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Proe/Creo塑胶零件结构设计【自攻螺丝及相关螺柱设计】

 学习新知识tzh 2022-04-21

前言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。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。自攻螺丝的介绍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

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螺丝直径M1-M6
螺丝长度2-100mm
头型圆头(B 型头)、半圆头(P 型头)、 沉头(F 型头)、半沉头(O 型头)大扁头(T 型头)、圆柱头(C 型头)、六角头(H 头)、复合头型(固定垫片)、带边、内花、平头等
槽型一字槽、十字槽、复合槽、Y 型槽、梅花槽、米字槽、内六角等
螺丝牙型德、美、日、英、公制、紧定锁紧、自锁、耐固、耐落等
表面处理镀锌(蓝白锌、彩锌、黑锌)、镀镍、镀铬、镀铜、煮黑以及各种环保镀等
热处理根据不同的材料采取表面渗碳或调质处理,表面硬度能达到 HV500°以上
盐雾试验根据不同的镀种最多可提供 96 小時以上的盐雾试验

公制的牙型角是 60 ,英制的是 55 ,不过绘图只在有型状出来就可以,标注时,公制是 M 开 头,英制是#X 开头的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;

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

5) 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)常用螺丝规格列表和图示:

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说明:牙距 P 单位为每英寸内螺牙的数量,外径尺寸为截面处的外形(因为牙线存在所以是非圆截面)

常见紧固设计及注意事项:

(一) 尽量不要采用穿板式(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

(二) 牙距,牙纹以及配合尺寸的影响

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1)原理上注意要求 B=0.15mmC=0.15mmD=0.30mm 以上, BCD 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,当 BCD 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(三)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.),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斤力的话,其换算关系就是 1N 等于 10KGF。以此推 1KN 就是 1000N,也就是 10000KGF。可根据自攻螺钉国标氢脆测试的锁紧标准:将螺钉扭断10PCS记下扭断时的平均值,以其80%的扭力锁紧应该就行

相关经验值如下:

螺纹螺距扭矩
m2-0.4 1.98-1.89
m2-0.9 1.8-2.0
m2-32 2.0-2.1
m2-40 1.9-2.0

螺丝柱的相关设计一,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二.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 0.5~2.0 度,如图所示:

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通常运用顶管顶出时,考虑用较小的拔模斜度为(0.5 ~1 度),使用顶杆顶出时考虑较大的斜度(1.0~2.0 度)

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,但无拔模斜度的预孔,长度要大于螺丝长度

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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所示:

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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,如图所示:

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B,结构限制时,可用特殊角度分布,如上右图所示

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,这样既增加了塑件强度,又提高了螺柱的强度,如图:

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D,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。

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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,如图所示

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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/3~T/2,如图所示:

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其他:1 BOSS 柱内径经验值为:螺柱内径(ABS,ABS+PC)=螺丝外径-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 0.3×45°倒角,起导向作

螺丝对应螺丝柱及其螺丝孔尺寸参考:PC

螺丝直径

螺柱直径螺丝预孔
T1.0Φ2.5Φ0.75±0.05
T1.4Φ3.0Φ1.2±0.05
T1.6Φ4.0Φ1.7±0.05
T2.6Φ4.5Φ2.3±0.05
T3.0Φ5.0Φ2.7±0.05

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