​螺絲柱結構設計

原本很早之前就該總結的，由於近期太懶了，一直拖啊拖啊拖（tuō），拖到現（xiàn）在了，沒辦（bàn）法，拖延症越（yuè）來（lái）越嚴重了，都（dōu）快病入膏方了。

早（zǎo）期就做過一篇關於螺絲螺母的認識，有關注過本小號的應該都有閱讀過，裏麵有非常詳細的螺絲螺母的介紹。

螺絲（sī）螺母傳送門：產品結構設計師對於螺絲螺母的認識

螺絲螺母，在產品結構設計中是最常（cháng）用的，為了讓產品配合緊密（mì），整體強度更加合理，打螺絲是一個（gè）不錯的選擇。

而在選擇（zé）螺絲的時候，是用自功螺絲好，還是機械螺絲（sī）螺母好（hǎo），是粗一點，還是細一點，這些都需要合（hé）理的計算選擇與分配，才能發揮出螺絲真正的用處。

那麽先從（cóng）機械螺絲螺母設計開始講起，以下為正文：

【一】機械螺絲柱設計

1，根據螺母外徑與塑（sù）膠孔徑計算，A處單（dān）邊咬合厚度為0.1，建議做到0.15，這個咬合不夠後期都可以加膠（jiāo）處（chù）理，咬合（hé）量與螺母外徑大小無關，與螺（luó）母紋理深度與螺絲（sī）柱壁厚相關。

問：是不是咬合厚度越厚越好？

答：按理論預（yù）想是這樣，但是（shì）也要考慮實（shí）際產品螺絲柱（zhù）B處的壁厚與螺母的紋理深度，如（rú）果螺母紋理深度才0.2，你咬合0.5就（jiù）是多（duō）餘的，而且還會造成（chéng）螺絲柱爆裂。

2，根據可（kě）行性塑膠壁厚設計，B處的厚度不能（néng）超過D處（chù）的2/3，手機上（shàng）通常采用0.8-1.0的壁厚，材料選擇為PC+ABS改性（xìng）材料，如果是純ABS材（cái）料，建議做到1.0.

問：如果B處的厚度（dù）超過了2/3怎麽辦？

答：螺（luó）絲柱底部需要設計火山（shān）口，避（bì）免外觀麵縮水。

3，再來看螺絲（sī）柱的深度設計C處，C要（yào）＞E螺母的高度0.3以上，建議做到0.5以上，根據螺母外徑（jìng）的咬合量而定。

問：為什麽螺（luó）絲柱深度不能設計成與螺母高度一樣？

答：不能，除非采用螺母與塑膠一體成（chéng）型，否則會（huì）導致螺母熱熔時高出螺絲柱平台，影響裝配（pèi），而且還會導致熱熔後，膠位沒（méi）有空間流走而破壞螺（luó）絲柱爆裂，因為沒有融膠空間。

4，a處=A處螺母（mǔ）咬合量（台階深度直徑與螺母外徑一致），或者＞咬合量0.1-0.2.建議設計成與螺母外徑一樣。b處深度為0.3-0.5.建議做到0.5。

問：為什麽要設計一（yī）個這樣的（de）台階?

答：方便放置螺（luó）母（mǔ），給熱（rè）熔螺母一個導向，更好的方便熱熔（róng）設備熱熔螺母，不會因為沒有定位導向而將（jiāng）螺母熱熔（róng）歪斜。

問：如果我采用模內注塑螺母一體成型，還需要（yào）設計（jì）這樣的台（tái）階嗎？

答：不需（xū）要（yào），隻有熱熔螺母才會這樣設計。

之（zhī）前有朋友問一木，螺帽的（de）大小是標準的還（hái）是非標的（de）？

我說：這個可以根據設計要求做定製，也就是非標，也可以用現成的標準件。不管用（yòng）那種，螺帽（mào）的大（dà）小必須要比塑膠開（kāi）孔單邊大0.4以上，也就是D處的尺寸＞0.4以上（shàng），否則螺帽容易打穿塑膠壁卡在孔內。

其它尺寸設計如下：

1，A處的尺寸＞0.2以上，否則鎖螺絲的時（shí）候螺帽太緊，破壞（huài）塑膠。

2，B處的尺寸為0.1-0.25，小產品建議留0.1，大產品建議留0.25。

3，C處的尺寸（cùn）為0.05-0.15，小產品建（jiàn）議留0.05，大產品建議留0.15。

4，E處的尺寸為0.7-2.0，小產品建議（yì）留1.2，空間不夠時候采（cǎi）用PC+ABS材料可以留到0.7，大產品建議留2.0。

問：螺帽的厚度是標準的嗎？

答：有標準也有非標，可以根（gēn）據設計（jì）要求定製，常規厚度在0.5-1.5之間，根據螺（luó）帽的形狀而定義。

問：C處為什麽要留間隙，不留間隙不行（háng）嗎？

答：不留間隙也可以（yǐ）做，但是建議留間隙，因為你無法保證螺帽熱熔後完整平齊，而且留間隙可以讓螺絲螺母鎖符更加緊密，讓（ràng）殼體配（pèi）合更加緊密。

那麽模內注塑螺母一體成型（xíng），是怎樣加工的呢（ne）？

所以說，模內成（chéng）型螺母，是非常耗人工的（de），一般都采用熱（rè）熔螺母的方式（shì）。

【二】自功（gōng）螺絲柱設計

自功螺絲柱，顧名思義就是沒有牙口的螺絲柱，需要螺絲自（zì）身的牙口施加一定的外在扭力進（jìn）行鎖合。

那麽自功螺絲柱如何設計？

一樣，先根（gēn）據（jù）規格表選（xuǎn）擇一個型號螺絲為列（liè），我們選擇M1.4的螺絲，螺絲選擇最大外徑是1.4，最小（xiǎo）內徑是1.05.螺絲最小長度（dù）2.5（不包括螺帽）。根據（jù）此規格來設計螺絲柱，見下圖

首先來看E處的尺寸，自功螺絲咬合單（dān）邊吃牙吃（chī）多少？

a，M1.2-1.7自功螺絲E處吃牙0.15.

b, M1.7-2.5自（zì）功螺絲E處吃牙0.2.

c，M2.5-4.0自功螺絲（sī）E處吃牙0.25.

再來看（kàn）其它的尺（chǐ）寸設計：

1，A處的尺寸＞0.2以上，與機械螺絲一樣的設計，否則鎖（suǒ）螺絲的時（shí）候螺帽太緊，破（pò）壞塑膠。

2，B處的尺寸為0.05-0.15，小產品（pǐn）建議留（liú）0.05，大（dà）產品建議留0.15，設計原理與機械螺（luó）絲一樣。

3，F處的尺寸為0.15-0.3，小產品建議留0.15，大產品建議留0.25。

4，C處的尺寸＞0.5以上，設計原理與機械螺絲一樣。

5，D處（chù）的（de）尺寸（cùn）為0.7-2.0，小（xiǎo）產品建議留1.2，空間不（bú）夠時候采用PC+ABS材料可以留到0.7，大（dà）產品建議留2.0。

6，G處的尺寸為0.8-1.5，根據可行性塑膠壁厚設計，G處的厚度不能超過L處的2/3，手機上通常采（cǎi）用0.8-1.0的壁厚，材料選擇為PC+ABS改性材料，如果是純ABS材料，建議做到1.0，那（nà）麽大件的產品則留1.2-1.5，建議設計為1.5.

7，H處的（de）尺（chǐ）寸為預留空間，大於0.3以上即可。

問：自功螺絲螺柱設計多深才算合格，能過拉力測試？

答（dá）：最少（shǎo）吃牙3圈，從截麵圖（tú），最少3顆齒，否則（zé）過不了5KG拉力測試。

問：自功螺絲螺帽是不是也可以定製？

答：是的，可以根據要求做定（dìng）製，但（dàn）是建議選擇現有的標準件（jiàn），定製的（de）規格通常要貴。

【三】自功螺（luó）絲扭矩設計

在產線（xiàn）上，通常對（duì）電動（dòng）螺絲刀調整好一（yī）個滿足（zú）要求的扭矩，因為扭矩太小，則裝配不緊，如果太大又會使螺絲（sī）打滑，使得裝配失效。

所（suǒ）以在設計時，需要給出（chū）一個（gè）裝配時的扭矩。

螺絲的設計主要有兩個因素：一是拉拔力，二是剝離扭矩，也就是螺絲打滑時的扭矩。

一般剝離扭矩與擰扭矩比應該大（dà）於2:1.當使（shǐ）用電（diàn）動工（gōng）具擰入時，比率最好為5:1。剝離扭（niǔ）矩與螺絲（sī）的直徑和螺絲材料（liào）的直徑和螺絲柱材（cái）料有關，此扭矩（jǔ）隨著螺絲釘的擰入而迅速增加，但當擰入（rù）深度約為螺絲釘中（zhōng）徑2.5倍時趨於恒定。

決定扭矩的大小，取決於摩擦力合螺（luó）絲（sī）釘（dìng）咬合膠的深度。決定拉拔力的大（dà）小，取決於螺絲柱的材料，螺絲的尺寸，螺（luó）絲釘的咬合（hé）力度。

螺絲釘拉拔力的計算公式（shì）為：

F={S/√3}πDL

S=設計應力，D=螺絲釘（dìng）中徑，L=螺絲咬合（hé）長度（dù）。

設計應力（lì）S等於（yú）凸台材料的拉伸應力除以安（ān）全係數，安全係數（shù）通常為（wéi）2或者3.

螺絲（sī）釘（dìng）拉拔力（F）所需的扭矩計算公式為：

T=FD/2(2f+P/πD)

 f=摩擦係（xì）數，P=螺（luó）紋螺距。

常用自功（gōng）螺絲裝配及測試（10次）時所（suǒ）要用的扭力值（zhí），見下圖：

【結語】

1，五金件螺絲柱設計（jì）與材料相關，比如鈑金件用M1.4的螺絲，那麽翻柱嘴以後（hòu），內孔直徑為1.1與（yǔ）自功螺絲柱的內孔設計一致（zhì），唯一不同的是螺絲柱的長度，隻需要確保功牙能咬合3顆牙（yá）即可。

2，以上所有結構（gòu）設計數據信息非書麵標準數據，都（dōu）是由一木個人經驗總（zǒng）結（jié）得出，請根據自己的產品進行分（fèn）析選擇設計（jì），請（qǐng）勿直（zhí）接（jiē）套用。

3，如有（yǒu）不清楚可在下方留言，或者後台谘詢。