螺柱通用设计规范.docx

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螺柱通用设计规范

螺柱通用设计规范

1.    目的

2.    实用范围

3.    术语\定义\名词解释

4螺丝、螺母的基本介绍

螺丝的分类

螺丝的主要参数

螺母的分类与基本介绍

5.    常见的螺丝柱类型

自攻牙螺丝柱

嵌入螺母型螺丝柱

钣金翻边螺丝柱

钣金铆接螺丝柱

压铸件螺丝柱

6.    螺丝柱的基本设计原则

6.1塑胶类螺丝柱的设计

（1）自攻牙型螺丝柱

（2）嵌入螺母型螺丝柱

6.2钣金件螺丝柱的设计

（1）钣金件翻边攻牙

（2）钣金件的铆接螺丝柱

6.3压铸件螺丝柱的设计

（1）压铸件的自攻牙螺丝柱设计

（2）压铸件的机牙螺丝柱设计

7.    螺丝柱的配合设计原则

螺丝的种类：

自攻螺丝的螺纹分为粗牙和细牙，一般称为typeA和typeAB，绝大多数都用AB牙。

自攻螺丝不需要与内螺纹配合，只需有预制孔，攻入时自动产生配合螺纹，多用在木材、塑胶等质地较软的材料上面。

自攻螺丝属于非标。

机螺丝与自攻螺丝的区别一是她们的螺纹。

机螺纹一般多用粗牙，需与相应标准的内螺纹配合缩紧，一般多为螺母或着有螺纹的金属件。

机螺纹主要有公制标准、美制标准、英制标准，公制标准和美制标准螺纹角为60度，英制为55度。

公制标准以螺距表示、美制和英制标准则以一英寸多少牙来表示。

螺丝的主要参数

螺纹

１、大径d（D）螺纹的最大直径，即外螺纹的牙顶（或内螺纹的牙底），相重合的假想的圆柱面的直径，也叫螺纹的公称直径。

２、小径d1（D1）螺纹的最小直径，即与外螺纹牙底（或内螺纹牙顶）相重合的假想圆柱面的直径

3、中径d2（D2）一个假想圆柱面的直径，其母线经过牙型上牙厚和牙间宽相等圆柱面的直径

４、螺距P相邻两牙在中径上的对应两点间轴向距离。

５、导程S同一条螺旋线上的相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离。

６、螺纹升角φ在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间夹角。

７、牙型角α轴向剖面内螺纹牙型两侧面的夹角。

８、牙型斜角β轴向剖面内螺纹牙型一侧边与螺纹轴线的垂线间的夹角。

螺丝头的形状

螺丝头的槽型

常见螺丝材质

a.低碳钢

b.SS-304

c.SS-302

d.铝合金5052

d.黄铜

e.青铜

f.锑铜

其中低碳钢用的最为广泛，价格便宜，强度较好，能适应于一般电子产品的要求。

当然有时为了需要更高的机械强度时，就能够考虑用不锈钢SS304,它的缺点是价格较高。

HYT案例：

螺丝的表面处理

a.镀锌

b.镀镍

c.镀锡

d.镀锌绿膜处理.

e.镀五彩

f.抗氧化处理.

HYT案例:

螺母的种类

螺母是将两个部件紧密连接起来的零件,经过内侧的螺纹,跟同等规格的螺丝、螺栓连接在一起。

螺母和螺丝、螺栓的连接属于可拆卸连接，当把螺母从螺丝、螺栓上旋下后，两个被连接的部件可分离。

1碳钢或不锈钢系列：

自锁螺母防松螺母锁紧螺母四爪螺母旋入螺母保险螺母细杆螺钉连接螺母

自锁六角盖形螺母专用地脚螺钉用螺母六角冕形薄螺母吊环螺母

细牙全金属六角法兰面锁紧螺母全金属六角法兰面锁紧螺母细牙非金属嵌件六角法兰面锁紧螺母细牙六角法兰面螺母

焊接方螺母焊接六角螺母扣紧螺母嵌装圆螺母

带槽圆螺母侧面带孔圆螺母端面带孔圆螺母小圆螺母

圆螺母环形螺母蝶形螺母

2铜材和无铅铜系列：

铜螺母镶嵌铜螺母滚花铜螺母嵌装铜螺母注塑铜螺母等

3合金螺母系列：

锌铜合金螺母等

六角螺母

六角螺母与螺栓、螺钉配合使用，外形呈正六边形，应用广泛，主要分为内六角螺母和外六角螺母。

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嵌入螺母

采用各种压花线材生产（一般是铅黄铜,如H59、3604、3602）制作的铜螺母.我们日常接触到的的嵌入式滚花铜螺母都采用精密自动车床加工而成。

　　嵌入式滚花铜螺母主要的作业方式是模具注塑套啤或者后埋入，如果采用模具注塑，PA/NYLOY/PET的熔点都在200°C以上，嵌入螺母被热熔进塑件后温度迅速变高，注塑成型后，塑料体迅速冷却结晶变硬，如果嵌入螺母温度还处在高温，那就有可能倒至铜螺母与塑料件接触的地方开始松脱或出现裂缝。

因此在嵌入螺母的注塑中都使用铜材质的螺母而不是碳钢螺母。

嵌入式铜螺母的外纹滚花有两种方式成形，一种是采用铜质的原材料拉花成形后在上设备进行生产，一般这种方式的拉花纹路为直纹，另一种是采用光圆的铜材料直接在生产的过程中边攻牙边压花，这样的加工方式能够生产一些非标尺寸的滚花铜螺母，嵌入铜螺母压花的形状可随用户选择，如网纹、八字压花、人字压花等各种滚花纹路。

1注塑套啤

模具注塑前把螺母预先固定在模具上，注塑后塑胶凝固将螺母包紧。

2热压安装

适合热塑型材料

注塑完成后把螺纹嵌件安装进塑料部件。

能够用手动或者全自动机器进行安装

螺纹嵌件会被加热到塑料的熔化温度。

塑料融液会流入螺母的底部槽中。

冷却后，不会有应力。

特性

1短的注塑时间，从而降低塑料件的制造成本

2安全，没内应力

3高的轴向拉力和抗扭矩性能

4可重复旋入

3超声波安装

适合热塑性塑料

超声波安装

在超声波下，塑料融化并流入嵌件底部切槽。

冷却后，不会有应力。

4. 常见的螺丝柱类型

4.1自攻牙型塑胶螺丝柱

塑胶自攻牙型螺丝柱使用的是自攻牙螺丝，在电子产品行业使用广泛，成本低，制造简单。

可是不适合于经常需要拆卸的场合，经常拆卸会导致螺丝柱滑牙，这个跟塑胶的材料也有关系，像一般常见的ABS、PC等主体结构材料上只能拆卸7次左右。

4.2镶螺母型塑胶螺丝柱

镶螺母型塑胶螺丝柱使用的是机牙螺丝，在数码、手机行业使用较为广泛，制造复杂、成本高、因为用的机牙螺丝，因此可多次重复拆卸、而且连接可靠性也高。

4.3钣金翻边螺丝柱

钣金翻边攻牙又叫抽孔、翻孔，就是在一个较小的基孔上抽成一个稍大的孔，再攻牙，主要用板厚比较薄的钣金加工，增加其强度和螺纹圈数，避免滑牙。

制造简单，成本低。

4.4钣金铆接螺丝柱

压铆方式：

一般经过冲床或液压压铆机来讲压铆螺柱铆接到钣金件上面

压铆螺柱，是应用于钣金、薄板、机箱、机柜的一种紧固件，压铆螺母柱其外形一端呈六角形，另一端为圆柱状，六角边与圆柱状中间有一道退刀槽，其内形为内螺纹，经过压力机将六角头压入薄板的预置孔内（预置孔的孔径一般略大于压铆螺柱的圆柱外径）使孔的周边产生塑性变形，变形部分被挤入压铆螺母柱的退刀槽内，使压铆螺母柱铆紧于薄板上，从而在薄板上形成一下有效固定的内螺纹。

压铆螺柱的材料主要是以铝合金、铜和碳钢为主。

应用优点

板材背面保持完全嵌平；小而精巧，广泛应用于精密电子电器产品或精密设备；高抗扭矩阻力；装备方便，只需要压铆；规格系列化，能满足多种设计要求。

4.5压铸件螺丝柱

6.螺丝柱的基本设计原则

6.1塑胶类螺丝柱的设计

螺丝柱的作用：

螺丝柱是用以装配产品、及支撑承托其它零件之用。

螺丝柱主要分为自攻螺丝柱和镶螺母型螺丝柱。

这些应用均要有足够强度支持压力而不致于破裂。

螺丝柱的设计在结构设计中是最常见的，但往往也是容易忽略的地方。

设计的不当，容易引起打螺钉发白、爆裂、引发的缩水、滑牙、根部断裂等等不良现象。

6.1.1自攻型螺丝柱

1、螺柱的尺寸问题：

外径和内径的分配多少合适？

螺柱与螺钉的配合尺寸怎么给？

还有插入件柱孔应如何设计？

   塑胶螺丝柱参考尺寸.

D=公称直径X外径系数, 

d=公称直径X孔系数

S=公称直径X螺纹深度系数.

D表示螺丝柱外径，d表示螺丝柱内径（预孔），h表示螺丝柱的高度，t表示产品料厚,

s表示螺丝旋入螺丝柱的深度

螺丝柱的内孔设计

螺丝柱的形状以圆形为主﹐其它形状则加工不易

螺丝柱高度一般是不会超过支柱直径的两倍半。

因过高的支柱会导致塑胶部件成型时困气（长度太长时会引起气孔﹐烧焦﹐充填不足等）。

螺丝柱的位置不能太接近转角或外侧壁，应与产品外壁保持一段距离：

螺丝柱离产品外壁太近会产生缩水痕、空穴、或增加内应力等不良影响。

因此，支柱与产品外壁保持一段距离。

2、螺丝柱的强度问题：

加强筋怎么加？

尺寸和形状如何定？

另外也要考虑到筋位省模的问题。

螺丝柱尽量不要单独使用，应尽量连接至外壁或辅以三角加强筋，目的是加强支柱的强度及使胶料流动更顺畅。

（三角加强筋对改进薄壁支柱的胶料流动特别适用）

设计螺丝柱时，增加根部R角、增加螺丝柱壁厚在一定程度上加强了螺丝柱的强度，但同时也会有缩水的风险；因此，支柱的设计须要从这两方面取得平衡。

 3、螺柱的配合问题：

（1）螺丝柱的口部倒斜角有利于装配时导正,这样能够避免开始锁螺丝时易锁偏的问题。

（2）跟螺丝柱配合的另一柱子口部有一个凹台，起到导向作用，能够减小螺丝一开始时的应力。

有利于两结构件的装配。

4、螺丝柱的缩水问题：

胶厚不均引起的缩水、应力集中引起断裂等问题的避免和解决措施。

螺丝柱周围可用除去部分肉厚（即开火山口）来防收缩下陷  

镶螺母型螺丝柱的设计

1.螺丝柱的尺寸问题

图中A表示铜螺母的外径，D表示螺丝柱的外径,d表示螺丝柱的孔径

螺丝柱的外径应该是铜螺母外径的1.5倍，即D=1.5A。

螺丝柱的内径=A-0.5

其它的一些设计原则同自攻型螺丝柱。

2.螺丝柱的品质重点

（1）螺丝柱的高度尺寸

（2）螺母与螺丝柱顶部平齐

如果螺母高出螺丝柱顶面，会导致靠螺丝柱连接的两结构件无法装配到位。

因此一般都允许螺母比螺丝柱低0-0.2mm.（HYT标准为0-0.15mm）

（3）镶入螺丝柱的螺母能承受2.5kg的扭力和15kg的拉力。

钣金件螺丝柱的设计

（1）钣金件翻边攻牙

正常的浅翻边高度一般是材料厚度的一半左右，厚度基本没有变化；如果允许有厚度减薄30-40%时，可得到比正常翻边高度大高40-60%的高度，允许减薄50%时，可得最大的翻边高度，当板厚较大时，如2.0、2.5等以上的板厚，便可直接攻丝。

（2）钣金铆接螺丝柱

6.3压铸件螺丝柱的设计

铸造工艺角

铸造工艺角能使金属填充时流动平稳，气体容易排出，并可避免因锐角而产生裂纹。

对于需要进行电镀和涂饰的压铸件，圆角能够均匀镀层，防止尖角处涂料堆积。

在锌合金、镁合金、铝合金压铸件的螺丝柱设计时需要留有R0.5的铸造工艺角。

脱模斜度

为了便于从压铸型腔取出铸件,压铸件螺丝柱应具有恰当的脱模斜度。

脱模斜度愈小,愈易产生脱型卡模和铸件的变形、裂纹,另外脱模剂的消耗量也会增加。

这样,不但降低了成品率,也使压铸作业性恶化。

为此,合理设计和选取压铸件的脱模斜度是十分重要的。

压铸件螺丝柱的脱模斜度的选取主要与铸造合金的种类和螺丝柱的高度有关，铸造斜度不计入公差范围内。

各类合金铸件螺丝柱的铸造斜度

铸件内腔深度mm

铸件材料

~6

>6~8

>8~10

>10~15

>15~20

>20~30

>30~60

锌合金

铝合金

铜合金

2°30′

4°

5°

2°

3°30′

4°

1°45′

3°

3°30′

1°30′

2°30′

3°

1°15′

2°

2°30′

1°

1°30′

2°

0°45′

1°15′

1°30′

压铸件自攻牙螺丝孔设计

下表推荐了不同尾部形状的自攻牙螺丝用于不同五金材料的预孔参考值。

因材料和加工方法不同，预孔值也必须相应改变。

（预孔尺寸的偏差为H12）

压铸件螺丝柱品质重点：

（1）螺丝柱的高度尺寸

（2）螺丝孔的孔径

压铸件比塑胶硬度高得多，对螺丝孔的尺寸精度要求较高，过小容易滑牙，过大会导致螺丝难打进甚至会出现螺丝断裂的现象。

对于压铸件的有喷油、电镀等表面处理工艺的，我们更需严格把关，因为供应商一般在表面处理时没对螺丝孔进行有效的防护措施，致使螺丝孔偏小。

（3）螺丝柱上的披锋

压铸件是由压铸模高温高压铸造出来的，因此螺丝柱上很容易产生披锋，披锋也往往对装配产生很大的影响，因此来料检验时需控制好。