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为什么工程师设计时热衷于用内六角螺钉?它到底好在哪?
时间: 2023-12-31 15:03:36 | 作者: 打钉枪
与风机行业的同行沟通时,他就提到内六角螺钉的内六角一旦打滑,螺钉就失效了。相比于内六角螺钉,这种十字头外六角螺钉的安装不但可以用十字头螺丝刀还可以用外六角扳手,在一种螺钉头部结构失效时还能够使用另外一种。与此同时,这种电机通常用到客户现场后,需要质保6年。售后维保过程中,在相对恶劣工况下,螺钉有极大几率会出现老化、磨损、腐蚀等情况,这样的一种情况下内六角螺钉很大概率会失效导致没办法拆装。
手机、相机这类数码电子科技类产品,拆下来发现大量的十字沉头螺丝、十字盘头螺丝。那又是怎么回事呢?
这种数码电子科技类产品空间所限,通常用小型螺丝,使用内六角螺钉反而存在一些问题。
内六角头需要较大的空间才能容下内六角扳手,而一些小型螺丝由于其本身的尺寸局限,不足以容纳内六角头。
由于小型螺丝较小,使用内六角头需要相应的小号扳手,但由于扳手太小,握不住或者不够稳定,因此使用内六角头不太方便。
当然,在汽车、机器人、伺服电机、精密减速机这类工业产品上,你会看到大量的内六角螺钉。日常生活中,你也能看到很多家用电器产品里面用了大量的内六角螺钉。所以,造成了工程师热衷于设计内六角螺钉的刻板印象。
这些场合更多采用内六角螺钉原因主要在于:1.内六角螺钉更加美观;2.与十字头螺钉和一字头这类螺钉相比,内六角螺钉施加扭矩更大,与扳手配合更不容易滑动;4.与外六角螺钉相比,这种内六角螺钉安装空间更小(若需要沉头安装时,往往就会考虑螺钉头外径和厚度,不仅会影响到安装孔尺寸,还影响到结构尺寸)。
当然,如果你接触到中载、重载这种应用场合时,如工程机械、船舶机械、起重机械、石油机械、冶金机械等等。
你会发现相应的工业产品上绝大多数应用的都是外六角螺栓(GB/T5782、GB/T5783或者GB/T32.1),而不是内六角圆柱头螺栓(GB/T70.1)。
与很多营销科普号提到的不一样,同样强度等级的同等型号的内外六角螺栓的强度是一样的,并不是外六角预紧力更大。
工程上选用外六角螺栓的原因主要在于,其成本要比内六角螺栓的成本低,在很多安装条件下,使用外六角扳手操作上更方便,特别是大螺栓上预紧力矩的工况。
螺钉、螺栓作为紧固件,在选型设计时,不仅需要仔细考虑到紧固还需要考虑防松。所以,你会看到有些场合中,会用到头带孔螺丝(GB/T32.1),头部孔穿钢丝用于防松。
有些场合,会用尾部带孔螺栓(GB/T31.1-2013),防松采用开口销防松。
之前专门负责产品螺纹防松专项课题的研究,为此查阅了大量的国内外技术文献,总结了很多工程上实际应用过的螺纹防松方式。这里将其总结成了文章,能回答大多数人的问题。
至于螺钉螺栓选型设计过程其型号尺寸的确定,很多地方都是按照经验数据选取螺栓尺寸和装配扭矩值, 没有对计算流程的相关参数进行深入分析,这样就会导致对同一部位的螺栓或螺母采用相同工艺办法来进行装配时, 螺栓、螺母会发生失效, 如螺栓拉长甚至断裂, 或者螺母、螺栓困牙等现象。
根据实际工况,对螺栓螺钉进行受力分析,按照相关规范标准计算螺栓螺钉的强度,结合实际工程经验,确定螺栓螺钉的尺寸和扭矩值,对工程实际应用起到借鉴作用。
由于问题本身并未提及有必要了解螺栓螺钉具体是如何选型设计的,上面提及的内容相当于一个引子,这里就不展开述说了。如果后面如果有合适的的机会,能结合实际工程案例(电机法兰螺栓、行星减速箱螺栓同时还需要承受输出传递扭矩,实际在不少工况下由于螺栓选型设计错误导致螺栓断裂失效),深入讲解螺栓螺钉垫片这类紧固件该怎么样计算。
如果你要说是内六角和外六角比的话,外六角螺栓/螺钉才是用的最多的,假如没有其他需求,能用外六角的都不会用内六角,通常只有在不能用的情况下才会考虑
这个便宜不仅体现在外六角螺栓/螺钉本身很便宜上,还体现在它配合的工件很便宜
这一倍的五毛钱在我们日常生活看来几乎忽略不计,但对工业来说,螺钉多如牛毛,没办法忽略不计
因为结构的问题,内六角螺栓为了能够更好的保证拧的时候不会拧爆,通常都会把这个头做的更长/厚。
这就意味着相同的螺栓,内六角比外六角头部突出的部分更长,这在相同的情况下并不是一个好处,相当于零件突出的棱角更高了
这是因为外六角能承受更大的载荷,并能通过简单的结构来固定防松,生锈了也比较好拆
并不是没有大尺寸的内六角螺栓,是因为这样的一个东西尺寸一大起来拆装都成了问题,所以用的很少
内六角螺栓存在的最主要的意义是在于其既能做成沉头的结构,又可以有较大的紧固力
并且他不好拆,外六角不见得非得用扳手,虎钳其实也可以拧,但内六角不行,尤其是沉头结构的更难拆
在能满足需求的情况下,越便宜越好,在价格影响不大的情况下,还可优先考虑美观和防拆等等因素
内六角螺栓通常用于固定做了漆水、镀膜、抛光的装饰面、保护面。因为用套筒、扳手、老虎钳拆装外六角螺栓时,极容易在其周围形成环形划痕,破坏防护层或装饰效果。
还有一种情况,就是安装面极小,甚至不能容套筒扳手伸进去,这时候就只能用内六角螺栓,因为内六角扳手比套筒扳手灵巧。这看上去很极端,但实际上复杂的机械系统这类“手都伸不进去,需要发明定制一个七拐八弯的扳手”的情况并不少见。
2、使用内六角扳手/批头安装,而不用外套筒/开口扳手。螺栓安装空间能做到最小,有利于设备内部紧凑布局。
3、使用合适的内六角扳手,螺栓的受力比较均匀紧密,不容易出现滑牙等现象。
内六角其实是最好拧的,扳手一塞就塞进去了,拧的时候甚至不用把扳手摆正,稍微倾斜一点也能拧。
加力矩也方便,本身内六角扳手的L形结构就是个杠杆,需要大力矩的时候还能套个钢管上去。
一字螺丝最大的问题是对齐,既要把螺丝刀对准槽,又要把螺丝刀摆正,不然一用力扳手就滑出来了。一般用在家里电源插座上,能上点力矩,对工具要求低,而且要拧的数量也不多。
十字的对齐倒是很方便,但是容易滑丝没法上力矩。电子厂很喜欢,毕竟电子器件也不需要很大的预紧力。
外六角也确实不错,能上的力矩也更大。只不过外六角有空间限制,得留出套筒空间。相比内六角,设计的时候稍微麻烦一点。
其他的槽型,比如星形、米字、外正方形、以及各种异型槽。虽说各有各的优点,但更多的还是防止外行乱拆。
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