紧固件(螺栓螺母垫片)基本知识培训讲义-201404

紧固件（螺栓螺母垫片）基本知识培训讲义

作者：湖南孙斌

湖南孙斌，男，汉族，湖南双峰人，1989年毕业于湘潭大学。机械设计高级工程师、压力容器设计A2级审批员、焊工技能高级考评员、机电工程二级建造师。历任技术开发处长、化工机械制造分厂副厂长、设备动力部副部长、化工机械制造安装分厂副总工程师。已在中国机械化工科技杂志发表大量科技论文。湖南孙斌网易实名博客--“湖南孙斌-高级工程师-百科讲坛”https://www.360docs.net/doc/8011774559.html,/，点击流量已超过200万。

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目录

1 定义与分类

1.1 定义

1.2 紧固件分类

2 基本知识

2.1 紧固件的基本标识

2.2 涉及的标准与内容

2.3 螺纹

2.4螺丝头型

2.5紧固件材料（不包括全部垫片）

2.6螺栓性能等级的含义

2.7 热处理

2.8 紧固件表面处理

3 压力容器用紧固件

4 高压紧固件

5 验收基本要求

正文

1 定义与分类

1.1 定义

紧固件是将两个或两个以上的零件（或构件）紧固连接成为一见整体时所采用的一类机械零件的总称。

在各种机械、设备、车辆、船舶、铁路、桥梁、建筑、结构、工具、仪器、仪表和用品等上面，都可以看到各式各样的紧固件。

紧固件的特点：品种规格繁多，性能用途各异,而且标准化、系列化、通用化的程度极高也有人把已有国家（行业）标准的一类紧固件称为

标准紧固件，简称为标准件。

紧固件是应用最广泛的机械基础件。应用极为广泛，需求量很大。

1.2 紧固件分类

它通常包括以下12类零件：

材料要求：

碳钢或低合金钢

螺栓、螺钉和螺柱的材料要求（GB/T3098.1-2000）

螺母（粗牙螺纹）的材料技术要求（GB/T3098.2-2000）

不锈钢

螺栓、螺钉和螺柱（3098.3-2000），

螺母（3098.15-2000），

紧定螺钉（3098.16-2000）

有色金属

紧固件的材料要求（GB3098.10-93）

自攻类螺钉

1.自钻自攻螺钉的材料（GB/T3098.11-2000）

2.自挤螺钉（包括自攻锁紧螺钉）（GB3098.7-2000）

3.自攻螺钉由冷镦、渗碳钢制造（GB3098.5-2000）

4.木螺钉的材料牌号（GB922-86）

GB/T1231-91 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件

螺栓产品标准

使用最多的主要有

GB5780，为六角头粗杆半牙螺丝，其精度等级为C级产品，可用GB5782来代替

GB5781、为六角头全牙螺丝，精度等级为C 级产品。可用GB5783来代替

GB5782，为六角头粗杆全牙螺丝，其精度等到级为A级和B级

GB5783，为六角头全牙螺丝，其精度等级为A级和B 级

GB5784，GB5784为细杆半牙的六角螺丝

六角螺母产品标准

，常用的标准有：

GB52，薄，配GB5780

GB/T6170-2000，Ⅰ型螺母，较厚-0.8d，配GB5782

GB6172，薄，配GB5781

GB6175，Ⅱ型螺母。厚-1.0d，配GB5782

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见整体。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。

螺母的特殊类别

高强度自锁螺母

为自锁螺母的一个分类，具有强度高，可靠性强的一面。主要是引进欧洲技术作为前提，用于用于筑路机械、矿山机械、振动机械设备等，目前国内生产该类产品的厂家甚少。

尼龙自锁螺母

尼龙自锁螺母是一种新型高抗振防松紧固零件,能应用于温度-50～100℃的各种机械、电器产品中。目前,宇航、航空、坦克、矿山机械、汽车运输机械、农业机械、纺织机械、电器产品以及各类机械对尼龙自锁螺母的需求量剧增,这是因为它的抗振防松性能大大高于其他各种

防松装置,而且振动寿命要高几倍甚至几十倍。当前机械设备的事故有80%以上是由于紧固件的松动而造成的,特别在矿山机械中尤为严重,而

使用尼龙自锁螺母就可以杜绝由于紧固件松脱所造成的重大事故。

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。这种连接形式也是属于可拆卸连接。

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罗纹，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，如钢结构用高强度大六角头螺栓连接副。

12. 焊钉：

由于光能和钉头（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。保温钉

2 基本知识

2.1 紧固件的基本标识

每个具体紧固件产品的规格、尺寸、公差、重量、性能、表面情况、标记方法，以及验收检查、标志和包装等项目的具体要求。

产品的识别

（一）、螺栓各部位图示：

（二）、螺栓的标识：

如M20-2.5X150 5/16 -18 X 3”

称牙长称牙长

呼呼

径距度径数度

粗牙普通螺纹规格用字母“M”及“公称直径”表示

细牙普通螺纹规格用字母“M”及“公称直径X螺距”表示，其中尺寸单位“毫米”或：mm：不需注明，当螺纹为左旋时，在规格后加注字母“LH”

GB/T-5782-2000 螺栓M16 8.8级

GB/T-6170-2000 螺母M16 8级

2.2 紧固件涉及标准与内容

每种紧固件产品都要涉及一些几个方面内容的标准：

1) 紧固件产品尺寸方面的标准：具体规定产品基本尺寸方面的内容；带螺纹的产品，还包括螺纹的基本尺寸、螺纹收尾、肩距、退刀槽和倒角、外螺纹零件的末端尺寸等方面内容。

2) 紧固件产品技术条件方面的标准。具体又包括以下几个方面内容的标准：

a) 紧固件产品公差方面的标准：具体规定产品尺寸的公差和形位公差方面的内容。

b) 紧固件产品机械性能方面的标准：具体规定产品机械性能等级的标记方法以及机械性能项目和要求方面的内容；有的紧固件产品则将此项内容改为产品材料性能或工作性能方面的内容。

c) 紧固件产品表面缺陷方面的标准：具体规定产品表面缺陷种

类和具体要求等方面的内容。

d) 紧固件产品的表面处理方面标准：具体规定产品表面处理种类和具体要求等方面的内容。

e) 紧固件产品试验方面的标准：具体规定上述各种性能要求试验方面的内容。

3) 紧固件产品验收检查、标志与包装方面的标准：具体规定产品出厂验收时抽查项目合格质量水平和抽样方案，以及产品标志方法和包装要求方面的内容。

4) 紧固件产品标记方法方面的标准：具体规定产品完整标记方法和简化标记方法方面的内容。

5) 紧固件其他方面的标准：如紧固件术语方面的标准，紧固件产品重量的标准等。

2.3 螺纹

2.3.1螺纹

是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类：

（一）、普通螺纹：牙形为三角形，用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种，细牙螺纹的连接强度较高。

（二）、传动螺纹：牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。

（三）、密封螺纹：用于密封连接，主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。

2.3.2 螺纹配合等级：

螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。

（一）、英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级：1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。等级数字越高，配合越紧。在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。

等级数目越大公差越小。如图所示：

1B 2B 3B 内螺纹

基本中径

3A 外螺纹

2A

1A

1、1A和1B级，非常松的公差等级，其适用于内外螺纹的允差配合。

2、2A和2B级，是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。

3、3A和3B级，旋合形成最紧的配合，适用于公差紧的紧固件，用于安全性的关键设计。

4、对外螺纹来说，1A和2A级有一个配合公差，3A级没有。1A级公差比2A级公差大50%，比3A级大75%，对内螺纹来说，2B级公差比2A公差大30%。1B级比2B级大50%，比3B级大75%。（二）、公制螺纹，

外螺纹有三种螺纹等级：4h、6h和6g，

内螺纹有三种螺纹等级：5H、6 H、7H。（日标螺纹精度等级分为I、II、III三级，通常状况下为II级）

在公制螺纹中，H和h的基本偏差为零。G的基本偏差为正值，e、f 和g的基本偏差为负值。

如图所示：

公差G

H 内螺纹

偏差基本中径

外螺纹

f g h

e

1、H是内螺纹常用的公差带位置，一般不用作表面镀层，或用极薄的磷化层。G位置基本偏差用于特殊场合，如较厚的镀层，一般很少用。

2、g常用来镀6-9um的薄镀层，如产品图纸要求是6h的螺栓，其镀前螺纹采用6g的公差带。

3、螺纹配合最好组合成H/g、H/h或G/h，对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹，标准推荐采用6H/6g的配合。

2.3.3螺纹标记

M10×1–5g 6g M10×1–6H

顶径公差代号中径和顶径公差代号（相同）

中径公差代号

2.3.4机械螺纹的主要几何参数：

（一）、大径/牙外径（D、d）：为外螺纹牙顶或内螺纹牙底重合的假

想圆柱直径。螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公称直径。

（二）、中径（D2、d2）：D2=d2=D（d）－2x3H/8 ,式中H为原始三角形高：

H=（√3 /2）P=0.866025P(60O牙山角); H=0.960491P(55 O牙山角) （三）、小径/牙底径（D1、d1）：为外螺纹牙顶或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径。

（四）、螺距（P）：为相邻牙在中径线上对应两点的轴向距离或相邻牙山或两相邻牙谷间的距离。在英制中以每一英寸（25.4 mm）内的牙数来表明牙距（如下表）。

（五）、牙型半角（α/2）：牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，普通螺纹牙型半角为60O/2，韦氏牙（BSW）螺纹牙型半角为55O/2 。一般木螺丝牙山角度为60 O，尾尖角度60O。

（六）、螺纹旋合长度：为两相配合螺纹，沿螺纹轴方向相互旋合部分的长度。

2.3.5自攻、自钻螺纹的主要几何参数：

（一）、大径/牙外径（d1），为螺纹牙顶重合的假想圆柱直径。螺纹大径基本代表螺纹尺寸的公

称直径。

（二）、小径/牙底径（d2）：为螺纹牙底重合的假想圆柱直径。（三）、牙距（p）：为相邻牙在中经线上对应两点的轴向距离。在英制中以每一英寸（25.4

mm）内的牙数来表明牙距。

下表列举常用规格的牙距（公制）牙数（英制）1、公制自攻牙：

2、英制自攻牙：

3、日标墙板钉：

4、机械螺丝（机械牙）：

5、钻尾螺丝：钻尾螺丝有CSD（机械牙），BSD（自攻AB牙）两种。其牙距或牙数可分别参考机械螺丝（CSD牙）和自攻螺丝（BSD 牙）。

（四）、牙山角度和尾尖角度：牙山角为牙侧与牙侧间的夹角、尾尖角为螺纹未端尖角。

1、自攻牙：牙山角度为60O，尾尖角度为45 O±5 O。

2、墙板钉：牙山角度为60O，（也可依客户要求生产，如45 O±5 O）尾尖角度为25 O±3O。

3、夹板钉：（Chip board screws）牙山角度为40 O±3 O，尾尖角度为25O±3 O 或34O ±3O（客户特殊要求）。

4、钻尾螺丝：牙山角度为60 O±5 O，尾部针对不同规格的产品选用不同型号的夹尾针，夹尾的主要几何参数为夹尾径和伸出量。

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