紧固件fastener的好处

中文名称:紧固件
英文名称:fastener
定义:用于联接和紧固零部件的元件。
所属学科:机械工程(一级学科);机械零件(二级学科);紧固件(三级学科)
  紧固件
紧固件在市场上也称为标准件,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。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、通用化的程度极高。紧固件是应用最广泛的机械基础件,需求量很大。
简介
  紧固件是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件。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。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、通用化的种度也极高。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。
  紧固件包括:螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈、销
  紧固件,市场上也称为标准件。 是作紧固连接用的一类机械零件,应用极为广泛.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。因此,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。
  由于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,是分别规定在几个国家(行业)标准中,例如有英制、德制和美制。
  紧固件是应用最广泛的机械基础件。随着我国2001年加入WTO并步入国际贸易大国的行列。我国紧固件产品大量出口到世界各国、世界各国的紧固件产品也不断涌入中国市场。紧固件作为我国进出口量较大的产品之一,实现与国际接轨,对推动中国紧固件企业走向世界,促进紧固件企业全面参与国际合作与竞争,都具用重要的显示意义和战略意义。
  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。市场上也称为标准件。
零件
  它通常包括以下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。
标准
  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。
1 标准(常用的是德标和美标)
  GB (国标)ISO(国际标准)
  DIN (德制) JIS (日标)
  ANSI /ASME (American National Standards Institute – ANSI;American Society Of Mechanical Engineers – ASME)(美标)
  BS (英制) IFI =Industrial Fastener Institute是美国工业紧固件协会的标准 BA (英制)
2 螺纹
  M. MF (公制牙)
  UNC.(美制粗牙)
  UNF (美制细牙)
  UNEF (美制超细牙)
  B.S.W. 标准惠氏粗牙系列,一般用途圆柱螺纹 (英制牙)
  B.S.F. 标准惠氏细牙系列,一般用途圆柱螺纹 (英制牙)
  fine pitch thread 细牙
  full thread 全螺纹
3 螺丝头型
  IHH=ind hex head 锯 六角头
  PH=phillips 十字槽
  Pan 圆头(盘头)
  Oval 半沉头
  H.W.H.. 六角小法兰
  H.W.F. 六角大法兰
  CSK 沙拉头(沉头)
  Large wafer 大扁平头
  Bugle 喇叭头
  Truss 盘头带垫
  Pozi 米制槽
  Serra-tion 垫下带花
  Flower Head 开花头
  6-bobes recess 内梅花
  Cup head杯头
4 常见紧固件名称
  split washer弹簧垫片(一般厂家会管washer叫“华司”)
  flat washer平垫片 [1]
  Self tapping screw自攻螺丝
  Self drilling screw自钻螺丝
  drywall screw 干墙螺丝/干壁螺丝/墙用螺丝
  high low screw高低牙螺丝
  collated screw链带螺丝
  Concrete screw 水泥螺丝
  Tri-lobular thread screw三角螺丝
  kep nut 锁紧螺母
  acorn nut 盖形螺母
  wing washer 翼型垫片
  eye bolt 吊环螺栓(也叫环首螺栓, 其实这个叫法很多,大概是不同地区的缘故)
  Piston bolt 活塞螺钉
  Winding bolt 线圈螺钉
  Hexagon head bolts 六角头螺栓
  Hexagon flange bolts 六角法兰螺栓
  Carriage bolt 马车螺栓
  Square head bolt方头螺栓
  Flat countersink square neck bolts 沉头方颈螺栓
  Flat counter sunk nib bolts 沉头带榫螺栓
  Cross recessed pan head tapping screws 十字槽盘头自攻螺钉
  (如果在图纸上看到标注# 2或# 20等,是指该螺丝的头部适合2号或者20号的螺丝起子)
5 表面处理方式
  兰锌 ZU
  黒锌 ZB
  彩锌 ZC
  白锌 ZI
  氧化黑色 BL
  亮镍 EN
  亮铬 CR
  BO=black oxide 氧化发黑(如果仅仅标注black,是指做染黑处理)
  Zinc plated 镀锌
  cementation 渗碳
  nylon patch耐落 (刚看到的时候是直接按照字面翻译的“尼龙片”,拿给经理看的时候经理对照图纸看了半天跟我说你你去查下耐落的英文,果然---)
6 其它图纸上可能出现的标注
  螺纹大径:Major Diam
  中径:Pitch diam
  底径:Minor diam
  通止规:Go/No go gage
  机械性能:mechanical and physical properties
  unified thread 统一英制螺纹
  Lustrate hydrogen after galvanizing to avoid hydrogen embrittlement 镀后去氢,防止氢脆
  Case carburization 表面渗碳
  With across flats 对边
  With across corners 对角
  Radius of fillet:头下圆角
  Transition thread length 过度螺纹

  本次调查共访问和调查了13家国内汽车紧固件公司,被调查公司均已经通过TS16949体系认证。平均1辆轿车的紧固件约1500个,每辆车螺栓装配的总时间约2.5~3.2h。可见紧固件的品种和质量对主机水平及整车质量具有重要影响。本文从高强度螺纹紧固件生产的工艺过程人手,对高强度螺纹紧固件的国产化和供货质量的管理工作进行分析。
  1.高强度螺纹紧固件产品流程
  高强度螺纹紧固件生产的工艺过程为原材料改制→冷镦成形→螺纹加工(滚丝或者搓丝)→热处理→表面处理→分选包装,10.9级以上一般采用热处理后滚丝工艺。
  2.汽车紧固件材料
  高强度螺栓常用的钢材牌号为8.8级螺栓用35钢、45钢、ML35钢;10.9级螺栓用35CrMo;40Cr;12.9级螺栓用35CrMo,42CrMo、SCM435。
  汽车标准件用国内材料主要以宝钢公司生产的材料为主,其在国内轿车轮胎、商用车发动机等特种高强度紧固件的用钢市场占有率较高。目前,宝钢公司已成为一汽、东风、上汽等公司特殊标准件用钢的指定厂家。

  UNF 细牙系列的统一螺纹
  UNEF 超细牙系列的统一螺纹
  UNS① 特殊系列的统一螺纹
  UNR 圆弧牙底恒定螺距系列的统一螺纹 圆弧牙底的UNR、UNRC、UNRF、
  UNREF、UNRS只用于外螺纹而没有内螺纹
  UNRC 圆弧牙底粗牙系列统一螺纹
  UNRF 圆弧牙底细牙系列统一螺纹
  UNREF 圆弧牙底超细牙系列统一螺纹
  UNRS 圆弧牙底特殊系列统一螺纹
  NPT② 一般用途的锥管螺纹 美国标准
  ANSIB1.20.1牙型角为60°的英制管螺纹
  NPSC 管接头用直管螺纹
  NPTR 导杆连接用锥管螺纹
  NPSM 机械连接用直管螺纹
  NPSL 锁紧螺母用直管螺纹
  NPSH 软管连接用直管螺纹
  NPTF 干密封标准型锥管螺纹 美国标准
  ANSIB1.20.3 Ⅰ型
  PTF-SAE SHORT 干密封短型锥管螺纹 Ⅱ型
  NPSF 干密封标准型燃油用直管内螺纹 Ⅲ型
  NPS1 干密封标准型一般用直管内螺纹 Ⅳ型
  ACME③ 一般用途的梯形螺纹 美国标准
  ANSIB1.5
  牙型角为29°的英制传动螺纹
  ①尺寸和公差使用与标准系列相同的公式计算的标准系列之外的所有直径与螺距组合。
  ②我国的60°圆锥管螺纹GB/T12716-1991与之等效。
  ③ACME螺纹包括一般用途的和定心的两种配合的梯形螺纹,其中一般用途者与我国标准GB/T5796-1986规定的梯形螺纹的性能相类同
紧固件的普通螺纹规格表示方法
  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”
  10.9级和12.9级发动机用紧固件进口材料主要来自日本神户、日本新日铁、韩国浦项等公司。进口材料淬透性好、纯净度高,装配稳定。成本约高于国内材料的15%-20%。
  目前,国内高强度螺栓生产质量最好的上海特强公司从原材料(进口)、冷镦工艺、热处理、表面处理全部按照日本合资方的流程生产,其质量稳定,但成本较高。国内规模最大的汽车标准件公司??东风汽标对乘用车用紧固件的材料选用也是以进口材料为主,商用车选用宝钢公司材料。
  国内紧固件用原材料基本是热轧状态,而像日本等国生产的紧固件用钢基本上是可直接冷镦状态,用户无需预处理,可从环节上降低成本。
  紧固件失效的常见失效形式有装配拉长、疲劳断裂和延迟断裂。
  3.冷镦成形和螺纹加工(滚丝或搓丝、攻牙)

  磨制:grinding
  红打:hot forging
  冲压:punching
7 海关编码
  73181500 螺栓
  73181600 螺帽
  73182100 垫圈
  73181100方头螺钉
  73182300铆钉
  73181400自攻螺钉
  73182400 销及开尾销
  国外常用英制螺纹的代号、名称和标准号
  标记代号 名称(或用途) 国别 标准号 备注
  B.S.W. 标准惠氏粗牙系列,一般用途圆柱螺纹 英国标准
  BS84 牙型角为55°的英制螺纹
  B.S.F. 标准惠氏细牙系列,一般用途圆柱螺纹
  Whit.S 附加的惠氏可选择系列,一般用途圆柱螺纹
  Whit 惠氏牙型的非标准螺纹
  UN 恒定螺距系列的统一螺纹 美国标准
  ANSIB1.1 标准牙型(牙底是平的或随意倒圆的)的内、外螺纹
  UNC 粗牙系列的统一螺纹

中国汽车紧固件行业发展现状
  近三十年来,随着我国制造业的强势发展,紧固件产业作为制造业生产链上不可或缺的基础件,同样取得了长足进步。据统计,全国有近2万家紧固件生产企业,其对经济发展的贡献是有目共睹的。
  不容置疑,2008年由金融危机引发的全球性经济风暴致使整个紧固件行业的生产经营状况受到冲击。尤其是那些出口外向型生产企业,业务量急剧下滑,有的厂家的日产量只有平日的三四成;有些抵御风险能力不足的厂家,甚至只能关门避险了。随着金融风暴的影响渐行渐远,从2009年底始,全国紧固件行业的生产元气已大体恢复。2010年以来,不少紧固件企业的生产形势相当喜人,基本上达到2008年同期的水平,有的企业产值甚至还有新的增长。

  4.热处理
  热处理调质是为了提高紧固件的综合力学性能,满足产品规定的抗拉强度值和屈强比。调质热处理工艺对原材料、炉温控制、炉内气氛控制、淬火介质等都有严格的要求。主要控制缺陷有材料的心部碳偏析、材料及退火过程中的表面脱碳、冷镦裂纹、调质中的淬火开裂和变形。
  热处理工艺:上料→清洗→加热→淬火→清洗→回火→着色→下线。

  Wrenching height 扳拧高度
  Rockwell 铬氏硬度
  Vickers 维氏硬度
  Brinell 布氏硬度
  Metallography microscope 金相显微镜
  Salt spray device 盐雾试验箱
  Tensile testing machine 拉力试验机
  Cold forming 冷打
  Hot forging 红镦
  P C 8 = property class 8 机械性能8级
  原材料:Raw material
  球化退火:Annealing
  冷拔:Drawing
  冷镦:Forming
  机加工:Machining
  螺纹成型:Roll Threading
  热处理:heat-treatment
  表面处理:finish
  去氢:Lustrating hydrogen
  检验:Inspection
  包装:Packing
  入库:Stocking
  车床:lathe

  时至今日,紧固件行业以速度换市场和用成本换资本的优势已经弱化,在过去的发展过程中,主要拥有成本优势而缺乏核心竞争力优势,属低成本的、低技术的外延式扩张模式;只有创造价格差别的能力,而缺乏创造产品差别的能力。这种情况决定了紧固件行业的制造属性,而非创造属性。大而不强缺乏核心竞争力的生产方式在日益激烈的市场竞争和应对经济发展转型的形势下,不少企业难以为继,紧固件企业已进入发展的瓶颈期,面临新的挑战。
  一个紧固件企业的良性发展,必须建立企业的核心竞争力和培养产业的内在动力,但当前我国大多数紧固件企业由于创新能力不足,缺少知识产权的先进技术少,企业的技术人才匮乏,生产队伍不稳定,一线员工未经足够培训且流动性又大,企业日常生产穷于应付繁杂的低端或较低端产品,被动式的生产模式和不稳定的市场环境。不可否认,诸如人力资源匮乏、核心技术缺位以及市场拓展乏力这些内源性缺陷的存在,必定对行业的发展造成负面影响。
高强度汽车紧固件调查报告
  被调查的紧固件企业80%左右有热处理设备,且采用台湾热处理工艺线居多;工艺线设备为连续式网带炉,带气氛保护,并由计算机控制气氛、温度和工艺参数。
  存在的问题有淬火介质缺少冷却性能测定、碳势控制不稳定、炉温效验周期过长等容易引起热处理缺陷的环节。

  在十一五期间转变经济发展方式未取得实质性进展,面对十二五规划制定的现代化产业体系构造背景下的新型的工业化进程,紧固件行业的发展实际上已处于瓶颈期。目前,不少厂家的生产规模基本稳定,也鲜有新的紧固件厂投产,是产业的发展已经达到饱和阶段吗?实际上并不尽然。
  探其究竟,主要还在于目前我国紧固件企业所生产的多为低端产品,生产方面有饱和的倾向,在较高端产品的生产方面却还大有发展空间。如不少中高端乘用车的发动机螺栓、底盘轮胎螺栓,有60%-65%必须进口。关键是行业的技术水平,技术装备和产业能力还达不到相应的要求。
  汽车标准件的制造生产企业,全国为数不多的70-80家。多年过去,除了40余家通过了汽车零配件供应商质量管理体系的认证,获得少数品种的国外品牌汽车紧固件的制造生产外,大多数的企业还跨不进规模的汽车紧固件的生产领域,有的只能靠贴牌生产。究其原因,在于汽车紧固件的生产具有核心技术、生产能力和产品质量的不可替代性,汽车紧固件属于技术密集型的高附加值商品,而一些产业平台还达不到这一高度。
  螺纹紧固件的质量除材料外,成形设备和螺纹加工设备及模具(生产工艺及其装备)是保证其质量的关键因素。尤其是大批量多品种供货状态下,对加工精度要求高的汽车紧固件,如何保证产品的一致性及缺陷的预防是紧固件生产面临的问题之一。
  被调查公司的冷镦设备和螺纹加工设备,其国产设备约占40%,台湾设备占50%,进口(欧美、日本)设备约占10%;常见缺陷有尺寸和形位公差超差、头部折迭、螺纹流线镦断、齿部皱纹和裂纹等。
  对于高效、高精度专用机床的引进,国内企业也在调研、探索之中,如上海宜众公司2004年花费1400万元引进一台瑞士Herdbar五工位冷镦机;东风汽车标准件公司引进意大利SACMA公司的冷成形设备;上汽标公司引进美国G.I公司的在线涡流分选仪等。
  目前,国内紧固件厂限于资金或其他原因,较多采用国产设备和台湾设备来生产汽车用紧固件,对于保证大规模生产高端紧固件产品的尺寸公差和形位公差,应该加大在线监控手段和模具制作水平。消除生产中的不合格品,从而保证主机厂、整车厂的装配质量。



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