六角内螺纹铜柱支撑连接结构设计

　　做电源类产品结构设计的时候，这类六角内螺纹支撑柱是板间连接最常用的小零件，别看着零件尺寸不大，选型和建模的时候要是没卡准安装边界，后期打样装配很容易出干涉、锁不紧的问题。这次做的这个M3规格的支撑柱，总长度25mm，是专门针对双层PCB板间距24mm左右的安装场景设计的，很多小功率电源变压器的控制板和功率板分层布置时，就需要这类零件做刚性支撑，同时保证板间的绝缘间隙，避免高压侧和低压侧的元器件距离不够引发安规问题。

　　从实际使用场景来说，这类支撑柱不光用在电源变压器的板间连接，工控机箱内部的主板、驱动板固定，小型电子设备的壳体内部支撑，都会用到同结构不同长度的型号，选六角外形而不是圆柱外形，核心是装配的时候可以用开口扳手卡住柱身的六角面，打螺丝的时候柱身不会跟着转，尤其是自动化装配线上，电批锁付的时候不需要额外的治具固定柱身，能大幅提升装配效率，要是用全圆柱的铜柱，锁螺丝的时候很容易跟着螺丝打转，最后要么锁不紧，要么把PCB板的安装孔拧崩。

　　设计这个零件的时候，首先要卡准螺纹的精度，内螺纹是M3的标准粗牙，螺纹有效深度做了5mm，不管是从上端锁还是下端锁，都能保证至少3圈的有效啮合，满足常规的紧固要求，不会因为螺纹啮合圈数太少出现滑牙的问题。柱身的六角对边尺寸做的是5mm，这个尺寸是和M3螺纹配套的标准五金件尺寸，市面上常规的M3螺母扳手刚好能卡住，不需要定制特殊的装配工具，后期客户维修更换的时候也能随便找到对应的工具，不会出现拆不开的情况。柱身的棱角做了0.1mm的小倒角，不是尖锐的直角，一方面是加工的时候去毛刺，避免装配的时候划手或者刮伤导线的绝缘层，另一方面自动化上料的时候，小倒角能让零件更容易进入振动盘的轨道，不会因为棱角卡料。

　　安装边界这块要特别注意，因为柱身是六角形，安装孔周围要留出至少6mm的圆形避让空间，不能在这个范围内布置过高的元器件，不然装配的时候柱身的六角边会和元器件干涉。柱身两端的端面都做了0.2mm的沉台平面，保证和PCB板或者安装面接触的时候是完全贴合的，不会因为端面的加工斜度导致支撑倾斜，最后板装完是歪的。很多新手建模的时候容易忽略端面的平面度要求，直接把六角棒料切下来就用，实际加工出来的端面会有微小的斜度，多根柱子支撑同一块板的时候，就会出现有的柱子贴不实，锁完螺丝PCB板被拉变形的问题，尤其是薄的FR-4板材，变形后很容易导致板上的元器件虚焊。

　　从材质选择的角度，这个零件默认用的是黄铜材质，本身有不错的导电性，要是需要做接地连接的场景，不需要额外加接地导线，柱子本身就能连通两块板的接地层，同时黄铜的切削性能好，自动车床加工的时候效率高，成本也比不锈钢的低，重量还轻，对设备整体的重量控制有好处。要是用在有腐蚀的环境里，也可以换成不锈钢材质，但建模的时候尺寸不需要改，只要把材质参数调整就行，外形和安装尺寸是完全通用的。

　　另外在建模的时候，螺纹部分我没有做全齿的详细建模，而是用了装饰螺纹线，因为这类小零件如果把每一圈螺纹都建出来，整个装配体的文件会变大很多，打开和装配的时候都会卡顿，实际生产的时候，加工厂商看到装饰螺纹线就知道是标准M3螺纹，直接用标准丝锥攻丝就行，不需要看详细的齿形，毕竟是标准紧固件，不需要单独定制螺纹参数。柱身和内螺纹的同轴度公差要控制在0.05mm以内，不然锁螺丝的时候螺丝会歪，最后露出的螺丝头是斜的，影响装配外观，严重的话还会因为螺丝倾斜导致螺纹滑牙。

　　实际选型的时候，长度尺寸要根据板间的实际间距来选，比如两块板之间要留24mm的间距，就要选25mm长的柱子，因为两端的螺丝头会各占0.5mm左右的厚度，锁完之后刚好板间净距是24mm，要是选短了，板间距离不够，高的元器件会顶到对面的板，选长了的话，柱子会凸出来，螺丝锁不到底，板会晃。很多新手选型的时候只看板间的标称间距，不考虑螺丝头的厚度，最后装完才发现尺寸不对，重新打样耽误项目进度。

　　还有个容易忽略的点是，这类支撑柱的内螺纹两端都做了倒角，方便螺丝导入，不用对准半天才能拧进去，尤其是盲装的场景，看不到螺纹孔的位置，倒角能引导螺丝顺利进入螺纹孔，提升装配的便利性。倒角的角度是45度，深度0.3mm，刚好能盖住螺纹的起始牙，不会出现第一圈螺纹烂牙的问题，加工的时候攻丝也更容易，不会因为入口处的材料变形导致丝锥断掉。