用先辈的设计，完全不管所利用的塑料材质不一样，造成有些 螺丝孔的肉厚小于应有的平安系数。有时候设计者明白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 (draf tangle)对肉厚的阻碍，而且螺丝柱越高，脱模角对肉厚的阻碍也就越大，因为螺 丝住的内外径脱模角度恰好倒置，越往上面，其所剩下的肉厚也就越少。缱上面的 界整1&踞彷若是再加上塑料射出成型厂可能利用二次回收料(regrind resin)，那最小肉厚就需要再往上加, 很多的设计人员常常得疑惑，为何塑料部件明明都已经通过严苛的设计质量验证了，怎么大量 生产后还会发生螺丝孔破裂(crack)的质量问题？这其实有专门大一部份是因为厂商添加了二 次回收料所使然；因为试产时期，射出成型厂商怕会问题，一样不敢利用二次料，可是大量生 产后就会偷偷的加进去。若是当初设计时平安系数放得过小，只要略微加点二次料就会有破裂 的风险。二、【螺丝】与【塑料柱】的设计原那么螺丝是电子产品中最常利用的组装方式之一，可是很多的设计者(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(strip)、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。那个地址提供一些螺丝及螺丝孔柱设计的大体需求，让你的螺丝设计再也不出问题。螺絲直涇嫌絲牲外住=叮X摞絲柱因子萼孔直俚=d十G.2mnn彌絲最小喝合深度 =d/深度园子導孔深度辛= 0.0.5d蛭縣孔直俚=白x-.媒絲孔因子下面的表格需配合上面的图标，【Material】确实是塑料的材质，【Hole Factor】确实是螺丝 孔因子，【Boss Fac tor】是螺丝柱因子，【Dep th Fac tor】为深度因子。假设咱们拿了一根 的螺丝，其螺丝规格如下：螺丝头直径：，螺牙外径(d)：,取。螺丝长度为：，螺丝牙距：若是要设计用在ABS/PC材质的塑料上面，那么其设计标准如下：螺丝孔直径=d x Hole Fac tor = 2.5 X 0.8 = 2.0mm螺丝柱外径 =d x Boss Fac tor = 2.5 X 2.0 = 5.0mm (最少)螺丝最小啮合深度 =d x Dep th Fac tor = 2.5 X 2.0 = 5.0mm (最少)螺丝啮合牙数 =5/0.91 = 5(牙)一样来讲螺丝孔的直径必需比螺丝的外围直径略微小一点点(x0.720.85)； 样人那么较常忽 略螺丝柱的外径也需要配合螺丝的外围直径(xl.72.2)，那个地址列出的因子倍数应该是最小 值，过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 螺牙若是锁得不够深，很容易就会被外力拉开。MeriafHole FdcrarBoss FactorDepth FactorABS0.802.002.0ABS/PCo.eo2.002.0ASA0.732.002.0PA 460.731.B51.SPA 46 GF0.7fl1.B51 ePA 60.75l.fi51.7PA6GF3G%0.802.001.9PA 660.751.B51.7PA 66 GF 3-0%0.822.001.6PBT0.751.B51.7PBTGF30%o.eo1.B01.7PC0.S52.502.2PC GF 30%0.852.202.0PE-HD0.751.B0IBFE-LD0.751.6018PET0.751.S51.7PET GF 30%0.801.7PMMAo.as2.002.0POM0.751.552.0PP0.702.002.0PP TF 20%0.722.002.0PPG0.652.5Q2.2FS0.802.002.0PVC-U0.302.002.0SAN0.772.0019Screw selection depends on materialSource: DuPont螺丝孔需设计导孔(counterbore)以导正螺丝锁入。螺丝孔的深度必需比螺丝的长度还要深，为了容纳被自攻螺丝切销出来的塑料屑，以幸 免螺丝孔爆裂。螺丝的选择也超级重要，若是螺丝孔深度够的话，选择螺丝牙距大一点的螺丝能够有效 避免螺丝孔滑牙。那个表格紧提供参考，仍是要以实际操作为准。三、塑料自攻螺丝扭力探讨(Self-tapping Screw)建议能够参考另一篇文章塑料自攻螺丝扭力探讨(Self-tapping Screw)产品设计时，塑料的自攻螺丝(Self-tapping screw)是最不被重视的零件，只是螺丝真的是这么微乎其微(minor)的零件吗？本文尝试探讨塑料、及其自攻螺丝间的扭力关系。另外也想要到谈谈锁紧螺丝在塑料机构设计上对产品质量的阻碍，也会探讨不妥的螺丝及机构 设计所造成的问题。还会有一系列的螺丝文章探讨自攻螺丝的种类、如何选用自攻螺丝、及如 何设计合理的塑料螺丝柱。第一，让我门来讲明何谓的自攻螺丝，确实是被锁件不需要事前做出阴螺纹以配合螺丝上 的螺纹。因为自攻螺丝能够自己一边锁进被锁件一边在被锁件上作出螺纹。阻碍螺丝扭力的因素超级多，下面试列举出它的所有可能。螺丝的直径(Screw diame ter)：直径越大、扭力需要越大。螺丝的长度(Screw length)：越长度长、扭力需要越大。螺丝的螺牙间距(Screw pit ch):间距越大、扭力需要越大。螺丝尖端的形状(Screw shape):尖的、三角的螺丝孔的直径(Screw hold diameter):螺丝孔的直径越小、扭力需要越大。螺丝孔的脱模角度(Screw hole draft angle):脱模角度越大、扭力需要越大。螺丝孔的斜角(Screw hole chamfer):斜角越大、扭力需要越大。塑料材质(Plas tic mat erial):越硬的塑料材质(如reinforce或是含fiber的塑料)、 其扭力需要越大。个人体会，决定自攻螺丝扭力最适当的的方式如下(欢迎有不同方式或是其他方式的先进提供意 见)决定电动螺丝起子最小螺丝扭力：以体会值选取扭力范围或+/-0.5Kg/cm2)，用电动螺丝起子设定其最小螺丝扭力，锁紧后再用 收动方式转动螺丝来检查螺丝扭力是不是足够，若是已经无法再用手动方式转动螺丝，就表示 螺丝扭力的最小值设定能够同意；若是还能够转动，那么表示最小扭力还只是，必需再往上增 加。反复测试后能够决定最小的电动起扭力。另外一个方式确信最小电动起扭力，是螺丝锁紧后，破坏塑料壳并检查所有上、下盖的螺丝柱 是不是已经紧密接合、无裂缝。决定电动螺丝起子最大螺丝扭力：最小螺丝扭力决定后，再依据扭力范围或+/-0.5Kg/cm2),把电动螺丝起子的扭力设定到扭力 范围的最大值(二最低扭力或0.5Kg),拿10组上、下盖(或是上、下壳)，用电动起子重复锁紧、 松开螺丝10次后，确认有无任何螺丝孔滑牙或是螺丝柱破裂的现象发生，若是没有，那恭喜你， 最大螺丝扭力也设定完成了；若是有，那么必需将扭力调小或是设计变更螺丝柱的内、外孔径， 然后再重复验证。以上是假设所有的自攻螺丝都构强况，没有螺丝断裂或是螺丝有滑牙的情形发生，若是能够的 话，还要用查表法得知螺丝的最大经受扭力，再乘以必然的平安系数，然后比较以上方式概念 出来电动螺丝扭力是不是适当。若是能够再利用机构设计的理论，计算出螺丝柱的最大扭力经受值，与实际的实验法相辅相成， 如此的扭力决定应该确实是最好的扭力了。不行的螺丝设计，在电子组装时常会显现以下问题：螺丝头滑牙：有可能是扭力太大造成，可尝试螺丝硬化处置，或是降低螺丝扭力解决。 螺丝孔滑牙：检查螺丝孔的内孔径是不是太大，或是选用较大牙距的螺丝。螺丝孔破裂(crack ):检查螺丝孔壁厚度设计是不是太薄、螺丝的扭力是不是太大、或是 塑料射出成型时是不是有搀杂二次料、或是塑料射出成型时塑料粒未干燥完全。螺丝锁不紧：检查螺丝扭力是不是过小、螺丝孔是不是设计过小。另外，若是产品内部有 应力或是上、下顶出的设计就要专门警惕螺不紧的可能性。四、阻碍塑料自攻螺丝扭力的因素塑料部件利用自攻螺丝来相互锁紧已是个很普遍的制程了，可是仍是常常听到或是发生螺丝孔 破裂或是螺丝滑牙(strip)等情事，本篇文章将试着探讨阻碍螺丝起扭力的因素及可能缘故，若 是碰着螺丝锁不紧或滑牙的情形，就能够够先检查看看是不是有哪些因素发生的转变。阻碍螺丝起扭力的因素其实超级的多，若是有不同意见，也欢迎留言讨论，下面将列举出我以 为有可能阻碍到的因素：螺丝的直径(Screwdiameter)：螺丝的直径越大、所需电动起扭力就越大。因为越大直 径的螺丝，通常意味着需要吃到较深的塑料内侧。螺丝的长度(Screw length):螺丝的越长度越长、所需电动起扭力就越大。电动起扭 力大体上与螺丝与塑料的接触面积成正比，螺丝锁得越进去螺丝孔，就会有越多的螺丝 面积与塑料接触。螺丝的螺牙间距(Screwpitch)：螺牙间距越大、所需电动起扭力就越大。这点似乎有 点与上面的接触面积抵触，但这是因为一样把螺丝转一圈，螺牙间距比较大的螺丝锁进 塑料的深度比间距小的还要深，因此需要比较大的扭力。就像是一样直径不同齿轮数的 齿轮，转动同一个别的齿轮，齿轮数越多的越省力的道理一样。螺丝尾端的形状(Screw shape):尖尾的、三角的。扭力其实跟螺丝的尾端形状没有多 大关系，但不同的螺丝尾端形状通常代表不同的螺纹设计，就体会来讲尖尾的螺丝其螺 纹较浅，所需的电动起扭力也较小。螺丝孔的直径(Screw hole diameter):螺丝孔的直径越小，所需电动起扭力就越大。 螺丝孔的脱模角度(Screw hole draft angle):螺丝孔的脱模角度越大，扭力需要越大。这是因为越往螺丝孔底部的孔径会越小的关系。另外值得注意的是随之而来的螺丝柱外 侧脱模角度(Screw boss draft angle)，这两项脱模角度会直接阻碍到螺丝柱的肉厚。螺丝孔的进孔处斜面(Screw hole chamfer):斜面的作用是帮忙螺丝站稳在螺丝孔上，让作业员锁螺丝时不容易打滑到隔壁。可是斜面若是太大或太深，尽管所需要的电动起 扭力可能就会越小，但如此一来所剩余的塑料螺丝柱与螺丝的咬合面积就越少，有可能 会降低螺丝的锁合力。塑料材质(Plastic resin material):越硬的塑料材质(如reinforce或是含glass fiber(玻璃纤维)的塑料)，所需的电动起扭力就越大。五、如何决定自攻螺丝的电动起扭力若是你是电子制造工厂的制程工程师，你是如何决定电动螺丝起的扭力？尤其是决定自攻螺丝 的最适当电动起扭力，下面所提供的方式是我个人的体会，欢迎有不同方式或是其他方式的先 进提供意见：本篇文章将试着探讨锁紧螺丝该利用多大的电动起扭力及阻碍螺丝起扭力的因素, 以期达到最正确螺丝起扭力的设定。先决定电动螺丝起的最小螺丝扭力：先以体会值选取扭力范围2或2),用电动螺丝起子设定其最小螺丝扭力，锁紧后再用手动方式 转动螺丝来检查螺丝扭力是不是足够，若是已经无法再用手动方式转动螺丝，就表示螺丝扭力 的最小值设定能够同意；若是还能够转动，那么表示最小扭力还只是，必需再往上增加。反复 测试后能够决定最小的电动起扭力。还有一个也是比较靠得住的方式来确信最小电动起扭力，等确信螺丝都锁紧以后，不拆螺丝但 破坏塑料壳并检查所有上、下盖的螺丝柱是不是都已经紧密接合、无裂缝。决定电动螺丝起子最大螺丝扭力：最小螺丝扭力决定后，再依据扭力范围2或2),把电动螺丝起子的扭力设定到扭力范围的最大 值(二最低扭力+或)，拿10组上、下盖(或是上、下壳)，用电动起子重复锁紧、松开螺丝10 次后，确认有无任何螺丝孔滑牙或是螺丝柱破裂的现象发生，若是没有，那恭喜你，最大螺丝扭力也完成设定了；若是有，那么必需将扭力调小或是设计变更螺丝柱的内、外孔径，然后再 重复验证。以上是假设所有的自攻螺丝都够强况，没有螺丝断裂或是螺丝有滑牙的情形发生，若是能够的 话，还要用查表法得知螺丝的最大经受扭力，再乘以必然的平安系数，然后比较以上方式所概 念出来电动螺丝扭力是不是适当。若是能够再利用机构设计的理论，计算出螺丝柱的最大扭力经受值，与实际的实验相辅相成， 如此所决定出来的扭力应该确实是最好的扭力值了。六、常见的螺丝锁紧问题与计谋组装电子产品时，螺丝选择错误或是不妥的螺丝孔柱设计，都是生产的不按时炸弹，那个地址 试着列出常见的问题与解决计谋：螺丝头滑牙(strip)有可能是电动起扭力太大、选错了电动起子头(bit)、或电动起子头已经歪掉造成的。请先确认电动起子头正确无勿后再试着降底电动起扭力；我常常看到螺丝头的凹槽与电动起子 头不匹配造成的螺丝头打滑，大部份都是平头的凹槽螺丝却拿尖头的电动起子头来锁。该换掉起子头，这一般都是管理问题。-左图就是一根已经歪掉的电动螺丝起子头。另外电动起子头如果保养不慎的话很容易弄弯,检查的方法可以让电 动起子空转后观察起子头是否成一直线，如果转起来歪七扭八，就应若是上面的步骤都确认无误了仍是无法解决螺丝头滑牙的问题，那就要尝试螺丝硬化处置，一 样都能够解决滑牙问题，但价钱会比较贵，建议仍是更改螺丝孔的设计，或选择更适当的螺丝 解决。螺丝孔滑牙(strip):请检查螺丝孔的内孔径是不是太大，留意螺丝孔脱模角(draft angle)会阻碍螺丝孔径的问题。检查是不是螺丝的牙距过小，小螺距的螺丝不利反复的拆锁，情形许可的话能够考虑选用较大 牙距的螺丝。螺丝孔破裂(crack )若是之前都没问题，也没有相关的设计变更，却突然显现螺丝孔破裂的问题，请检查塑料射出 成型时是不是有搀杂二次料？或塑料射出成型时塑料粒未干燥完全？若是是在试产或刚量产的时候发生，要另外检查螺丝选用是不是正确？螺丝孔底下预留的间隙 是不是足够容纳溢出的塑料屑？螺丝孔壁厚度设计是不是太薄？螺丝的扭力是不是太大？ 螺丝锁不紧 请检查螺丝扭力是不是过小、螺丝孔是不是设计过小至螺丝锁不到底？螺丝的吃牙数是不是太 少？ 一样螺丝的吃牙数最好要有3牙以上。另外，若是产品内部有应力或是两个锁紧件上有顶出的设计，就要专门警惕锁不紧的可能性。螺丝锁紧后松动这是个比较麻烦的问题，一样常出此刻有内部应力的设计上，或是有振动需求的产品上面，比 如说点阵式的打印机，车用电子产品。有时候某些关于热胀冷缩专门灵敏的塑料也容易造成螺 丝松脱的问题。解决的方式一般是点胶固定螺丝或加上垫片。