制造业中紧固件的种类以及如何选择合适的紧固件？

紧固件种类 

您知道复杂的机械结构和组件是如何通过牢固的连接和可靠的性能实现的吗？紧固件是连接多个机械部件组成单个系统或产品的关键部件之一。这些微小的硬件组件种类繁多，例如螺母、螺栓、紧固件、销钉等等。

紧固件的应用范围非常广泛，从简单的家用物品到复杂的工程系统，如飞机、电子产品、建筑构件和汽车发动机。 了解不同紧固件的形状、安装方式、功能和适用范围，有助于您根据自身需求选择合适的紧固件类型。接下来，我们将探讨不同类型的紧固件以及选择时需要考虑的因素。 

让我们开始吧。 

 

什么是紧固件？

紧固件示例

A 紧固件 是大型装配中用于连接两个或多个独立部件的关键硬件组件，尤其适用于各行业的钣金零件。它们不仅提供牢固的连接，还有利于载荷分布、零件定位、结构稳定性、压力保持和减振。

紧固件的尺寸从几毫米到几厘米不等。它们本质上是用于牢固连接大型部件的小型机械零件。螺母和螺栓等紧固件可形成可拆卸连接，而其他一些紧固件则形成永久性连接，一旦安装就无法拆卸。  

紧固件种类繁多，包括螺纹紧固件、铆钉、机械销和垫圈。以下章节将简要介绍这些紧固件类型。

 

螺纹紧固件

螺纹紧固件 它们可能带有内螺纹、外螺纹或内外螺纹两种类型。它们能与相应的紧固件牢固连接。  螺钉、螺母、螺栓和螺柱是制造业中最常用的螺纹紧固件类型。让我们简要详细介绍一下这些紧固件。

螺丝紧固件 

螺丝紧固件

这些是最常用的螺纹，表面带有螺旋槽（或其他形状的凹槽），类似于钉子。它们可以通过电动螺丝刀插入十字螺纹孔中，将两个金属部件牢固地连接在一起。 

螺钉紧固件也具备自攻和螺纹连接功能。将螺钉插入并旋转到对应的孔中，即可通过形成内螺纹将部件完美地连接起来。 

• 钣金螺丝： 用于薄金属板或塑料的尖锐螺钉。 
• 膨胀螺栓： 这些是重型、粗螺纹、六角头螺钉。木螺钉适用于重型木工和结构紧固。
• 带帽螺钉： 这些螺钉采用超大螺钉头设计，可在重型机械装配中实现强力夹紧。 

螺母紧固件 

螺母紧固件 

螺母紧固件无需内螺纹即可连接机械部件。它们本身是带有内螺纹的小型紧固部件，其作用类似于一对螺栓。它们的螺纹尺寸和样式与对应的螺栓相同。 

你只需要在工件上钻一个与螺母尺寸相符的孔，然后插入螺栓，再拧紧螺母，即可将部件固定在一起，形成牢固而灵活的连接。

以下是一些常见的坚果种类：

• 六角螺母： 这些零件的特点是六边形形状，并且与具有类似几何形状的螺栓相匹配。 
• 盖形螺母/Acron螺母： 顾名思义，盖形螺母用于盖住螺栓端。 
• 焊接螺母： 这些接头的一侧焊接在一起，形成永久连接，通常用于长螺栓和难以触及的区域。 

螺栓紧固件 

螺栓紧固件 

螺栓与螺钉的区别在于，螺栓需要配套的螺母来连接部件。螺栓是带有圆形或扁平头部的外螺纹，无需电动螺丝刀即可拧紧。 螺栓紧固件适用于从简单到重型的各种装配。它们能够承受高负载并提供出色的机械强度。螺母和螺栓有多种标准公制尺寸，例如 M6、M8、M10 等，通常范围从 M1.8 到 M25。但是，您也可以自行制作。 定制螺栓 根据具体工作需要，提供所需尺寸。 

此外，还有不同的 螺栓类型 市场上可买到的螺栓种类繁多，包括六角螺栓、马车头螺栓、双头螺栓、U形螺栓和吊环螺栓。 

螺柱紧固件

螺柱紧固件

螺柱是一种无头螺纹紧固件，其杆身一侧或两侧带有螺纹。螺柱没有头部，而是通过双头螺纹插入并固定到部件中。如果螺柱只有一侧有螺纹，则需要另一侧使用螺栓才能牢固连接。

这些螺柱适用于均匀载荷分布和连接部件的精确对准。它们在高振动和机械应力下也能表现出色。 螺柱的普遍应用在发动机缸体组件、管道系统和重型机械中显而易见。

• 双头螺柱： 两端都有螺纹的部分。
• 全螺纹螺柱： 杆身各处均有带螺纹的螺柱。
• 法兰螺柱： 具有倒角边缘和全螺纹主体的。 
• 六角螺柱：  两端带螺纹的螺柱，中间为六角形。 

下表总结了不同类型螺纹紧固件之间的区别：

类型	工艺设计	特征	安装	功能与应用
旋拧	具有不同头部形状的外螺纹	自攻式或机械式。	直接打入孔或螺母中。	适用于金属薄板、塑料和木材的快速紧固。
螺母	内螺纹，六角形或帽形。	配有螺栓/螺柱。	用扳手或扭矩工具拧紧。	提供夹紧功能，易于拆卸。
螺栓	带头部和柄部的公螺纹。	强度高，需配合螺母使用。	插入孔中，拧紧至预紧状态。	结构和机械连接。
饰钉	无头杆及螺纹端。	固定对齐方式，可重复使用。	一端有螺纹孔，另一端有螺母。	发动机、法兰、重型机械。

 

铆钉或无螺纹紧固件 

铆钉的种类

铆钉是一种无需内螺纹或外螺纹即可形成牢固可靠连接的紧固件。它们只是一根两端带有头部和尾部的实心光滑杆。 铆钉形成永久性连接，方法是将铆钉插入孔中，使其尾部变形，变形量通常约为铆钉直径的 1.5 倍。 

铆钉有多种类型，包括实心铆钉、盲铆钉、管状铆钉和专用/定制铆钉。 

实心铆钉

最常见的铆钉设计简单。它由一根一端加热的实心轴组成，插入孔中，尾部变形，从而将两个部件连接起来。铆钉广泛应用于机械、建筑结构、汽车等领域，并且可靠性高。 航空紧固件. 

抽芯铆钉 

抽芯铆钉，也称抽铆钉，用于在只能从一侧进行操作的情况下连接两个或多个部件。它由一个铆钉杆和一个芯轴蒸汽组成，蒸汽穿过铆钉杆并被拉动，使铆钉膨胀，从而形成牢固的连接。抽芯铆钉重量轻，广泛应用于建筑、电子、航空航天、汽车和其他工业装配领域。 

空心铆钉 

这些铆钉采用中空管状结构，安装简便，所需的变形力也较小。通常，铆钉尾端向外扩口，以确保连接牢固。 管状铆钉用于暖通空调管道、电子产品、照明设备和其他轻型应用。

专用/定制铆钉

这类铆钉采用定制形状，以满足特定的铆接需求。根据要求，特制铆钉可以呈R形环、扇形或其他任何定制几何形状。 

多柄铆钉

这些是盲铆钉的一种改良型，具有更大的夹持范围；安装时可以展开成多个折叠状。因此，这种多夹持铆钉非常适合连接不同厚度的部件。当铆钉芯棒从铆体中拔出时，铆体会折叠和展开以补偿厚度差异。 

下表总结了不同类型非螺纹紧固件之间的区别：

类型	工艺设计	特征	安装	功能与应用
固体	实心轴带头部。	坚固耐用，抗震性能好。	插入冷热刺激物并使尾巴变形。	航空航天、机械、建筑。
盲	带芯轴的空心体。	需要单方面访问权限。	拉动芯轴使主体膨胀。	汽车、航空航天、电子。
管状的	部分中空轴。	设置时所需力度较小。	用于锁定的喇叭形空心端。	暖通空调、照明和轻型接头。
多握把	盲式握柄，握把更宽。	可适应不同厚度。	芯轴膨胀数倍。	混合厚度面板的维修。
特殊铆钉	自定义形状或头部。	专为特殊载荷量身定制。	根据设计要求。	定制机械，专用配件。

 

机械销钉紧固件 

机械销

这是另一种圆柱形无螺纹紧固件。机械销钉可用于对准、定位、固定和牢固连接多个部件。它们能够有效地传递组件内的剪切载荷。

您可以选择这类紧固件进行临时连接；它们可以随时拆卸。与铆钉或螺栓不同，这类紧固件的安装方式是利用孔的干涉、锁紧夹、摩擦力、弹簧作用以及可膨胀变形机构。 

现在，我们来看一下机械装配中常用的几种机械销：

• 定位销或圆柱销： 这些简单的圆柱形销钉通过插入相应的配合孔来定位部件的位置。定位销钉广泛应用于机械、工具和各种工业产品的装配中。 
• 弹簧销： 这种销钉也称为弹性销，其一端带有螺旋状孔，孔径小于销钉本体。插入到位后，它们会通过膨胀而紧密贴合。 
• 开口销： 也称为分叉式、U形或发夹式。这种设计底部有一个环，两侧延伸出若干支腿。插入孔中后，还需要额外的紧固件或销钉来固定连接处。 
• 卷销： 这是一种特殊的弹簧销，由螺旋状的带材制成，压缩后紧密地固定在孔内。卷销具有良好的柔韧性和减震性能。 

 

机械垫圈 

机械垫圈 

虽然垫圈并非严格意义上的紧固件，但它们通常与螺栓和螺母配合使用。这些薄薄的圆盘状部件位于螺母或螺栓下方，并与连接面接触。 

垫圈有利于分散载荷，防止接合面磨损。它们还能避免紧固过程中可能造成的损坏，并防止安装后松动。

以下列出了常见的机械垫圈类型：

• 平垫圈或扁平垫圈： 这是一种简单常见的垫圈，设计轻薄扁平，中心有一个孔。它们也用作连接面和紧固件之间的垫片。 
• 弹簧垫圈： 这些垫圈通常呈螺旋形或圆锥形，具有良好的轴向柔韧性。弹簧垫圈可用于防止松动，并承受动态载荷和振动。
• 锁紧垫圈： 顾名思义，锁紧垫圈能在高负载和振动下保持紧固件的位置。它们可用于螺旋锁紧、齿形锁紧和楔形锁紧。

 

钉子紧固件 

钉子紧固件

人们常常把钉子和螺丝混淆。区别在于，钉子没有螺旋螺纹；它们的固定完全依靠压缩和摩擦力。钉头设计成圆形或扁平状，以便施加压缩力。 

通常情况下，钉子用于较软的金属部件，主要用于木材和薄金属板。同时，使用射钉枪可以一次安装多个钉子，这一优势显著缩短了安装时间。 

• 重型钉子： 这些产品用于建筑和重型机械领域。粗壮的柄部提供了所需的强度。  
• 布拉德·纳斯： 这些是非常细的钉子，专门用于装饰和镶板工作。 
• 罗芬钉： 长度较短，头部（或环）扁平，用于屋顶施工。 

 

紧固件使用哪些材料？ 

选择紧固件材料的第一标准是紧固件将要使用的零件的材料类型，其次是应用要求。  钢、不锈钢和铝是常见的材料选择。

材料	年级	常见用途
碳素钢	SAE 2级、5级、8级	适用于机械、建筑等行业的通用螺栓、螺钉和螺母 汽车紧固件.
不锈钢	304（18-8），316	海洋、食品加工、户外产品
合金钢	ASTM A193 B7，SAE 8级	重型机械、压力容器和结构组件
黄铜	C36000	电气、装饰和管道紧固件
钛	2年级和5年级	航空航天、医疗和船舶紧固件，在这些领域，强度和轻量化至关重要。
尼龙	尼龙 6/6	电子、化工和轻型组件

此外，紧固件还涂覆有辅助材料，以增强其耐腐蚀性、表面光洁度和美观性。某些涂层还能改善其物理、机械和电气性能。 常见的紧固件涂层有黄锌涂层、镀铬涂层、镀镍涂层、电镀涂层和灰磷涂层。

选择合适紧固件类型的注意事项 

由于机械紧固件种类繁多，您可能会对如何选择最适合您应用场景、能够提供最佳连接强度和可靠性的紧固件感到困惑。单一类型的紧固件不可能适用于所有情况；选择哪种紧固件取决于多种因素。

为了选择最适合您预期用途的紧固件类型，您必须考虑以下因素。让我们简要讨论一下常见的考虑因素。

最终用途或预期用途

首先，明确您的应用需求。例如，所需的连接强度、是否需要可拆卸连接、承载能力、所需的安装方式以及运行条件。您选择的紧固件类型必须满足所有这些要求。 

材料类型 

接下来，考虑待连接部件的材质。紧固部件应与紧固件材质兼容。例如，选择金属紧固件连接各个金属部件。通常建议使用相同或强度稍高的紧固件材质，这是最佳选择。

运行环境 

考虑连接部件或组装系统的使用环境。镀锌不锈钢紧固件是腐蚀性环境的理想选择。铝材则适用于易受高温等因素影响的轻型部件。

期望的审美

除了功能和性能等因素外，还要考虑外观。这一点对于装饰品、建筑构件和家具尤其重要。因此，选择紧固件时要仔细斟酌，既要保证性能良好，又要不影响美观。 

安装方法 

在选择合适的紧固件类型时，要考虑可用的紧固件安装方法和设备。例如，安装螺丝紧固件需要电动螺丝刀，铆接需要铆钉枪等等。

紧固件制造工艺

如果您要定制紧固件，还要考虑可用的生产制造方法，例如： 数控加工车削、车削和瑞士型车床加工。这确保您能够制造出符合所需规格的紧固件。

 

紧固件螺纹设计及标准化

线设计示例

为了确保全球制造工艺的统一性，螺纹设计中采用了不同的标准。这些标准和尺寸使制造商和买家能够选择合适的紧固件类型。常见的标准包括公制、ISO、UNC 和 UNF。 

现在，让我们来看看螺纹几何形状和公差在螺纹设计中的作用。

螺纹几何形状

首先，确定螺纹几何形状，例如螺纹长度、螺距、深度、螺纹角度（V形角）和所需公差。细螺距螺纹可以承受更高的拉伸载荷，并最大限度地降低松动风险。同时，设计参数会随柄径而变化。 

以下是设计线材时如何选择不同设计变量的示例。 

尺码	节距P（mm）	深度	H/6（毫米）	1·D（毫米）	1.5·D（毫米）
M3	0.5	0.270633	0.072169	3	4.5
M4	0.7	0.378886	0.101036	4	6
M5	0.8	0.433013	0.11547	5	7.5
M6	1	0.541266	0.144338	6	9
M8	1.25	0.676582	0.180422	8	12
M10	1.5	0.811899	0.216506	10	15

螺纹公差 

如果您采用的是公制单位，请查看等级和位置的组合。您可以参考 6g/6H 之类的公差等级。另一方面，对于统一的计量单位制，请参考 2A/2B 之类的等级。 公差控制至关重要，因为它直接影响机械接头的配合质量和结构完整性。

总结

机械紧固件是装配的关键部件。它们能牢固地连接钣金件、铸件和机加工件。您可以根据应用需求选择不同类型的紧固件。然而，生产适用于任何应用的兼容且可靠的紧固件需要先进的设备和专业的技术。 

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常见问题

紧固件的五种基本类型是什么？

紧固件的基本类型有螺钉、螺栓、螺母、垫圈和铆钉。螺母和螺栓是螺纹紧固件，铆钉是非螺纹紧固件，而垫圈则用于分散载荷并减少松动。

你实际需要紧固件的原因是什么？

紧固件的真正作用在于机械连接和定位部件、传递载荷并保持对准。某些类型的紧固件还允许在需要时拆卸。

螺纹紧固件可以构成哪些类型的组件？

紧固件既可以用于制造永久性组件，也可以用于制造临时性组件。螺钉和螺栓加螺母可以制造可拆卸组件，而铆钉则形成永久性连接。