滑丝

注塑螺钉孔开裂滑丝故障的研究

在家电产品装配⼯艺中，注塑件之间的连接常采⽤⾃攻螺钉的连接⽅式，如果注塑螺钉孔在紧固后出现开裂、滑丝等的喜欢的英语

故障，则对产品质量有重⼤影响。本⽂综述了注塑件螺钉孔失效故障的特征、失效机理、影响因素和预防措施。

1背景

家电产品部件破坏的原因很多，按其本质分类也较多，但最常见的是三种：

1、机械作⽤⼒造成的裂纹与T型账户 断裂；

2、表⾯摩擦造成的磨损；

3、化学作⽤造成的腐蚀。

所以，断裂、磨损、腐蚀是家电产品零件破坏的三种主要原因，也是导致整个产品提前失效的主要原因。其中由于机械

作⽤造成的裂纹与断裂易于察觉且最为明显，因化学作⽤造成的破坏由于存在不易觉察的特点。从某种意义上讲，造成的损失和危害性更为严重。

家电产品的注塑制品连接常常采⽤⾃攻螺钉的紧固⽅式，如果由于螺钉柱的裂纹、开裂或滑丝会导致产品过早失效，对

产品的质量带来了严重影响，为此特对注塑件螺钉柱故障进⾏资料收集，对现状进⾏调查，并拟订试验⽅案进⾏验证，

本⽂就是根据这些资料编写的⼀份资料综述。

2、注塑件螺钉柱故障的分析研究

通过查阅资料、现场观察、试验验证、头脑风暴法等⽅法，从多⽅⾯进⾏分析和研究，得出螺钉柱故障主要有以下五⽅⾯影响因素。

2.1注塑螺钉孔的结构设计

螺钉柱强度太差是装配时开裂的主要原因，具体表现在螺钉柱壁厚过薄、螺丝柱外⾯没有⽀撑的筋条，因此在螺钉柱的设计过程中应该注意以下⼏点：

(1)、⾃攻螺钉的推进原理不是切削，⽽是挤压延伸，因此预制孔径的⼤⼩，是根据材料性能、厚度来合理选择。塑料件上螺钉孔设计在满⾜装配及⽆外观影响前提下，应保证对应部位结构强度，确保迅速拼音 尺⼨合理。

(2)、在允许的情况下，螺钉柱应尽量低⼀点，应加⼀字形或⼗字形斜筋保证螺钉柱的强度，并考虑防⽌缩⽔。

(3)、螺钉柱内径可尽量设计成通孔，减少末端存料应⼒释放，减少打裂出现。不能通孔情况下，螺钉柱内径需要有⾜够的深度。

2.2⾃攻螺钉的选⽤

⾃攻螺丝⽤于⾮⾦属或较软的⾦属，不⽤打底孔和攻丝，它可以在被固结的材料上，靠其⾃⾝的螺纹，将被固结

体“攻、钻、挤、压”出相应的螺纹，使之相互紧密配合，⾃攻螺钉具有硬度⾼，螺纹间距宽、螺纹深，表⾯不光滑等特点。

常规情况下，与注塑螺钉孔配合的⾃攻螺钉选⽤普通⾃攻螺钉，其螺纹规格推荐按GB／T5280选⽤，螺纹末端尺⼨如

图1所⽰。

⽣产中很多螺钉滑丝的问题均为嵌⼊尺⼨过⼩所致，嵌⼊尺⼨是指螺钉嵌⼊螺钉柱中的全部尺⼨，要保证螺钉紧固连接

的可靠性，需要保证其最⼩嵌⼊尺⼨，其公式为：最⼩嵌⼊尺⼨H=nP+y

式中：

N--有效螺纹圈数，是指螺纹嵌⼊螺钉柱中去掉螺钉末端尺⼨后的圈数，其n的取值与不同注塑材料的⼒学性能有较为密

切关系；经验证明：HIPS材料制品的有效螺纹圈数n不低于5，ABS、PP等材料有效螺纹圈数n不低于3。

P--螺纹螺距。

Y--螺纹末端尺⼨，不同螺纹末端Y尺⼨

见图1。

2.3紧固⼒矩对螺钉柱的影响

⾃攻螺丝其所谓“⾃攻”就是被锁件不需要事先做出阴螺纹以配合螺丝上的螺纹，因为⾃攻螺丝可以⾃⼰⼀边锁紧被锁件

⼀边在被锁件上做出螺纹，其扭⼒⼤的⼤⼩会导致螺丝孔爆裂，影响螺丝扭⼒的因数⾮常多，下⾯列出影响扭⼒⼤⼩的部分因素：

(1)、螺丝的直径(Screwdiameter)：直径越⼤，扭⼒需要越⼤；

(2)、螺丝的长度(Screwlength)：螺钉越⼤，扭⼒需要越⼤；

(3)、螺丝孔的斜⾓(Screwholechamfer)：斜⾓越⼤，扭⼒需要越⼤；

(4)、螺钉孔的脱模⾓度(Screwholedraftangle)：脱模⾓度越⼤，扭⼒需要越⼤：

(5)、塑胶材质(Plasticmaterial)：越硬的塑胶材料，其扭⼒需要越⼤；

基于以上影响因素，如何确定电动螺丝批的扭⼒的⼤⼩⾮常关键，笔者认为决定⾃攻螺丝紧固⼒矩的最适当⽅法如下择天记主题曲 ：

第⼀步：决定电动螺丝批最⼩扭⼒T1．

以经验值选取扭⼒范围(⼀般为+／⼀0.3N／m)，⽤电动螺丝批设定其最⼩螺丝扭⼒，锁紧后再⽤⼿动⽅式转动螺丝来检

验螺丝扭⼒是否⾜够，如果已经⽆法⽤⼿动⽅式转动，就表⽰螺丝扭⼒的最⼩设定可以接受，如果还可以转动，则表⽰

最⼩扭⼒还不够，必须再往上增加，反复测试后可以决定最⼩扭⼒。

第⼆步：决定电动螺丝批最⼤扭⼒T2，

最⼩螺丝扭⼒决定后，再依据扭⼒范围(⼀般为0.5N／m)，把电动螺丝批扭⼒设定到最⼤值(最低扭⼒+0.5N)，拿10组零

件⽤电动螺丝起⼦反复锁紧、松开10次后，确认有⽆任何螺丝孔滑⽛或螺钉柱爆裂的现象发⽣，如果没有，那最⼤螺丝南非帝王花

扭⼒也设定完成；如果有，则必须将扭⼒调⼩后在重复验证。

第三步：确定紧固扭⼒的最佳值

T=(T2n+T1)／2

式中：

T2--最⼤扭⼒；

N--安全系数，⼀般取值0．6～0．8；

T1--最⼩扭⼒。

2.4化学溶剂等对注塑材料的影响

2.4化学溶剂等对注塑材料的影响

我国对塑料最新定义：是“以⾼聚物为主要成分，并在加⼯为成品可流动成型的材料”，聚合物的化学反应的主要特点：

基团的反应活性低，反应产物具有多分散性，并且常常伴随发⽣交联和降解的副反应。前期研究表明：许多聚合物含有

双键，因⽽能与许多化学物质(如氧、臭氧卤素和卤化氢等)发⽣化学反应，臭氧甚⾄氧都能使双键发⽣断裂，从⽽使聚合物的分⼦量降低。

现场调查发现⽣产中可能会接触到某化学溶剂，特制定了以下实验验证⽅案：

试验⽬的：验证⽣产中可能接触到的某化学溶剂是否跟这些注塑材料产⽣反应。

试验对象：⽣产常⽤不同种材料、同⼀规格的螺钉柱的注塑零部件各3件。

试验准备：紧固⽤⼒矩风批1把，⼒矩值2.0+0.1N／M；⾃攻螺钉；装配中可能接触到某矿物油50ml。试验步骤：

(1)、取样，收集空调注塑件常⽤的零部件，材料主要有：ABS、PC、HIPS、PP等；

(2)、接触，在螺钉孔位置滴上某矿物油溶剂l～2滴，见图2；

(3)、紧固，⽤⼒矩风批2．0+0．IN／M螺钉紧固，见图3：

(4)、观察：打炒面条怎么做 完螺钉lH后将螺钉拆下，把样件静放并密切观察螺钉柱和螺钉孔处的变化情况，开裂故障出现，见图4；

具体螺钉柱开裂随时间变化趋势，见表1。

实验数据表明，使⽤ABS材料的螺钉柱经过某矿物油接触打⾃攻螺钉后，随着时间的推移会发⽣开裂现象。

资料研究表明，ABS树脂呈不透明的微黄⾊颗粒或粉末状，其化学性能ABSfl％耐⽔、⽆机盐、碱及弱酸和稀酸，但不

耐氧化性酸，如浓硫酸、浓硝酸等。⼤多数醇类、矿物油等化学介质与ABS长期接触会引起应⼒开裂，但对⽆内应⼒制品的影响不⼤。

通过上述理论和试验证明，部分塑胶材料受化学性能影响较⼤，容易产⽣化学反应，螺钉孔与部分化学物质接触后，会

引起螺钉柱应⼒开裂。

2.5注塑熔接痕缺陷的影响

熔接痕是注塑⽣产中常见的缺陷之⼀，有资料表明01熔接痕的存在使ABS制品⼒学性能损失约10％～30％，PMMA和

PS*I]品⼒学性能损失约30％以上。

因此，注塑熔接痕缺陷是导致螺钉柱开裂原因之⼀，通过对注塑熔接痕的形成机理研究，主要有以下⼏个⽅⾯的影响因素。

(1)、制品和模具的结构

熔接痕产⽣的部位与浇⼝，制件形状有关，螺钉柱中空的结构必然会产⽣料流分⽀，其故障特征为塑件表⾯的⼀种线状

痕迹，是由注射或挤出中若⼲理论学习心得 股流料在模具中分流汇合，熔料在界⾯处未完全熔合，彼此不能熔接为⼀体，造成熔合印

迹，见图5。熔接痕损坏制品的⼒学性能有受载后断裂的安全隐患。

(2)、注塑成型⼯艺参数的设定

(2)、注塑成型⼯艺参数的设定

如果熔料流动性不⾜，熔接处的熔料温度将更低，并且压⼒损失也⼤，势必使熔接痕明显、强度下降；因此选择合理的

⼯艺参数使熔接痕仍在原来的位置上，尽可能使之不明显，以减少对外观及强度的影响，其中温度、压⼒和流动速度等

对熔接痕的影响最为明显。

(3)、模具表⾯脱模剂的影响

当模腔表⾯涂有脱模剂时，⼀旦被熔料运送到熔接处，因脱模剂与熔料相互不熔合⽽产⽣熔接痕。当使⽤含硅脱模剂

时，这种现象更严重。如果这种政审证明范本 熔接痕粗重，往往使制件变得脆弱，并且易开裂。

3、关于螺钉柱失敛的预防措施

(1)、重新组织验证检讨、细化螺钉柱的设计规范，对螺钉预制孔内外径、结构标准等进⾏修订和完善。

(2)、选⽤合理的⾃攻螺钉，根据最佳紧固扭矩的确定⽅法，研究给定各种结构尺⼨、注塑材料、⾃攻螺钉的⼒矩标准，确定设计规范后监督执⾏。

(3)、对注塑件在⽣产、装配、包装、运输中可能接触的清洗剂、挥发油、矿物油等化学物质进⾏调研(其牌号、主要成

份和特性、⽣产⼚家)和取样试验，了解其注塑材料与各种化学溶剂腐蚀的倾向性。

(4)、从熔接痕的形成原因⽽⾔，要完全消除熔接痕对⼤多数制品困难很⼤，但是通过从结构上合理调整塑料制品的结构

和壁厚，从模具设计上可以通过更改模具进浇⽅式、浇⼝位置或数量等⽅式，从注塑成型⼯艺上可采⽤对充模速度、注

射温度和模具温度等⼯艺参数的优化等⽅式，可以实现熔接痕位置和强度的控制，降低熔接痕对制品质量的影响，使制品⼒学性能满⾜设计使⽤要求。

(5)、收集国内外有关资料，特别是有关预防措施的信息，与家电⾏业和注塑模具制造⾏业开展技术交流。