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紧固件

概述

紧固件是紧固连接两个或两个以上零件（或构件）成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称。紧固件，使用行业广泛，包括能源、电子、电器、机械、化工、冶金、模具、液压等等行业，在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、化工、仪表和用品等上面，都可以看到各式各样的紧固件，是应用最广泛的机械基础件。它的特点是品种规格繁多，性能用途各异，而且标准化、系列化、通用化的程度也极高。因此，也有人把已有国家标准的一类紧固件称为标准紧固件，或简称为标准件。

应用

            紧固件属于机械基础零件，被誉为“工业之米”，大到航天飞机、火车、轮船、再到风电和机械设备，小到桌椅板凳炒锅，再小到手机、手表，皆有其身影。可以说，天上飞的，地上跑的，水里游的，都离不开紧固件。

分类

通常包括以下12类零件：

1.螺栓：由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体）两部分组成的一类紧固件，需与螺母配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件。这种连接形式称螺栓连接。如把螺母从螺栓上旋下，有可以使这两个零件分开，故螺栓连接是属于可拆卸连接。

2.螺柱：没有头部的，仅有两端均外带螺纹的一类紧固件。连接时，它的一端必须旋入带有内螺纹孔的零件中，另一端穿过带有通孔的零件中，然后旋上螺母，即使这两个零件紧固连接成一件整体。这种连接形式称为螺柱连接，也是属于可拆卸连接。主要用于被连接零件之一厚度较大、要求结构紧凑，或因拆卸频繁，不宜采用螺栓连接的场合。

3.螺钉：也是由头部和螺杆两部分构成的一类紧固件，按用途可以分为三类：机器螺钉、紧定螺钉和特殊用途螺钉。机器螺钉主要用于一个紧定螺纹孔的零件，与一个带有通孔的零件之间的紧固连接，不需要螺母配合（这种连接形式称为螺钉连接，也属于可拆卸连接；也可以与螺母配合，用于两个带有通孔的零件之间的紧固连接。）紧定螺钉主要用于固定两个零件之间的相对位置。特殊用途螺钉例如有吊环螺钉等供吊装零件用。

4.螺母：带有内螺纹孔，形状一般呈显为扁六角柱形，也有呈扁方柱形或扁圆柱形，配合螺栓、螺柱或机器螺钉，用于紧固连接两个零件，使之成为一件整体。

5.自攻螺钉：与机器螺钉相似，但螺杆上的螺纹为专用的自攻螺钉用螺纹。用于紧固连接两个薄的金属构件，使之成为一件整体，构件上需要事先制出小孔，由于这种螺钉具有较高的硬度，可以直接旋入构件的孔中，使构件中形成响应的内螺纹

6.木螺钉：也是与机器螺钉相似，但螺杆上的螺纹为专用的木螺钉用螺纹，可以直接旋入木质构件（或零件）中，用于把一个带通孔的金属（或非金属）零件与一个木质构件紧固连接在一起。这种连接也是属于可以拆卸连接。

7.垫圈：形状呈扁圆环形的一类紧固件。置于螺栓、螺钉或螺母的支撑面与连接零件表面之间，起着增大被连接零件接触表面面积，降低单位面积压力和保护被连接零件表面不被损坏的作用；另一类弹性垫圈，还能起着阻止螺母回松的作用。

8.挡圈：供装在机器、设备的轴槽或孔槽中，起着阻止轴上或孔上的零件左右移动的作用。

9.销：主要供零件定位用，有的也可供零件连接、固定零件、传递动力或锁定其他紧固件之用。

10.铆钉：由头部和钉杆两部分构成的一类紧固件，用于紧固连接两个带通孔的零件（或构件），使之成为一件整体。这种连接形式称为铆钉连接，简称铆接。属与不可拆卸连接。因为要使连接在一起的两个零件分开，必须破坏零件上的铆钉。

11.组合件和连接副：组合件是指组合供应的一类紧固件，如将某种机器螺钉（或螺栓、自供螺钉）与平垫圈（或弹簧垫圈、锁紧垫圈）组合供应；连接副指将某种专用螺栓、螺母和垫圈组合供应的一类紧固件

12.其它：主要包括焊钉等内容。焊钉，由钉杆和钉头（或无钉头）构成的异类紧固件，用焊接方法把他固定连接在一个零件（或构件）上面，以便再与其他零件进行连接。

选型指南

1、确定类别

标准紧固件共分十二大类，选用时按紧固件的使用场合和其使用功能进行确定。

(1)螺栓：螺栓再机械制造中广泛应用于可拆连接，一般与螺母（通常再加上一个垫圈或两个垫圈）配套使用。

(2)螺母：螺母与螺栓相配使用。

(3)螺钉：螺钉通常是单独（有时加垫圈）使用，一般起紧固或紧定作用，应拧入机体的内螺纹。

(4)螺柱：螺柱多用于连接被连接件之一厚度大，需使用结构紧凑或因拆卸频繁而不宜采用螺栓连接的地方。螺

柱一般为两端都带有螺纹（单头螺柱为单端带螺纹），通常将一头螺纹牢固拧入部件机体中，另一端与螺母相配，起连接和紧固的作用，但在很大程度上还具有定距的作用。

(5)木螺钉：木螺钉用于拧入木材，起连接或紧固作用。

(6)自攻螺钉：与自攻螺钉相配的工作螺孔不需预先攻丝，在拧入自攻螺钉的同时，使内螺纹成型。

(7)垫圈：垫圈放在螺栓、螺钉和螺母等的支承面与工件支承面之间使用，起防松和减小支承面应力的作用。

(8)挡圈：挡圈主要用来将零件在轴上或孔中定位、锁紧或止退。

(9)销：销通常用于定位，也可用于连接或锁定零件，还可作为安全装置中的过载剪断元件。

(10)铆钉：铆钉一端有头部，且杆部无螺纹。使用时将杆部插入被连接件的孔内，然后将杆的端部铆紧，起连接或紧固作用。

(11)连接副：连接副即螺钉或螺栓或自攻螺钉和垫圈的组合。垫圈装于螺钉后，必须能在螺钉（或螺栓）上自由转动而不脱落。主要起紧固或紧定作用。

(12)其他：主要包括焊钉等内容。

2、确定品种

(1)品种的选择原则

①从加工、装配的工作效率考虑，在同一机械或工程内，应尽量减少使用紧固件的品种；

②从经济考虑，应优先选用商品紧固件品种。

③根据紧固件预期的使用要求，按型式、机械性能、精度和螺纹等方面确定选用品种。

(2)型式

①螺栓

a)一般用途螺栓：品种很多，有六角头和方头之分。六角头螺栓应用最普通，按制造精度和产品质量分为A、B、C等产品等级，以A和B级应用最多，并且主要用于重要的、装配精度高以及受较大冲击、振动或变载荷的地方。六角头螺栓按其头部支承面积大小及安装位置尺寸，可分为六角头与大六角头两种；头部或螺杆有带孔的品种供需要锁紧时采用。方头螺栓的方头有较大的尺寸和受力表面，便于扳手口卡住或靠住其他零件起止转作用，常用在比较粗糙的结构上，有时也用于T型槽中，便于螺栓在槽中松动调整位置。见GB8、GB5780～5790等。

b)铰制孔用螺栓：使用时将螺栓紧密镶入铰制孔内，以防止工件错位，见GB27等。

c)止转螺栓：有方颈、带榫之分，见GB12～15等；

d)特殊用途螺栓：包括T型槽用螺栓、活节螺栓和地脚螺栓。T型槽用螺栓多用于需经常拆开连接的地方；地脚螺栓用于水泥基础中固定机架或电机底座。见GB798、GB799等；

e)钢结构用高强度螺栓连接副：一般用于建筑、桥梁、塔架、管道支架及起重机械等钢结构的摩擦型连接的场合，见GB3632等。

②螺母

a)一般用途螺母：品种很多，有六角螺母，方螺母等。六角螺母配合六角螺栓应用最普遍，按制造精度和产品质量分为A、B、C级等产品等级。六角薄螺母在防松装置中用作副螺母，起锁紧作用，或用于螺纹连接副主要承受剪切力的地方。六角厚螺母多用于经常拆卸的连接中。方螺母与方头螺栓配用，扳手卡住不易打滑，多用于粗糙、简单的结构。见GB41、GB6170～6177等；

b)开槽螺母：主要指六角开槽螺母，即在六角螺母上方加工出槽。它与螺杆带孔螺栓和开口销配合使用，以防止螺栓与螺母相对转动，见GB6178～6181等；

c)锁紧螺母：指具有锁紧功能的螺母，有尼龙嵌件六角锁紧螺母和全金属六角锁紧螺母等。六角尼龙圈锁紧螺母具有非常可靠的防松能力，在使用温度-60～+100℃和一定的介质条件下，具有不损坏螺栓及被连接件和可以频繁装卸等有点。见GB889、GB6182～6187等；

d)特殊用途螺母：如蝶形螺母、盖形螺母、滚花螺母和嵌装螺母等。蝶形螺母一般不用工具即可拆装，通常用于需经常拆开和受力不大的地方；盖形螺母用在端部螺扣需要罩盖的地方。见GB62、GB63、GB802、GB923、GB806、GB807、GB809等。

③螺钉

a)机器螺钉：因头型和槽形不同而分成许多品种。头型有圆柱头、盘头、沉头和半沉头几种，头部槽形一般为开槽（一字槽）、十字槽和内六角槽三种。十字槽螺钉施拧时对中性好，头部强度比一字槽的大，不易拧秃，一般多用于大批量生产中。内六角螺钉、内六角花形螺钉可施加较大的拧紧力矩，连接强度大，头部能埋入机体内，用于要求结构紧凑、外形平滑的连接处。见GB65、GB67～69及GB818～820等；

b)紧定螺钉：紧定螺钉作固定零件相对位置用，头部有带一字槽的、内六角的和方头等类型。方头可施加较大的拧紧力矩，顶紧力大，不易拧秃，但头部尺寸较大，不便埋入零件内，不安全，特别是运动部位不宜使用。带一字槽的、内六角的则便于沉入零件。紧定螺钉末端根据使用要求的不同，一般最常用的有锥端、平端、圆柱端三种。锥端适用于硬度小的零件；使用无尖的锥端螺钉时，在零件的顶紧面上要打坑眼，时锥面压在坑眼边上。末端为平端的螺钉，接触面积大，顶紧后不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面或经常调节位置的场合。末端为圆柱端的螺钉不损伤零件表面，多用于固定装在管轴（薄壁件）上的零件，圆柱端顶入轴上的孔眼种，靠圆柱端的抗剪切作用，可传递较大的载荷。见GB71、GB73～75、GB77～78等；

c)内六角螺钉：内六角螺钉适用于安装空间较小或螺钉头部需要埋入的场合，见GB70、GB6190～6191和GB2672～2674等；

d)特殊用途的螺钉：如定位螺钉、不脱出螺钉和吊环螺钉，见GB72、GB828～829、GB837～839、GB948～949和GB825等。

④螺柱

a)不等长双头螺柱：适用于一端拧入部件机体起连接或紧固作用的场合，见GB897～900；

b)等长双头螺柱：适用于两端与螺母相配起连接或定距作用。见GB901、GB953等。

⑤木螺钉

因头型和槽形不同而分成许多品种。头型有圆头、沉头、半沉头等几种，头部槽形为开槽（一字槽）和十字槽两种，见GB99～101、GB950～952。

⑥自攻螺钉

a)普通自攻螺钉：螺纹符合GB5280,螺距大，适合在薄钢板或铜、铝、塑料上使用，见GB845～847，GB5282～5284等；

b)自攻锁紧螺钉：螺纹符合普通米制粗牙螺纹，适合在需耐振动场合使用，见GB6560～6564。

⑦垫圈

a)平垫圈：用以克服工件支承面不平和增大支承面应力面积，见GB848、GB95～97和GB5287;

b)弹簧（弹性）垫圈：弹簧垫圈靠弹性及斜口摩擦防止紧固件的松动，广泛用于经常拆卸的连接处。内齿弹性垫圈、外齿弹性垫圈圆周上具有很多锐利的弹性翘齿，刺压在支承面上，能阻止紧固件的松动。内齿弹性垫圈用于头部尺寸较小的螺钉头下；外齿弹性垫圈多用于螺栓头和螺母下。带齿的弹性垫圈比普通弹簧垫圈体积小，紧固件受力均匀、防止松动也可靠，但不宜用于常拆卸处。见GB93、GB859～860和GB955；

c)止退垫圈：有内齿锁紧垫圈、外齿锁紧垫圈、单耳止动垫圈、双耳止动垫圈和圆螺母用止动垫圈等。单耳和双耳止动垫圈允许螺母拧紧在任意位置加以锁定，但紧固件需靠边缘处为宜，见GB861～862、GB854～855、GB858等；

d)斜垫圈：为了适应工作支承面的斜度，可使用斜垫圈。方斜垫圈用来将槽钢、钢翼缘之类倾斜面垫平，使螺母支承面垂直于钉杆，避免螺母拧紧时使螺杆受弯曲力。见GB852～853等。

⑧挡圈

a)弹性挡圈：轴用和孔用弹性挡圈卡在轴槽或孔槽中供滚动轴承装入后止退用，另外还有轴用开口挡圈，主要用来卡在轴槽中作零件定位用，但不能承受轴向力。见GB893～894和GB896;

b)钢丝挡圈：有孔用（轴用）钢丝挡圈及钢丝锁圈。钢丝挡圈装在轴槽或孔槽中供零件定位用，同时亦可承受一定的轴向力。见GB895.1～.2、GB921；

c)轴类件用锁紧挡圈：有用锥销锁紧的挡圈和用螺钉锁紧的挡圈，主要用于防止轴上零件的轴向移动。见GB883～892。

d)轴端挡圈：有用螺钉紧固的轴端挡圈和用螺栓紧固的轴端挡圈，主要用来锁紧固定在轴端的零件。见GB883～982。

⑨销

a)圆柱销：圆柱销多用于轴上固定零件，传递动力，或作定位元件。圆柱销有不同直径公差，可供不同配合要求使用。圆柱销一般靠过盈固定在孔中，因此不宜多拆卸。见GB119～120、GB878～880等；

b)圆锥销：圆锥销具有1：50的锥度，便于安装对眼，也可保证自锁，一般用作定位元件和连接元件，多用于要求经常拆卸的地方。内螺纹圆锥销和螺尾锥销，用于不穿通的孔或者用于很难打出销钉的孔中。开尾圆锥销打入孔中后末端可张开，防止销钉本身从孔内滑出。见GB117～118、GB881和GB877等。

圆柱销和各种圆锥销的销孔，一般都需经过铰孔加工，多次装拆后会降低定位的精度和连接的紧固，只能传递不大的载荷。弹性圆柱销本身具有弹性，装在孔中保持有张力，不易松脱，拆卸方便，且不影响配合性质，销孔不需铰制。带孔销和销轴，都用于铰连接处；

c)开口销：开口销是连接机件的防松装置，使用时穿入螺母、带销孔的螺栓或其他连接件的销孔中，然后把脚分开。见GB91。

⑩铆钉

a)热锻成型铆钉：一般规格较大，多用于机车、船舶及锅炉等，通常需通过热锻使头部成型，见GB863～866；

b)冷镦成型铆钉：一般直径规格16mm，通常通过冷镦使头部成型，见GB867～870、GB109等。

c)空心和半空心铆钉：空心铆钉用于受剪力不大处，常用来连接塑料、皮革、木料、帆布等非金属零件；

（3）机械性能等级

①螺栓、螺钉、螺柱和螺母

表1—1：螺栓、螺钉、螺柱和螺母性能等级

②紧定螺钉

表1—2性能等级

③自攻螺钉和自攻锁紧螺钉

普通自攻螺钉不按机械性能分级，只要选择适当规格，见GB3098.5中3.6条和表3）就可满足其一般使用要求。

自攻锁紧螺钉的机械性能等级分A、B两级。A级为高强度等级；B级为低强度等级。

④不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母

表1—3

（4）精度：

标准件（紧固件）的精度由产品等级决定。

表1—4：标准件（紧固件）的产品等级及精确程度

（5）螺纹：

①螺纹公差等级

标准件（紧固件）罗纹公差等级

表1—5

②螺距的选择

粗牙螺纹和细牙螺纹的比较

表1—6

③确定规格

1）直径规格尽量选第一系列数值，尽可能不采用产品标准尺寸表中括号内的数值和尽量不采用的规格表中的数值。

2）长度规格一般不采用产品标准规定以外的规格。一般螺栓或螺母相配连接时，螺纹末端露出（0.2—0.3）d的长度为宜。

3）直径与长度相配的规格，应优先选用商品规格范围内的规格。

维护保养

紧固件的日常保养和维护需要注意以下几点。

1、在对紧固件进行了淬火处理的时候，要使用硅酸盐清洗剂清理上面的杂质，接着要仔细的进行漂洗，避免在紧固件上面残留下杂质，影响到它的正常应用。

2、紧固件在回火处理了以后，可能会出现变色的迹象，将紧固件泡在溶液当中一段时间以后，就会有油状的物质产生，出现这样的情况就表明紧固件不够干净。在进行分析了以后知道是因为紧固件加热时堆放不合理，导致紧固件在淬火油中出现轻微的氧化。

3、在紧固件上面如果有白色的物质的时候，很可能是一些磷化物。出现这种现象的原因是由于没有使用酸性清洗机进行清洁，而且对漂洗槽检查不够彻底。

4、高强度螺钉淬火余热发黑具有均匀、平整的油黑外表面。经过检测为碱烧伤引起的。所以在钢铁紧固件在淬火油中不能除去表面碱性物，从而在高温下使表面烧伤，并在回火时加重伤害。建议在热处理前先彻底的清洗和漂洗紧固件，完全除去导致紧固件烧伤的碱性残留物。

5、对于大规格紧固件往往会使用聚合物水溶液淬火，淬火前用碱性清洗机清洗并漂洗，淬火后紧固件已在内侧生锈。所以要经常的调换漂洗用水，保证紧固件在漂洗不会生锈。

6、高强度紧固件经常会看到一些黑色条纹，这个黑色条纹为表面残留物的污染物，为烤干了的淬火油，是在淬火过程中气相物的演变。因为是淬火油过度老化，所以建议加入新油。

紧固件出现故障之后，首先就会影响到紧固件本身性能的发挥，接着可能就是整个机械设备的使用，因此以上的问题一定要能够引起足够的重视。就好像人一样，只有注意了养生才能减少疾病发生的可能。紧固件保养的关键就是减少故障、延长使用寿命。

注意事项

紧固件使用常见误区：

1.以粗代细

机器上的重要联接件，如传动轴、飞轴等，其螺栓多用细牙螺纹。当维修中缺件时，有人用粗牙螺栓代替。由于细牙螺栓内径较大，螺距和外角较小，具有强度高、自锁性能好等优点，承受冲击、振动和交换载荷的能力强;用粗牙螺栓代用后，易松动或脱、拆断，造成机械事故。

2.孔隙不配

机器上承受横向载荷和剪切力作用的螺栓（如传动轴螺栓、飞轮螺栓），它们与螺栓孔的配合为过渡配合，装配应结实可靠，又能承受侧向力。有人在装配中不注意检查，螺栓与螺栓孔之间出现较大间隙时仍然安装，结果发生螺栓松动或切断事故。

3.加厚螺母

一些人常错误地认为，加厚螺母可以增加螺纹的工作圈数，从而提高联接件的可靠性，其实螺母越厚，各圈螺纹间的载荷分布越不均匀，越容易导致联接件松动。

4. 一母多垫

在安装中，有时会出现装配后的螺栓过长现象，于是有人便在一个螺栓上装上许多弹簧垫圈，这样，在坚固过程中弹簧垫圈受力不均，有的会折断，使螺栓的预紧力下降;或产生偏心载荷，降低了螺栓的联接可靠性。

5.垫圈过大

有时由于缺少合适的垫圈，有人便用内径较大的垫圈代替。这样螺栓头部下面与垫圈接触面积小，垫圈的承压力或锁止力下降，在振动和冲击载荷作用下，螺栓易松动。

6.扭力不符

不少人认为螺栓应“宁紧不松”，于是便有意识地加大螺栓的拧紧力矩，结果导致螺栓滑扣，另一方面，对于需用扭力拧紧的重要螺栓，又有人图省事用活动扳手去拧，结果常因扭矩不足而松动，酿成机械故障。

7.锁止不当

重要螺栓装配后应采取防松装置锁止。当采用开口销锁止时，常见的错误是用过细的开口锁或半片开口锁锁止;采用弹簧垫圈锁止的，常见的错误是垫圈开口错距过小，失去弹性;采用锁片锁止的，常见的错误是将锁片锁在螺母的棱角处;采用双螺母锁止的，常见的错误是将较薄的螺母装在外面，而且拧得不紧。

8. 虚假坚固

螺栓、螺母或螺孔的 螺纹内有锈渍、水垢、铁屑、砂粒等杂质，或联接件的接合表面有毛刺、泥沙等杂质，装配前未予以清除，在拧紧螺栓时，由于杂质的阻滞作用，表面上拧得很紧了，扭矩值达到了要求，但实际上联接件并未真正压紧;另外，还有一种情况，由于螺孔内油泥、水垢等杂质的顶托作用，虽然螺栓扭力符合规定，但工作件并没有压紧。在这样的虚假坚固下，振动、载荷冲击和温度变化常使螺栓很快松脱.

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