紧固件——平垫圈
常用螺栓基础知识简介
常用螺栓基础知识简介集团技改部李晓涛2015/5/13只有深入去了解每种螺丝钉的作用，才能准确扭紧岗位上的每棵螺钉，从而取得独特价值。
----题记来公司有一段时间了，在工作过程中逐渐发现一些小零件使用往往容易被忽视。
在此对一些我司常用螺栓及相关配件的基础知识做一些介绍，让使用及设计者能更好的使用螺栓—这个工业之米。
一、螺栓定义与分类配用螺母的圆柱形带螺纹的紧固件。
按连接的受力方式：分普通螺栓和铰制孔螺栓。
按头部形状分：有六角头的、圆头的、沉头的等。
二、螺栓代号解释例1：M10X1LH-6h-SM代表公制三角螺纹(其它符号如Tr代表梯形螺纹)，公称大径为10、细牙螺距P=1.0mm，LH代表左旋，中径公差带为6h 外螺纹，S表示短的旋合长度。
说明：粗牙不需标明螺距，中等旋合长度以及右旋不需标明。
例2：螺纹规格d=M12、公称长度L=80mm、性能等级10.9级、表面氧化、产品等级为A级的六角头螺栓：完整标记为：GB/T5783-2000-M12X80-10.9-A-O三、螺栓性能等级和产品等级等级不同价格有差异，使用工况不同等级需求不同。
所以在选用时需注意区分。
1、螺栓的产品等级分为a、b、c三级。
其中a级最精确，c级精度最差。
a级用于承载较大，要求精度高或受冲击、振动载荷的场合。
2、螺栓的性能等级有3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。
在螺栓头部往往会有标示，如我司常见有DN 4.6 YB4.8 NBZD10.9字样。
其中开头字母为生产厂家代号。
例如：性能等级10.9级高强度螺栓其含义是：其材料经过热处理后，能达到：○1螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级；○2螺栓材质的屈强比值为0.9；螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级。
eniso45932紧固件的公差——第三部分：螺栓螺钉和螺母的平垫圈——abc等级产品(译文)(活动za)
Í: 紧固件的公差——第三部分：螺栓、螺钉和螺母的平垫圈——和等级产品欧洲标准年月中文版紧固件的公差——第三部分：螺栓、螺钉和螺母的平垫圈——和等级产品（）本欧洲标准于年月日通过欧洲标准化委员会（）的批准。
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垫圈标准
垫圈一、分类垫圈有平垫圈和弹簧垫圈两种。
二、平垫圈2.1作用增大紧固件与被紧固件之间的接触面积，防止被紧固件表面损伤。
2.2被紧固件的损伤原因被紧固件的损伤有两种类型，分别是表面划伤和挤压形变。
在紧固过程中，紧固件与被紧固件会发生角向位移，其接触面便产生划伤，划痕处容易发生锈蚀；如被紧固件的硬度小于紧固件，则会出现挤压形变。
在紧固件与被紧固件之间加装平垫圈后，可以在一定程度上减少两者之间的相互摩擦，从而减轻甚至消除损伤被紧固件表面的现象。
在以下情况下，被紧固件表面不会有划痕或划痕不明显：a工件表面硬度远高于螺母表面硬度；b实际锁紧力远低于额定锁紧力，或者说锁紧力没有使紧固件和被紧固件产生弹性变形；c工件与螺母各自的接触面粗糙度足够低低（或说光洁度足够高）并且各自的平面度很高。
2.3用法被紧固件有表面防划伤要求的，以及其材料硬度小于紧固件的，应使用平垫圈。
对保护要求较高的，可以通过增加平垫圈与被紧固件的接触面积或采用硬度较小的平垫圈。
位置——平垫圈应加装在有防损伤要求的被紧固件与紧固件之间。
方向——平垫圈有一面比较光滑，在使用的过程中，光滑面应朝向有防损伤要求的被紧固件。
三、弹簧垫圈3.1作用防止连接部位松动。
3.2防松原理螺钉的牙和螺孔的牙结合时是有空隙的，设备发生震动螺钉就会松动，弹簧垫圈的弹力可将螺钉向上顶，增大螺钉与螺孔的牙之间的摩擦力，使其更牢固；同时，弹簧垫圈斜口上的刃对拧紧的螺钉有切削作用，可阻止螺母反向运动，从而防松作用。
3.3注意事项a弹簧垫圈被压紧后，其弹性会随时间的增加而减小，从而返松。
设备长期在震动环境中运行也会使连接部位返松。
所以对使用弹簧垫圈防松的部位，应定期进行检查。
b弹簧垫圈是一次性的，用过的拆下来就不要再用了。
因为弹簧垫圈上的螺母一旦转紧再松开时，弹簧垫圈斜口上的刃就会对螺母进行反向切削，刃口就会变钝，3.4弹簧垫圈的质量要求。
一般用途的钢制未淬火平垫圈标准F844
一般用途的钢制未淬火平垫圈标准1.范围1.1 该规范包含圆型或其他形状的钢制未淬火平垫圈。
1.2 该垫圈用于一般用途的螺栓、螺母和螺柱，用来增强支撑面、空间防止磨损。
1.3 除另有规定，垫圈符合美国国家标准B18.22.1A型，表1A和表1B。
1.4 淬火垫圈和热处理结构螺栓一起使用，应符合标准F436和F436M。
2. 参考文献3. 订单信息3.1 该标准规定垫圈的订单包含：3.1.1 数量（同种型号产品的个数）3.1.2 种类名称（钢制平垫圈）3.1.3 规格（名义内径和厚度，包括外直径如果需要）3.2 以下要求可选，需要的时候可另行规定：3.2.1 ANSI B18.22.1A型以外的尺寸3.2.2 如果表面不用油浸（见4.3至4.3.6）3.2.3 化学成分，如果需要（见5.1.2）3.2.4 硬度，如果需要（见6.2）3.2.5 装运批次检验，如果需要（见9.2）3.2.6 检验报告，如果需要（见第12章）3.2.7 标签，如果需要（见14.1）3.2.8 建立一个零件识别号系统，见ASME B18.24.14. 材料和加工4.1 材料垫圈用热滚处理、热滚加盐浸处理或者冷轧钢冲孔而成，或者用钢筋或钢管加工，或者按照制造商自己的选择的方式加工。
4.2 去毛刺-应通过打磨、震动或其他方式尽量减少毛刺。
4.3 表面处理保护4.3.1 无保护垫圈-除非另有规定，垫圈应表面处理平整，没有其他表面处理，除了上油减少腐蚀。
4.3.2 镀锌，热浸或电镀：4.3.2.1 当垫圈需要镀锌，采购订单中因写明镀锌程序，例如，热浸，电镀，或无规定。
4.3.2.2 当指明是热浸镀锌，垫圈热浸镀锌应符合A 153/A 153M规范的C等级。
4.3.2.3 当指明是电镀镀锌，垫圈电镀应符合B695规范的50等级。
4.3.2.4 若无规定，供应商可选择热浸镀锌符合153/A 153M规范的C等级，或者电镀镀锌符合B695规范的50等级。
螺钉紧固、问题及措施
弹簧垫圈 弹力保持一定压 力，切口尖端逆向。
尼龙圈
椭圆口螺母
弹簧垫圈
自锁螺母 — 螺母一端做成非圆形 收口或开槽后径向面收口，螺母拧 紧后收口涨开，利用收口的弹力使 旋合螺纹间压紧。
2）机械防松： 开槽螺母与开口销，圆螺母与止动垫圈，弹簧垫片，轴用带 翅垫片，止动垫片，串联钢丝等。
机械防松（直接锁住）
螺钉的参考拧紧力矩表1
推荐底孔尺寸如下：
自攻螺钉及底孔直径
自攻螺钉国标GB/T5280-2002
对DI生产线上使用的几种自攻螺钉的看法
适合于钣金件 适合于塑料件
适合于不允许 产生金属屑的 机械零件
GB3098标准介绍
GB/T3098.13-1996
试验设备
螺钉装入夹具 内至少必须有 二扣完整螺纹
六角螺母：标准，扁，厚
D D D bb b t
dd 0 0 d 0 DD 1 1 D 1
15 ° 15 ° 15 °
30 ° 30 ° 30 ° 30 ° 30 ° 30 °
tt
bb b
圆螺母+止退垫圈 — 带有缺 口，应用时带翅垫圈内舌嵌 入螺柱轴槽中，外舌嵌入圆 螺母的槽内，螺母即被锁紧。
d dd
3、螺钉联接—适于被联接件之一 较厚（上带螺纹孔，与螺钉旋合后 应保证至少有3牙有效螺纹），不需 经常装拆，一端有螺钉头，不需螺 母，适于负载较小的情况。
l1 l1l11
l3 H 3 l 3 H l3 H l2 l2l22
dd d
特点：
被联接件一般不做成 通孔（钣金件与需电镀 件列外另作讨论）。 不宜经常拆卸。
标准扁厚5自攻螺钉由螺钉攻出或挤出螺纹3015301530153015圆螺母止退垫圈带有缺口应用时带翅垫圈内舌嵌3030303015303030301530303030153030303015平垫圈斜垫圈平垫圈斜垫圈平垫圈斜垫圈平垫圈斜垫圈7垫圈斜垫圈的应用止动垫圈和圆螺母垫圈弹簧垫圈用于增力达到紧固作用平垫圈用于被紧固零件的表面防护及减小受压面的单位压力内螺纹加工车床加工外螺纹板牙加工外螺纹丝锥加工内螺纹螺纹的加工螺纹分为左旋螺纹和右旋螺纹两种
紧固件的选用原则及标准
紧固件的选用原则选择紧固件时，应优先确定类别，再确定其品种和规格。
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。
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。
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。
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。
⑻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。
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。
平垫圈材料的选择
垫圈材料的选择2008-11-27 来源：未知收藏此信息推荐给好友在螺纹紧固件中因螺栓、螺钉、螺母的支承面不可能做得很大（受材料与工艺的限制），为减小承压面的压应力，保护被连接件的表面而采用垫圈。
为防止连接副的松动采用防松的弹簧垫圈和多齿形锁紧垫圈、圆螺母止动垫圈以及鞍形、波形、锥形弹性垫圈。
平垫圈主要用于减小压强，当有的部位拧紧轴向力很大时，易使垫圈压成碟形，这时可改用材料和提高硬度来解决。
弹簧垫圈的锁紧效果一般，重要部位尽量少用或不用，而采用自锁结构。
对于用于高速拧紧（气动或电动）的弹簧垫圈，最好采用表面磷化处理的垫圈，提高其减磨性能，否则易摩擦发热而烧坏或张口，甚至损坏被连接件表面。
对于薄板连接处，不应采用弹簧垫圈结构。
据统计，弹簧垫圈在汽车上使用得越来越少了。
齿形弹性垫圈中的连接齿形由于锁紧力大而且均匀，在汽车行业中使用较多，而间隔齿型的则少一些。
对于弹簧垫圈、弹性垫圈，根据国标，一般可选择GB699-1999 《优质碳素结构钢》中的60 、70 钢和65Mn 钢。
我国平垫圈标准共有9项，从2000-2002年分别批准发布了GB/T97.3－2000、GB/T5 286－2001、GB/T95－2002、GB/T96.1－2002、GB/T96.2－2002、GB/T97.1－2002、G B/T97.2－2002、GB/T97.4－2002及GB/T5287－2002 等平垫圈标准。
根据平垫圈性能等级，作者推荐使用材料：对于100HV级的可选用ST12、ST13及Q235、Q215、Q195等等，表面硬度可达到110HV 左右；对于140HV级的可选用08F、08Al及10、10F等等，表面硬度可达到140HV左右；对于200HV和300HV级的应选用45、50、60、70钢或65Mn钢，可通过热处理淬火回火达到200～300HV和300～400HV技术要求。
由于根据标准对于100HV 、140HV级的平垫圈可用低碳钢制造。
(完整版)垫圈及挡圈汇总表
M6~36
球面垫圈
GB/T849—1988
M6~48
球面垫圈和锥面垫圈配合使用，具有自动调位的作用，使螺母支撑面与螺杆垂直，消除螺杆受的弯曲，多用于工装
锥面垫圈
GB/T850—1988
M6~48
弹簧
垫圈
及弹
性垫
圈
重型弹簧垫圈
GB/T7244—1987
M6~36
广泛用于经常拆开的连接处，靠弹性及斜口摩擦防止紧固件的松动
轻型弹簧垫圈
GB/T857
M2~48
波形弹性垫圈
GB/T955—1987
M3~30
靠本身的弹性变压压紧紧固件不松动
鞍形弹性垫圈
GB/T860—1987
M2~10
锁
紧
垫
圈
锥形（锯齿）锁紧垫圈
GB/T956.1~2—1987
M3~12
圆周上具有许多翘齿、刺压在支承面上，能极其可靠地阻止紧固件松动，弹力均匀，防松效果良好，不宜用于材料较软或常拆卸处
M20~200
孔用钢丝挡圈
GB/T859.1—1986
M7~125
轴用钢丝挡圈
GB/T859.2—1986
M4~125
夹紧挡圈
GB/T960—1986
M1.5~10
卡在轴槽中起轴肩作用，装入后收口装死不拆
垫圈及挡圈汇总表
类别
名称
标准
规格
用途
圆
形
垫
圈
平垫圈C级
GB/T95—2002
M1.6~64
一般用于金属零件，以增加支承面，遮盖较大的孔眼，以及防止损伤零件表面。大垫圈多用于木制零件
大垫圈A和C级
法兰用紧固件
钢制管法兰连接用紧固件2004-04-20发布 2004-05-01实施Q /OM HJ 005-2004发布Q/O M H J005-2004目次前言 (Ⅱ)引言 (Ⅲ)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 紧固件的型式和选用规定 (1)4 紧固件的材料及机械性能 (2)5 紧固件（螺栓与螺柱）的长度和质量 (3)6 紧固件的技术要求 (3)7 紧固件的标记示例 (4)前 言根据国家质量技术监督局颁布的《压力容器安全技术监察规程》（2000年1月1日正式实施）第54条“钢制压力容器管法兰、垫片、紧固件的设计应参照行业标准HG20592~20635的规定”的规定，根据公司的实际情况，为减少钢制管法兰连接用紧固件的型式、规格、品种、材料等以及节省设计、采购、制造等时间和成本，制定本标准；本标准由以下9个标准部分组成：HG20613—1997 《钢制管法兰用紧固件（欧洲体系）》HG20614—1997 《钢制管法兰用法兰、垫片、紧固件选配规定（欧洲体系）》 HG20634—1997 《钢制管法兰用紧固件（美洲体系）》HG20635—1997 《钢制管法兰用法兰、垫片、紧固件选配规定（美洲体系）》 GB/T9125—2003 《管法兰连接用紧固件》 GB/T5782—2000 《六角头螺栓》 GB/T901—1988 《等长双头螺柱 B 级》 GB/T6170—2000 《1型六角螺母》 GB/T97.1—2002 《平垫圈 A 级》由于HG20592~20635—1997标准是参照了ISO7005-1—1992、ISO7483—1991标准和ANSI B16.5—1996、ANSI B16.47—1996标准、DIN2573—1976、DIN2576—1976标准等修订而成的，而本标准是对HG20592~20635—1997标准的选用，因此，本标准也参照了上述标准；同时,GB/T5782、GB/T6170、GB/T97.1等标准分别等效采用（eqv ）了国际标准ISO4014：1999、ISO4032：1999、ISO7089：2000，因此，可以互相配合使用；本标准参照了《石油化工管道安装设计便查手册》（中国石化出版社，2003年11月第1版）中的第四章第三节“钢制管法兰、垫片及紧固件”的有关内容；本标准规定了以下方面的内容：1 钢制管法兰连接用紧固件的型式和选用规定；2 钢制管法兰连接用紧固件的材料；3 钢制管法兰连接用紧固件（螺栓与螺柱）的长度和质量；4 钢制管法兰连接用紧固件的技术要求；5 钢制管法兰连接用紧固件的标记；6 在特殊情况下，如果选用上述系列外钢制管法兰连接用紧固件的型式、材料等，须经部门经理和标准化部经理的同意；本标准由标准化部提出； 本标准由标准化部归口； 本标准由标准化部负责解释； 本标准由刘文平负责起草；4Q /O M H J 005-2004Q/O M H J005-2004本标准是第一次发布。
一般用途的钢制未淬火平垫圈标准F844
一般用途的钢制未淬火平垫圈标准1.范围1.1 该规范包含圆型或其他形状的钢制未淬火平垫圈。
1.2 该垫圈用于一般用途的螺栓、螺母和螺柱，用来增强支撑面、空间防止磨损。
1.3 除另有规定，垫圈符合美国国家标准B18.22.1A型，表1A和表1B。
1.4 淬火垫圈和热处理结构螺栓一起使用，应符合标准F436和F436M。
2. 参考文献3. 订单信息3.1 该标准规定垫圈的订单包含：3.1.1 数量（同种型号产品的个数）3.1.2 种类名称（钢制平垫圈）3.1.3 规格（名义内径和厚度，包括外直径如果需要）3.2 以下要求可选，需要的时候可另行规定：3.2.1 ANSI B18.22.1A型以外的尺寸3.2.2 如果表面不用油浸（见4.3至4.3.6）3.2.3 化学成分，如果需要（见5.1.2）3.2.4 硬度，如果需要（见6.2）3.2.5 装运批次检验，如果需要（见9.2）3.2.6 检验报告，如果需要（见第12章）3.2.7 标签，如果需要（见14.1）3.2.8 建立一个零件识别号系统，见ASME B18.24.14. 材料和加工4.1 材料垫圈用热滚处理、热滚加盐浸处理或者冷轧钢冲孔而成，或者用钢筋或钢管加工，或者按照制造商自己的选择的方式加工。
4.2 去毛刺-应通过打磨、震动或其他方式尽量减少毛刺。
4.3 表面处理保护4.3.1 无保护垫圈-除非另有规定，垫圈应表面处理平整，没有其他表面处理，除了上油减少腐蚀。
4.3.2 镀锌，热浸或电镀：4.3.2.1 当垫圈需要镀锌，采购订单中因写明镀锌程序，例如，热浸，电镀，或无规定。
4.3.2.2 当指明是热浸镀锌，垫圈热浸镀锌应符合A 153/A 153M规范的C等级。
4.3.2.3 当指明是电镀镀锌，垫圈电镀应符合B695规范的50等级。
4.3.2.4 若无规定，供应商可选择热浸镀锌符合153/A 153M规范的C等级，或者电镀镀锌符合B695规范的50等级。
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基础工艺文件 平垫圈
更改记录
变更日期 更改内容 执行人 备注
一、 参考标准
二、 作用
在螺纹紧固件中因螺栓、螺钉、螺母的支撑面不可能做的很大（受材料与工艺的限制），为减小承压面的压力，保护被连接件的表面而采用平垫圈。
三、 被连接件的损伤因素
被连接件的损伤有两种类型，分别是表面划伤和挤压形变。
在紧固过程中，紧固件与被连接件会发生角向位移，其接触面便产生划伤，划痕处容易发生锈蚀；如被连接件的硬度小于紧固件，则会出现挤压形变。
在紧固件与被连接件之间加装平垫圈后，可以在一定程度上减少两者之间的相互摩擦，从而减轻甚至消除损伤被连接件表面的现象。
在以下情况下，被连接件表面不会有划痕或划痕不明显：
✧工件表面硬度远高于螺母表面硬度；
✧实际锁紧力远低于额定锁紧力，或者说锁紧力没有使紧固件和被连接件
产生弹性变形；
✧工件与螺母各自的接触面粗糙度足够低低（或说光洁度足够高）并且各
自的平面度很高。
四、 平垫圈材料的选择
根据平垫圈性能等级，推荐使用材料：
✧对于100HV级的可选用ST12、ST13及Q235、Q215、Q195等等，表面硬
度可达到110HV左右；
✧对于140HV级的可选用08F、08Al及10、10F等等，表面硬度可达到
140HV左右；
✧对于200HV和300HV级的应选用45、50、60、70钢或65Mn钢，可通过
热处理淬火回火达到200~300HV和300~400HV技术要求。
✧根据标准对于100HV 、140HV级的平垫圈可用低碳钢制造。
✧无机械性能要求的平垫圈一般用角料制造，如Q235A,有硬度要求但不
高时可以用较厚板料压延一下达到要求的硬度。
弹垫等防松用的垫圈一
般用65Mn 70# 或S 50CM-S 70CM制造，要经过热处理（淬火+回
火）
五、 平垫圈的使用
以下情况下，必须使用平垫圈：
✧被连接件硬度明显小于螺栓、螺钉、螺母的；
✧被连接件表面有易脱落涂层或其他表面防护要求的；
✧被连接件固定孔较大，无法给予紧固件必要支撑的（如长圆孔）；
✧连接副中包含弹簧垫圈的；
使用方式：
✧位置——平垫圈应加装在有防损伤要求的被连接件与紧固件之间。
✧方向——对于被连接件表面防护要求高的，可使光滑面朝向被连接件；
对于被连接件无表面防护需求的，可将光滑面朝向外侧，有利于装配美
观。