制造业紧固件全指南：螺丝、螺栓及更多

紧固件在零件设计、制造和装配中起关键作用。这些小小的五金件简单廉价，但没有它们我们难以制造许多重要事物：家具、建筑结构、电脑、地板、车辆等。

紧固件的作用是机械连接两个或更多组件。连接组件的方式很多，但紧固件的独特之处在于通常(虽非总是)创建非永久性接头。

紧固件无处不在，日常生活中您会遇到许多。最常见的工业金属紧固件类型包括：

• 螺丝
• 螺母
• 螺栓
• 铆钉
• 螺纹嵌件和螺纹杆
• 垫圈

然而，紧固件类别也包括工业外使用的五金：DIY和木工用钉子；服装用纽扣、扣环、拉链；家用衣架和扎带；办公用订书钉、图钉、回形针。

所有这些紧固件类型以略微不同的机械方式工作，但都用于物体的连接或组装。除少数例外，大多数工业紧固件由金属制成，通常是钢(不锈钢、碳钢、合金钢)、铝或钛。我们在3ERP制作的许多零件——包括机加工、模塑和钣金零件——最终都使用紧固件组装。

本指南详细探讨不同种类紧固件，解释工作原理和使用方法。对开发需紧固件组装的多组件产品的原型客户可能有帮助。

什么是紧固件？

紧固件是五金件的通用术语，通常由钢等金属制成，用于机械连接两个组件。

紧固件包括螺丝、螺母、螺栓等，通常创建非永久性接头；即连接可拆卸而不损坏任一组件。您可用紧固件连接两组件，日后拆除紧固件分离两组件而不损坏它们。例如，螺丝最终可用螺丝刀拆除；螺母可用扳手拆除。对比焊接、粘胶、焊接组件：此时组件难以轻易分离。

也就是说，某些紧固件如铆钉创建永久性接头，设计为不可拆卸。

大多数紧固件尺寸小，直径以毫米计。但造船、管道、能源等领域可能使用显著更大的装置。紧固件由其机械连接两个或更多组件的功能定义，而非尺寸、材料或应用。

有多种不同紧固件类型可用。下列为工业制造最常见的金属紧固件。

紧固件材料

紧固件由什么制成？

生产紧固件的最佳材料包括钢(不锈钢、碳钢、合金钢)、铝、钛、铜、黄铜、镍及各种合金。工业紧固件常用不锈钢包括200、300、400系列。

紧固件也可镀覆其他材料以增加功能，如耐腐蚀或电绝缘。常见镀层包括铬和锌。

紧固件可用于什么材料？

不同类型工业紧固件用于不同材料，有些紧固件专为特定材料设计，如木螺丝(木材)或锚栓(混凝土)。

紧固件标准

美国机械工程师协会(ASME)目前在B18标识下有66项有效发布的紧固件标准。这些质量导向标准“确立紧固件产品的过程检验和最终检验要求”，并提供“紧固件采购商的接收检验计划”。

ASME标准包括：

• B18.1.1: 小铆钉
• B18.1.2: 大铆钉
• B18.2.3.1M: 公制六角头螺栓
• B18.3: 内六角、肩螺丝、定位螺丝、六角扳手
• B18.6.1: 木螺丝
• B18.6.2: 开槽圆柱头螺丝、方头定位螺丝、开槽无头定位螺丝
• B18.6.3: 机螺丝、攻丝螺丝、金属驱动螺丝
• B18.6.9: 蝶形螺母
• B18.18: 紧固件质量保证

螺丝

螺丝紧固件通常由金属制成，具有外螺纹(螺旋表面脊)，与其连接组件内部的内螺纹啮合。

螺丝的一个定义特征是通常自攻或自钻：尖端可切入组件表面；旋转螺丝时，它在组件中切出内螺纹并实现连接。螺丝通常是独立紧固件，因为它们直接与组件啮合。

螺丝功能类似螺栓，但螺栓通常非自攻；它们典型为钝尖，组件内螺纹需通过其他方式制造。

令人困惑的是，有些技术上属于螺丝的紧固件因习惯被称为螺栓(反之亦然)。

螺丝类型

有许多适合不同应用的螺丝类型。最常见螺丝类型包括：

• 钣金螺丝：极尖自攻螺丝，可穿透钣金、木材和塑料。
• 机螺丝：安装于预钻孔，具有精准细螺纹，最广泛用于机械组件。
• 盖形螺丝：大头螺丝，典型用于家电等机械组装。
• 环眼螺丝：有时称滞后环眼螺丝，头部有环可穿线。
• 滞后螺丝：长镀锌螺丝，螺纹延伸至杆部，主要用于木工。
• 木螺丝：木工常用尖头螺丝。

螺丝驱动类型

螺丝也可按驱动设计分类：不同工具驱动或拆卸不同螺丝。螺丝驱动类型包括：

• 一字槽
• 三角槽
• 十字槽(如十字槽/菲利普斯)
• 外多边形
• 内多边形(如内六角/艾伦)
• 梅花槽
• 其他

螺栓

像螺丝一样，螺栓是具有外螺纹的紧固件，用于连接两个或更多组件。

然而，螺栓需要预成型内螺纹啮合。它们非自攻；相反，内螺纹通常属于螺母。螺栓(公)和螺母(母)配合连接无螺纹孔组件，这种接头称螺栓连接。

配合螺母使用时，螺栓紧固件用于通孔(即贯穿物体材料的孔)，螺栓头在一侧，螺母在另侧。螺丝常用于制造盲孔；仅部分穿透材料。

螺栓类型

有许多适合不同应用的螺栓类型。最常见螺栓类型包括：

• 六角螺栓：六角头螺纹螺栓，头部下方可能有非螺纹段。
• 性别螺栓：有时称芝加哥螺栓、筒形螺栓或筒形螺母，实为螺栓螺母一体，含内螺纹筒和外螺纹螺丝。
• U型螺栓：U形紧固件，两端平行螺纹，用于固定管道等物品。
• 环眼螺栓：带环头螺栓，可穿线。
• 马车螺栓：圆菇头防旋转、头下方有方颈的螺纹螺栓。

螺母

螺母是带内螺纹孔的紧固件，通常配合对应螺栓形成螺栓连接。螺母-螺栓配合系统连接无螺纹孔组件。

螺母和螺栓通常靠摩擦、压缩和螺栓轻微拉伸保持安全。但在高振动应用中连接可能意外松动。此时可用锁紧螺母或锁紧胶固定螺母，或在螺栓上加第二个螺母。

螺母内部有螺纹，外部可呈多种形式，取决于手动或扳手旋转及其他因素。

螺母类型

有许多适合不同应用的螺母类型。最常见螺母类型包括：

• 盖形螺母：有时称帽螺母，一侧呈圆顶覆盖螺栓末端。
• 焊接螺母：设计为一侧可焊接至另一金属组件。
• 六角螺母：常见六角外形便于扳手操作。
• 蝶形螺母：两侧有翼状凸起，无需工具即可手动轻松旋转。
• 筒形螺母：见上文“性别螺栓”。

铆钉

铆钉是典型具有光滑杆且无螺纹的紧固件。铆钉一端有头，另一端有尾。

作为紧固件工作时，铆钉置入孔中，然后用机械力将其尾部“翻边”，使其膨胀至杆直径约1.5倍并形成接头。翻边后，铆钉实际上有两个头：原厂头和新形成的车间头。

与螺丝、螺纹、螺栓不同，铆钉创建永久接头：尾部翻边后无法恢复原状。铆接接头因此比螺栓连接等非永久接头更难分离。

铆钉类型

有许多适合不同应用的铆钉类型。最常见铆钉类型包括：

• 抽芯铆钉：也称盲铆钉，管状带中心芯杆，靠近头部有弱化区(可折断)。
• 实心铆钉：简单杆头紧固件，可用铆钉枪或锤子变形。
• 半空心铆钉：类似实心铆钉，但尖端有部分孔减少翻边所需力。

其他螺纹紧固件

除螺丝、螺栓、螺母外，还有其他更专用的螺纹紧固件类型。

螺纹嵌件(或螺纹衬套)是具有内螺纹(有时也有外螺纹)的紧固件，插入通常无法接受螺纹的材料中——因太软或现有螺纹孔已滑丝。作用类似安装搁架用的干壁锚。金属螺纹嵌件可通过嵌件成型在模塑塑料零件周围安装。

螺纹杆(或螺柱)是类似螺栓但两端螺纹、无头的紧固件。设计用于受拉，螺纹杆两端均可接螺母。

垫圈

虽非严格意义上的紧固件，垫圈是配合螺母螺栓等紧固件使用的五金件。

垫圈是中心有孔的薄板，用作垫片、载荷分布器、锁紧装置或减震器。垫圈通常为圆形，也可方形。

垫圈防止紧固件直接接触组件，从而保护组件表面。

关于下一个原型可能需要的紧固件类型更多信息，请联系3ERP或请求报价。