结构设计-螺母埋入

36231668 · 发表于 2019-11-26 11:11

一、螺母概述
1. 螺母：螺母有钻石花和斜花纹两种，钻石花不适合热熔但在超声波工艺中表现良好；斜花纹埋植时有自我导向功能，扭拉力综合性能良好。
2. 最好选滚花之间有沟槽的螺母，上下端滚花方向相反，沟槽可以容纳塑料，此结构抗拉抗扭性能较好。
3. 在我们使用的对尖角敏感的无定型塑料（PC、ABS）不要使用花纹太尖的螺母。
4. 螺母材质主要有三种：1.标准黄铜C3604/ H59；2.低铅铜/青铜 CuZn38Pb2，符合欧盟ROHS环保标准；3.不锈钢。一般情况下螺母不需要做表面处理，特殊的情况下可以电镀。
二、螺母的埋入方式
1. 热熔螺母
热熔埋置是最常见、最通常的埋入方式，一般以热熔机及手工电烙铁埋钉。热压质量较好，已有专用热压设备，设备价格低。
2. 注塑螺母
注塑成型埋置一般对螺母的孔径要求很严格，孔径管控在0.05mm以内，因为产品以Molding Pin固定后放置于射出成型模具中，螺母孔径要以注塑成型机的PIN针的大小来管控。
3. 超声螺母
超声埋置是一种通过超声振动,使螺母与工件表面及内在分子间的磨擦而使传处到接口的温度升高，当温度达到此工件自身的软化温度时，将螺母埋植于胶件中，当震动停止，工件同时在一定的压力下冷却定形。不建议采用超声压接，超声压接设备很贵。

三、塑胶孔设计与螺母选择

螺母基本尺寸塑胶基本尺寸

注：D:螺母外径 L:螺母长度 d:螺母底座 C:塑胶孔径 W:塑胶孔壁厚 Y:塑胶孔深

1. 塑胶孔与螺母的选择参数

i. d尺寸为螺母底座，也称导向定位部分，在埋入前与塑胶C部分配合，因此螺母底端d部分要比塑胶BOSS内孔径C尺寸小，以方便定位；
ii. D尺寸为螺母外径，它与塑胶BOSS内孔径C尺寸相配，一般手机螺母塑胶内孔径比螺母外径小约0.3-0.4mm；即单边过盈0.15~0.2mm.
iii. L尺寸为螺母长度，它与塑胶BOSS孔深度Y尺寸配合，一般塑胶孔深比螺母高（长）度大0.5-1.0mm的深度用于储胶；
iv. W为塑胶孔壁厚，一般塑胶BOSS孔肉厚为0.8-1.0mm以上，螺母尺寸规格越大，肉厚越大。（见下表参数）
螺牙Thread 外径D 长度L 塑胶孔径塑胶肉厚W
直径C 深度Y
M1.2*0.25 2.3 2.0 2.0 3.0 0.8
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
M1.2*0.25 2.5 2.0 2.2 3.0 0.8
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
M1.4*0.3 2.3 1.8 2.0 2.8 0.8
2.0 3.0
2.5 3.5
3.0 4.0
M1.4*0.3 2.35 2.0 2.1 3.0 0.8
2.5 3.5
3.0 4.0
4.0 5.0
M1.4*0.3 2.5 2.0 2.2 3.0 0.8
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
M1.4*0.3 2.7 2.0 2.3 3.0 0.8
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
M1.6*0.35 2.5 1.8 2.2 2.8 1.0
2.0 3.0
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
4.0 5.0
M1.6*0.35 2.7 2.0 2.3 3.0 1.0
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
4.0 5.0
M1.6*0.35 3.0 2.0 2.6 3.0 1.0
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
4.0 5.0
M1.7*0.35 3.0 2.0 2.6 3.0 1.2
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
4.0 5.0
M1.8*0.35 3.0 2.0 2.6 3.0 1.2
2.5 3.5
3.0 4.0
3.5 4.5
4.0 5.0
备注:以上皆为建议数据,如有其它所需尺寸将可另行制作！
2. Insert/Nut热熔在螺柱里后要能承受2.5Kg.cm的扭力和15Kg的拉力。
3. 如果热熔螺母的拉、扭力不能满足要求时，可以考虑采用模内镶件的方式。
4. 右图中所示的Insert/Nut与螺丝柱尺寸关系为：Md—螺丝螺径；A=Md+0.2；B=2xMd+0.2；C=B+0.4；E>=0.8mm；F尺寸很关键，是必须在装配图中明确标出的Insert/Nut热熔后与基准面的距离，且每次新送样都要检验。H=螺柱外径+0.20mm。下壳螺柱底面与Insert/Nut面的距离为0.05mm；下壳螺柱外圈顶住PCB板处与PCB板的距离为0.05mm。
5.
四、经验总结与案例分析
1. 塑胶BOSS孔尺寸开立大小的影响
若：塑胶与螺母选择上无问题，螺母埋入塑胶后标准状态如图（一）所示：
若：螺母尺寸太小，塑胶BOSS孔太大，螺母埋入塑胶后吃不到胶，会产生扭拉力不足现象如图（二）所示：
若：螺母尺寸太大，BOSS孔太小，会产生溢胶或者爆裂现象如图（三）所示：

2. 如螺母尺寸与塑胶尺寸都没有问题，还有异常现象发生，那我们通常会考虑通过一些优化设计来改善；
例1、塑胶BOSS孔深较浅，会产生扭拉力不足

由于BOSS孔深度较浅，如选择双斜纹的螺母，在螺母各尺寸比例调配下，特别是压花上，压花段差较短，这样的螺母埋入塑胶后，压花吃胶面的塑胶太少，会产生扭拉力不足现象，所以一般建议，将BOSS孔深设在2.5mm以上，螺母尺寸长度一般建议做2.0mm以上。
改善方案：类似这种情况，在客户不方便改模情况下，可建议将螺母花形改为单斜BS1，如右图所示，这样将压花段差加大，压花吃胶面的塑胶增大，从而增加扭拉力。
例2、塑胶BOSS孔溢胶，爆裂

由于选择左图样式螺母，在埋入塑胶后，A1、A2处膨胀，B处却急剧收缩,造成塑胶排挤困难，螺母上下端容易产生溢胶现象,严重影响了产品处观；
改善方案：以“C”部分为导向定位，使螺母能稳妥地放入塑胶孔位中，提高了效率和良品率，由于加了C端导向部分，A2排挤一定的胶料后,也预留了足够的胶料给A1部分,同时因A1、A2部分是呈90°交角为45 °的斜纹，并可交角形成高强度的节点，阻抗圆周上的扭动力，使扭拉力大大的增加！
3. 设计注意点：
i. 模具顶针公差和螺母公差需要严格控制，参照旧版ISO螺纹孔规标准；
ii. 注意进胶点的设计，不能靠近螺母位置，以免料流冲击造成螺母位移埋植温度应低于塑料熔点10～20度，理想埋植温度为T+/_2度超声波瞬间释放能量，对螺母冲击大，容易破坏螺母特别是螺纹结构
iii. M1.6以下的螺母不适合超声波埋植。
iv. 热熔螺母和壳体接触的端面需要做导向台阶或倒角，便于热熔时放置和对中。塑料孔不用特别设计斜角，设计塑料孔径时孔径尺寸大于螺母导向端直径0.3mm以上。
v. 热固性塑料不适合热熔和超声波埋植，可以选择精密而尖锐的滚花螺母直接压入。
vi. 塑料孔位置尽量避开结合线处，避免因为应力存在埋植螺母时导致塑料孔破裂，螺母埋植后的端面高度高于塑料孔端面0.05mm。
vii. 一般螺母滚花宽度0.4mm，间距0.4mm，滚花深度0.2mm。