自攻螺絲的螺柱設(shè)計

1、湘潭大學函授（業(yè)余）畢業(yè)論文 題目：自攻螺絲使用以及相關(guān)螺柱設(shè)計 院系： 專業(yè)： 學號： 姓名： 指導教師： 完成同期：湘 潭 大 學畢業(yè)論文（設(shè)計）任務書論文（設(shè)計）題目： 學號： 姓名： 專業(yè)： 指導教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 二、重點研究的問題 三、進度安排序號各階段完成的內(nèi)容完成時間12345678四、應收集的資料及主要參考文獻 文獻綜述 自攻螺釘可省去攻絲工序,直接在已鉆孔的工件上緊固。而自鉆自攻螺釘又進一步發(fā)展,在自攻螺釘桿部前端增加鉆頭部分,是一種集鉆孔、攻絲、緊固為一體的新穎緊固件。它是標準緊固件行業(yè)90年代推廣應用的新產(chǎn)品。因其連接可靠，省工省時,已被廣泛應用于

2、建筑(彩色鋼板、輕鋼龍骨、塑鋼門窗安裝)、汽車、家電、裝滿、造船等行業(yè)。自鉆自攻螺釘于70年代末在國外聞世。我國80年代后期進口了生產(chǎn)該產(chǎn)品的關(guān)鍵設(shè)備自鉆自攻螺釘鉆尾成型機,之后逐步生產(chǎn)自鉆自攻螺釘。90年代中期,隨著市場對自鉆自攻螺釘需求的不斷增加,在上海、江蘇、浙江等地已有一些企業(yè)批量生產(chǎn)自鉆自攻螺釘。為了促進和規(guī)范自鉆自攻螺釘生產(chǎn),國家技術(shù)監(jiān)督局于1995年12月制訂了自鉆自攻螺釘國家標準(G叮T15856.1一15856.4一1995,G叮T3098.11一1995)。標準規(guī)定了十字槽盤頭、十字槽沉頭、十字槽半沉頭和六角法蘭面等四種形狀自鉆自攻螺釘。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 錢力等譯 壓型鋼板剪力蒙皮的非線性分析 國外建筑科學 1989.4 4 趙紀生等譯 輕鋼受剪蒙皮分析 國外建筑科學 1989.4 5 龍莉萍等譯 波形剪力板的強度和剛度 國外建筑科學 1989.4

4、6 龍莉萍等譯 壓型鋼板受剪時的翹曲與扭轉(zhuǎn) 哈爾濱建筑工程學院1989.2 7 姬廣華等譯 薄壁鋼結(jié)構(gòu)中無墊圈的螺栓連接 國外建筑科學 1989.4 8 姬廣華 V-115 型壓型鋼板在平面內(nèi)抗剪性能的研究 哈爾濱建工學院碩士論文 1987 9 陳思甜等譯 波形蒙皮板抗剪性能的理論計算和試驗觀察 國外建筑科學 1989.4 目 錄1.自攻螺絲的介紹11.1自攻螺絲的基本概念11.2自攻螺絲的分類11.3自攻螺絲的關(guān)鍵指標11.4前期設(shè)計說明22.螺絲柱的相關(guān)設(shè)計22.1螺柱的頂出方式與使用22.2螺絲柱的拔模斜度22.3螺絲對應螺絲柱及其螺絲孔尺寸參考63.相關(guān)注意事項73.1螺絲選用注意事項

5、73.2常見緊固設(shè)計及注意事項73.2.1避開穿板式固定73.2.2牙距，牙紋以及配合尺寸的影響83.2.3關(guān)于鎖緊扭矩9致 謝9自攻螺絲的螺柱設(shè)計摘要：塑膠件緊固方式和實現(xiàn)手段，是必須在設(shè)計初期階段就要作出規(guī)劃的環(huán)節(jié)，否則不但影響整個項目結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)性，甚至影響到PCB 布局和ID 造型。一般是指尖頭的，粗牙的，質(zhì)地較硬的木螺絲，也有鋁合金、塑料的。用于金屬孔開螺紋的一種特殊自攻螺絲被叫做絲攻。自攻螺絲用于非金屬或較軟的金屬，不用打底孔和攻絲；自攻螺絲是尖頭的，這樣才能"自攻"；普通螺絲都是平頭的，粗細一致。自攻螺絲是說：鉆的孔為無需攻牙的孔，用的螺絲和一般的不同，頭為尖尖

6、的，牙距比較大，與無屑絲攻有點像，可以不用攻牙直接旋進去，金屬與塑膠通常使用這種方法。它可以在被固結(jié)的材料上，靠其自身的螺紋，將被固結(jié)體“攻鉆、擠、壓”出相應的螺紋，使之相互緊密配合。由于其自行成型或攻出其配合螺紋，因此在組合上具有高防松能力，且可以裝卸。在小形螺絲上其尺寸，螺紋型式，頭型，攻鉆性能在工程用途上幾乎無可限量。本文的目的便是從自攻螺絲角度加以規(guī)范和說明，以使結(jié)構(gòu)設(shè)計的數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵詞：塑膠；自攻螺絲；絲攻Stud Design of Tapping ScrewAbstract: plastic parts of the fastener and the means to ac

7、hieve the design 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

8、 screw metal 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 scre

9、w head is different and 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, squ

10、eezing, pressure" out of the corresponding 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

11、in engineering use almost unlimited. 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.自攻螺絲的介紹1.1自攻螺絲的基本概念自攻螺釘，英文名為Self-tapping Screw 是在金屬或非金屬材料之預鉆

12、孔中自行攻鉆出所配合陰螺紋之一種有螺紋扣件。自攻螺釘多用于薄的金屬板（鋼板、鋸板等）之間的連接。連接時，先對被連接件制出螺紋底孔，再將自攻螺釘擰入被連接件的螺紋底孔中。由于自攻螺釘?shù)穆菁y表面具有較高的硬度（45HRC），可在被連接件的螺紋底孔中攻出內(nèi)螺紋，從而形成連接。我們常用的是三角塑膠自攻螺絲，三角塑膠自攻螺絲常用于熱塑性塑膠上，三角塑膠自攻螺絲減小了鎖緊力矩，攻入后塑膠件不易變形，有利于提高強度和安全可靠性，并給重復裝配提供了可能性。1.2自攻螺絲的分類螺釘頭部形狀有圓頭，平頭，半沉頭及沉頭等。材料一般用滲碳鋼，熱處理后材料表面硬度不低于45HRC。與普通螺釘?shù)穆菁y相比，在相同的大徑時，

13、其螺距大而小徑則稍小，已標準化。自攻螺釘材料可分為碳鋼和不銹鋼兩種，其中碳鋼材料通常用1022中碳鋼為主。通常用在門窗，鐵皮上。 其頭部是一端制成增大形狀之部分形成的承面. 對螺紋成型及螺紋切削自攻螺絲（自攻釘）而言,平頂埋頭( Flat Countersunk ), 扁圓埋頭( Oval Countersunk), 盤頭( Pan ), 六角及六角華絲頭( Hex and Hex washer Head )最為重要,這五種頭型占了所有自攻螺絲幾乎90%以上, 使用自攻螺絲（自攻釘）應先考慮此。另五種其它型式為平頂凹承面( Flat Undercut ), 平頂整緣( Flat Trim),

14、扁圓凹承面( Oval Undercut ), 扁圓整緣( Oval Trim )及圓柱頭(崗山頭Fillister )為比較次要頭型, 而香頂埋頭.螺紋滾成自攻螺絲（自攻釘）頭型之選擇與上同, 使用主要考慮菇頭( Truss ), 圓頭( Round )及100度平頂埋頭為新設(shè)計所不取,蓋其功用可為其它頭型所取代,盤頭可取代香菇頭及圓頭, 82度平頂埋頭可取代100度平為平頂,扁圓頂,盤頭,六角頭及六角華司頭五種。1.3自攻螺絲的關(guān)鍵指標 （1） 螺釘材質(zhì)；（2） 螺釘?shù)闹睆剑葆數(shù)拈L度；(至少2MM直徑，長度根據(jù)實際情況選擇)（3） 螺釘頭型，螺釘尾型；（頭型為P頭，尾型為平尾）（4） 螺

15、釘牙距，螺釘牙深；(采用標準系列)（5） 螺釘?shù)念^徑，螺釘頭的厚度，螺釘?shù)牟坌图安凵睿?(采用標準系列)（6） 螺釘?shù)臒崽幚砑氨砻嫣幚恚?.4前期設(shè)計說明 （一）設(shè)計師應在 ID 設(shè)計輸入階段便大致選擇螺釘、配用螺柱的類型與規(guī)格，以及設(shè)計擺放位置。設(shè)計初始階段的規(guī)避，作為設(shè)計輸入評審項目之一，設(shè)計評審時將對該項內(nèi)容嚴格把關(guān)。 （二）注意與螺釘配合的塑料件材料選用。塑件材質(zhì)偏軟若開孔較小容易使塑件與螺釘?shù)膫?cè)面接觸面產(chǎn)生螺紋，導致返工拆裝螺釘?shù)壤щy。塑件螺釘沉孔處的壁厚不宜過薄，一般為背殼壁厚值。后面會有詳細描述。2.螺絲柱的相關(guān)設(shè)計2.1螺柱的頂出方式與使用 螺柱在模具成型時頂出，通常用頂管（套

16、筒），或頂桿頂出。由于使用頂管其模具成本會提高很多，所以模具上盡可能避免使用頂管頂出，其模具種對應的孔用絞刀精加工，以避免出毛邊。注：1當零件為透明材質(zhì)時，一般采用頂管（套管）頂出。如果用頂桿頂出，往往會造成公模面出現(xiàn)印痕，影響美觀。2當零件由于結(jié)構(gòu)原因，沒有頂桿的位置時考慮用頂管頂出。2.2螺絲柱的拔模斜度 螺絲柱設(shè)計時，沿脫模方向應涉及足夠的拔模斜度，否則造成脫模困難或頂出出拉傷1螺柱沿脫模方向常用的拔模斜度 0.52.0 度，如圖2.1所示：圖2.1 拔模斜度示意圖通常運用頂管頂出時，考慮用較小的拔模斜度為（0.5 度1 度），使用頂桿頂出時考慮較大的斜度（1.02.0 度）。2如圖2.

17、2，當螺柱的高度遠遠長于所用螺絲時，螺絲的預孔也可以設(shè)計一定的拔模斜度，但無拔模斜度的預孔，長度要大于螺絲長度。圖2.2 螺柱的高度遠遠長于所用螺絲時拔模斜度 當螺絲柱長度較長時（L 長度/D 直徑>2）,為了加強螺柱強度，防止其短掉，就要考慮用加強筋來提高強度。 （1）加強筋的典型尺寸如圖2.3所示：圖2.3 加強筋的典型尺寸示意圖 （2）螺絲柱加強筋的幾種形式A. 螺柱四周無特殊限制時，加強筋最好以0 度，90 度，180 度，270 度分布，這樣模具制造也比較簡單，如圖2.4所示：圖2.4 螺柱四周無特殊限制時加強筋示意圖 B.結(jié)構(gòu)限制時，可用特殊角度分布，如2.5圖所示圖2.5

18、結(jié)構(gòu)限制時加強筋示意圖 C.當螺柱與塑件壁厚較近時可用筋把螺絲柱與壁聯(lián)接起來，這樣既增加了塑件強度，又提高了螺柱的強度，如圖2.6：圖2.6 螺柱與塑件壁厚較近時加強筋示意圖 D.如圖2.7當幾螺柱相距太近時，可考慮把幾個螺柱用筋連接在一起，強度可提高。圖2.7 幾螺柱相距太近時加強筋示意圖 E.如果塑件有定位柱時，可考慮將定位柱與螺絲柱用筋聯(lián)接在一起，這樣既加強了螺絲柱， 又加強了定位柱，如圖2.8所示：圖2.8 塑件有定位柱時 3.螺絲預孔的深度以使塑件表面不縮水為準，將穴盡可能作深，外觀不頂白為宜，一般其最大穴深探入壁厚T/3T/2,如圖所示：圖2.9 最大穴深探入壁厚T/3T/2示意圖

19、 其他： 1 BOSS 柱內(nèi)徑經(jīng)驗值為：螺柱內(nèi)徑(ABS,ABS+PC)=螺絲外徑-0.40mm；螺柱內(nèi)徑(PC)=螺絲外徑-0.30mm或0.35mm（可以先按0.30mm來設(shè)計，待測試通不過再修模加膠） 2 外徑設(shè)計中可以?。郝葜鈴?2x螺絲外徑(M2.5以下適用) 3 BOSS 柱壁厚值為<整體塑件壁厚值2/3.該壁厚值與注塑縮水及螺釘牙深有關(guān)，壁厚小容易BOSS 柱開裂，壁厚大容易縮水，BOSS柱可視情況加筋條支撐；4 在 BOSS 柱頂面開孔處設(shè)計0.3×45°倒角，起導向作用。2.3螺絲對應螺絲柱及其螺絲孔尺寸參考圖2.10 螺絲孔尺寸參考3.相關(guān)注意事

20、項3.1螺絲選用注意事項 （1）選用自攻螺釘經(jīng)驗值必須咬合 5 個牙以上。 （2）選用自攻螺釘必須至少滿足10次反復鎖拆試驗。針對各個機型，給定力矩，應滿足10次拆裝螺釘不出現(xiàn)滑牙現(xiàn)象。 （3）螺釘頭部不出現(xiàn)滑牙現(xiàn)象，與螺釘頭部槽深、螺釘硬度及車間生產(chǎn)員工熟練度與操作優(yōu)良性有關(guān)。設(shè)計師應注意螺釘頭部的槽深設(shè)計，槽深太淺易產(chǎn)生滑牙（對此我們統(tǒng)一使用標準P 頭十字槽螺釘） （4）單牙自攻螺釘長度不宜太長，因為附著力不足，要求鎖緊力矩偏大，不易攻鎖，多攻幾次因為每次施加力矩不一容易滑牙，且不易鎖緊。 (所以雙牙規(guī)格為主) （6）不宜采用規(guī)格太小的自攻螺釘，否則車間裝配易出現(xiàn)滑牙現(xiàn)象。（螺紋直徑要求2

21、MM及以上，天線等小零件可用1.6MM直徑）3.2常見緊固設(shè)計及注意事項3.2.1避開穿板式固定 盡量不要采用穿板式（螺絲柱之間夾有pcb）固定,不這么做的好處有以下幾點： （1）能更好地起到固定 PCB 的作用（螺絲柱的端面往往因為螺絲鎖入，而變形不準）。 （2）減少自攻牙螺絲裝入點至完成攻牙面的距離，能很好的增加鎖螺絲時段的穩(wěn) 定性，不至于破壞到殼體而出現(xiàn)滑牙等現(xiàn)象。 （3）增加自攻牙螺絲的鎖入量，使固定性能更好3.2.2牙距，牙紋以及配合尺寸的影響圖3.1 牙距，牙紋以及配合尺寸的影響示意圖 （1）原理上注意要求B=0.15mm，C=0.15mm，D=0.30mm 以上， B、C、D 三

22、的尺寸都很小時,自攻后A 處擠壓料無處流動，所以在反復鎖螺絲的時候很容易造成滑牙的現(xiàn)象,無法滿足手機開發(fā)的需要，當B、C、D 三的尺寸得到滿足,在第一次自攻的時候，塑料柱孔內(nèi)可產(chǎn)生很自然的牙紋，后續(xù)的反復鎖螺絲的動作都會讓自攻牙來去自如，且塑料具有很明顯熱脹的性能，這點就不會有問題了（此點我們只要注意廠家D 尺寸，也就是牙高在0.3MM 以上就可，目前只要按照標準規(guī)格選定就沒有問題），至于螺絲柱后面會有詳細論述 （2）在手機這種精密度較高的產(chǎn)生中，強烈建議不要采用尖頭的自攻牙螺絲，無任是設(shè)計還是制造后的手機產(chǎn)品，螺絲很難保證效果,會產(chǎn)生頂白,松動滑牙等問題. （3）使用雙牙螺絲，因為雙牙螺絲的導程為2*牙距，而單牙為1*牙距，相同的鎖和圈數(shù)鎖入深度相差一倍，扭矩也會大為不同，這對我們反復拆卸意義重大，所以采用雙牙螺絲。3.2.3關(guān)于鎖緊扭矩 1N.M=10.197Kgf.cm。工業(yè)上常說的扭力在物理學上其實是力矩，其單位是N.M(牛頓.米),也用KGF.CM(公斤力.厘米)。兩者的換算關(guān)系是1N.M=10KGF.CM(1KGF 近似10N 計），所以我們做扭力測試時如簡說多少