紧固件概念及发展情况介绍

紧固件的概念

-标准件之都编制组监制

说到紧固件，就会想到螺栓（俗称螺丝或螺丝钉）、螺母（俗称螺帽或螺丝帽）。螺栓、螺母几乎成了紧固件的代名词。实际上，紧固件种类很多，本书后面将会详细阐述。

紧固件素有“工业之米”之称，在人们的生产活动中有着十分重要的地位和作用。随便拆开一抬机器，就会发现许多紧固件。美国《纽约时报周刊》2007年4月18日的“最佳选”特刊，将螺栓列为过去一千年中最重要的发明之一。中国ARJ21-700型飞机总设计师吴光辉先生也盛赞紧固件“数以万计、类以群分、连结构、接系统、小物大为”。2007年8月，台湾地区华航公司一架波音737-800型客机在日本冲绳降落后起火爆炸，后来的调查发现，一处螺栓一垫圈紧固件组松动并将客机邮箱戳破，导致燃油外泄直接造成了本次事故。

那么如何给紧固件下一个科学的定义呢？

在日常生活中，关于紧固件的解释很多，有的说：“紧固件是应用最广泛的机械基础件”，有的说：“紧固件是作紧固件连接用且应用极为广泛的一类机械零件”，也有的说：“紧固件是用于机械零部件紧固和连接的标准件”，还有的说：“紧固件是将两个或两个以上的零件（或构件）紧固连接件成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称”……不一而终。 《现代汉语大辞典》将紧固件解释为：“用于使被链接的零件紧固连接的机械零件。”

《辞海》将紧固件解释为：“将两个或两个以上的零件（或构件）紧固连接在一起时所用的零件的统称。”

百度百科给紧固件下的定义（全国科学技术名词审定委员会会审定公布）是：“用于连接盒紧固零部件的元件。”

以上这些说法都包含有正确的方面，但都不完整。

一方面，“紧固件”一次不具体地指某一个零件，而是泛指用于紧固和连接的所有零件。

另一方面，紧固件不独立存在与人类的生产生活实践中，总是作为各种成套设备的组成部分存在。和其他机械、电器元件一样，紧固件也是构成产品的基本单元，它可以是一个一个的零件，也可以是由两个或两个以上的零件构成的组件。用“零件”来定义紧固件不准确。

又一方面，紧固件应用领域十分广泛，并不仅限于及其零部件的链接，用“机械零件”、“机械基础件”等机械行业特定的词语来定义紧固件不合适。

再一方面，紧固件也包括标准紧固件和非标准紧固件两种类型。这一点，用“标准件”来定义紧固件也不恰当。

综上所述，标准件之都给紧固件下一个定义：

紧固件是用于各种零部件连接和紧固的元件的总称。

卡箍类和锁类产品广泛用于各种系统安装结构中，但都不属于通常所讲的紧固件范畴；考虑到它们在保持各连接单元处于固定位置这一功能上与紧固件具有相同性。

和其他科技发明一样，紧固件也是人类的发明，是人类智慧的结晶，是人们在认识自然、改造自然和征服自然的过程中逐步产生和发展起来的，是人类生产生活实践的直接产物。据标准件之都提供资料显示，公元前3世纪前后希腊科学家阿基米德第一次提出了螺旋线的描述。

16世纪前后，制钉工人开始生产带螺旋线的钉子，这些钉子能够更牢固地进行连接。

1780年左右，螺丝刀（螺纹旋具）在伦敦出现。工匠们发现用螺丝刀旋紧螺钉固定比用榔头敲打，得更好，遇上细牙螺钉时更是这样。

1797年，“车床之父”——亨利莫兹利在英国发明了全金属制造的精密螺纹车床；次年，威尔金逊在美国制成了一种螺母和螺栓制造机。这两种机器都能生产通用的螺母和螺栓。课件螺栓和螺母作为紧固件在当时已经相当普及。

1936年，美国的亨利M飞利浦申请了十字螺钉钉头专利。这标志着紧固件技术有了重大进展。

……

作为紧固件的发展历史，还有很多东西需要进一步的考证。

有文字显示，大约在公元前3000年，世界上的第一辆战车就在美索不达米亚（西南亚地区）出现了。是否可以推断，那时候已经有了初期的紧固件呢？这些问题，就留给有兴趣的读者去解决吧！可以肯定的是，一些比螺栓、螺钉、螺母更简单的紧固件比如销钉、实心铆钉等的历史一定可以追溯到更早的历史时期。

随着科学技术的进步和紧固件用量的增加，人们逐渐认识到，很多紧固件产品可以为不同行业、不同系统通用；采用通用化、系列化和组合化的方式开展紧固件设计并以专业化的方式组织其生产，不仅有利于整合利用社会资源、降低紧固件产品的科研生产成本，而且有利于提高产品的质量和可靠性，更好地满足使用要求。于是，紧固件领域开始分化。大多数紧固件产品，以通用化、系列化和组合化的方式开展设计，以专业化的方式组织生产，出现了专业从事紧固件科研生产的行业，形成了多行业、多系统通用的紧固件产品及相应标准；少数专业性很强、不能或暂时不能进行通用化的紧固件产品仍由相关的专业厂按专用零部件的方式组织设计和生产，通常没有标准。普遍称已经制定了标准的紧固件为标准紧固件，称没有指定标准的紧固件为非标准紧固件。这一分化逐渐形成了非标准紧固件和标准紧固件共存的产品格局，使社会分工进一步细化，社会资源又一次得以优化组合。标准件之都对这一定义的地域性有切实的考证，在北方有“中国紧固件之都”称呼的永年县，那里人们称紧固件为标准件，是标准化的紧固件简称，在南方如浙江、广东等紧固件产出较大的省份都称紧固件。

从与非标准紧固件产生分化开始，标准紧固件就成了整个紧固件行业发展的旗舰。非标准紧固件不断地转化为标准紧固件。标准紧固件产品和紧固件标准的种类、数量越来越多，标准化和标准的技术水平越来越高。标准化标准体系的发展历程从侧面反映了紧固件行业的发展状况。

按照2011年8月完成的《中国机械工程技术路线图》，未来中国和世界机械工程技术的发展将呈现绿色、智能、超常、融合与服务五大趋势。作为机械工程家族中最具代表性的一员，紧固件行业的发展服从于这种趋势。

1、绿色设计制造趋势

绿色设计制造是指在保证产品功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代设计制造模式。它强调产品从设计、制造、使用到报废的整个产品生命周期中符合环境保护要求、不产生环境污染或使环境污染最小化、对生态环境无害或威海极少、资源利用率最高、能源消耗最低。

当前，环境问题已经成为世界各国关注的热点。它要求产业发展改变其传统模式，推行绿色技术，发展绿色材料和绿色能源，建立绿色设计数据库和知识库，生产绿色产品，并用法律、法规规范企业行为。过去那种以最少的投入，用最简陋的设备，依靠廉价的劳动力，以牺牲能源和环境为代价进行作坊式生产，致使产品质量差、生产效率低、资源浪费大、能源消耗高、环境污染重的方式与可持续发展要求很不和谐，它带来的环境问题已经成为人们心中永远的痛。产业发展绿色化势在必行。

紧固件绿色设计制造的具体内容可以概括为：设计过程系统化、并行化、最优化和无纸化；试验过程虚拟化；产品圈寿命周期洁净化。

立足于“中国紧固件件之都”-永年县，标准件之都是最提倡这种模式的，永年县标准件高产量的背后是严重的环境污染，迫切需要改善，而这种绿色设计制造模式是永年县标准件当下最需要的生产模式，希望在未来几年经过标准件之都的努力能够实现这种模式。

2、智能化设计制造趋势

智能化设计制造是绿色设计制造的自然延伸，也是企业提升能力、压缩成本的必然选择，是紧固件产业自动化、数字化、网络化发展的最终归宿。

在经济全球化、生产国际化和环境问题日益凸显的今天，差异化和品牌建设的无限机会与同质化、盗版及全球标准的无限挑战并存，传统驱动力不足、新客户带来新竞争等问题以及越来越高的清洁、安全、节能和降耗等要求使经营环境日趋复杂。紧固件绿色设计制造的决策目标体系（TQCSRE）是产品上市时间（T）、产品质量（Q）、产品成本（C）、为用户提供的服务（S）、资源消耗（R）和环境影响（E）的集成，是一个难以用一般数学方法进行处理的多目标优化系统，需要用人工只能方法，借助专家系统来进行分析和处理。

紧固件设计制造系统智能化包括制造过程的智能化和装备的智能化。

3、超常设计制造趋势

现代科学技术发展日新月异，人类生产、生活的空间不断拓展和延伸，人们过去习惯了的各种界限不断被打破，极大、极小概念不断被刷新，对紧固件提出的要求也越来越高，紧固件的各种指标一次又一次地超越“常规状态”。

超常紧固件的设计制造技术——超常设计制造技术与常规产品的设计制造技术大不相同，原有的方法在系统创意、物理建模、目标优化等方面遭遇严峻挑战。

紧固件超常制造技术包括两方面的含义：一是设计制造在超常规状态下使用的紧固件产品；二是研究、设计、制造超常紧固件产品的工艺和技术，如超精密制造技术、超高性能产品制造技术和超常成型技术等。

4、融合设计制造趋势。

融合是对现有划定边界的突破，是要消除传统行业间的进入壁垒，以便产生新的产业发展模式、新的行业规则和新的管理体制，为企业提供扩大规模、开发新产品和开拓新服务的巨大商机。融合设计制造不紧能给企业带来经济效益，还能给企业创造制度绩效，形成开放性的产业体系。自20世纪90年代以来，伴随着新技术革命的步伐和大型跨国公司的发展的主要内容有以下两个方面：

（1）多学科的交叉融合。将紧固件设计制造技术与信息技术、网络技术、多媒体技术、材料结束、成套设备技术等各种高新技术以及各种先进文化融合，以创新设计技术和结构技术，产生新型成套设备、新型紧固方式、新型紧固结构及新型紧固零部件，扩展产品功能，丰富紧固件产品体系，孕育新的制造工艺、新的加工设备，推动紧固件行业效率产生质的跃变，推动紧固件产品质量提升，为紧固件发展不断注入新的活力和生机。

（2）工艺复合。很多种制造工艺、多种工序集成到一台设备上，实现集成创新，大大减少工序环节和场地占用，提高工作效率和产品质量。

5、服务化设计制造趋势

服务化设计制造是工业化发展的必然趋势，是基于设计制造的服务和面向服务的设计制造的融合，也是基于生产的产品经济和基于消费的服务经济的融合，是一种为了实现制造价值链中各利益相关者的价值增值，通过产品和服务融合、客户全程参与、企业相互提供生产性服务和服务性生产，实现分散制造资源的整合和各自核心竞争力的高度协同，达到高效创新的一种设计制造模式，是设计制造与服务相融合的新型产业形态。

紧固件设计制造服务化是要突出主业生产、强化研发和营销、打造全程供应链。突出主业生产即围绕主业组织精益生产，抓住主导产品和关键环节，把生产做精、做透、做强，客服低水平的大规模生产风险，创造更多核心价值；是在技术上不断创新，形成更多的自主知识产权，培育更强的核心竞争力。强化研发和营销是要抓住创造核心价值的两头，达到强化服务的目的，把增值环节做充分。打造全程供应链是要走出企业自身圈子，组织从市场调研开始到产品回收利用结束这一完整流程所涉及的不同主体，包括原材料供应企业、零部件配套企业、业务外包企业、物流运输企业、商品流通企业及其他相关合作单位，共同组成一条完整的价值链，并关注链条上不同主体的价值感知，通过创建品牌整合资源，构建具有动态稳定结构的全程供应链系统，从企业内部服务转变为供应链全程服务，从根本上提升创造价值的能力。

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