螺絲基本介紹及鎖附扭力制定說明

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1、螺絲基本介紹及 鎖附扭力制定說明,螺絲的基本原理,我們要把重物移到高處時，利用斜面較容易推上去，螺絲就是利用這個原理在圓柱側面製作成螺旋狀的斜面，我們可以用很小的力使螺絲旋轉就可以移動重物，因此我們要把零件緊密結合時，使用螺絲就非常有效，而螺絲大多是為此目的使用的。基本上螺絲必須具備高硬度、高強度、耐磨耗、耐衝擊、耐熱性、耐腐蝕性等條件。,螺絲的種類,1.機械牙螺絲：丸牙螺絲 軸徑8mm以下的螺絲，一般常用的有P頭、 B頭、K頭、 F頭等數種， B頭十字穴與螺絲起子咬合深度較深，所能承受的扭力也較大，但所 佔空間也較大。使用在已有螺紋之螺絲孔上， 且被鎖物為高硬度材質，如鐵質、鋼質時。2.自攻

2、牙螺絲：三角牙螺絲使用在無螺紋孔之孔洞上，且當被鎖物為低硬度材質，如塑膠、鋁質時。3.防鬆螺絲：耐落螺絲 利用特殊工程塑膠的強大反彈力在螺牙部位發揮強力的防鬆效果， 以目前NB為例，多用於鎖Hinge、系統上下蓋等螺絲為倒吊者或振動 有鬆脫疑慮處。,螺絲的用途,1.結合零件用的夾緊螺絲：一般最常用的各種螺絲。2.傳遞力或運動的螺絲：如千斤頂等。3.零件間關係位置的調整螺絲：如Slim Type DVD的光軸，Desktop的CD-RW。,螺絲生產流程-製造流程,目前台灣螺絲業採用的成形加工方式主要以冷鍛加工為主， 此種加工方式有以下優點：1.生產速度快2.節省材料3.較佳的表面品質與精密度4.

3、較優越的材質,螺絲製造流程：1.剪裁：將鋼材剪裁成適當長度。 2.一衝模：衝出初步頭部及螺紋部長度。 3.二衝模：衝出整個頭形。 4.搓牙：利用螺模形成螺紋完成整根螺絲。 5.淬火：增加硬度。 6.回火：增加韌性。 7.電鍍：鍍上所需材質，避免氧化或腐蝕。,螺絲生產流程-電鍍流程,電鍍流程：熱脫 水洗 鹽酸 水洗 水洗 鍍鋅 水洗 水洗 硝酸 水洗 染色 水洗 水洗 熱水 五彩 水洗 氫淬。熱脫：去油脂。鹽酸：去表面雜質及表面氧化層，使材質活化較易電鍍。硝酸：鋅帶鹼性，利用銷酸與之中和。染色：利用鉻酸鹽形成鈍化膜，有耐蝕性。氫淬：利用氫淬爐200300置放4小時，除去氫氣。,螺絲的規格,同一種

4、徑的螺絲因十字穴大小不同分為#0、#1、#2等，所能承受的扭力大小也不同。1.依規格內容分類：(1)特性規格：規定形狀、尺寸、構造、成分、外觀等。(2)方法規格：規定製造方法、作業方法、試驗方法等。2.依規定規格的社會分類：(1)國際規格：國際性組織編訂的規格，如：ISO。(2)國家規格：具國家性規模制定的規格，如：JIS。(3)團體規格：國內業者團體或學會等制定的規格，如：SAE。,螺紋規格表示法,螺絲可分公制及英制兩種1.公制螺紋標註法 M*LM:代表螺絲直徑,單位mm,目前廠內規格有M2,M3,M3.5,M4,M5L:代表螺絲長度,單位mm,目前廠內規格以L6,L8,L10最常使用例如

5、: M3*L8 , M3.5*L8 2.英制螺紋標註法 #6-32 UMC*長度#6:螺絲號數,代表直徑大小,目前廠內規格有#6,#8兩種32:螺絲牙數(32牙/in)UNC:美國統一標準螺紋長度:目前廠內規格有3/16(約L5長度),5/16(約L8長度),螺絲檢驗項目、方式及管制重點,螺紋自鬆機構,Tt=克服螺紋摩擦力產生的力矩Toff=鬆脫力矩當 Toff Th + Tt時，螺絲即將鬆脫,Th=克服螺絲頭部下面的摩擦力 產生的力矩,螺紋連接裝置失敗的原因,螺紋連接裝置失敗的兩個主要原因： 1.張力鬆弛：當螺絲軸向長度發生永久變化或被粘物本身在密封熱表面鬆弛時， 螺紋連接件便會鬆弛、螺絲張

6、力減弱，因此使殘留夾持力下降。2.自鬆：接觸表面之間出現滑動時，螺紋連接裝置將自鬆，這種強制相對 轉動能克服螺紋裝置內的摩擦力，從而使螺紋的自鎖作用消失。 只有當夾持力大到足以阻止這種轉動時，才能克服力矩不致使連 接裝置鬆弛。,防止自鬆的方法,1.帶有壓裝彈簧頭墊圈或凹面支撐墊圈的螺絲和螺母。2.使用拉伸性好的螺絲，它具有較高預應力足以阻止相對轉動。3.提高連接裝置的彈性。4.影響螺絲和螺母支撐面的光澤度和結構，都會增大摩擦。5.使用粘著劑，因間隙被完全填充，故可消除橫向轉動的自由度 ，同時粘合劑固化後界面連接可增大螺紋摩擦。6.形成可靠的連接 (如大小合適的螺栓、焊接點)，可限制螺紋 滑動。

7、,螺絲防鬆能力選擇順序,耐落螺絲花齒螺絲雙華司螺絲華司螺絲一般螺絲。 以#6-32 6L螺絲為例：鎖付扭力為8.50.5 kgf-cm 耐落螺絲實測退鎖扭力值：4.26.8 kgf-cm(49%80%) 花齒螺絲實測退鎖扭力值：4.56.3 kgf-cm(53%74%) 雙華司螺實測絲退鎖扭力值：4.05.8kgf-cm(47%68%) 華司螺絲實測退鎖扭力值：3.15.5kgf-cm(36%65%) 一般螺絲實測退鎖扭力值：2.25.4kgf-cm(26%64%),螺絲鎖附扭力制定方法-預設合適之鎖附扭力,方法1. 參考技術資料求得:,a. 由技術資料中,可得到各種不同規格與材質的螺絲,其建

8、議扭力值. b. 由技術資料中,亦可得到被Screw鎖附部品,因其不同之材質,其相對 應需調整的鎖附扭力值.,Ex. 使用M3x0.5 screw(普通screw)鎖附bracket而言: bracket材質為高硬度時,建議扭力為67.8 kgf-cm. bracket材質為低硬度時,建議扭力為33.9 kgf-cm. 我們一般取近似中間值,先以5.0 kgf-cm作為預設扭力,再做實際鎖附驗證.Ex. 使用#6-32 screw(普通screw)鎖附bracket而言:bracket材質為高硬度時,建議扭力為9.4012.22 kgf-cm. bracket材質為低硬度時,建議扭力為4.70

9、6.11 kgf-cm. 我們一般先以6.09.0 kgf-cm作為預設扭力,再做實際鎖附驗證.,螺絲鎖附扭力制定方法-預設合適之鎖附扭力,方法2. Follow Customer或RD提供的扭力:,有的OEM/ODM Product其Customer or RD會提供參考的鎖附扭力值. 便先以此扭力值來鎖附,再經一連串的實際鎖附驗證(退鎖扭力的保 持力測試 , Vibration test, shock test , drop test , environment test),待鎖 附扭力值的驗證結果均Pass後,便依Customer or RD提供的參考扭力 值作為標準的鎖附扭力值.,螺絲

10、鎖附扭力制定方法-預設合適之鎖附扭力,公式: T(扭力)(kgf-cm)=0.2(d)3 即0.2 x 螺絲直徑(d)的3次方 ; 螺絲直徑(d)尺寸單位:mm,Ex. : M3 screw, 其 T=0.2 x (3)3 =5.4 kgf-cm. 便先以此值作為預設扭力,再做實際鎖附驗證.,方法3. 以公式計算求得:,螺絲鎖附扭力制定方法-預設合適之鎖附扭力,方法4. 以實際測試方式找出適當扭力,以數位扭力計去鎖附,實際測出最適當的鎖附扭力值.(測定前需先檢驗Screw與攻牙孔,必須兩樣部品均是在Spec.內的良品),Ex.使用M3x0.5 screw: 1.以M3 screw而言,其pit

11、ch與齒型須以M3環規(go/no go)量測,screw外徑須以分厘卡量測,(M3外徑spec需依screw承認圖尺寸為準,因為其range都有些許不同,一般為2.8742.980mm之間均有人使用.)2.以M3相配合的內螺紋而言(stand-off for M3或M3 nut或M3 tapping),其pitch與齒型須以M3牙規(go/no go)量測,內螺紋的內徑須以pin gauge量測,(M3內徑spec.為2.4592.599mm.)3.請注意一定要先確保screw與stand-off or nut or M3 tapping均為良品後,再做後續的實際鎖附驗證才有意義,與確保才能

12、得到正確的鎖附扭力值.,螺絲鎖附扭力制定方法-預設合適之鎖附扭力,方法4. 以實際測試方式找出適當扭力,以數位扭力計去鎖附,實際測出最適當的鎖附扭力值.(測定前需先檢驗Screw與攻牙孔,必須兩樣部品均是在Spec.內的良品),Ex.使用#6-32 screw:1.以#6-32 screw而言,其pitch與齒型須以#6-32環規(go/no go)量測,screw外徑須以分厘卡量測,(#6-32外徑spec.需依screw承認圖尺寸為準,因為其range都有些許不同,一般為3.333.48mm之間均有人使用.)2.以#6-32 相配合的內螺紋而言(stand-off for #6-32或#6

13、-32 nut或#6-32 tapping),其pitch與齒型須以#6-32 牙規(go/no go)量測,內螺紋的內徑須以pin gauge量測,(#6-32 內徑spec.為2.6422.895mm.)3.請注意一定要先確保screw與stand-off or nut or #6-32 tapping均為良品後,再做後續的實際鎖附驗證才有意義,與確保才能得到正確的鎖附扭力值.,螺絲鎖附扭力制定方法-實際鎖附驗證,1. 驗證退鎖扭力:,以數位扭力計量測退鎖扭力,一般期望退鎖扭力應為鎖附扭力值的40%60%,亦即以6 kgf-cm作為鎖附扭力時,我們期望其鎖完後(指僅鎖附1次而言,因若鎖附兩

14、次或兩次以上時,其退鎖扭力值便會變的較低),馬上量測的退鎖扭力值應為6 x 40% = 2.4kgf-cm以上.若未達到時,可調高其適當鎖附扭力值(亦即將6 kgf-cm調高),但須確保在安全係數內.,螺絲鎖附扭力制定方法-實際鎖附驗證,2. 驗證與破壞扭力的安全係數是否足夠:安全係數建議為1.5以上,a.先以預設扭力值乘以1.5倍後得到的數值,訂為破壞扭力數值. (亦即會造成滑牙或screw斷裂的扭力值),Ex.預設扭力值訂為6 kgf-cm.其破壞扭力值為 6 x 1.5 = 9 kgf-cm.,b.以數位扭力計作鎖附,直到超過破壞扭力數值後才停止. Check是否有滑牙或screw斷裂的

15、issue,以驗證安全係數是否達到1.5以上.,c.驗證與破壞扭力的安全係數,可幫助我們,避免因鎖附扭力值訂太大,而造成爾後於量產時才發現鎖附時會偶有滑牙的issue.,Ex.當破壞扭力值為 9 kgf-cm時,便須以數位扭力計鎖附直到超過9 kgf-cm時,仍不會發生問題.,螺絲鎖附扭力制定方法-實際鎖附驗證,2. 驗證與破壞扭力的安全係數是否足夠:安全係數建議為1.5以上,d.一般適當扭力值均有其range,故亦可由破壞扭力值,反推出適當扭 力range的上限值,一但視情況需要增加鎖附扭力時(ex.遇到有緊急狀況須下臨時對策時,先天設計有無法克服的限制因素時,鎖附在震動零件時,廠商能做到的

16、品質管控已有限時等情況),可以用實際測出的破壞扭力值/1.5,來訂為適當的鎖附扭力上限值,當然扭力訂的愈高,其使用壽命也相對較低些.,Ex.因特殊情況須將原先設定的適當扭力值 6 0.5 kgf-cm(其上限值為 6.5 kgf-cm)提高時: 以數位扭力計直接測出破壞扭力值(即鎖附到發生滑牙或screw斷裂或滑頭等問題時),假設測出值為15 kgf-cm. 反求出適當扭力的上限值: 15 / 1.5 = 10 kgf-cm. 可將此值設為適當扭力的上限值,故適當扭力值增加成 9.5 0.5 kgf-cm. 以增加的適當扭力值繼續作後續的驗證步驟,以確立標準扭力值.,螺絲鎖附扭力制定方法-實際鎖附驗證,3. 驗證重覆鎖附的可靠性:,