​螺（luó）絲柱結構設計

原本很早之前就該總結的，由於（yú）近期太懶了，一直拖啊拖啊拖，拖到現在了，沒辦法，拖延症越來越嚴重了，都快病（bìng）入膏方了。

早期就做過一篇關於螺絲螺母的認識，有關注（zhù）過（guò）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。

螺絲螺母傳送門：產品結構設計師對於螺（luó）絲螺母的認識

螺絲螺母，在產品結構設計（jì）中是最常用的，為了讓產品配合緊密，整體強度更加合理，打螺絲是一個不錯（cuò）的選擇（zé）。

而（ér）在選擇螺絲的時候，是用自（zì）功螺絲好，還是（shì）機械（xiè）螺絲（sī）螺母好，是粗一點，還是細一點，這些都需要合理（lǐ）的計（jì）算選（xuǎn）擇與分配，才能（néng）發揮出螺絲（sī）真正的用（yòng）處。

那麽先從（cóng）機械螺絲螺母設計開始講起，以下（xià）為正文：

【一（yī）】機械（xiè）螺絲柱設計

1，根據螺母（mǔ）外徑與塑膠孔徑計算（suàn），A處單邊咬合厚度為0.1，建（jiàn）議（yì）做到（dào）0.15，這個咬合不夠後期（qī）都可以加膠處（chù）理，咬合量與螺母外徑大小無關，與螺母（mǔ）紋理深度與螺絲柱壁厚相關。

問：是不是咬合厚度越厚越好？

答：按（àn）理論預想是這樣，但是也要考（kǎo）慮實際產品螺絲柱B處的壁厚與螺母的紋理深度，如果（guǒ）螺母紋理深度（dù）才0.2，你咬合0.5就是（shì）多（duō）餘的，而且還會造成（chéng）螺絲柱爆裂。

2，根據可行性塑膠壁厚設計，B處的（de）厚度不能超（chāo）過D處（chù）的2/3，手機上通（tōng）常（cháng）采用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.

問：如（rú）果B處的厚度超過了2/3怎麽辦？

答：螺絲柱底部需要設計火山口，避免外觀麵縮水。

3，再來（lái）看螺絲柱的深度設計C處，C要＞E螺母的高度（dù）0.3以上，建議做到0.5以上，根據（jù）螺母外徑的咬合量而（ér）定。

問：為什（shí）麽螺絲柱（zhù）深度不能設計成與螺母高度一樣？

答（dá）：不能，除非采用螺母與（yǔ）塑膠（jiāo）一體成型，否則會導致螺母熱熔時高出螺（luó）絲柱平台，影響裝配，而且還會導致（zhì）熱熔後，膠位（wèi）沒有空間流走而破壞（huài）螺絲柱爆裂，因為沒有（yǒu）融膠空間（jiān）。

4，a處=A處螺母咬合（hé）量（台階深度直徑與螺母外徑一致），或者＞咬合量（liàng）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（jiàn）議做（zuò）到（dào）0.5。

問：為什麽（me）要設計一個這樣（yàng）的台階（jiē）?

答：方便放（fàng）置螺母，給熱熔螺母一個導向，更好的方便熱熔設備熱熔（róng）螺母，不（bú）會因為沒有定位導向而（ér）將螺母熱熔歪斜。

問：如果（guǒ）我采用模（mó）內注塑（sù）螺母一體成型，還需要設計這樣的台階嗎？

答：不需要，隻有熱熔螺母才（cái）會這樣設計。

之前（qián）有朋友（yǒu）問一木，螺帽的大小（xiǎo）是標準的還是（shì）非標的（de）？

我說：這個可以（yǐ）根據設計要求做定製，也就（jiù）是非標，也可以用現成的標準件。不管用那種，螺帽的（de）大小（xiǎo）必須要比塑（sù）膠開孔（kǒng）單邊大0.4以（yǐ）上，也就（jiù）是D處的（de）尺寸＞0.4以上，否（fǒu）則螺帽容易打穿塑膠（jiāo）壁（bì）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（de）時候螺帽太緊（jǐn），破（pò）壞塑膠。

2，B處的尺寸為0.1-0.25，小產（chǎn）品建議（yì）留0.1，大（dà）產品建議留0.25。

3，C處的尺寸為0.05-0.15，小產品建議留0.05，大產（chǎn）品建議留0.15。

4，E處的尺寸為0.7-2.0，小產品建議留1.2，空間不夠時候（hòu）采用PC+ABS材（cái）料可以留到0.7，大產（chǎn）品建議留2.0。

問：螺帽的厚（hòu）度是標準的嗎？

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

問：C處為什麽要留間隙，不留間隙不行嗎？

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

那（nà）麽模內注塑螺（luó）母一體成型，是怎樣加工的呢？

所以（yǐ）說，模內成型（xíng）螺母（mǔ），是非常耗人工的，一（yī）般都采用熱熔螺（luó）母的方式。

【二】自功螺絲柱設計

自（zì）功螺絲柱，顧名思義就是沒（méi）有（yǒu）牙口的（de）螺絲柱，需要螺絲自身（shēn）的牙口施加一定的外在扭力（lì）進行鎖合。

那麽（me）自（zì）功螺絲柱如（rú）何設計？

一樣，先根據規格（gé）表選（xuǎn）擇一（yī）個型號螺絲為列（liè），我們選擇（zé）M1.4的螺絲，螺絲（sī）選擇最（zuì）大外徑是1.4，最小內徑（jìng）是1.05.螺絲最小長度2.5（不包括螺帽）。根據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（yǎo）合單邊吃牙吃多少？

a，M1.2-1.7自功螺絲E處吃牙0.15.

b, M1.7-2.5自功螺絲E處吃牙0.2.

c，M2.5-4.0自功螺絲E處（chù）吃牙0.25.

再（zài）來看其它的尺寸設（shè）計：

1，A處的尺寸＞0.2以上，與機械螺絲一樣的設計，否則（zé）鎖螺絲的時候螺帽太（tài）緊，破壞塑膠。

2，B處的尺寸為（wéi）0.05-0.15，小產品建議留（liú）0.05，大產品建議留0.15，設計原（yuán）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（yì）留0.25。

4，C處（chù）的尺寸＞0.5以上，設計原理（lǐ）與（yǔ）機械螺絲一樣。

5，D處的尺寸為0.7-2.0，小產品建議留1.2，空間不夠時候采用PC+ABS材料（liào）可以留（liú）到0.7，大產品建議留2.0。

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

7，H處的尺寸為預留空間，大於0.3以上即可。

問（wèn）：自功螺絲螺柱設（shè）計多深才算合（hé）格，能過拉（lā）力測試？

答：最少吃牙3圈，從截麵圖，最少3顆齒，否則過不了5KG拉力測試。

問：自功螺絲螺帽是不是也可以定（dìng）製？

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

【三】自（zì）功螺絲扭（niǔ）矩設計

在產線上，通常對電動螺絲刀調整（zhěng）好一個滿（mǎn）足要求的扭矩，因為扭矩太（tài）小，則裝配（pèi）不緊（jǐn），如果太大又（yòu）會使螺絲打（dǎ）滑，使得裝配失（shī）效。

所以在設計時，需要給出（chū）一個裝配時的扭矩。

螺絲（sī）的設計（jì）主要有（yǒu）兩個（gè）因素（sù）：一是拉拔力，二是剝離扭矩（jǔ），也就是螺絲打滑時的扭（niǔ）矩。

一般剝離扭矩（jǔ）與（yǔ）擰扭矩比應該大於2:1.當使用電動工具擰入時，比率最好為（wéi）5:1。剝離扭矩與螺絲的直徑和螺絲（sī）材料的直徑和螺絲柱材料有關，此扭矩隨著螺絲釘的擰入而迅速增加，但（dàn）當擰入深（shēn）度約為螺絲釘中徑2.5倍時趨於恒定。

決定扭矩的大小（xiǎo），取決於摩擦力（lì）合螺絲釘咬合膠的深度。決定拉拔力的（de）大小，取決於螺絲柱的材料（liào），螺絲的（de）尺寸（cùn），螺絲釘（dìng）的咬合力度。

螺絲釘拉拔力的計算公式為：

F={S/√3}πDL

S=設計應力，D=螺絲釘中徑，L=螺絲咬（yǎo）合（hé）長度。

設計應力S等（děng）於凸台材料的（de）拉伸應力除以安全係數，安（ān）全係數通常為（wéi）2或者3.

螺絲（sī）釘拉拔力（F）所（suǒ）需的扭矩計算公式為：

T=FD/2(2f+P/πD)

 f=摩擦係數，P=螺紋螺距。

常用自功（gōng）螺（luó）絲裝配及測（cè）試（10次）時所要用的扭力值（zhí），見下圖：

【結語】

1，五金件螺（luó）絲柱設計與材料相關（guān），比如鈑金件用M1.4的螺絲，那（nà）麽翻（fān）柱嘴以後，內孔直（zhí）徑（jìng）為1.1與自功螺（luó）絲柱的內（nèi）孔設計一致，唯一不同的是螺絲柱的（de）長度，隻需要確保功牙能咬合3顆（kē）牙即可。

2，以（yǐ）上（shàng）所有結構設計數據信息非書麵標準數據（jù），都是由一木個人經驗總結得出，請（qǐng）根據自己的產品進行分析選擇設計，請勿直接套用（yòng）。

3，如有不清楚可在下方留（liú）言，或者後台谘詢。