塑胶自攻螺丝(Self-tapping Screw)的优缺点

新產品在開發設計階段時，塑膠材質的選用是最被重視的一個環節，不過除了塑膠之外，其實還有很多的零件需要被重視，可是有個小零件卻經常被忽略—自攻螺絲(Self-tapping screw)，可是從生產製造的角度來看，一顆設計不良的螺絲及螺絲柱往往是壓死設計的最後一根稻草，螺絲真的是這麼微不足道(minor)的零件嗎？本文試著先探討何謂自攻螺絲？還有自攻螺絲有何優缺點？後面會再試著探討更多的螺絲扭力的問題。

首先，讓我們來看看何謂『自攻』螺絲？一般的螺絲(大部分指「機械螺絲」)都要先在部件上做出所謂的「陰螺紋」來讓螺絲可以鎖得進去，就像螺帽一樣，上面已經有螺紋在螺帽的內孔，所以螺絲可以很輕易地對著螺紋鎖進去；而自攻螺絲就不需要在被鎖件上事先做出螺紋，因為它可以一邊鎖進去被鎖件，並一邊在被鎖件上「攻」出螺紋來，進而使自己固定於被鎖件上。

下圖是一款鑽尾切槽自攻螺絲，其前面的缺口有類似銑刀的功能，方便在塑膠孔上切削掉多餘的部件，其螺紋則被設計成剛好可以把波峰所推出來的塑膠擠進波谷裡，達到平衡的作用，也可以讓螺絲與塑膠更緊密的結合在一起；有些自攻螺絲的螺紋則被設計成可以旋轉帶出被推擠出來的塑膠屑或木屑，以免過多的廢屑擠壓被鎖件造成局部隴起或破裂的危險。

自攻螺絲的立意很好，實際上也真的大大地提昇了工業化大量生產的效率，因為事先製作陰螺紋需要多花上許多的時間與功夫，而且塑膠射出件必須要採用埋值螺絲(Insert)才可以製作出陰螺紋，既廢時又費工；可是自攻螺絲也有許許多多的限制及缺點，比如說：

?被鎖件容易因自攻螺絲的強迫(force)鎖入而承受一定的應力，並導致螺絲孔周圍有龜裂或破裂的缺失，進而影響到產品的可靠度。因為這樣，所以自攻螺絲鎖入處都會要求要有一定的面積肉厚來承受螺絲應力，比如說塑膠螺絲柱的外孔值徑通常需要比內孔直徑大2.5～3.0倍，不同的塑膠

材質(resin)需要不同的最小肉厚。

?有些設計師只是一味的套用前輩的設計，完全不管所使用的塑膠材質不一樣，造成有些螺絲孔的肉厚小於應有的安全係數。

?有時候設計者知道應該要把螺絲孔的肉厚設計在應有的尺寸，可是卻沒有考慮到脫模角(draft angle)對肉厚的影響，而且螺絲柱越高，脫模角對

肉厚的影響也就越大，因為螺絲住的內外徑脫模角度剛好顛倒，越往上面，

其所剩下的肉厚也就越少。

如果再加上塑膠射出成型廠可能使用二次回收料(regrind resin)，那最小肉厚就需要再往上加，很多的設計人員常常得納悶，為何塑膠部件明明都已經通過嚴苛的設計品質驗證了，怎麼大量生產後還會發生螺絲孔破裂(crack)的品質問題？這其實有很大一部份是因為廠商添加了二次回收料所使然；因為試產階段，射出成型廠商怕會問題，一般不敢使用二次料，可是大量生產後就會偷偷的加進去。如果當初設計時安全係數放得太小，只要稍微加點二次料就會有破裂的風險。