緊固件簡介

本簡介將提供一些工業的基本術語, 在學習這些術語之前, 必須

選擇一些適當的觀念. 在緊固件業界, 一個成功的業務員是銷售緊固

而不是緊固件本身.

緊固件定義 : 將兩個或兩個以上的物件彼此互相固定的一種機

械裝置.

換句話說, 緊固件是一種五金件, 對用戶來說他們本身沒有任何

價值, 但是合適的運用, 他們就可以滿足客戶的需要了. 這就是緊固,

緊固是一個系統, 緊固件只是這個系統中的五金件而已, 一個業務員

必須學會依據用途, 緊固件功能和緊固系統來思考, 這也就是說, 當一

個用戶想要緊固兩個或兩個以上的物件時, 業務員必須理解這種用途,

並且能夠建議一種合適的緊固件, 用戶關心的是緊固, 而不僅是緊固

件. 接下來, 我們來學習緊固件的一些組成, 要想學好這些組成, 就必

須遵照應用功能的觀念, 永遠記得, 除非理解了他的用途, 否則你永遠

也無法找到他想要的緊固件.

每一個緊固件都有幾部分組成, 以不同的順序組合就可以實現一

定的功能.

1. 尾Point 2. 螺紋 Thread 3. 頭部 Head 4. 驅動系統 Driver

Systems 5. 其餘部分

每一組成部分都有數種形式, 可以按構造和功能性來劃分. 學習

的時候請致力於特定的用途, 這樣你就能更好的理解緊固, 永遠記得,

用戶要買的是緊固而不是緊固件本身. 大多數應用場合, 尾部是緊固

件實現功能的第一部分, 它首先接觸到工作面.

在應用上緊固件開始工作是從尾部開始, 這就是緊固件尾部的作

用.

尾部啟動緊固件可以有以下幾個作用 :

1. 啟動螺紋.

2. 對中或定位.

3. 穿透.

4. 鑽孔.

所有的尾部都有啟動螺紋的作用, 許多尾部還另有上面所列作用

中的一項.

有一些尾部只是啟動螺紋, 如下所列.

1. 鍛尾或墩尾( Die Point or Header Point ) : 打製尾部比較經濟的方法

是在鍛粗時同時打尾, 這樣會產生一個倒角, 頂部直徑將小於齒根

直徑. 尾部變形量大約比最大的小徑小10%左右, 角度大約40~50度,

或55~65度, 這樣在螺紋孔或螺母中至少就很容易啟動緊固件.

2. 滾尾( Rolled Point ) : 長螺樁或長螺栓, 在製尾時有效的辦法是頂部

倒角類似於鍛尾, 最後一個半螺紋被輾牙機輕微輾製成凹形, 此種

方式較易在鑽孔, 螺紋孔或螺母中導入緊固件.

3. 推拔尾( Tapered Point ) : 幾乎所有的自攻螺絲都是這種尾部( 薄板

螺紋, 切削螺紋, 成型螺紋 )這種推拔尾用在於鑽孔且孔無螺紋, 緊

固件必須自己攻出配合螺紋. 且有一些尾部除了啟動螺紋外還可以

用來輔助對中或定位.

4. 狗尾( Dog Point ) : 尾部截面直徑略小於螺紋小徑, 通常尾部延伸長

度大約是螺紋公稱徑的三分之二. 狗尾經常用於導入螺紋. 定位同

時避免損傷螺紋, 而且能提高生產效率, 減少安裝時間.

5. 錐尾( Cone Point ) : 一台精密的成型設備可以包括角度在內的任何

加工. 比如光整的表面, 精確的長度, 任何希望的外形的尖銳尾部以

滿足特定需要, 錐尾通常用來定位.

下面的一些型式可能被用來對中和或穿透材料.

6. 釘尾( Pinch Point or Nail ) : 這是一種耗時不久的方式, 可以做成

40度, 60度或90度, 根部斷面大致成圓形, 在表面有夾斷的痕跡. 用

於幾塊薄板的對中或多個組件安裝的前導, 或者較薄鋼板的穿透.

7. 鑽尾( Gimlet Point ) : 鑽尾是一種有螺紋的錐形尾, 通常的尖角角度

在40度~50度中間(也有30度的), 用於自攻螺絲螺紋如Type A,

TypeAB, 木螺絲, 方頭螺釘等. 它可以有對中, 導入螺紋, 攻出螺紋

和鑽透的作用.

下面是一種用在組件的鑽孔和攻出螺紋, 導入螺紋的尾部.

8. 鑽孔螺絲, 自鑽孔的自攻螺絲, 它特殊的尾部可以鑽透1/4”厚的金

屬板, 只要有足夠的長度, 好處在於無須預製孔, 無須沖孔, 鑽孔和

攻螺紋, 節省了組裝成本. 多帶有慣用的驅動部位.

接下來介紹一些尾部物理特性的術語, 用來明確表述一個特定的

尾部.

1. 尾角( Point Angle ) : 尾部所形成的夾角.

2. 尾部直徑( Point Diameter ) : 緊固件最末端的直徑, 有時對個別尾部

型式也稱為”倒角徑”.

3. 尾長( Point Length ) : 沿緊固件軸向, 從最末端開始的尾部長度有

時對一些特殊的尾部形式也叫”倒角長”或”導入長”.

螺紋( Thread )

現在你應該對緊固件的第一種要素 : 尾部的功能有個整體的概

念, 緊固件中參與緊固作用的第二種要素是螺紋.

螺紋 - 以圓柱體外表面上的螺紋線為結構類型構成的山形部份.

螺紋線的一個例子就是一種圓柱形纏繞線圈彈簧, 例如圓珠筆的

彈簧, 所謂螺紋就是沿著一個軸纏繞的傾斜平面以獲得机械方面的便

利.

緊固件中的螺紋的作用就是將旋轉運動轉變為線型運動. 在緊固

件轉動同時, 它進入主件直到它達到作用點. 這就是旋轉運動轉變為

線型運動. 通過旋轉運動使緊固件到位. 並且正是螺紋使得緊固件獲

得有用的位置.

現在你必須用一些基本螺紋術語來充實你自已.

螺紋的側邊 :

1. 螺腹( Flank ) : 螺紋側面.

2. 螺峰( Crest ) : 聯接螺腹的表面, 距離柱面最遠.

3. 螺谷( Root ) : 聯接相鄰兩個螺紋的側面, 與柱面相鄰, 緊固件最薄

弱的地方, 因為它的截面最小.

4. 螺距( Pitch ) : 沿軸向, 從螺紋的一個點到下個螺紋的對應點的距離.

5. 螺腹角( Thread Angle or Flank Angle ) : 螺紋側面夾角, 幾乎所有

標準的機械螺紋都是60度.

6. 大徑( Major Diameter ) : 緊固件螺紋的最大直徑.

7. 小徑( Minor Diameter ) : 螺紋的最小直徑.

8. 中徑( Pitch Diameter 有效徑 ) : 內外螺紋互相配合時所假定的一個

距離. 其定義為大約是在螺峰與螺腹間的中點位置到另一邊螺峰

與螺腹間的中點位置的直徑.

9. 螺紋高( Thread Height ) : 方向垂直於螺紋軸, 數值等於螺峰與螺腹

間的距離.

10.導程( Lead ) : 沿螺紋旋轉一周後獲得的直線距離.

11. 外螺紋( External Thread ) : 圓柱外表面形成的螺紋. 如 : 螺絲.

12. 內螺紋( Internal Thread ) : 圓柱內表面形成的螺紋. 如 : 螺帽.

13. 右手螺紋( Right Hand Thread ) : 當沿著軸向觀察時, 這種螺紋會

沿著順時針方向向後傾斜方向結合, 除非另行規定, 基本上所有

螺紋都是右手螺紋.

14. 左手螺紋( Left Hand Thread ) : 這種螺紋會以相對緊固件柄逆時

針方向結合.

15. 切削螺紋( Cut Thread ) : 這種螺紋是通過採用成形切削工具將材

料從表面上移走而形成的, 通常用於內螺紋加工.

16. 滾製螺紋( Rolled Thread ) : 這種螺紋是由一種成形工具製成的.

當這種工具被壓入胚料表面時, 可以沿徑向取代材料. 通常用於

外螺紋成型. 所有友匯的外螺紋都是由這種辦法製成的.

17. 螺紋結合長度( Length of Engagement ) : 內外螺紋所互相結合的

長度.

18. 螺紋結合比( Percentage of Thread Engagement ) : 內外螺紋所互相

結合時自垂直於螺紋軸方向所互相疊合的長度.

19. 雙導程螺紋( Double Lead Thread/Twinfast Thread ) : 一個緊固件

在同一柱面上有兩個螺紋. 導程(每次旋轉獲得的距離)等於兩個

螺距.

20. 螺紋級數( Class of Thread ) : 螺紋級數是通過公差或指定的公差

來區分. 對內和外螺紋有幾個螺紋級數. 它們分別是1B, 2B, 3B,

1A, 2A, 3A. 種類2A及2B是指定最廣泛並適用於商業緊固件.

21. 每英吋螺紋數 : 螺紋長度每英吋整個螺紋的個數或螺距的個數.

這些是描述螺紋的術語.

標示螺紋時, 第一步所要標示的就是螺紋的大徑. 大徑在1/4”或

以上規格, 僅通過測量即可知曉具體尺寸. 而對於1/4”以下的規格則

可採用編號的形式, 而非英制的分數來表示. 機械螺絲的編號從#0到

#12, 木螺絲和自攻螺絲( 僅Type A部份 )則從#0 - #18依次遞增. 每一

個編號都有一等值的英制小數相對應, 可以通過測定螺紋的直徑而獲

得一系列不同類型的數值範圍. 無論怎樣, 只要通過常規的測量儀器,

比如游標卡尺或外徑分釐卡就可確定螺紋的規格, 一旦小數的數值確

定, 就可通過圖表了解到相應所屬的編號. 第二步, 即要了解螺絲的每

英吋螺紋數, 就像術語本身所提示的, 即表示整個牙長中任何一英寸

中螺紋的數量. 這個數據可以直接通過細數螺紋數來獲得, 但一種更

簡單, 更精確的方法則是利用螺紋比對器或牙規來達到目的. 確定每

英寸的螺紋數並不需要截取至少一英寸的牙長, 如果半英寸牙長有

10個螺紋, 該緊固件的每英寸螺紋數即為20個. 大徑和每英寸螺紋數

之間有著諸多特定的聯繫, 這些聯繫決定了螺紋的系列屬性.

螺紋類型是多種多樣的, 但在美國工商業市場上真正有意義的螺

紋類型並不多, 最主要的四種類型是 : Type A, Type B, 統一制粗螺紋,

統一制細螺紋. 類型的劃分是根據它們的粗細程度來制定的, 在相同

的大徑前提下, 每英寸螺紋數越少, 螺紋越寬.

有關螺紋的粗細程度, 有以下兩項通用規則 :

1. 螺紋越寬, 所形成的螺旋線越陡峭. 即 :

(a) 當螺紋線變陡峭時, 起始部分的距離增加( 距離是由轉數達成

的 ).

(b) 當螺紋線變陡峭時, 需要更多的旋轉扭矩達成旋轉.

2. 對於一個既定的螺紋直徑, 螺紋越寬, 螺紋高度越高. 即 :

(a) 當螺紋高度增加時, 螺紋結合得越緊密(移動的趨向越小).

(b) 對於一個給定的大徑, 當螺紋高度增加時, 小徑減小(因橫截

面面積減小, 降低了最終的鎖緊強度).

每英寸螺紋數

公稱直徑 A型 B型或 AB型粗螺紋細螺

紋

0 40 48 - 80

1 32 42 64 72

2 32 32 56 64

3 28 28 48 56

4 24 24 44 48

5 20 20 40 44

6 18 20 32 40

7 16 19 - -

8 15 18 32 36

10 12 16 24 32

12 11 14 24 28

1/4 10 14 20 28

5/16 10 12 18 24

3/8 10 16 24

7/16 14 20

1/2 13 20

5/8 11 18

3/4 10 16

7/8 9 14

1 8 12

Type A和Type B是自攻螺絲或一般金屬板螺絲的常用螺紋類型,

Type A具有比Type B更寬的螺紋. Type A螺紋的牙端常有尖銳的錐度,

對於對準和旋緊緊固件都有輔助作用, 而事實上這點就說明了為什

麼Type A比較通用, 螺紋本身就揭示了其對於薄金屬板, 木材, 石膏上

的充分應用, 但Type B螺紋對作用於這些材料也有同等功效.

Type B型的牙端比較鈍, 僅有鎖緊緊固件的作用. Type B螺紋除

與” Type A螺紋有相同應用外, 對於厚金屬板, 塑料製品, 模鑄件等也

大有用武之地. Type AB兼有Type A和Type B的優點, 是三種自攻螺

紋中最通用的一種, 它的尖錐頂端具有幫助旋緊的輔助作用, 同時

Type B的螺紋類型又適合於各種應用場合. Type AB的類型因其多用

性及節約存儲經費的優越性, 已被建議替代Type A和Type B的螺紋. (

譯註 : 在較新版自攻螺絲標準中Type A已不建議使用而由Type AB代

替 )

統一制粗牙和細牙是機械螺絲的螺紋類型, 統一制粗牙具有比細

牙更寬的螺紋.

細螺紋因其在應用上不如粗螺紋廣泛, 因而更易下定義, 當被鎖

緊的物體較纖細時, 細螺紋就比較適合發揮它的最大結合力度; 當緊

固件被用於細微處的調節時, 比如汽化器的調節螺絲或需要高扭力強

度的時候, 它的作用亦見體現. 細螺紋的類型被最廣泛的應用在汽車

和航太工業上.

粗螺紋由於在應用上體現了高度的效用而更受人們青睞, 因為其

所增加的螺紋高度減少了緊固件被拉脫出的可能性, 故在鎖緊較柔軟

的材料時特別理想.通常, 粗螺紋比細螺紋鎖緊時移動的可能性小. 同

時, 粗螺紋對於需要快速組合的零件亦是十分理想的, 它會有助於加

快單位長度的安裝時間. 這都是因為螺紋越寬, 緊固件每一旋轉周期

的距離(即導程)越長. 當用每分鐘X轉速的起子操作時, 相同規格的緊

固件, 粗螺紋會比細螺紋更早到達相對應的位置. 在大量組合的過程

中, 時間就是金錢, 這一因素可能會對成本核算造成極大的差異.

影響螺紋最後的因素是螺紋的級別. 螺紋級數可用公差等級而相

互區別開來, 外螺紋或螺栓是用後綴的”A”來表示的, 內螺紋則用”

B”表示.

1A & 1B : 一般商用, 螺紋旋合較鬆, 適用於快速組裝場合.

2A & 2B : 大批量普通商用螺栓, 螺帽, 螺絲的標準化生產零件.

3A & 3B : 用於高品質的要求, 可使螺紋部分得以較緊密的結合.

5級 : 主要用於螺椿和其接口部位, 旋合需較大的轉力矩以使其

半永久的組合.

螺紋的級數僅適用於機械螺絲的螺紋, 不可用於標示自攻螺絲的

螺紋.

如果客戶未特別標明螺紋級數, 應該就是2A或2B級, 因為通常

2A及2B比較普遍, 而特殊生產所需的3A級別比2A昂貴許多.

螺紋的標示由兩或三個要素組成, 取決於討論的究竟是機械螺絲

還是自攻螺絲. 無論是自攻螺絲還是機械螺絲, 所必須要描述的是大

徑及每英寸螺紋數, 有書面和口頭表達方式兩種 :

書面方式 : 螺紋公稱直徑後加連字符, 然後標明每英寸螺紋數.

口頭方式 : 先表述螺紋公稱直徑, 再說明每英寸螺紋數.

而對於機械螺絲的級數, 就只要表述在最後. 記住, 若無特別

標明, 即指2A.

總之, 緊固件螺紋的功效和意義就是將旋轉運動轉變為直線運動.

頭型( Heads )

這一章節討論的是螺絲頭型及其應用. 特別需要注意的是應用方

面的下列描述 :

頭型 – 緊固件一端製成增大形狀之部分並構成承面.

承面 - 支撐或定位緊固件的部分, 通常通過承面來裝卸螺絲.

承面有兩種基本類型, 平承面(與緊固件桿部垂直)和錐承面

(與緊固件桿部形成角度). 前者在多數情況下為承受作用於緊

固件的負荷力而服務, 後者除延續平型承面相同的作用外, 還

可用於定位. 有錐承面的緊固件通常所指的是埋頭頭型.

頭型的不同應用, 初步取決於承面的功能及頭部傳送轉力矩

的能力.

常用平型承面的螺栓和螺栓類型

1. 盤頭( Pan Head ) : 可替代圓頭和大扁頭的新設計, 頭部低直徑大,

頭部外圍圓周沿接表示特性的高型邊緣, 使其對於高強度的扭矩

發揮驅動作用, 與穴頭在頭型方面有微小差別.

2. 圓頭( Round Head ) : 是過去最常用的頭型, 現已被盤頭取代而不

建議使用.

3. 頂柱頭( Fillister Head ) : 標準的扁圓頂柱頭的直徑較圓頭小, 但

由於槽深的關係因而比較高, 較小的直徑使作用於小面積的壓力

增大, 可緊密組合於凸緣及增高的表層. 由於在為保證集中性而

設置的鑽孔模具中打頭, 它們可以被成功的應用於內鑽孔的穴中.

4. 圓頂寬邊頭( Binding Head ) : 因頭下內切束縛和減弱了對於電線

組成部分的磨損, 因而最普遍的應用於電器及收錄機中, 為中低

頭型以其較充分的承面提供了較有吸引力的設計類型.

5. 大扁圓頭( Truss Head ) : 也稱橢圓頂寬邊頭, 是一種低型, 巧妙設

計的大直徑頭型. 當附加作用的組合公差允許時, 可用於覆蓋具

有較大直徑的金屬板洞. 也可建議用盤頭替代.

6. 單向一字槽頭型( One Way Slot Head ) : 這是一種創造性的防鬆

頭型, 一旦組合不易解除, 但卻可用一般標準的螺絲起子起動. 這

項簡單的設計通常可以解決組合中的成本問題, 增加生產數量,

為製造過程創造驚人的經濟利益.

7. 六角承穴頭( Indent Hexgon ) : 一種具扳手頭高兼有六角頭型尺

寸的緊固件. 六角形完全由反孔的模具冷卻成型, 頭部頂端有一

處明顯的凹陷.

8. 六角承穴華司頭( Indent Hexgon Washer Head ) : 如標準的六角承

穴頭型, 但同時在頭部基底有一華司面起到保護裝配的完成, 以

免扳手損壞. 有時候事物的作用遠比外觀重要.

9. 整緣六角頭( Hex Head, Trimmed ) : 這是一種扭矩作用於六角頭

部的標準類型, 有將銳利的尖角修整到接近公差範圍的特點. 可

被推荐於一般商業用, 也可適用於各種標準的模式和各種螺紋直

徑. 因其必需的第二道工序使其比一般六角承穴貴.

10. 承窩頭( Socket Head ) : 圓柱體頭部內有較深的六角承穴, 常見的

有高強度承窩頭的Cap Screw. 較深的承穴使高轉力矩作用於緊固

件上.

11. 十二點( Twelve Point ) : 高圓柱體頭型上分布十二個外點, 有華司

面承受施予緊固件的負荷. 由於設計上為提供高度的扭矩帶來便

利, 因此常用於高強度的緊固件.

12. 外梅花頭( Torx, External ) : 一中等高度的六角小葉型頭型兼帶華

司承面. 它的設計包括直面與華司面垂直, 扭矩承面在圓形突出

的部分(小葉中)傳輸力矩. 這樣的設計最高程度的利用了外驅動

系統, 使力矩能夠發揮到極至. 高轉力矩的傳輸沒有改變頭部自

身.

錐形承面

1. 平頂埋頭( Flat Head ) - 標準角度為80~82度, 用於表面需緊密接合

的緊固件. 承面部位可提供良好的中心性.

2. 扁圓埋頭( Oval Head ) - 全稱為”Oval Countersunk”, 這種頭形類似

於標準的平頂埋頭, 但應用更廣泛. 另外, 一個圓形, 整齊的上表面,

設計上也更吸引人.

3. 承穴平頂, 承穴扁圓埋頭( Flat and Oval Heads With Undercut ) - 和

標準的平頂埋頭, 扁圓埋頭一樣, 頭角為的80~82度, 只是承頭部位

高度要小1/3, 用於簡易產品或者特別短的長度. 說得詳細點, 它用

於標準的埋頭孔, 而且非常適用於緊密配合件.

4. 平頂埋頭(埋頭100度) – 這種特殊的平頂埋頭螺絲正逐漸應用於

要求緊密配合的表面, 建議用在軟的材質上以分解壓力於更大和

更少角度的表面, 特別適用於鋁, 軟塑料等.

以下是一些關於各種頭型的物理性能的描述, 應該逐步掌握.

1. 頭角( Head Angle ) - 指頭部兩個承面之間的角度, 通常為82度或

100度.

2. 頭徑( Head Diameter ) – 頭部之最大直徑.

3. 頭偏心度( Head Eccentricity ) – 緊固件頭的軸線與緊固件桿部的

軸線之偏心量.

4. 頭高( Head Height ) – 對平承面來說, 頭高為從頭頂面之最高點到

承面間之距離. 對錐形承面來說, 頭高為從頭頂面最高點到頭部與

桿部交接處之距離. 對小平頂埋頭來說, 頭高為從承面的交叉處到

凹槽底部之距離. 對扁圓埋頭來說, 頭高為整個頭部的高度.

5. 頭長( Head Length ) – 對矩形或不規則形, 頭長為沿著最長對稱軸

線所量出的長度.

6. 頭推拔角( Head Taper ) – 指頭部成型時其側邊或頭部側邊和軸線

所形成的角度, 它並不適用於傳統的埋頭, 不應和頭角的概念混淆.

7. 頭寬( Head Width ) – 在六角頭, 方頭或十二棱頭二平行面間所量

出之長度. 而矩形或不規則形頭則為沿著頭之最短軸之間所量出

之長度.

驅動系統( Driver System )

通過了解每個元素的功能, 你現在應該知道緊固件的作用. 在一

開始的時候, 螺紋的功能是將旋轉運動變為直線運動, 直到緊固件處

於有用的, 實用的地位. 而這一點通常與頭形有關, 因為頭部的功能決

定了緊固件的安裝和裝配.

對所有的緊固件來說, 還有另外一個基本要素, 就是驅動系統. 在

研究螺紋和頭部時, 我們常常要討論到”扭矩”. 扭矩是指引起旋轉所

必須用的力量, 那也是驅動系統引入緊固件的地方, 而它的功能在於

將扭矩從驅動用在緊固件上. 在整個系統中, 扭矩的充分傳送是使得

緊固件變得實用最重要的一點. 驅動系統在整個安裝過程中都要用到,

任何的失敗都很明確的意味著客人沒有得到合格的緊固件性能.

對有螺紋的緊固件來說, 有兩種基本的驅動系統, 一個是外部驅

動系統, 一個是內部驅動系統. 外部驅動系統其驅動要素是在整個頭

部, 扳手在外面工作.而內部驅動系統其驅動要素是在緊固件的頭部,

扳手在裡面操作.

外部驅動系統等同於頭形 : 六角頭, 六角驅動系統, 十二棱頭驅動

系統等.

驅動系統具有許多性能 :

1. 能夠傳送力矩.

2. 脫出防止( Tendency to Cam-Out ).

3. 末端施力要求( End-Loading Requirements ).

4. 裝配方式.

5. 製造困難度.

6. 工具適用性.

Cam out是指在安裝時, 扳手脫出. 易損壞頭部和緊固件本身, 增

加成本, 這種現象常被稱為”reaming”.

End-loading, 沿軸向的力可以防止安裝時扳手脫出, 但同時也會引

起工作人員疲勞, 而這又會導致工作關係緊張, 提高費用.

在決定選擇何種驅動系統前, 業務人員必須了解緊固件的應用,

力矩要求和驅動系統能力.

一個業務人員應該知道以下幾點:

a. 客人要求什麼?

b. 需要多大的扭矩?

c. 要使用何種裝配方法?

d. 需要多大的夾緊力?

e. 客人需要哪種承受面?

f. 那一種驅動系統最適合上述要求?

若要有效的計算出來, 就要掌握緊固件的應用和功能, 你要給客

人提供他所想要的和他所需要的. 你對緊固件掌握的程度決定了你能

做到多好.

一字槽( Slotted Recess )是最古老的一種槽型, 就和他的名稱一

樣, 通常都是在緊固件頭部沿直徑割槽成型(但有時也是直接在頭部

沖出來), 對所有的驅動系統來說這也是最普遍的.

這種驅動系統的效果取決於頭部的高度和平整度, 像平頭和崗山

頭, 這是因為頭高越大, 割槽越深, 而頭部越平整, 驅動力就會更靠近

頭部的外緣, 扭矩更有效.

若在實際應用時, 要求更高的扭矩, 剪切是一個問題. 即使是較深

的結合, 在驅動起子和一字槽之間也很難找到很好的配合. 而目前存

在於驅動器和緊固件之間的空隙, 會引起不垂直性. 當驅動器在外力

作用下沒有垂直時, 起子會損壞一字槽的邊緣而引起剪切. 頭部越小

或者越圓, 這種現象越容易發生.

一字槽不太適用於快速安裝, 例如裝配線上, 驅動起子會從槽的

一端滑到另一端, 如果驅動起子的中心基本和緊固件的中心對齊, 則

驅動起子有效. 如果沒有對齊, 那肯定會導致頭部損壞, 同樣, 驅動起

子也可能旋落到表面, 直接作用在緊固件上, 引起損壞.

隨著扭矩加大的需要, 也要求加載以防止剪切.

一字槽不存在製作問題, 但在大多數情況下, 也確實需要第二次

割槽成形, 驅動起子的有效性目前並沒有問題.

一字槽最適用於那些不要求高扭矩的地方, 尤其是那些需要在許

多不同的環境下裝卸和調整的, 最好的例子就是汽化器上的調整螺絲.

同樣這種槽型也常用在易消耗的, 需修理和拆卸的緊固件上, 例如 :

割草機, 旋轉設備等等.

十字槽( Phillips Recess )源自十字形槽穴範疇, 像十字路口.

十字槽的邊傾斜交於槽底部的中間, 通常位於緊固件頭部的中心.

它相對比較深, 能夠幫助驅動起子校正. 有時槽深已經到達緊固件的

頸部, 在這種情況下, 緊固件的強度極限被潛在的削弱.

它僅適用於從低到中的扭矩需要, 因為它的無法避免的易滑出性,

這也是由槽形的斜邊造成的. 總的來說, 每英寸1.7磅 - 1磅的扭矩, 不

會引起滑出, 但超過這個數值的扭矩作用在十字槽上時, 就會導致滑

出, 惡性循環. 許多時侯, 這種惡性循環會使得緊固件的槽形徹底失去

工作能力.

這種惡性循環同樣會引起驅動起子的損耗, 在很多情況下工具的

壽命都會縮短, 增加成本.

十字槽具備良好的校正性, 適用於自動裝配線.

製作上沒有任何問題, 在頭部成形時一次成形, 不需要再做第二

次加工.

工具應用廣泛. 適用於手動和自動裝配線上低扭矩要求的埸合,

例如 : 超薄鋼板到薄鋼板, 薄鋼板到軟木, 軟塑料.

FREARSON RECESS是另一種十字槽, 俗稱“reed & price”槽.

它的設計非常類似於十字槽, 但是槽的邊是垂直的, 而且底部是

尖的.

因為這些細微的差別, FREARSON具有比十字槽更優越的驅動性

能, 但也同樣會有一些缺點, 會有滑出現象.

這種驅動系統能夠用於低到中扭矩要求的埸所, 扭矩越大, 槽形

和工具損壞程度越大, 目前製作沒有問題.

由於這種驅動系統應用不是很廣泛, 相應的驅動器供應有限, 在

評估時需考慮到這一點.

凡是十字槽能夠使用的地方, FREARSON也能夠使用, 有些埸合

不適宜用十字槽的, 也可以用.

米字槽( Pozi Recess )是一種十字形槽穴, 它是在克服上述兩種槽

形的缺點上發展起來的.

基本設計類似於十字槽, 但有額外的凹槽, 俗稱”肋骨”.

適用於低到中扭矩要求的埸所, 相對於前兩種槽形有很大的改善,

能夠大大減少滑出的機率.

米字槽也要求end-loading以防止滑出, 但可以承受更高的扭矩而

不會傷害槽和驅動起子.

由於其基本設計類似於十字槽, 也具有良好的中心度, 適用於自

動裝配線.

米字槽的成型工藝類似於十字槽, 也是在頭部成形時一次成形,

不需要第二次加工.

工具容易獲得, 但要獲得最佳效果, 應使用米字槽專用工具, 有些

人嘗試著用十字槽驅動工具, 但效果並不好.

由於米字槽的優越性, 凡是上述兩種槽形能夠應用的埸合, 它都

能用. 也能用在較大的扭矩, 例如重型薄板和薄板, 螺紋切割機和螺紋

成型機, 可塑性材料做的緊固件, 和自動机器上的要求低扭矩的螺絲.

六角穴承窩( Hex Recess )驅動系統正如他的名字所表示的, 在緊

固件的頭部有一個六角形穴, 常用於”Socket head cap screws”, 一種高

強度緊固件.

六角穴適用於高扭矩的埸合.

對這種驅動系統來說, 滑出不是問題, 但由於驅動扳手和緊固件

之間的結合特性, 只用過幾次, 穴和扳手就會變形.

為了保證結合, 穴和工具的尺寸都有一個通用的公差, 但這也只

能減少實際表面接觸, 和設施損耗. 這種類型的緊固件價格較高, 如果

用在那些需要經常拆卸的埸合, 將大大增加成本.

製作工藝上沒有大問題, 為一次成形. 在這之前, 六角穴需要經過

兩道工序成形 - 鑽孔和沖孔.

適用的工具稱為”六角扳手”, 分為兩大類, 短臂和長臂. 六角扳手

是六角形棒鋼彎曲成L形, 對於固定的尺寸, 長臂扳手長度比例比短臂

扳手要大, 其有效性沒有問題. 在自動裝配線上, 也會用六角起子來驅

動.

六角穴通常用於高扭矩的埸合, 使用狀況是否理想很大程度上取

決於反覆使用的次數, 對於需頻繁拆卸的緊固件, 它並不經濟, 因為槽

和工具易變形, 增加成本.

六角穴多用於中型設備和重型設備上裝配用的高強度緊固件.

槽栓驅動系統, 亦譬如BRISTOL承窩(BRISTOL SOCKET), 是為

了改進六角穴承窩頭的缺點.

齒狀六角穴頭(SPLINE RECESS)基本上是圓形的, 在承窩內與緊

固件軸平行的方向內有六個直角肋.

齒狀六角穴頭的應用與六角穴頭的應用是一樣的, 是用於高扭矩

場合. 它的設計確是使六角穴頭及工具的磨損降低到最小.

齒狀六角穴頭的主要缺點是在製造穴頭及工具上. 穴頭由於其設

計複雜, 必須在緊固件打頭時成形. 由於其有許多尖銳角度, 所以生產

時極難控制在要求的公差內. 生產中用於製造穴頭的工具壽命極短,

因此一般會增加緊固件成本. 對於生產驅動工具來說, 也有同樣的問

題.

由於供應商有限, 齒狀六角穴驅動工具比前述任何驅動工具難以

買到.

齒狀六角穴頭應用於高扭矩場合, 但由於製造困難經常產生供應

問題 - 尤其需求量大時. 當選用驅動系統時應把供應短缺考慮進去.

TORX RECESS (梅花穴頭) : 梅花穴頭是Camcar公司設計專利.

它的設計解決了所有上述穴頭驅動系統存在的問題.

梅花穴頭是一種六角葉片設計, 具有直的內邊及較淺的穴頭. 這

種設計的扭矩傳遞是面支撐而不是像大部分穴頭的點支撐. 因此可使

扭矩傳遞的效率提高. 直邊可消除扭轉時的滑動趨勢及端部負荷.

這些均使梅花穴頭在實踐中有最好的驅動結合以傳遞扭矩. 事實

上由於梅花穴頭一般比其它穴頭淺, 這意味著扭緊力不會因為穴頭深

度而產生損失. 這種設計有著極其優良的特性使它成為自動裝配線上

理想的工具.

在製造中亦無問題. 穴頭是在打頭進程中成形的. 由於梅花穴頭

有著許多圓弧, 而不是直角, 製造工具磨損也不明顯. 嚴格的公差保證

了最大的結合. 另外梅花穴頭有多個專利商可為用戶提供多種貨源.

工具可從許多來源獲得.

梅花穴頭對任何扭矩應用要求, 無論對手動或自動裝配均是極適

用的. 它的設計可消除滑動, 因此可傳遞更大的扭矩, 更長的穴頭壽命

及製造工具壽命. 這些優點均可降低緊固件的成本.

梅花穴頭可以應用於大扭矩場合, 尤其是重複使用, 如重型機器

及設備. 梅花穴頭可用於自動裝配. 這是因為穴頭不會因變形而需返

工, 工具有很長的使用壽命, 工人疲勞導致的操作錯誤也因此而減少.

在應用中及自動工業上, 梅花穴頭正越來越受歡迎. 梅花穴頭適

用於幾乎任何高速裝配的場合.

外六角( External Hex ) : 外六角驅動系統是通用頭型並被廣泛應用.

它被用於多種扭矩要求的自動裝配.

其適用於中, 低扭矩場合. 在高扭矩場合, 同六角穴頭的問題是一

樣的. 這樣緊固件頭部將變形且驅動工具會磨損. 因為壓力而導致的

裂紋, 用於驅動六角頭的套筒壽命經常很短. 這將大大增加緊固件的

成本.

有兩種類型的六角頭驅動系統. 它們的製造不同. 六角凹頭

(INDENT HEX)是一種經濟的頭型. 它是打頭時一併成型的, 無需兩

次工序. 整緣六角頭(TRIMMED HEX)是較貴的一種. 打頭後, 再第二

道工序加工六角面. 這會使角度更尖銳, 有利使用性能並且外觀好看.

另外, 兩種類型的六角頭有時頭部會開槽, 這樣有必要時亦可用起子

驅動.

驅動工具相當普及.

外六角適用於手動, 自動裝配的中, 低扭矩使用場合.

額定扭矩一定要記住. 當緊固件及其驅動工具變形時, 其餘系統

應當重新檢查. 外六角頭緊固件在各種鋼板的裝配非常有用.

十二棱頭( Twelve Point ) : 十二棱驅動系統是高強度外扳手系統主要

用於飛機工業.

十二棱設計是基於圓柱加上適度的頂點 - 正如名稱所指- 十二棱.

當用於飛機工業時, 會沿頭部中心鑽孔至頭部高度的2/3高處以減少

重量. 十二棱主要用於高強度緊固件. 這種緊固件應用於大扭矩場合.

這種頭部的驅動是使用相同結構的套筒. 十二棱系統一般優於外

六角系統, 但缺點是一樣的. 緊固件驅動結合主要是在棱上而不是在

面上. 當重複使用時, 棱易於磨損變成圓形而使緊固件扭轉不動. 驅動

套筒還有一個缺點. 因為這種結構緊固件所承受的扭矩反作用在套筒

內壁而導致開裂.

這種緊固件本身很貴, 該缺點亦增加其成本.

十二棱結構的製造比許多其它類型的結構難, 但它亦是打頭中成

型的.

一般可取得驅動工具.

十二棱驅動系統商業上用於高強度場合. 尤其用於

COUNTERBORE場合, 重型機器及設備以及飛機上.

外梅花頭( Torx External ) : 梅花驅動系統適用於所有外扳手驅動場合.

梅花型驅動設計是六角葉狀, 有平行於緊固件軸線直邊, 高度適

中. 葉狀在驅動時是面接觸而不像其它大多數驅動系統為點接觸. 這

使驅動力矩傳遞更有效率.

梅花外驅動系統可用於任何扭矩要求, 但它最適用與高, 中扭矩

場合.

它的快速, 方便與驅動工具自動及結合使它極適合於自動裝配.

外梅花頭型像其它外頭型一樣用套筒驅動. 由於它是用支撐面有

效傳遞扭矩, 套筒基本上不會損壞, 因此節約了驅動工具之成本, 從而

大大降低高速, 大量應用時的緊固件成本.

緊固件頭部即使重複使用也絕不會變形. 這節約了在裝配時的緊

固件成本, 服務及返工.

梅花設計頭部易在嚴格公差內成型, 所有製造也沒有問題.

工具也可從幾個大的知名度很高的供應商買到.

這種頭型是解決自動裝配問題包括工具損壞及緊固件變形的方

法. 梅花驅動適用於在手動或自動裝配要求高扭矩的大多場合.

梅花頭可適用於裝配, 汽車, 重型機器及設備等. 梅花頭極適用於

螺紋切削和螺紋成型自攻螺絲. 這時多餘扭矩是必須的場合. 梅花頭

用途是多種多樣的.

其它要素結構

前面已介紹了緊固件的普遍要素的一般結構及功能特點 : 束尾,

螺紋, 頭型, 驅動系統. 另外還有一些緊固件的其它結構及功能要素值

得一提 :

首先描述一些緊固件要素. 也從功能的角度來研究它們.

1. 頸(NECK) - 緊固件頭下桿部的一個特殊部份, 靠近頭部, 有固定

功用, 如防止轉動等. 還有因設計或製造需要, 緊固件桿上縮徑部

份.

以下為一些特殊頸部設計 - 用於防止轉動.

(A) 方頸(Square Neck) : 頭下面有方形肩狀頸者.

(B) 肋狀頸(Ribbed Neck) : 頭下周圍有縱向肋狀頸者.

2. 減縮柄(Externally Relieved Body) : 全部或部分的柄徑減縮到小於

螺紋最小有效徑尺寸的柄.

3. 內孔柄(Internally Relieved Body) : 柄內部分鑽有軸向孔的柄.

4. 肩(Shoulder) : 螺紋緊固件比柄大部分或非螺紋緊固件的桿部稱

之為肩. 一般目的是在裝配中提供一個承面或為後面要素定位,

常與動態運動緊固件相關.

5. 領環(Collar) : 緊固件的頸部或桿部突出的環狀物. 通常目的是在

裝配中定位用.

6. 下切頭(Undercut Head) : 在平頭及扁圓頂機械螺絲中, 為了使螺

紋長度增加, 而去掉頭部公稱高度的70%的頭. 緊固件具有平頭承

面的一般用於固定電線而留出的空間, 比如在用電場的定位頭.

7. 柄( Body ) : 螺紋緊固件上無螺紋部分. 因為桿徑比小徑或底徑大,

這通常為緊固件頭下增加強度.

8. 內圓(Fillet) : 緊固件頭與桿部接合處之圓弧. 這對製造很重要, 可

以幫助打頭過程中材料的流動. 但是有時會因為與配套件結合精

度的原因, 則不能有內圓, 這一點很重要.

還有最後一個所有緊固件均具備的要素需要討論.

9. 長度(Length) : 有頭部的緊固件長度為頭部最大徑與承面交接與

尾部端面間的距離, 在緊固件與軸線平行方向測量. 例外 : 無頭部

緊固件之長度為二端面間的距離; 在與緊固件軸線平行方向測量.

合理的緊固件設計易於有效溝通. 以下描述被廣泛接受 : 大徑,

每英寸螺紋數, 長度, 驅動系統, 頭型, 緊固件種類, 尾部, 表面處理.

表面精製狀況( Surface Finish )

表面光潔度是指零件表面的粗糙程度.

對許多緊固件而言, 精製程度為非關鍵特性. 但對一些高精度, 高

強度的零件而言, 其承面的精製度卻非常重要.

表面精製度對高精度, 高強度的零件而言非常重要, 因為在載荷

的作用下, 粗糙表面或有溝槽處容易裂斷. 而光滑的表面一般更牢固.

表面精製度對承面而言亦很重要, 因為越光滑摩擦越小, 配合面

的磨損亦越小.

表面精製度用微英寸(Micro-inches)來描述( 公制單位使用微米 ),

數字越靠近零, 精製度越好. 數字的降低, 意味著二次加工成本的增加.

當必要時，客戶總是強調表面精製度要求, 但作為銷售員不能輕

易答應, 除非客戶為此另付費用. 客戶為了謀求最大商業利潤, 他會在

某個許可的範圍內要求達到最佳的精製程度.

結論

要運用緊固件的作用和功能. 緊固件僅僅是五金類體系中的一部

分, 緊固件只有被放在能夠起鎖緊作用的地方才能體現出它們的作用.

除非你選擇適當的要素並結合成一個鎖緊系統, 否則就無法完成適

當的鎖緊工作. 那麼就意味你必須了解扣緊的重點. 一般功能的用途

有 :

螺絲尾端的作用 : 有效的開始進行裝配.

螺紋的作用 : 將旋轉運動轉化為直線運動.

頭部的作用 : 給緊固件提供一個承面.

驅動系統的功能 : 可以運用驅動工具將旋轉力傳遞到緊固件上,

以便旋緊螺絲.

緊固件還有一些其它的特殊功能, 在特殊場合其才發揮作用.