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圓頭自攻螺絲代替平頭自攻螺絲

產品已經要量產一段時間了，一切都很順利。

為了尋找降本的空間，工程師於是對產品結構進行優化。通過檢查發現產品中使用的螺絲類型太多，按照DFA的設計指南「減少緊固件的數量和類型」，於是對不同類型的螺絲進行合併。

如上圖左側所示，原來的設計中，一個2mm厚度的鈑金件與塑膠件的緊固通過一顆M3L8的平頭自攻螺絲來固定，而產品中其它地方均是使用M3L6的圓頭自攻螺絲，而這裡使用平頭螺絲也毫無道理，於是不假思索的就換成圓頭螺絲，如上圖右側所示。

平頭和圓頭自攻螺絲示意圖如下圖所示。

悲劇發生了

過了幾周，模具改好了。生產線在組裝時，發現螺絲滑牙的情況經常發生，稍稍鎖緊就滑牙，操作工人根本不敢鎖緊，產品不良率大幅提高，生產線不得不停線，悲劇發生了。

測量螺絲的鎖緊力，也遠遠小於原來的平頭自攻螺絲。

其它什麼都沒變，僅僅是螺絲頭型和長度變更，為什麼會出現這種情況？

通過仔細分析發現，螺絲替代後，M3L6圓頭螺絲的鎖緊的螺牙數只有3個，比原來的平頭螺絲少了1個。

知道了根本原因，如何修改呢？又改回原來的設計嗎？這不但全盤否定原來的產品優化計劃，同時模具修改複雜。

最簡單的修改方法

M3自攻螺絲的根部是2.2mm，當前支柱孔徑按經驗設計為2.5mm。其實孔徑可以是2.2、2.3、 2.4、2.5，這其中的差別就是鎖緊力不同，鎖緊牙數越多孔徑必須放大，以免太緊，造成支柱破裂；而牙數少則孔徑必須減小，以增加鎖緊力。

所以，最簡單的修改方法是把當前2.5mm的支柱孔調整為2.3mm，問題即解決。

總結

1. 快量產時或量產後設計修改需謹慎

產品開發時，最容易出問題的情形是產品快量產時為了解決某個問題進行設計修改，或者產品量產了為了優化而進行設計修改。

在這種情形下進行設計修改，常常因為僅僅聚焦於某一個角度而視野受限，無法從整個產品的全局進行思考，於是容易造成設計修改出問題。

而這個時候出問題，往往對工程師的信譽度造成非常大的負面影響。因此，在這種情形下的設計修改必須多思考，必須小心翼翼、戰戰兢兢。

2. 任何時候的設計修改都需要遵循相關設計指南

DFA設計指南「減少緊固件的數量和類型」要求把不同類型的螺絲合併為一種螺絲。

但是，這並不意味著就進行簡單的螺絲合併和替換，而不管其它DFM設計指南。其實，在替換成M3L6圓頭自攻螺絲時，如果也注意到自攻螺絲支柱的設計指南，就不會出現問題。

在《面向製造和裝配的產品設計指南》一書中，就明確指出了螺紋旋合長度太小會造成鎖緊力小，M3的自攻螺絲的旋合長度最好達到6mm以上，而當前只有4mm。

3. 0.01mm很關鍵

要做到很完美的產品設計，不是一件簡單的事情，每一個0.01mm都很關鍵，每一個0.01mm都不是隨心設計，每一個0.01mm都需要經過思考和分析，這要求工程師必須具有「工匠精神」，做匠人，修匠心，方能鑄成匠品。

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關於作者：

鍾元，2011年出版書籍《面向製造和裝配的產品設計指南》（DFMA）。

2019年11月即將出版《面向成本的產品設計：降本設計之道》（DFC）。

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