不要小看一个小小的螺丝孔尺寸设计里面大年夜有文章

螺钉紧固是一种最常用、最古老和最被人熟知的紧固工艺，其紧固一样平常不受被紧固件的材料限定。

对付大多数工程师来说，可能在选择紧固工艺时，第一个想到的便是螺钉紧固。

而在进行螺钉紧固的干系设计时，例如与螺钉合营处的螺钉孔大小，也想当然的认为这是一件很大略的事情，随意设计螺钉孔的大小，其后果包括：

被紧固零件装置之后相对位置精度差；当紧固零件构造繁芜、螺钉数量比较多时，常常创造螺钉与螺钉孔对不齐，造成无法锁紧；当螺钉紧固多个零件时，多个零件的螺钉孔无法对齐，造成无法锁紧。

本篇文章将针对以上三点举例解释螺钉孔的设计。

1. 当利用一个螺钉紧固时

一些小的零部件，常常只须要用一个螺钉紧固。

如果螺钉是M3，那么螺钉孔孔径该当怎么设计？

孔径为3.0mm孔径为3.2mm孔径为3.5mm

实在这是一个坑。

无论选择哪一种孔径，在组装时都会造成间隙不屈均，左边间隙小，右边间隙大，两个被紧固件之间的相对位置精度差。

当然，孔径为3mm，比孔径为3.2mm或3.5mm时的相对位置精度更好一些。

这是由于：只锁一颗螺钉时，被紧固零件没有完备定位，在拧紧螺钉过程中，会使得零件迁徙改变。

精确的做法是什么呢？除了把孔径设计为3mm，还须要增加定位特色；

定位特色的方法有两种，第1钟是在被紧固零件之间局部增加肋，使得两个被紧固件之间的间隙缩小为0.1mm旁边。

第2个方法是增加一个定位孔与定位柱的合营。

定位柱的直径为2.4mm，定位孔为2.5mm，二者间隙为0.1mm。

定位柱和定位孔与螺钉的间隔越大越好。

2. 两个或多个螺钉固定时

这是一个条记本的LCD及其支架的螺钉孔设计，利用M2螺钉。
两个螺钉孔的外径均为2.2mm，这种设计对吗？

M2螺丝，孔径用2.2mm，根们前面的谈论, 显然是缺点的。

由于孔太大, LCD 与 支架组装后相对位置精度低, 结果有的外壳盖不到位, 美工沟变大, 造成外不雅观问题。

精确的设计如下图。

第一孔叫做基准， 基准孔要越小越好。
对付 M2螺丝，孔径设计为2mm。
不用担心孔径太小有问题, M2螺丝外径约为1.92mm。

第二孔叫做长圆孔，由于考虑制造偏差，以是孔要拉长，长孔为2x2.5mm或 2x3mm皆可。

长孔的方向与间隔的方向同等。

在锁紧时，先锁紧第一颗螺钉，再锁紧第二颗螺钉。
这样既能担保两个零件的位置精度，又避免了由于制造偏差螺钉与螺钉孔没有对齐的问题。

那么，此时如果由于补强，须要在中间再增加两个螺钉固定呢？别的孔的孔径还是2mm？

别的孔的孔径此时该当设计为2.3~2.5mm。
由于通过第一孔和第二孔，两个零件的定位或相对位置已经确定，其它孔仅仅起着紧固的浸染，以是孔径必须放大，否则由于制造偏差，很有可能造成螺钉与螺钉孔没有对齐。
当然，锁紧时，先锁紧第一颗螺钉，再锁紧第二颗螺钉，末了锁紧别的螺钉。

这便是“定位”与“紧固”的差异。
在考虑两个零件的装置时，须要遵照的原则是“先定位，后紧固”。
与定位干系的尺寸间隙小，从而担保二者的相对位置精度；而与紧固干系的尺寸间隙大，可以避免因制造偏差而造成的过定位问题。

根据上述原则，当PCBA固定在机箱中，如果利用M3的螺钉，那么PCBA上的螺钉孔尺寸运用如下图进行设计。

3. 当多个零件固定在一起时

如图所示，第5个零件有一个埋入螺母，通过一个M2.6螺钉把5个零件紧固在一起，螺钉须要穿过四层孔才能达到埋入螺母。

那么，每一层孔的孔径均设计为3mm，这样精确吗？

上图只是空想状况。
实际上，由于制造偏差和装置偏差，五个零件并不会精确的对齐，继而造成螺钉孔无法对齐，于是自攻螺钉无法锁入。

精确的做法是：第一层孔的孔径可以设计得较小（在该例中，如果无其它定位特色，第一层孔孔径可设计为2.6mm），而内层孔在可能的情形下只管即便设计得比较大（3.2~3.5mm以上），避免过定位或过约束。

而内层零件之间的相对位置精度哀求，可以通过设计定位特色来知足哀求。
螺钉对付内层零件仅仅起着紧固的浸染。

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关于作者：

钟元，2011年出版书本《面向制造和装置的产品设计指南》（DFMA）。

2020年即将出版《面向本钱的产品设计：降本设计之道》（DFC）。

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