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、螺丝、螺母的基本介绍

1.1、螺丝的分类

螺丝用螺纹一般有公制机械牙螺纹（ISO）﹑三角自攻螺纹（TAPTITE）﹑铁板\木板自攻螺纹三种。

其中公制机械牙螺纹用于已预先攻牙零部件锁紧；三角自攻螺纹用于有底孔自攻锁紧；铁板\木板自攻螺纹多用于无底孔自攻锁紧场合，也可用于有底孔自攻锁紧。

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他们的螺纹。

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。

（1）﹑公制机械牙螺纹

公制机械牙螺纹一般用于重负荷场合，一般又分为粗牙及细牙，多用于机械工业产品或家用电器中需要强力固定的金属部件部位的锁紧。

公制机械牙细牙螺纹因加工费用较高建议不用。

（2）﹑三角自攻螺纹

三角自攻螺纹一般用于轻负荷及中负荷场合，又分为STP型﹑CTP型﹑BTP型﹑PTP型四种：

STP型﹑CTP型主要用于钢铁及金属材料自攻锁紧；PTP型主要用于ABS﹑PP等较软塑料材料自攻锁紧；BTP型因可广泛用于钢铁﹑铝铜锌等有色金属﹑电木﹑各种塑料，故可作为优先选用的螺丝牙型。

推荐使用BTP形及STP型三角自攻螺纹，有用到PTP型考虑用BTP型替代，有用到CTP型考虑用STP型替代。

1.2、螺丝的主要参数

1.2.1、螺纹

⑴、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。

⑵、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

⑶、中径d2（D2）一个假想圆柱面的直径，其母线通过牙型上牙厚和牙间宽相等圆柱面的直径

⑷、螺距P相邻两牙在中径上的对应两点间轴向距离。

⑸、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。

⑹、螺纹升角Ø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。

⑺、牙型角α轴向剖面内螺纹牙型两侧面的夹角。

⑻、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。

螺纹的主要参数

1.2.3、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，就可以考虑用不锈钢SS304,它的缺点是价格较高。

1.2.4、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

1.2.5、螺丝相关尺寸标准

（1）﹑公制机械牙粗牙规格螺丝尺寸标准（牙型角:

60˚）

标称尺寸

螺距

外径

有效直径

最大

最小

公差

最大

最小

公差

M2.0

0.40

1.981

1.886

0.095

1.721

1.654

0.067

M2.5

0.45

2.480

2.380

0.100

2.188

2.117

0.071

M3.0

0.50

2.980

2.874

0.106

2.655

2.580

0.075

M3.5

0.60

3.479

3.354

0.125

3.089

3.004

0.085

M4.0

0.70

3.978

3.838

0.140

3.523

3.433

0.090

M4.5

0.75

4.478

4.338

0.140

3.991

3.901

0.090

M5.0

0.80

4.976

4.826

0.150

4.456

4.361

0.095

M6.0

1.00

5.974

5.794

0.180

5.324

5.212

0.112

M8.0

1.25

7.972

7.760

0.212

7.160

7.042

0.118

M10

1.50

9.968

9.732

0.236

8.994

8.862

0.132

M12

1.75

11.966

11.701

0.265

10.829

10.679

0.150

M14

2.00

13.962

13.682

0.280

12.663

12.503

0.160

M16

2.00

15.962

15.682

0.280

14.663

14.503

0.160

（2）﹑三角螺丝单牙规格B型（BTP）尺寸标准

标称尺寸

牙数

圆形直径

三角形直径

辗造径

最大

最小

最大

最小

M2.0

40

2.04

1.96

1.96

1.88

1.57

M2.3

32

2.34

2.26

2.26

2.18

1.81

M2.6

28

2.64

2.56

2.55

2.47

2.07

M3.0

24

3.05

2.95

2.95

2.85

2.37

M3.5

20

3.55

3.45

3.46

3.34

2.78

M4.0

18

4.05

3.95

3.91

3.81

3.14

M5.0

16

5.06

4.94

4.90

4.78

4.00

（3）﹑三角螺丝机械牙规格S型（STP）尺寸标准

标称尺寸

牙数

圆形直径

三角形直径

辗造径

最大

最小

最大

最小

M2.0

0.40

2.04

1.96

1.96

1.88

1.67

M2.3

0.40

2.34

2.26

2.26

2.18

1.96

M2.6

0.45

2.66

2.57

2.56

2.48

2.24

M3.0

0.50

3.05

2.97

2.95

2.87

2.59

M3.5

0.60

3.56

3.48

3.44

3.36

3.01

M4.0

0.70

4.07

3.99

3.93

3.85

3.42

M5.0

0.80

5.08

5.00

4.92

4.84

4.36

1.2.6、螺丝主要机械性能参数标准

（1）﹑公制机械牙粗牙规格螺丝主要机械性能参数标准（5.8级以上）

标称尺寸

螺距

破坏扭力

>N.m

抗张力

>Kg

表面渗碳热处理规格

表面硬度

心部硬度

硬化层深度

M2.0

0.40

0.4

120

460-600

250-380

0.04-0.10

M2.5

0.45

0.6

180

460-600

250-380

0.04-0.10

M3.0

0.50

0.9

270

460-600

250-380

0.04-0.10

M3.5

0.60

1.5

360

460-600

250-380

0.05-0.18

M4.0

0.70

2.5

480

560-650

250-380

0.05-0.18

M4.5

0.75

3.5

600

560-650

250-400

0.1-0.25

M5.0

0.80

5

750

560-650

250-400

0.1-0.25

M6.0

1.00

8.5

1100

560-650

250-400

0.15-0.30

M8.0

1.25

20

2000

560-650

250-400

0.15-0.30

M10

1.50

40

3100

560-650

250-400

0.15-0.30

M12

1.75

65

4400

560-650

250-400

0.15-0.30

M14

2.00

100

6000

560-650

250-400

0.15-0.32

M16

2.00

160

8200

560-650

250-400

0.15-0.32

（2）﹑三角自攻螺丝主要机械性能参数标准（5.8级以上）

标称尺寸

牙数

破坏扭力

>N.m

抗张力

>Kgf

表面渗碳热处理规格

表面硬度HV

心部硬度HV

硬化层深度

M2.0

40

0.4

120

460-600

250-380

0.04-0.10

M2.3

32

0.6

150

460-600

250-380

0.04-0.10

M2.6

28

0.97

210

460-600

250-380

0.04-0.10

M3.0

24

1.47

280

460-600

250-380

0.05-0.18

M3.5

20

2.45

390

500-650

250-380

0.05-0.18

M4.0

18

3.43

480

500-650

250-400

0.1-0.25

M5.0

16

6.47

780

550-700

250-400

0.1-0.25

1.3、螺母的分类与基本介绍

1.3.1、螺母的种类

螺母是将两个部件紧密连接起来的零件,通过内侧的螺纹,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。

1.3.2、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。

1型六角螺母GB6170

螺纹规格d

M2

M2.5

M3

M4

M5

M6

M8

M10

M12

M16

M20

e

4.32

5.45

6.01

7.66

8.79

11.1

14.4

17.8

20.0

26.8

33.0

m

1.6

2

2.4

3.2

4.7

5.2

6.8

8.4

10.8

14.8

18

s

4

5

5.5

7

8

10

13

16

18

24

30

1.3.3、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℃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。

所以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，这样的加工方式可以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。

⑴、注塑套啤

模内注塑嵌件适用于所有塑胶材料，在塑胶射出前即将嵌件套入模具镶针中固定后再注胶。

模内注塑嵌件一般设计成直纹花，因此嵌件成本相对更低。

直接在模具内成型可以获得最佳的扭力和拉力性能，并且允许更小的壁厚，缺点是效率低。

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。

国标嵌装圆螺母GB809

简图

m

b

c

g

螺纹规格d

dk（滚花前）

d1

4

1.2

M3

5

4

5

1.2

M4

6

5

6

3.24

2

1.5

M5

8

7

8

4.74

2

1.5

M6

10

9

10

6.29

3

1.5

M8

12

10

12

8.29

3

1.5

M10

15

13

14

10.29

4

1.5

M12

18

16

16

11.35

4

1.5

18

12.35

4

2.5

20

14.35

6

2.5

25

19.42

6

2.5

预埋螺母的规格采用热压螺母的规格，请参考上面的表格。

1）、预埋螺母的拉力与扭力矩

在塑胶件上预埋的螺母所能承受的拉力与扭力矩值推荐如下表

型号

拉力（kg）

扭力矩（kgf.cm）

M3×5.7

100

15

M4×8.1

200

30

2）、预埋螺母工艺要求

预埋螺母的工艺要求如下：

预埋螺母应采用芯棒定位，应保证芯棒与螺母的同轴度为ø0.03mm；模具上的圆柱孔与芯棒轴段的配合公差为H9/f9；

螺母在模具中必须可靠定位，在动模的合模运动中不致松动，在高压熔体冲击下不偏移、不漏料、不脱落；

对PC、PC+ABS等敏感性材料，需对螺母预加热，或进行后续保温处理，以减少热应力的产生（不推荐PC材料采用预埋螺母工艺,因为PC在注塑成型后会有残余应力，预埋螺母与塑胶结合处易开裂或一段时间后开裂，这个理恐怖。

要避免可从工艺上改善，提高模温，减少保压时间，降低保压压力及注塑压力，提高料筒温度等，也可以做好在90－100度下加热产品，提前释放应力。

）

预埋螺母后，螺母应与胶柱顶平面平齐，陷入胶柱顶平面不超过0.2mm。

⑵、热压螺母

适合热塑型材料

注塑完成后把螺纹嵌件安装进塑料部件。

可以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。

Ⅰ、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

热压螺母采用PSM公司的正反向双斜纹塑胶专用螺母TECH-SONIC，塑胶孔可不设计倒角；热压螺母的尺寸规格及相应的胶柱尺寸见表1。

表1热压螺母的尺寸规格表单位：

mm

简图

螺纹规格

标准长度A

外径D

圆头尺寸P

胶柱孔内径

最小胶柱外径

最小胶柱深度

M2.5

5.7

Ø4.4

Ø3.9

Ø4.0+0.1

Ø8.0

6.2

M3

5.7

Ø4.4

Ø3.9

Ø4.0+0.1

Ø8.0

6.2

M4

8.1

Ø6.1

Ø5.5

Ø5.6+0.1

Ø10

8.6

采用热熔埋置的方法是是最常见、最通常的埋入方式，一般以热熔机或手工电烙铁埋入。

将热熔螺母加热至80-200度后对准塑胶预预留孔后压入，或将热熔螺母放置预留孔上，压头（即烙铁）接触螺母使其本身加热，再缓慢压进塑胶内。

也有采用不加热即压入的方式，即冷压入预埋件，在不加热的条件下将预埋件压入塑胶孔内，塑胶孔略大于预埋件螺母的外径。

热压螺母的具体安装使用方式。

螺纹规格

外径E

长度A

C

塑料预留孔深B

塑料预留孔大径F

塑料预留孔小径D

M2×0.4

3.60

3～5

3.15

A+1

E-0.3

C-0.15

M2.5×0.45

4.05

3～5

3.50

A+1

E-0.3

C-0.15

M3×0.5

4.55

3～6

3.90

A+1

E-0.3

C-0.15

M4×0.7

6.05

4～8

5.55

A+1

E-0.3

C-0.15

M5×0.8

7.05

5～10

6.15

A+1

E-0.3

C-0.15

M6×1

8.55

6～12

7.75

A+1.1

E-0.4

C-0.2

M8×1.25

10.08

8～12

9.12

A+1.2

E-0.5

C-0.2

Ⅱ、热压螺母的拉力与扭力矩

塑胶件上的热压螺母所能承受的拉力与扭力矩推荐如表2。

表2热压螺母的拉力扭力矩规格表

规格

拉力（kg）

扭力矩（kgf.cm）

M2.5

60

13

M3

65

15

M4

70

18

Ⅲ、热压温度

对于不同的材料，螺母的热压温度有所不同，热压温度规定如表3。

表3热压温度选择表

材料

热压温度（PSM推荐值）

ABS

140-160℃

PC/ABS

220-240℃

PC

240-260℃

Ⅳ、热压螺母工艺要求

热压螺母的操作工艺如下：

●简单零件使用高度方向有绝热材料定位的通用工装；特殊零件制作相应的特殊热压工装；

●热压前应抽检胶柱孔的直径和深度，必须符合表1规定的尺寸要求；

●推荐采用50W的可调节温度的加热棒，加热棒使用表3推荐的温度接触铜螺母加热，加热时间为7-10s；

●胶柱内孔软化时，胶柱顶平面及外表面不得软化，将螺母垂直缓慢压入胶柱，防止塑胶流动不充分，压入螺母后加热棒应快速垂直提起；

●零件室温冷却时间为8小时；

●螺母与胶柱顶平面平齐，突出不超过0.3mm；螺母在胶柱中垂直度公差值为Ø0.2mm；

●胶柱不得有明显胀起或裂纹。

⑶、超声波安装

热熔是将产品加热后将铜嵌件压入塑料基体可以使产品迅速变热加快工作效率，加热后的铜嵌件也可以快速地将热量传导给塑料件，从而使塑料孔周边变软，从而快速将产品压入孔内。

嵌件由于外径有压花工艺，成形后和铜嵌件形成一定的磨擦力和咬和力，可以使之固定在里面使之不能脱落。

具有一定的扭力和拉力。

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。

⑷、冷压系列

冷压嵌件适用于中等或偏低硬度的热塑性塑胶，在塑胶件成型后直接冷压入到预制塑胶孔中。

冷压嵌件的突出优点是植入方便、效率高，但是牺牲了扭力和拉力性能。

部分冷压嵌件同样可以用超声波或热熔工艺埋植，以得到更好的扭力和拉力性能。

⑸、自攻系列

自攻嵌件适用于不同材料，对于塑胶类材料主要是热固性塑胶，可以直接攻入塑胶孔内。

请参考螺套嵌件。

2、常见的螺丝柱类型

2.1、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。

但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，像一般常用的ABS、PC等主体结构材料上只能拆卸7次左右。

（1）﹑三角自攻螺丝用于铝锌铜等较软金属材料及塑料材料时底孔直径标准

标称尺寸

板厚（或攻入深度）

铝﹑锌﹑铜等较软金属材料

电木等硬质塑料

ABS﹑PP等塑料

1.0

2.0

3.0

>4.0

4.0以下

4.0以上

5.0以下

5.0以上

M2.0

1.55

1.60

1.65

M2.3

1.85

1.90

1.95

2.0

M2.6

2.15

2.2

2.25

2.3

2.2

2.25

M3.0

2.6

2.65

2.65

2.7

2.55

2.65

2.5

2.6

M3.5

3.0

3.05

3.05

3.10

2.95

3.05

2.9

3.0

M4.0

3.55

3.55

3.6

3.60

3.40

3.45

3.35

3.45

M5.0

4.45

4.45

4.5

4.5

（2）﹑C、F型自功螺钉在热塑性塑料中

螺钉规格

钻孔直径

螺钉最小插入深度

ST2.2

1.8

6.5

ST2.9

2.35

6.5

ST3.4

2.9

6.5

ST3.9

3.4

8

ST4.6

3.9

8

ST5.5

4.6

9.5

ST6.3

5.3

9.5

（3）﹑对应于F型螺钉的塑料制品预孔值（SJ2495-84）

螺纹规格

酚醛树脂

醋酸纤维、硝酸纤维、丙烯酸树脂

孔径

最小盲孔深度

孔径

最小盲孔深度

ST2.2

2.0

4.8

2.0

4.8

ST2.9

2.5

6.5

2.4

6.5

ST3.5

3.2

6.5

3.0

6.5

ST4.2

3.8

8.0

3.6

8.0

ST4.8

4.4

8.0

3.8

8.0

ST5.5

5.0

9.5

4.8

9.5

ST6.3

5.9

9.5

5.6

9.5

（4）﹑对应于FT型螺钉的塑料制品预孔值（SJ2495-84）

螺纹规格

酚醛树脂

醋酸纤维、硝酸纤维、丙烯酸树脂、苯乙烯树脂

孔径

盲孔深度

孔径

盲孔深度

最小

最大

最小

最大

ST2.2

2.0

2.4

6.4

1.9

2.4

6.4

ST2.9

2.7

3.2

8.0

2.6

3.2

8.0

ST3.5

3.2

4.8

9.5

3.0

4.8

9.5

ST4.2

3.7

6.4

13

3.7

6.4

13

ST4.8

4.3

8.0

16

4.2

8.0

16

ST5.5

4.9

9.5

16

4.8

9.5

16

ST6.3

5.7

9.5

19

5.7

9.5

19

2.2、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，因此可多次反复拆卸、而且连接可靠性也高。

2.3、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。

2.4、钣金铆接螺丝柱

压铆方式：

一般通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，通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。

2.5、压铸件螺丝柱

（1）﹑对应于F型螺钉铝﹑镁﹑锌﹑黄铜﹑青铜的预孔值（SJ2495-84）

螺纹规格

孔径

最小盲孔深度

ST2.2

2.0

3.2

ST2.9

2.6

4.8

ST3.5

3.2

6.5

ST4.2

3.9

6.5

ST4.8

4.4

6.5

ST5.5

5.0

7.0

ST6.3

5.9

9.5