自攻螺丝的螺柱设计

1、湘潭大学函授（业余）毕业论文 题目：自攻螺丝使用以及相关螺柱设计 院系： 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 完成同期：湘 潭 大 学毕业论文（设计）任务书论文（设计）题目： 学号： 姓名： 专业： 指导教师： 系主任： 一、主要内容及基本要求 二、重点研究的问题 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间12345678四、应收集的资料及主要参考文献 文献综述 自攻螺钉可省去攻丝工序,直接在已钻孔的工件上紧固。而自钻自攻螺钉又进一步发展,在自攻螺钉杆部前端增加钻头部分,是一种集钻孔、攻丝、紧固为一体的新颖紧固件。它是标准紧固件行业90年代推广应用的新产品。因其连接可靠，省工省时,已被广泛应用于

2、建筑(彩色钢板、轻钢龙骨、塑钢门窗安装)、汽车、家电、装满、造船等行业。自钻自攻螺钉于70年代末在国外闻世。我国80年代后期进口了生产该产品的关键设备自钻自攻螺钉钻尾成型机,之后逐步生产自钻自攻螺钉。90年代中期,随着市场对自钻自攻螺钉需求的不断增加,在上海、江苏、浙江等地已有一些企业批量生产自钻自攻螺钉。为了促进和规范自钻自攻螺钉生产,国家技术监督局于1995年12月制订了自钻自攻螺钉国家标准(G叮T15856.1一15856.4一1995,G叮T3098.11一1995)。标准规定了十字槽盘头、十字槽沉头、十字槽半沉头和六角法兰面等四种形状自钻自攻螺钉。1 Milson.A.H, Shea

3、r Diaphragms of Light Gage steel, Journal of the Structural Division, ASCE, Vol.86. NO. STL, Nove 1960 2 Davies.J.M, Calculation of Steel Diaphragm Behaviour, Proc.ASCE, J. Struct.Div.ST7, July 1976 3 钱力等译 压型钢板剪力蒙皮的非线性分析 国外建筑科学 1989.4 4 赵纪生等译 轻钢受剪蒙皮分析 国外建筑科学 1989.4 5 龙莉萍等译 波形剪力板的强度和刚度 国外建筑科学 1989.4

4、6 龙莉萍等译 压型钢板受剪时的翘曲与扭转 哈尔滨建筑工程学院1989.2 7 姬广华等译 薄壁钢结构中无垫圈的螺栓连接 国外建筑科学 1989.4 8 姬广华 V-115 型压型钢板在平面内抗剪性能的研究 哈尔滨建工学院硕士论文 1987 9 陈思甜等译 波形蒙皮板抗剪性能的理论计算和试验观察 国外建筑科学 1989.4 目 录1.自攻螺丝的介绍11.1自攻螺丝的基本概念11.2自攻螺丝的分类11.3自攻螺丝的关键指标11.4前期设计说明22.螺丝柱的相关设计22.1螺柱的顶出方式与使用22.2螺丝柱的拔模斜度22.3螺丝对应螺丝柱及其螺丝孔尺寸参考63.相关注意事项73.1螺丝选用注意事项

5、73.2常见紧固设计及注意事项73.2.1避开穿板式固定73.2.2牙距，牙纹以及配合尺寸的影响83.2.3关于锁紧扭矩9致 谢9自攻螺丝的螺柱设计摘要：塑胶件紧固方式和实现手段，是必须在设计初期阶段就要作出规划的环节，否则不但影响整个项目结构的实现性，甚至影响到PCB 布局和ID 造型。一般是指尖头的，粗牙的，质地较硬的木螺丝，也有铝合金、塑料的。用于金属孔开螺纹的一种特殊自攻螺丝被叫做丝攻。自攻螺丝用于非金属或较软的金属，不用打底孔和攻丝；自攻螺丝是尖头的，这样才能自攻；普通螺丝都是平头的，粗细一致。自攻螺丝是说：钻的孔为无需攻牙的孔，用的螺丝和一般的不同，头为尖尖的，牙距比较大，与无屑丝

6、攻有点像，可以不用攻牙直接旋进去，金属与塑胶通常使用这种方法。它可以在被固结的材料上，靠其自身的螺纹，将被固结体“攻钻、挤、压”出相应的螺纹，使之相互紧密配合。由于其自行成型或攻出其配合螺纹，因此在组合上具有高防松能力，且可以装卸。在小形螺丝上其尺寸，螺纹型式，头型，攻钻性能在工程用途上几乎无可限量。本文的目的便是从自攻螺丝角度加以规范和说明，以使结构设计的数据稳定可靠。关键词：塑胶；自攻螺丝；丝攻Stud Design of Tapping ScrewAbstract: plastic parts of the fastener and the means to achieve the de

7、sign must be in the early stages of planning to make the link, otherwise not only affect the overall project structure, and even affect the PCB layout and ID modeling. Generally refers to the pointed, coarse, hard wood screws, there are Aluminum Alloy, plastic. For a special self tapping screw metal

8、 opening thread is called the screw tap. Self tapping screws for non metal or soft metal backing without holes and tapping; tapping screws are pointed, so as to tapping; ordinary screws are flat, uniform thickness. Self tapping screw is said hole without tapping hole, the screw head is different and

9、 sharp, the pitch is relatively large, and no dust silk attack a bit like, without tapping directly into the rotation, and this method is usually used for metal plastic. It can be consolidated material, by its own thread, will be consolidated body tapping - drilling, squeezing, pressure out of the c

10、orresponding thread, so that they are closely matched. Because of its self molding or tapping out its matching thread, so in combination with high anti loose ability, and can load and unload. In a small screw on the screw type, size, type, attack drill performance in engineering use almost unlimited

11、. The purpose of this paper is to standardize and explained from the angle of self tapping screw, so that the structural design is stable and reliable data.Keywords: plastic; self tapping screws; tapping1.自攻螺丝的介绍1.1自攻螺丝的基本概念自攻螺钉，英文名为Self-tapping Screw 是在金属或非金属材料之预钻孔中自行攻钻出所配合阴螺纹之一种有螺纹扣件。自攻螺钉多用于薄的金属板（

12、钢板、锯板等）之间的连接。连接时，先对被连接件制出螺纹底孔，再将自攻螺钉拧入被连接件的螺纹底孔中。由于自攻螺钉的螺纹表面具有较高的硬度（45HRC），可在被连接件的螺纹底孔中攻出内螺纹，从而形成连接。我们常用的是三角塑胶自攻螺丝，三角塑胶自攻螺丝常用于热塑性塑胶上，三角塑胶自攻螺丝减小了锁紧力矩，攻入后塑胶件不易变形，有利于提高强度和安全可靠性，并给重复装配提供了可能性。1.2自攻螺丝的分类螺钉头部形状有圆头，平头，半沉头及沉头等。材料一般用渗碳钢，热处理后材料表面硬度不低于45HRC。与普通螺钉的螺纹相比，在相同的大径时，其螺距大而小径则稍小，已标准化。自攻螺钉材料可分为碳钢和不锈钢两种，其

13、中碳钢材料通常用1022中碳钢为主。通常用在门窗，铁皮上。 其头部是一端制成增大形状之部分形成的承面. 对螺纹成型及螺纹切削自攻螺丝（自攻钉）而言,平顶埋头( Flat Countersunk ), 扁圆埋头( Oval Countersunk), 盘头( Pan ), 六角及六角华丝头( Hex and Hex washer Head )最为重要,这五种头型占了所有自攻螺丝几乎90%以上, 使用自攻螺丝（自攻钉）应先考虑此。另五种其它型式为平顶凹承面( Flat Undercut ), 平顶整缘( Flat Trim), 扁圆凹承面( Oval Undercut ), 扁圆整缘( Oval

14、Trim )及圆柱头(岗山头Fillister )为比较次要头型, 而香顶埋头.螺纹滚成自攻螺丝（自攻钉）头型之选择与上同, 使用主要考虑菇头( Truss ), 圆头( Round )及100度平顶埋头为新设计所不取,盖其功用可为其它头型所取代,盘头可取代香菇头及圆头, 82度平顶埋头可取代100度平为平顶,扁圆顶,盘头,六角头及六角华司头五种。1.3自攻螺丝的关键指标 （1） 螺钉材质；（2） 螺钉的直径，螺钉的长度；(至少2MM直径，长度根据实际情况选择)（3） 螺钉头型，螺钉尾型；（头型为P头，尾型为平尾）（4） 螺钉牙距，螺钉牙深；(采用标准系列)（5） 螺钉的头径，螺钉头的厚度，螺

15、钉的槽型及槽深； (采用标准系列)（6） 螺钉的热处理及表面处理；1.4前期设计说明 （一）设计师应在 ID 设计输入阶段便大致选择螺钉、配用螺柱的类型与规格，以及设计摆放位置。设计初始阶段的规避，作为设计输入评审项目之一，设计评审时将对该项内容严格把关。 （二）注意与螺钉配合的塑料件材料选用。塑件材质偏软若开孔较小容易使塑件与螺钉的侧面接触面产生螺纹，导致返工拆装螺钉等困难。塑件螺钉沉孔处的壁厚不宜过薄，一般为背壳壁厚值。后面会有详细描述。2.螺丝柱的相关设计2.1螺柱的顶出方式与使用 螺柱在模具成型时顶出，通常用顶管（套筒），或顶杆顶出。由于使用顶管其模具成本会提高很多，所以模具上尽可能避

16、免使用顶管顶出，其模具种对应的孔用绞刀精加工，以避免出毛边。注：1当零件为透明材质时，一般采用顶管（套管）顶出。如果用顶杆顶出，往往会造成公模面出现印痕，影响美观。2当零件由于结构原因，没有顶杆的位置时考虑用顶管顶出。2.2螺丝柱的拔模斜度 螺丝柱设计时，沿脱模方向应涉及足够的拔模斜度，否则造成脱模困难或顶出出拉伤1螺柱沿脱模方向常用的拔模斜度 0.52.0 度，如图2.1所示：图2.1 拔模斜度示意图通常运用顶管顶出时，考虑用较小的拔模斜度为（0.5 度1 度），使用顶杆顶出时考虑较大的斜度（1.02.0 度）。2如图2.2，当螺柱的高度远远长于所用螺丝时，螺丝的预孔也可以设计一定的拔模斜度

17、，但无拔模斜度的预孔，长度要大于螺丝长度。图2.2 螺柱的高度远远长于所用螺丝时拔模斜度 当螺丝柱长度较长时（L 长度/D 直径2）,为了加强螺柱强度，防止其短掉，就要考虑用加强筋来提高强度。 （1）加强筋的典型尺寸如图2.3所示：图2.3 加强筋的典型尺寸示意图 （2）螺丝柱加强筋的几种形式A. 螺柱四周无特殊限制时，加强筋最好以0 度，90 度，180 度，270 度分布，这样模具制造也比较简单，如图2.4所示：图2.4 螺柱四周无特殊限制时加强筋示意图 B.结构限制时，可用特殊角度分布，如2.5图所示图2.5 结构限制时加强筋示意图 C.当螺柱与塑件壁厚较近时可用筋把螺丝柱与壁联接起来，

18、这样既增加了塑件强度，又提高了螺柱的强度，如图2.6：图2.6 螺柱与塑件壁厚较近时加强筋示意图 D.如图2.7当几螺柱相距太近时，可考虑把几个螺柱用筋连接在一起，强度可提高。图2.7 几螺柱相距太近时加强筋示意图 E.如果塑件有定位柱时，可考虑将定位柱与螺丝柱用筋联接在一起，这样既加强了螺丝柱， 又加强了定位柱，如图2.8所示：图2.8 塑件有定位柱时 3.螺丝预孔的深度以使塑件表面不缩水为准，将穴尽可能作深，外观不顶白为宜，一般其最大穴深探入壁厚T/3T/2,如图所示：图2.9 最大穴深探入壁厚T/3T/2示意图 其他： 1 BOSS 柱内径经验值为：螺柱内径(ABS,ABS+PC)=螺丝

19、外径-0.40mm；螺柱内径(PC)=螺丝外径-0.30mm或0.35mm（可以先按0.30mm来设计，待测试通不过再修模加胶） 2 外径设计中可以取：螺柱外径=2x螺丝外径(M2.5以下适用) 3 BOSS 柱壁厚值为整体塑件壁厚值2/3.该壁厚值与注塑缩水及螺钉牙深有关，壁厚小容易BOSS 柱开裂，壁厚大容易缩水，BOSS柱可视情况加筋条支撑；4 在 BOSS 柱顶面开孔处设计0.345倒角，起导向作用。2.3螺丝对应螺丝柱及其螺丝孔尺寸参考图2.10 螺丝孔尺寸参考3.相关注意事项3.1螺丝选用注意事项 （1）选用自攻螺钉经验值必须咬合 5 个牙以上。 （2）选用自攻螺钉必须至少满足10

20、次反复锁拆试验。针对各个机型，给定力矩，应满足10次拆装螺钉不出现滑牙现象。 （3）螺钉头部不出现滑牙现象，与螺钉头部槽深、螺钉硬度及车间生产员工熟练度与操作优良性有关。设计师应注意螺钉头部的槽深设计，槽深太浅易产生滑牙（对此我们统一使用标准P 头十字槽螺钉） （4）单牙自攻螺钉长度不宜太长，因为附着力不足，要求锁紧力矩偏大，不易攻锁，多攻几次因为每次施加力矩不一容易滑牙，且不易锁紧。 (所以双牙规格为主) （6）不宜采用规格太小的自攻螺钉，否则车间装配易出现滑牙现象。（螺纹直径要求2MM及以上，天线等小零件可用1.6MM直径）3.2常见紧固设计及注意事项3.2.1避开穿板式固定 尽量不要采用

21、穿板式（螺丝柱之间夹有pcb）固定,不这么做的好处有以下几点： （1）能更好地起到固定 PCB 的作用（螺丝柱的端面往往因为螺丝锁入，而变形不准）。 （2）减少自攻牙螺丝装入点至完成攻牙面的距离，能很好的增加锁螺丝时段的稳 定性，不至于破坏到壳体而出现滑牙等现象。 （3）增加自攻牙螺丝的锁入量，使固定性能更好3.2.2牙距，牙纹以及配合尺寸的影响图3.1 牙距，牙纹以及配合尺寸的影响示意图 （1）原理上注意要求B=0.15mm，C=0.15mm，D=0.30mm 以上， B、C、D 三的尺寸都很小时,自攻后A 处挤压料无处流动，所以在反复锁螺丝的时候很容易造成滑牙的现象,无法满足手机开发的需要

22、，当B、C、D 三的尺寸得到满足,在第一次自攻的时候，塑料柱孔内可产生很自然的牙纹，后续的反复锁螺丝的动作都会让自攻牙来去自如，且塑料具有很明显热胀的性能，这点就不会有问题了（此点我们只要注意厂家D 尺寸，也就是牙高在0.3MM 以上就可，目前只要按照标准规格选定就没有问题），至于螺丝柱后面会有详细论述 （2）在手机这种精密度较高的产生中，强烈建议不要采用尖头的自攻牙螺丝，无任是设计还是制造后的手机产品，螺丝很难保证效果,会产生顶白,松动滑牙等问题. （3）使用双牙螺丝，因为双牙螺丝的导程为2*牙距，而单牙为1*牙距，相同的锁和圈数锁入深度相差一倍，扭矩也会大为不同，这对我们反复拆卸意义重大，所以采用双牙螺丝。3.2.3关于锁紧扭矩 1N.M=10.197Kgf.cm。工业上常说的扭力在物理学上其实是力矩，其单位是N.M(牛顿.米),也用KGF.CM(公斤力.厘米)。两者的换算关系是1N.M=10KGF.CM(1KGF 近似10N 计），所以我们做扭力测试时如简说多少牛或多少公