紧固件的基础知识

紧固件基础知识简介紧固件基础知识简介一、紧固件的种类紧固件是机器设备的基础零件。将几个(二个或二个以上)零件连接成一体所用的机械零件统称为紧固件。因为紧固件标准化程度高，实现标准化时间早，所以又习惯称为标准件。紧固件有螺栓、螺拄、螺钉、自攻螺钉、木螺钉、螺母、垫圈、销、铆钉及组合紧固件。按不同形状和用途，已发布的紧固件国家标准已超过300种。十一类紧固件的结构，特性分述如下：1、螺栓螺栓是由不同形状（六角的、方的或圆的）的头部和带外螺纹的杆部构成的紧固件。螺栓的正常用法是：用它穿过二个（或二个以上）有通孔的零件后，用螺母与螺栓杆部的外螺纹旋紧，使零件紧固成一体。见图1。但也可用杆部外螺纹直接拧在有内螺纹的部件上。1-螺栓；2-螺母；1-螺柱；2-螺母；3-垫圈；1-螺钉；2-垫圈3-垫圈；4-零件4-零件；5-机体3-零件；4-机体图1螺栓连接图2螺柱连接图3螺钉连接2、螺柱螺柱没有头部，是杆状紧固件，杆的二端均制造出外螺纹（但焊接用螺柱仅一端有外螺纹）。用法是：将一端的螺纹杆旋入有内螺纹机体，另一端螺纹杆穿过有通孔的一个（或一个以上）零件后，旋上螺母即将零件紧固成一体，见图2。旋入机体一端的螺纹长度根据机体的不同材质制出不同长度的螺纹，定为不同品种，这段螺纹长度不计算螺柱长度。(但等长双头螺柱和焊接用螺柱的长度是指全部长度)。3、螺钉螺钉有三种类型：机螺钉，紧定螺钉和特殊用途螺钉。3.1机螺钉机螺钉与螺栓相似。机螺钉的正常用法是：用带外螺纹的杆部穿过一个(或一个以上)有通孔的零件后，用杆部的螺纹直接旋紧在有内螺纹的机体上(不需再用螺母)，就将零件紧固成一体，见图3。但也可以在穿过被紧固的零件后用螺母旋紧。螺钉和螺栓常有相同的用法，二者没有绝对的区别。但一般说螺钉的尺寸规格小，强度低的较多，紧固力比螺柱小。3.2紧定螺钉紧定螺钉分为有头部的和无头部的(螺纹杆的一端直接铣槽口或制出内六角孔)二种主要用于固定二个零件的相对位置见图4。1-紧定螺钉2-零件3-被固定的轴图4紧定螺钉的应用3.3特殊用途螺钉有不脱出螺钉，轴位螺钉和吊环螺钉等。4、自攻螺钉自攻螺钉和机螺钉相似。但自攻螺钉在穿过有通孔的零件后，能用它硬度较高的自攻螺纹直接在机体的预制孔中制出螺纹，旋紧螺纹后将被连接的零件联成一体。5、木螺钉木螺钉也和机螺钉相似，但它杆部的螺纹可以直接在木硬构件上制出螺纹，旋紧后就将被连接的零件联成一本。6、螺母螺母是六角(方的或圆的)柱体中制出内螺纹的紧固件。螺母与螺栓、螺柱等杆部的外螺纹旋合后将被连接零件联成一体。见图1、图2。7、垫圈垫圈是圆形(方形或特殊形状)中间有孔的片状（或螺旋状）零件。垫圈置于螺栓（螺钉、螺杆）或螺母的支承面和被连接零件之间，能增大接触面积，降低单位压力，保护被连接零件的表面。见图1、图2。带耳的垫圈能阻止螺母转动。弹簧垫圈对一般震动的情况能防止紧固的零件松脱。8、挡圈挡圈是圆形(或环状)的带孔的零件。挡圈装在零件的端面，或轴或孔的槽中能挡住零件左右移动。9、销销一般为长的圆柱形（也有带孔的）紧固件。销用作零件定位或连接，也有的能传递动力。10、铆钉铆钉由不同形状的头部和圆柱形（也有带孔的）杆部组成的紧固件。铆钉穿过三个（或二个以上）有通孔的零件后，加重力使外露端变形成头状，就将连接零件联成一体。抽芯铆钉和击芯铆钉是可在外表作业的铆钉。用法是：将铆钉抻入需铆接零件的孔中。用拉铆枪抽拉或用手锤敲击钉头，即将零件铆接。铆钉用于不可拆卸的连接，若要将被连接零件分开，必须破坏铆钉。其他九类紧固件都用于可拆卸的连接。11、组合紧固件组合紧固件是将螺栓或螺钉或自攻螺钉或螺母)与平垫圈，弹簧垫圈等组装成一体的零件，是成套使用的紧固件，组合紧固件使用方便，也不会漏件。在流水生产线上应用更适合：组合紧固件的各个单体的形状，结构基本与普通紧固件相同。注：平键、半圆键、楔键、钩头键等是紧固用零件。但它专用于轴上，没有列入紧固件范围内，本文对它将作一般介绍。二、怎样选择紧固件品种紧固件共有十一大类，有的很容易选定，如木螺钉、铆钉、螺母、垫圈等就不介绍了。螺栓，双头螺柱和机器螺钉等选用，应按照结构，强度要求等做出选择。对机体上制出内螺纹的，安装的零件重量较大或承受较大压力的，应选用双头螺柱。机体是钢件的应选用GB/T897（或GB/T898）双头螺柱，拧入机体的螺纹长度bm=螺纹直径d，GB/T898（bm=1.25d）；机体是铸铁的应选用GB/T899（bm=1.5d）；机体是铝或其合金的应选用GB/T900（bm=2d）。拧入机体的双头螺柱装上零件，加上垫圈后应用螺母拧紧，才达到将零件紧固一体的作用。GB/T901等长双螺柱用于有通孔零件的连接，螺柱二端均需配螺母，拧紧后即将零件紧固成一体。螺栓用于几个通孔零件的连接，只需在一端配螺母，拧紧后即将零件紧固成一体。螺栓主要用于受力较大的机件（受力特大和防松要求较高的，应采用六角法兰面螺栓）。常用的螺栓有六角头螺栓、方头螺栓、半圆头方颈螺栓（俗称马车螺栓）T型槽螺栓和地脚螺栓等。机器螺钉尺寸规格较小，一般用于受力较小，(但内六角圆柱头螺钉用于受力较大的构件上)，机体上制出内螺纹的构件上，装上零件后用杆部的螺纹直接拧在机体上，即将零件紧固成一体。机螺钉有盘头、圆柱头、沉头等多种头形。头部有开一字槽的，十字槽的和内六角等。自攻螺钉尺寸规格较小，多用于与薄的金属板或塑料件连接的构件上，用在受力较小，且不常拆卸的部位。组合紧固件的各零件基本与单件的结构相同，用途也相同，只是把平垫圈或弹簧垫圈等组装在一起，在使用时不必再找各零件配套，可提高安装效率，防止漏件，所以不另介绍品种选择。紧固件品种按尺寸公差和粗糙程度的不同分为A、B、C和F级。新国标同一品种中也有A级和B级二种（A级用于d≤24、L≤10d或L≤l5O。B级用于d24、L10d或L150）都是精制品。C级为粗制品，F级是精密机械（如仪器、仪表）用的产品。(如GB／T13806.1螺钉)。A、B、C级旧国标称光（精制）、半光（半精制）和毛（粗制）。现在由于生产设备和工艺更新，C级制品也达到A、B级水平。但大规格的或用量少的长规格，仍采用热压，切削工艺，只能达到C级的水平。A、B、C级产品根据设备精度可适当选用。三、怎样选择紧固件头部六角形头部是紧固件最常用的，因它转位角度小，扳拧方便，扳拧力大。强度要求特高应选用大六角头的（如GB/Tl228或法兰面六角头螺栓GB/T5787等）。旧国标GB21是小六角头，因头形太小，不能满足螺纹组装件的抗脱扣的强度，因此新国标取消了小六角头系列，但旧设备维修和扳拧空间很小的地方，还可使用小六角头。方头的对角尺扳手容易卡住，因此也是常用的。螺栓中的半圆头方颈，带榫等头形多用于结构中。六角头下有垫圈面的头形多用于高强度螺柱、扭矩较大螺栓。从制造上讲可使切六角边时产生的小毛刺藏干垫圈面下，使用时毛刺不刮坏零件表面。机螺钉、自攻螺钉和木螺钉等的头部有六角的、方的、圆柱的、沉头的、半沉头的等，（特殊的还有三角、五角、十二角和翼形、滚花形等)，六角的、方形的用于扳拧力矩大的场台，沉头的用于紧固件头部不允许超出零件表面的场合，半沉头也是同样目的，但外观看更美观。扳拧结构有一字槽的、十字槽的、内六角和内六角花形、内花键形，（GB824内花键螺钉新国标已取消，因内六角和内六角花形，能达到很高的安装力矩，可代替内花键形)。小规格的和扳拧力矩小的可用一字槽或十字槽，而十字槽在使用时更方便、有自动定心作用，螺丝刀不易滑出，扳拧力也较大。生产时十字槽比一字槽简便，而且也节省材料，故十字槽是应推广的品种。四、怎样选择紧固件杆部螺栓、螺钉等的杆部有：l、一部分是圆柱杆，其余部分是螺纹体。2、全部螺纹体。前一种俗称半螺纹，后一种称全螺纹。半螺纹的杆部也有几种：l、杆部与螺纹外径（大径）相等的等粗杆或称粗杆。2、杆部约等于螺纹中径（简称螺纹中径）比螺纹大径小的称细杆。3、杆部比螺纹底径（小径）小的称腰状杆（用于不脱出螺钉）；4、杆部上端还有制出方颈或带榫的。紧固件系大量生产的产品，采用少无切削的冷镦工艺，产品的头部和杆部用直径均匀的圆线(圆棒料)在冷镦机锻压而成。细杆的用约等于中径的圆料锻压。粗杆的用约等于大径的圆料锻压，再对制螺纹部分用挤压法将其缩细为中径，工艺较复杂。螺纹的加工用螺纹工具（搓丝板或滚丝轮）辗压而成，生产速度极高，且螺纹质量比切削工艺好。辗压加工的螺纹，金属的纤维没有被切断，而辗压后金属结晶组织更致密，（产生冷作硬化）使强度提高。螺纹辗压加工需用约等于螺纹中径的原料，辗压后制成标准的螺纹件。（螺纹的底径[小径]比圆料小，螺纹大径比圆料大。）细杆产品工艺简单，耗料少，产品价格当然低些。从经济上考虑，如果被紧固的零件不十分要求固定相互位置，应尽量选用细杆产品。采用细杆产品不影响连接强度。螺栓副强度的计算是按强度较低的螺纹部分确定的。而螺纹部分的强度是按螺纹应力截面积计算的。螺纹应力截面积：As=0.7854(d-0.9382P)(GB／Tl6823．1规定)式中d一螺纹大径，P一螺距)。即计算直径=d一0.9382P而细杆直径约等于螺纹中径d2=d-0.6492P（d-0.6492P）（d-0.93282P)，所以采用细杆产品不影响连接强度，而细杆却有较好的弹性，能提高疲劳强度。对于被紧固的零件相互位置要求严格的就应采用粗杆产品，要求更严格的应采用铰制孔用螺栓（GB27）。相互位置要求较严而紧固强度不高的可用全螺纹产品代替粗杆。全螺纹产品用于被紧固零件不是特薄的，应不要求螺纹制到根部（也就是不贴近头部），以免影响强度。螺栓杆部与头部的连接处应有较大圆角，它能提高头与杆的结合强度，避免发生头杆脱落（俗称掉头），如要求螺纹贴近头部，则头部连接处的圆角就不存在，强度就降低。采用全螺纹产品对被紧固零件厚度不确定的（如修配用）可减少备料规格：全螺纹产品也可作调节螺钉用。全螺纹产品用细杆料加工，因此生产较简单。但全螺纹长度太大的，螺纹工具损耗大，螺纹加工也较困难，产品价格就不低了。螺纹长度长些比短些好，因此螺纹长度公差规定为加二个螺距（螺距按粗牙算）。稍长些也无影响。新国标螺纹长度允差由规定夹紧（件）长度计算，lgmax-lsmin=5P，5P去除螺尾（=3P）实际公差也是2P。螺尾是指能看到螺纹线但不是完整螺纹的部分。完整外螺纹用螺纹量规测量时，通规应能顺利通过，止规应拧不上（或最多拧上二倍螺距），测量大径时应在大径公差内。双头螺柱（GB897～GB900)宜采用粗杆产品。因细杆螺柱的螺纹在拧入机体时会发生继续制出内螺纹，造成螺柱拧人机体的长度超过预定长度，使另一端的螺母时，非但松不出，还将螺柱从机体中拧出，GB901双头螺拄，根据用途可选用细杆的。螺栓，螺钉杆的端部有很多形状如平端、倒角端、锥端、球面端、圆柱端、凹端、阶端、菊花端和刮削端等。平端一般指滚丝后自然形成的端面(或有小倒角的端面)。这种端面看起来不美观、对旋拧螺母不影响，但如有磕碰，端部容易损坏，旋拧螺母就较困难。倒角端是在螺纹端面有明显的倒角，能更方便的旋入螺母。锥端、圆柱端等用于紧定螺钉，使零件定位更牢固。圆柱端的能使紧固时产生的端部变形，不超出螺纹小径，而便于螺钉拧出（更换）。刮削端用于自攻螺钉和自钻自攻螺钉。五、怎样选择紧固件的螺纹螺纹有多种类型即三角螺纹（普通螺纹）、梯形螺纹、方牙螺纹、圆锥螺纹和锯齿螺纹等。按照旋入时旋转方向又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。正常的紧固件螺纹都是右旋的。根据国家情况又有米制的(公制)和英制的等。我国紧固件标准采用米制普通螺纹（三角螺纹，螺纹牙形角等于60°）。米制螺纹用M表示，如直径为12mm的米制螺纹，应写成M12。以下介绍普通螺纹的结构：D内螺纹大径；D1内螺纹小径；D2内螺纹中径d内螺纹大径；d1内螺纹小径；d2内螺纹中径；P螺距；H原始三角形高厦图6普通螺纹牙型螺纹是一种很复杂的机械元素，普通螺纹的牙型见图6。螺纹尺寸有大径（即外螺纹的外径，内螺纹的牙底径），中径和小径（即外螺纹的牙底径，内螺纹的孔