结构设计-螺丝柱设计分析课件

螺丝柱设计-1螺丝柱设计-1螺丝柱设计-21.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1.0mm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3.0mm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-21.DL=螺丝孔直径。如电木等较脆之物料,螺丝柱设计-21.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1.0mm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3.0mm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-21.DL=螺丝孔直径。如电木等较脆之物料,螺丝柱设计-27.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φ2.6~2.8。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,故设计螺丝柱时需增加倒角以便装配.(如下图所示).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*4513.电木及其他较脆之物料,须采用方孔作存放碎屑.螺丝柱设计-27.当凸台和柱子（或者另一凸台配合时，其配合间螺丝柱设计-2螺丝柱设计-24.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，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0.05-0.10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Ф2.60-2.80。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螺丝柱设计-2螺丝柱设计-2螺丝柱设计-2螺丝柱设计-25.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-26.壳与壳锁紧行程为0.10+0.10mm,见附图35.螺丝柱之高度,原则上不能大于螺丝直径之6~10倍,如螺丝柱设计-3BOSS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.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≥(0.5-0.7)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。图中两种固定方式,第一种:两塑胶件固定;第二种为PCB固定a.自攻牙为自攻螺钉+塑胶BOSS柱,结构见图螺丝柱设计-3BOSS柱即凸出的柱子,通常指螺丝柱及紧配柱,螺丝柱设计-3b.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-3b.机牙第一种方式为机牙螺钉+铜螺母+塑胶BO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铜螺母常见样式及热压加工方式,热压方式是螺丝柱设计-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.螺丝柱设计-3机牙第二种方式为机牙螺钉+标准螺母.这螺丝柱设计-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螺丝柱设计-1螺丝柱设计-1螺丝柱设计-21.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1.0mm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3.0mm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-21.DL=螺丝孔直径。如电木等较脆之物料,螺丝柱设计-21.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1.0mm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3.0mm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-21.DL=螺丝孔直径。如电木等较脆之物料,螺丝柱设计-27.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φ2.6~2.8。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,故设计螺丝柱时需增加倒角以便装配.(如下图所示).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*4513.电木及其他较脆之物料,须采用方孔作存放碎屑.螺丝柱设计-27.当凸台和柱子（或者另一凸台配合时，其配合间螺丝柱设计-2螺丝柱设计-24.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，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0.05-0.10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Ф2.60-2.80。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螺丝柱设计-2螺丝柱设计-2螺丝柱设计-2螺丝柱设计-25.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-26.壳与壳锁紧行程为0.10+0.10mm,见附图35.螺丝柱之高度,原则上不能大于螺丝直径之6~10倍,如螺丝柱设计-3BOSS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.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≥(0.5-0.7)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。图中两种固定方式,第一种:两塑胶件固定;第二种为PCB固定a.自攻牙为自攻螺钉+塑胶BOSS柱,结构见图螺丝柱设计-3BOSS柱即凸出的柱子,通常指螺丝柱及紧配柱,螺丝柱设计-3b.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-3b.机牙第一种方式为机牙螺钉+铜螺母+塑胶BO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铜螺母常见样式及热压加工方式,热压方式是螺丝柱设计-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