紧固件教材

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1、1 NPI基础知识培训教程 紧固件篇 Jack. W 2011.Feb 2 前言前言前言前言 紧固件即将两个或两个以上的零件紧固件即将两个或两个以上的零件紧固件即将两个或两个以上的零件紧固件即将两个或两个以上的零件（或构件或构件或构件或构件）紧固连接成紧固连接成紧固连接成紧固连接成 为一个整体时所采用的机械零件为一个整体时所采用的机械零件为一个整体时所采用的机械零件为一个整体时所采用的机械零件。紧固件包括螺栓紧固件包括螺栓紧固件包括螺栓紧固件包括螺栓、螺钉螺钉螺钉螺钉、螺母螺母螺母螺母 、垫圈垫圈垫圈垫圈、销等销等销等销等。NPINPINPINPI过程中过程中过程中过程中，紧固件通常是最不起眼

2、的零件紧固件通常是最不起眼的零件紧固件通常是最不起眼的零件紧固件通常是最不起眼的零件，但但但但 由于其种类繁杂由于其种类繁杂由于其种类繁杂由于其种类繁杂，具体到每个零件时具体到每个零件时具体到每个零件时具体到每个零件时，往往因为不能充分理解其往往因为不能充分理解其往往因为不能充分理解其往往因为不能充分理解其 规格规格规格规格、尺寸尺寸尺寸尺寸、公差公差公差公差、性能性能性能性能、表面处理方面的要求而导致出错表面处理方面的要求而导致出错表面处理方面的要求而导致出错表面处理方面的要求而导致出错，影影影影 响项目进度响项目进度响项目进度响项目进度。 本文件结合一些本文件结合一些本文件结合一些本文件结

3、合一些NPINPINPINPI过程中的经验教训过程中的经验教训过程中的经验教训过程中的经验教训，分享一下如何确分享一下如何确分享一下如何确分享一下如何确 定紧固件的图纸及样品定紧固件的图纸及样品定紧固件的图纸及样品定紧固件的图纸及样品。 3 一.紧固件的体系： 1.1 紧固件的规格一般遵循既定的标准，而这些标准按不同的计量制度隶 属于不同的标准体系如ISO,DIN,BS等,因体系不同,标示方法也不尽相同. 英国BS美国产品标准由ANSI 发布,技术标准则由 ASME, ASTM,SAE,IFI 发布 ISO(国际),中国GB， 欧盟EN，法国NF， 德国DIN，日本JIS， 英国BS（M），美

4、国 ANSI（M） 标准体系 英制螺纹（BSW，BSF ） 美制螺纹（UNC， UNF） 米制螺纹（M）螺纹型式 英制(inch-pound ),英国英制(inch-pound ),美国米制(SI计量单位) 4 1.2各国标准体系特点 1.2.1就分类特点而言 (a)中国，欧盟，法国，德国，俄罗斯标准体系分类较细,同一类型的紧固件会一般按 全螺纹和半螺纹,粗牙和细牙等分属不同标准,如ISO中,六角头螺栓就分ISO4014, ISO4017, ISO4015, ISOSO8765等六个标准. (b)美国,日本分类较粗,如ANSI/ASMEB18.2.1”方头和六角头螺母和螺钉”就包括了方头 和六

5、角头的各种螺丝,相当于ISO的8个标准或品种. (c)英国和澳大利亚产品标准体系分三类,第一列采用英国标准体系,第二类采用美制标 准,第三类等同采用ISO标准. 1.2.2.国际、欧盟、德国、中国、俄罗斯及美国紧固件标准是将紧固件通用技术要 求，如机械性能、尺寸公差、表面缺陷等制定为独立的基础标准，如 ISO 898-1、ISO 4042 等；英国、澳大利亚及日本是将紧固件产品的型式尺寸与技术要 求，在同一产品标准中规定，而没有（或很少有）独立的基础标准 1.2.3.很多国家会将别国（组织）的标准等同采用为自己的国家标准，其中ISO标准近 年来普遍被各国所采用，例如：德国广泛采用 ISO 和

6、EN 标准，其紧固件有四种“标 准编号”形式：DIN、DIN ISO、DIN EN、DIN EN ISO，根据DIN EN ISO 4042-2001 这个标准所陈述的电镀规范生产的紧固件就是同时符合ISO，DIN和EN要求的。 5 二.认识螺纹 绝大多数种类的紧固件与螺纹相关，所以认识螺 纹标示对于正确辨别紧固件很重要。 6 2.1 公制螺纹的标记: M1015g6g-L-LH 公制符号 公称直径 Nominal diameter 螺距pitch,常用的粗牙螺纹一 般省略,此处指螺距为1mm 螺纹公差要求,一般省略此处 指中径公差带为 5g、顶径公 差带为 6g 旋合长度,长为L (long

7、),短为S (short) 旋纹方向,左旋为LH,右旋为 常用螺纹方向,一般省略 7 2.2 美制统一螺纹(UN)的标记: -20UNC2A-LH(21) 螺纹系列代号:UNC美制粗牙, UNF美制细牙, UNEF 超细牙, 还有UNS,UNR, UNRC等 公称直径 Nominal diameter 单位inch 轴向截面的牙数/inch,此 处指1inch上有20个螺牙 螺纹公差带要求,一般省略 旋纹方向,左旋为LH,右旋为 常用螺纹方向,一般省略 检验体系代 号（详见 ASME B1.3M） 的数值小于1/4in的小直径系列为公称直径代号，不是公称直径的英寸值，用0，1， 2，3，4，5

8、，6，8，10，12 十个号码来表示,其螺纹大径（in）分别为： 0.060，0.073，0.086，0.099，0.112，0.125，0.138，0.164，0.190，0.216 8 2.3 英制螺纹的标记: 1/4 in.20 B.S.W.，LH (close) bolt 螺纹系列代号: B.S.W粗牙、 B.S.F细牙、 Whit.S 选择组合、Whit多线螺纹的 公称直径 Nominal diameter 单位inch 轴向截面的牙数/inch,此 处指1inch上有20个螺牙 公差带要求, 外螺纹:自由“free” 、中等“medium”和紧 密级“close” 内螺纹:普通 “

9、normal” 、中等“medium” 旋纹方向,左旋为LH,右旋为 常用螺纹方向,一般省略 内螺纹nut, 外螺纹bolt 9 2.4 多线螺纹 2.1-2.3的例子均为单线螺纹,即螺纹由 一条螺旋线构成。无论公制还是美制 英制,当看到标识中有starts的字样时一 定要高度注意,说明这个螺纹是多线螺 纹,需要专门加工 10 二.紧固件材质与性能 2.1 对于米制螺纹的机械性能,现行标准有： ISO 898 系列（碳钢和合金钢制造的螺栓、螺钉、螺柱、螺母和紧定螺 钉机械性能） ISO 3506 系列（不锈钢制造的螺栓、螺钉、螺柱、螺母、紧定螺钉和自 攻螺钉机械性能）ISO 8839（有色金属

10、制造的螺栓、螺钉、螺柱和螺 母） 2.1.1 米制机械性能等级的标记制度 ISO 898-1 对螺栓、螺钉和螺柱的机械性能分为 10 个等级， 并分别标记为 3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、 10.9 和 12.9。“.”前数字表示这一等级的公称抗拉强度的百分 之一，“.”后数字代表这一性能等级的“屈强比”的10 倍。 机械性能涵盖了抗压，抗拉强度，抗扭矩性能，表面硬度，芯 部硬度等指标，由于紧固件种类繁多，所以因使用目的而各有 侧重 11 2.1.2 ISO 898-1 规定了螺栓、螺钉和螺柱各性能等级的钢种和最低回 火温度，对螺栓、螺钉和螺柱机械和物理性能做

11、了详细规定和说明 12 2.1.3 由于不锈钢机械性能与碳钢不同，特别是大多数不、锈钢都不 能进行淬火回火，因此不锈钢外螺纹紧固件机械性能标记制度、性能 指标与碳钢有很大差异，所以引入了材料组别的概念 不锈钢螺栓、螺钉和螺柱机械性能等级的标记由“-”短划隔开的两部 分组成。第一部分标记钢的组别，第二部分标记性能等级。 钢的组 别（第一部分）的标记由字母和一个数字组成。字母表示钢的类 别，数字表示， 如常见的A2-70 表示 奥氏体A2组不锈钢，抗拉强度为 700 N/mm 2. 13 2.1.4 ISO 8839 规定的有色金属制造的螺栓、螺钉、螺柱和螺母性能 等级的标记代号包括CU1、CU2

12、、CU3、CU4、CU5、CU6、 CU7、AL1、AL2、AL3、AL4、AL5、AL6。 有色金属制造的螺栓、 螺钉、螺柱和螺母性能等级的标记代号由字母及数字两部分组成，字 母与有色金属材料化学元素符号的字母相同；数字表示性能等级序 号。 2.1.5 以上几类之外其他紧固件的性能标准 ISO 2320：1997“有效力矩型钢六角锁紧螺母 机械和工作性能”（GB/T 3098.9-2002 等同采用） ISO 2702：1992“热处理钢自攻螺钉 机械性能”（GB/T 3098.5-2000 等同采用） ISO 7085：1999“表面淬硬并回火的米制自挤螺钉 机械和工作性能要求”（GB/T

13、 3098.7-2000 等同采用） ISO 14589:2000“盲铆钉机械试验”（GB/T 3098.182000 等同采用） 14 2.2英美紧固件机械性能 美国和英国标准自成体系，机械性能与 ISO、EN 等标准完全不同。 美国紧固件机械性能标准分别以 ASTM 美国材料试验协会、ASME 美国工程师协会、SAE 汽车工程师协会和 IFI工业紧固件协会的标 准颁布；各协会标准的内容相对独立、自成体系，内容十分繁杂。 英国紧固件机械性能又分为三种情况：英国的美制性能标准、英国 的米制性能标准、英国的本土性能标准。在贸易中要特别注意区分 英国标准中三种的不同内容与要求。 15 2.2.1

14、美制紧固件机械性能和材料标准汇总对照表 适用于碳钢、合金钢螺栓、螺钉、螺母、垫片和螺纹紧固件的热镀锌要求ASTM F2329 钢热处理、控制抗拉强度最小 150ksi 的扭剪型钢结构螺栓、螺母和垫片组件ASTM F2280 钢热处理、控制抗拉强度最小 120/105ksi 的扭剪型钢结构螺栓、螺母和垫片组件ASTM F1852 鋼製螺帽材料及機械性能要求SAE J995 紧固件用锌/隔防蚀涂层ASTM F1136 紧固件镀隔或铬酸盐有机防蚀涂层ASTM F1135 螺纹紧固件电镀层统一英寸螺纹ASTM F1941 紧固件磷酸盐/油和磷酸盐有机防蚀涂层ASTM F1137 机械镀镉ASTM A6

15、96 电镀镉ASTM F766 在铁和钢另件上机械镀锌ASTM A695 在铁和钢另件上热镀锌ASTM A153 在铁和钢上电镀锌ASTM F633 内外螺纹紧固件、垫片和铆钉机械性能测试方法ASTM F606 螺母表面缺陷ASTM 7812/F812M 螺栓、螺钉和螺柱表面缺陷ASTM F788/F788M 一般用途的有色金属螺母ASTM F467 一般用途的有色金属螺栓和螺柱ASTM F468 不锈钢螺栓和螺柱ASTM A593 碳钢和合金钢米制螺母ASTM A563M 不锈钢螺母技术规范ASTM A594 16 2.2.3 美制紧固件产品性能标志 美国 SAE J 429外螺纹紧固件机械

16、性能和材料要求标准中，性能 等级用从 18.2的数字表示。这些数字与强度性能没有数量上对应 的关系，但数字越大表示性能等级越高，整数后面的小数表示在强度 性能相同的情况下，仅材料或热处理方法有所区别。头部的标志方式 在 SAE 标准中用符号表示。 美国 ASTM 标准中的性能等级标志用数字和字母来标记，有的 ASTM 标准叙述了两种或两种以上的类型和等级，有的仅是材料上的 差异，如 ASTM A 325 中有 1 型、（2 型已取消）、3 型；有的则是 同样材料但要求的性能不一样，如 ASTM A307 中的 A 级、B 级和 C 级。也有的用数字、字母和符号同时标注，如 ASTM A490 用数字 和符号同时标记。美国螺纹紧固件性能等级标志见后页. 17 18 19 三.紧固件的表面处理 3.1 标准紧固件表面处理要求分为三大类： a 不进行表面处理 一般适用于在防护方面不做要求或作为镀覆前的半成品供货。 b 进行简单处理 一般适用于不锈