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紧固件与连接件设计手册紧固件与连接件设计手册一、概述紧固件和连接件是机械设计中不可缺少的部分，它们的作用是将两个或多个部件连接在一起，使整个机器能够正常运行。
本手册旨在介绍紧固件和连接件的种类、选型、安装和维护等方面的知识，帮助读者更好地理解和应用这些零部件。
二、紧固件1. 紧固件的种类常见的紧固件有螺栓、螺母、垫圈、销钉等。
其中，螺栓是最常用的紧固件之一，它通常由头部、螺纹杆和螺纹尾组成。
螺母则是与螺栓配合使用的零部件，它通常由六角形或圆形头部和内侧有螺纹孔的柱体组成。
垫圈则是为了增加接触面积而加入到紧固过程中的零部件。
销钉则通常用于轴承或其他需要定位功能的场合。
2. 紧固件的选型在选择紧固件时，需要考虑以下因素：(1) 承载能力：即紧固件能承受的最大载荷，这取决于材料、直径、螺距等因素。
(2) 螺纹类型：常见的螺纹类型有UNC、UNF、Metric等，需要根据实际情况进行选择。
(3) 紧固件长度：需要根据连接部件的厚度和紧固件的承载能力来确定。
(4) 紧固件材料：常见的材料有碳钢、不锈钢、黄铜等，需要根据使用环境和承载能力来选择。
3. 紧固件的安装在安装紧固件时，需要注意以下事项：(1) 保持清洁：在安装前应将连接面清洁干净，以确保紧固件与部件之间没有杂物。
(2) 使用适当的工具：使用正确的扳手或扭力扳手可以确保紧固力达到要求，并避免过度或不足的拧紧。
(3) 交替拧紧：对于多个螺栓或螺母连接的部位，应交替拧紧以确保各个连接点均匀受力。
三、连接件1. 连接件的种类常见的连接件有销轴、轴套、联轴器、弹性联轴器等。
其中，销轴和轴套通常用于连接两个轴，联轴器和弹性联轴器则用于连接两个不同的机械部件。
2. 连接件的选型在选择连接件时，需要考虑以下因素：(1) 承载能力：即连接件能承受的最大载荷，这取决于材料、直径、长度等因素。
(2) 连接方式：常见的连接方式有键槽连接、锥形套口连接、螺纹连接等，需要根据实际情况进行选择。
普通紧固件连接施工工艺标准1. 总则1..1 使用范围本施工工艺标准适用于钢结构制作和安装中作为永久性连接的普通螺栓、自攻钉、拉铆钉、射钉等的连接施工。
1..2 编制参考标准及规范《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205—20011.2 术语、符号1.2.1 术语（1）普通紧固件：本标准中是指结构连接施工中所用的普通螺栓、自攻钉、拉铆钉、射钉等的总称。
（2）普通螺栓连接：将普通螺栓、螺母、垫圈和连接件连接在一起，形成的一种连接形式。
（3）预拼装：为检验构件是否满足安装质量要求而进行的拼装。
1.3 施工准备1.3.1 技术准备（1）熟悉图纸，掌握设计对普通螺栓、自攻钉、拉铆钉、射钉等普通紧固件的技术要求。
（2）分规格统计所需的普通紧固件数量。
1.3.2 材料要求（1）普通螺栓1)螺栓按照性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 等十一个等级，其中8.8 级以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理，通称为高强螺栓，8.8 级以下(不含8.8 级)通称为普通螺栓。
2)普通螺栓按产品质量和制作公差的不同，分有A 级和B 级(精制螺栓)、C 级(粗制螺栓)。
钢结构用连接螺栓，除特殊注明外，一般即为普通粗制C 级螺栓。
常用螺栓技术规格有：六角头螺栓－C 级(GB5780)和六角头螺栓－全螺纹－C 级(GB5781)。
3)普通螺栓作为永久性连接螺栓，当设计有要求或对其质量有疑义时，应进行螺栓实物最小拉力荷载实验，试验方法见GB50205—2001 附录B。
检查数量为每一规格螺栓随机抽查8 个，其质量应符合现行国家标准《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》GB3098 的规定。
4)A 级、B 级精制螺栓连接是一种紧配合连接，目前基本上已被高强度螺栓连接所替代。
（2）自攻钉、拉铆钉、射钉连接薄钢板采用的自攻钉、拉铆钉、射钉等其规格尺寸应与被连接钢板相匹配。
1.3.3 主要机具（1）普通螺栓主要施工机具为普通扳手。
五金辅料是指在五金制品制造和安装过程中所需的各种辅助材料，包括各种紧固件、连接件、轴承、密封件、涂层等。
五金辅料的分类可以根据其用途、材质、形状等方面进行。
以下是常见的五金辅料分类：
1.紧固件：紧固件是指用于连接或紧固两个或多个物体的零
件，包括螺丝、螺母、螺栓、铆钉等。
根据用途，紧固件可
以分为建筑紧固件、机械紧固件、汽车紧固件、电子紧固件
等。
2.连接件：连接件是指用于连接两个或多个物体的零件，包括
铆接件、焊接件、卡箍、穿销等。
根据用途，连接件可以分
为建筑连接件、机械连接件、汽车连接件等。
3.轴承：轴承是指用于支撑旋转轴或其他旋转体的零件，包括
滚动轴承、滑动轴承等。
根据用途，轴承可以分为机械轴承、汽车轴承、电子轴承等。
4.密封件：密封件是指用于密封各种缝隙或空间的零件，包括
密封圈、密封条、密封垫等。
根据用途，密封件可以分为机
械密封件、汽车密封件、电子密封件等。
5.涂层：涂层是指在金属或非金属表面上形成的一层保护层，
包括防腐涂层、防水涂层、绝缘涂层等。
根据用途，涂层可
以分为机械涂层、汽车涂层、电子涂层等。
总之，五金辅料的分类可以根据其用途、材质、形状等方面进行。
了解五金辅料的分类可以帮助五金制品制造商和安装商更好地选择和使用各种辅助材料，从而提高产品的质量和性能。
技术交底单（6）安装和质量检查的钢尺，均应具有相同的精度，并应定期送计量部门检定。
（7）连接高强度螺栓、精制螺栓等和涂料均应有质量证明书，并符合设计要求和国家标准的规定。
同一批号、规格的螺栓、螺母、垫圈配套装箱待用。
（8）摩擦面处理。
摩擦面采用喷砂（丸）、砂轮打磨、酸洗等方法进行处理，使摩擦系数符合设计 要求（一般要求达到 0.45 以上）。
摩擦面不允许有残留氧化铁皮，并要待生成赤锈面后安装螺栓， （一般处理后，露天存 10d 左右的状态用）喷砂（丸）处理的摩擦面不必生锈即可安装螺栓。
采用 砂轮打磨摩擦面，打磨范围不小于螺栓直径的 4 倍，打磨方向与受力方向垂直，打磨后的摩擦面应 无明显不平。
摩擦面防止被油污，油漆等污染，如污染应彻底清洗干净。
（9）检查螺栓孔的孔径尺寸，孔边毛刺必须彻底去掉。
（10）高强度螺栓连接副的质量，必须达到技术条件的要求，不符合技术条件的产品，不得使用。
因此，每一制造批必须由制造厂出具质量保证书。
（11）高强度螺栓连接副运输到工地后必须进行有关的机械性能检验，合格后方准使用。
○1 运到工地的大六角头高强度螺栓连接副应及时检验其螺栓负载、螺母保证载荷、螺母及垫圈硬度、 连接副的扭矩系数和变异系数。
检验结果应符合钢结构用高强钢大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈 与技术条件（GB/T1228~1231）的规定，合格后方准使用。
（12）大六角头高强度螺栓施工前，应按出厂批复验高强度螺栓连接副的扭矩系数、每批复验 5 套， 5 套扭矩系数的平均值应为 0.11~0.15 范围内，其标准偏差不应大于 0.010。
三、普通紧固件连接施工工艺。
1、铆钉连接（1）发现铆钉松动、铆头开裂、铆钉剪断、漏铆等应及时更换、补铆，或用高强螺栓更换（应计算 作等强代换），不得采用焊补、加热再铆方法处理有缺陷的铆钉。
更换铆钉时，应首先更换损坏严重 的铆钉，为避免丰产的振动削弱临近的铆钉连接，局部更换时宜用气割割除铆钉头，但施工时，应 注意不能烧伤主体金属，也可锯除或钻去有缺陷的铆钉。
10.2.1螺纹紧固件10.2.1.1螺母10.2.1.2螺栓、螺柱10.2.1.3螺钉10.2.1.4垫圈和挡圈10.2.2铆钉10.2.3销10.2紧固件紧固件主要种类有螺纹紧固件、垫圈、挡圈、销和铆钉等，广泛应用于机械、冶金、电器、建筑和交通运输等设备和工具上。
10.2.1螺纹紧固件10.2.1.1 紧固件服役条件和性能要求紧固件种类繁多，工作条件也有很大差异。
在机械设备中，紧固件的作用主要是连接、紧固和密封。
由于工作场合不同，分别会承受静载荷、动载荷、冲击、振动等各种作用，一般要承受拉应力和剪应力，有时还要承受交变应力。
在特殊场合，还承受腐蚀、高温、低温的作用。
紧固件的失效形式主要为脆性断裂和疲劳失效。
因此，对紧固件材料有以下要求。
（1）应有足够的抗拉强度、屈服强度、疲劳强度和适当的硬度。
（2）应具有良好的塑性和切削加工性能。
（3）对于高强度重要的螺栓用材料，要求高的抗拉强度、韧性和良好的淬透性、低的缺口敏感性、较高的抗弯强度和疲劳强度。
（4）对于高温下使用的螺纹紧固件材料，要求具有高的抗松弛能力、足够的强度、低的缺口敏感性、良好的抗高温氧化性和抗蠕变能力、一定的高温持久强度。
（5）对于低温工作的紧固件用材料，要求较高的低温韧性和低的韧脆转变温度。
（6）对于腐蚀介质中工作的螺纹紧固件材料，要求具有良好的耐蚀性。
10.2.1.2通用螺纹紧固件通用螺纹紧固件包括螺栓、螺柱、螺钉和螺母，用量最大，适用范围最广。
（1）通用螺纹紧固件的力学性能螺栓、螺钉和螺柱的力学性能见表10.2.1，螺母的力学性能见表10.2.2。
表10.2.1 螺栓、螺钉和螺柱的力学性能（机械设计手册第4版，p5-64～5-65,表5-1-62）表10.2.2 螺母的力学性能(机械设计手册第4版，p5-67～5-68,表5-1-64)(2) 通用螺纹紧固件用材料制作通用螺纹紧固件可采用冷做成形、切削成形和热压成形。
冷作成形的紧固件一般采用冷作用钢，其牌号和力学性能见表11.2.3。
切削成形的可采用国标中所有牌号的普通碳素钢、碳素结构钢和合金结构钢，普通碳素结构钢的力学性能见表11.2.4，碳素结构钢的力学性能见表11.2.5，合金结构钢的力学性能见表11.2.6。
热压成形的采用锻件用碳素结构钢和锻件用合金结构钢，其力学性能见表11.2.7。
表11.2.8给出了不同强度级别、不同直径的螺栓、螺钉推荐选用的材料，表11.2.9给出了不同级别螺母推荐选用材料。
表11.2.3 冷作用钢的牌号和力学性能（热处理手册2，P230-231，表6-5）表11.2.4 普通碳素结构钢的力学性能(实用工程材料技术手册，P138,表4-3)表11.2.5 碳素结构钢的力学性能（实用工程材料技术手册，P142，表4-7）表11.2.6 合金结构钢的力学性能（实用工程材料技术手册，P185-188，表4-55）表11.2.7 锻件用碳素结构钢和锻件用合金结构钢的力学性能（新编金属材料手册，P75-77,表3-17；P86-93,表3-28）表11.2.8 不同强度级别、不同直径的螺栓、螺钉推荐选用的材料（热处理手册2，P231，表6-6）表11.2.9 不同级别螺母推荐选用材料（实用工程材料技术手册，P351，表5-39）（3）通用螺纹紧固件材料的热处理材料进行热处理的目的是为后面的加工成形作准备。
成形方法不同，热处理工艺也不同。
1）冷成形材料的球化退火冷成形钢在成形之前进行球化处理，可降低硬度，提高塑性，这样在冷作成形时不易产生裂纹。
表11.2.10给出了一些钢材常用退火工艺。
表11.2.10 一些钢材常用的退火工艺（热处理手册2，P232，表6-7）2）切削成形材料的热处理工艺通过对材料进行热处理，使材料具有片状珠光体组织，在切削加工时不粘刀、易断屑，从而得到光滑的表面。
碳素钢、低合金钢一般采取正火处理，中碳钢进行退火处理。
切削成形材料的热处理工艺见表11.2.11。
表11.2.11 切削成形材料的热处理工艺（热处理手册2，P233，表6-8）（4）螺纹紧固件的热处理螺纹紧固件成形后，还要进行热处理，已获得所需要的力学性能。
表11.2.12为碳素结构钢35、45制螺栓和螺母的热处理工艺和参数。
低碳低合金钢制作的螺栓螺母的热处理工艺及参数见表11.2.13，合金结构钢制螺栓螺母的热处理工艺及参数见表11.2.14。
表11.2.12 碳素结构钢35、45制螺栓和螺母的热处理工艺和参数（热处理手册2，P234，表6-10）表11.2.13 低碳低合金钢制作的螺栓螺母的热处理工艺及参数（热处理手册2，P235，表6-11）表11.2.14 合金结构钢制螺栓螺母的热处理工艺及参数（热处理手册2，P235-236，表6-12）(5) 选材料时要注意的事项根据螺纹紧固件成形方法不同，对材料的要求也不同。
选择螺纹紧固件材料时，应注意以下问题。
1）冷镦或冷挤压成形的紧固件要求材料的塑性好、变形抗力小、表面质量高，以保证冷作成形过程中不会开裂。
一般选用冷镦用钢。
2）热锻成形的紧固件要求材料具有良好的热塑性，不产生裂纹，要选用热加工用钢。
3）切削成形的紧固件要求材料的切削性能好，所以要求材料的组织为片状珠光体组织，甚至选用易切削钢。
10.2.1.3 耐腐蚀紧固件（1）材料及其力学性能要求高耐蚀的紧固件应选用不锈钢制造。
螺纹紧固件用各种不锈钢的牌号、力学性能见表11.2.15.注：d为螺纹直径。
（2）成品或半成品热处理不锈钢螺纹紧固件的热处理工艺见表11.2.16。
表11.2.16 几种不锈钢螺纹紧固件的热处理工艺（热处理手册2，P241-242，表6-20）10.2.1.4 耐高温紧固件高温条件下工作的紧固件，紧固件材料要选用耐热钢或合金。
不同材料紧固件最高工作温度见表11.2.17。
一些钢的高温力学性能见表11.2.18，抗松弛性见表11.1.19。
表11.2.17 不同材料紧固件最高工作温度表11.2.18 一些钢的高温力学性能（热处理手册2，P243-244，表6-22）表11.1.19 一些钢的高温抗松弛性（热处理手册2，P245-247，表6-23）10.2.1.5 耐低温紧固件在低温下工作的紧固件，在温度低于某一临界值，韧性急剧下降。
选用材料时，要注意在较低的温度下一定要保持一定的韧性。
表11.2.20为在低温下使用的制造螺纹紧固件的材料及其在不同温度下的韧性表11.2.20低温下使用的制造螺纹紧固件的材料及其在不同温度下的韧性（热处理手册2，P245-247，表6-23）10.2.2垫圈、挡圈10.2.2.1一般垫圈一般垫圈材料为普通碳素结构钢（Q215、Q235）、碳素结构钢(35、45)和合金结构钢（65Mn、60Si2Mn 等）。
制作时不做热处理。
10.2.2.2弹簧垫圈弹簧垫圈采用弹簧钢制作，其材料牌号和热处理工艺见表1.2.21。
表1.2.21 弹簧垫圈采用弹簧钢的材料牌号和热处理工艺钢号热处理工艺65Mn 820～840℃淬火+380～400℃回火60Si2Mn 860～880℃淬火+380～400℃回火70 780～830℃淬火+380～400℃回火10.2.3销销的材料种类很多，多用的材料及其热处理见表11.2.22。
安全销多采用35、45、50、T8A、T10A等表11.2.22 销的材料及其热处理(热处理手册2，P249，表6-26)销套多采用40、35SiMn和40Cr，热处理后硬度为40～50HRC。
10.2.4铆钉铆接可以两种同质或不同质的材料连接起来。
铆接主要应用于严重冲击或剧烈振动的金属构件上或焊接技术受限制的场合，如起重机的构架、铁路桥梁、建筑、造船、重型机械等方面。
在航空航天飞行器结构的连接，主要是铆接。
铆钉常用的材料及其热处理工艺见表1。
表1 铆钉常用的材料力学性能及其热处理工艺、表面处理材料力学性能，不小于________________________________ _______________________________________ 热处理工艺表面处理种类牌号σb/MPa σs(σ0.2)/MPa δ5/%___________________________________________________________________________________________________________ 碳素钢Q215A、Q215B 335～410 215 31 退火Q235A、Q235B 375～460 235 26 退火10 335 205 31 退火ML10 333 206 31 退火镀锌钝化15 375 225 27 退火ML15 373 226 27 退火镀锌钝化1Cr18Ni9Ti 520 205 40 淬火___________________________________________________________________________________________________________ 铜及其合金T3 200 40 退火钝化或不处理275 10 不退火钝化或不处理H62 330 110 49 退火钝化或不处理600 500 3 不退火钝化或不处理H63 300 90 3～4 退火钝化或不处理633 450 49 不退火钝化或不处理H59-1 420 140 5 退火钝化或不处理550 400 45 不退火钝化或不处理___________________________________________________________________________________________________________ 铝及其合金1050A 65 201035 ≤120 252A01 淬火+时效阳极化处理3A21 110 40 305B05 退火阳极化处理2A10 淬火+时效阳极化处理。
