由于关于大多数螺纹的完整信息可以在ANSI标准(参考文献[1])，SAE手册和美国国家标准技术研究所(以前是国家标准局)手册H-28(参考文献[2])中找到。本手册将不包含任何螺纹标准。这里的目标是解释常见的螺纹类型以及它们的优缺点。常见的螺纹类型有国标粗螺纹(UNC)、国标细螺纹(UNF)、国标超细螺纹(UNEF)、UNJC、UNJF、UNR、UNK和等螺距螺纹。

国标粗螺纹——UNC是通用紧固件上最常用的螺纹。粗螺纹比细螺纹深，并且在没有交叉螺纹的情况下更容易组装。制造公差可以大于较细螺纹的制造公差，从而允许更高的电镀公差。由于配合较松，UNC螺纹在被腐蚀时通常更容易移除。但是如果需要的话，UNC紧固件可以采用3级(更紧的)配合(稍后将介绍)。

国标细螺纹——UNF螺纹的内径比UNC螺纹大，这使得UNF紧固件比相同材料和外径的UNC紧固件具有更高的承载能力和更好的扭矩锁紧能力。细螺纹具有比UNC螺纹更严格的制造公差，较小的导程角可以实现更好的调节张力。UNF螺纹是航空航天工业中使用最广泛的螺纹。

国标超细螺纹——UNEF是一种比UNF更精细的螺纹类型，在航空航天领域很常见。该螺纹特别适用于硬质材料的螺纹孔和薄的螺纹壁，以及薄材料的螺纹孔。

UNJC和UNJF螺纹——“J”螺纹有外部和内部两种形式。外部螺纹的根半径比相应的UNC、UNR、UNK或UNF线程大得多。此半径是强制的，并且需要进行检查，而UNC、UNF或UNEF螺纹不需要根半径。由于较大的根半径会增大内径，UNJF或UNJC紧固件比相应的UNF或UNC紧固件具有更大的净拉伸面积。根半径也会使螺纹截面中的应力集中系数变小。因此，高强度(≥180ksi)螺栓通常具有“J”螺纹。

UNR螺纹——从各个方面来说，UNR外螺纹都是滚轧过的UN螺纹，只是必须将根半径修圆。但是，根半径和内径不检查或公差控制。没有内部的UNR螺纹。

UNK螺纹——外螺纹与UNR螺纹相似，除了根半径和内径需要检查或公差控制。没有内部的UNK螺纹。

根据工业紧固件协会对制造商进行的调查，几乎所有的外螺纹紧固件制造商都生产UNR轧制螺纹，而不仅是普通UN。唯一的例外是研磨或切割螺纹的不同。

等距螺纹——这些螺纹提供各种螺距选择，可与各种直径匹配以适合特定设计。这是直径1英寸及以上的螺栓的常见做法，最常见的螺距是每英寸8、12或16个螺距。

参考文献[3]的M-6页给出了UN、UNR、UNK和UNJ螺纹的图形和表格说明。兹附上一份(图25)以供参考。

螺纹等级的区别是通过公差和容差的量级来区分的。外螺纹和内螺纹的命名分别从1A到3A和1B到3B。等级1是一个宽松的配合，通用的螺纹；等级3是更严格公差的航空航天标准螺纹。(不同级别的个别公差和尺寸见SAE手册。)

螺纹可以通过切割、热轧或冷轧成型。最常见的制造方法是对直径为1英寸的螺栓头和螺纹进行冷成型。直径1英寸以上的螺栓和高强度的小螺栓采用热锻工艺。螺纹仍然是冷轧的，直到螺栓尺寸不允许形成螺纹所需的材料位移(高达每英寸8个螺纹的恒定螺距)。切割螺纹成型只会在装配时用丝锥和模具或用车床进行切削时才会用到。

冷轧的另一个优点是通过高压应力增加螺栓螺纹的强度，类似于喷丸的效果。这个过程使螺纹更抗疲劳开裂。

如果螺栓在拉力作用下循环，则通常会在螺纹部分的末端附近断裂，因为这里是应力集中最大的区域。为了减小应力集中系数，可以将螺栓柄加工到螺纹的根部直径。这样，它可以比标准螺栓承受更长久的拉力循环载荷，其柄部直径等于螺纹外径。

图26中的螺栓连接(来自参考文献[4])在施加外部载荷Fe之前，用初始载荷Fi预加载，Fi等于夹紧载荷Fc。该组件的等式(来自参考文献[5])是：

其中Fb为螺栓总荷载。式中，Kb是螺栓的弹簧常数，Kc是夹紧面的弹簧常数。要查看相对弹簧常数的影响，令R=Kc/Kb。然后得到(来自参考文献[6])：

在普通的夹紧接头中，Kc远远大于Kb(对于钢螺栓和法兰，R=5.0)，因此，螺栓载荷不会随施加的初始外部载荷Fc的增加而增加。(请注意，直到Fe超过Fi时，螺栓载荷才显着增加。)

为了进一步阐明外部施加的载荷的影响，以下一系列三角图(图27)可以用来说明载荷条件。

三角形OAB在所有四个图中均相同。OA的斜率表示螺栓刚度；AB的斜率表示接头刚度(通过OC/CB的比，接头比螺栓的刚度大)。在图27(a)中，外部施加的载荷Fe(a)不会将螺栓加载到其屈服点。在图27(b)中，螺栓被Fe(b)加载到其屈服点，夹紧载荷相应地减小到FCL。在图27(c)中，外部负载Fe(c)让螺栓永久变形，使得当去除Fe(c)时，夹紧力将小于Fi。在图27(d)中，接头在螺栓失效的过程中完全分离。

请注意，OA的斜率越平坦(或OC/OB之比越大)，则F对螺栓载荷的影响越小。因此，使用更多的小直径紧固件而不是几个大直径紧固件将使接头更加耐疲劳。

参考图27(a)，请注意，循环(交变)载荷是Fi之上的那部分。这些交变载荷(应力)用来在螺栓材料的应力－载荷循环图上使用，以预测螺栓的疲劳寿命。注意，螺栓附近的初始预紧力Fi可使循环载荷最小化。

螺栓和接头的材料不同，工作温度高于或低于安装温度，都会造成问题。收缩不同会导致接头失载(或分离)；膨胀差异会导致紧固件过载。 在这些情况下，通常的做法是使用锥形垫圈(请参见本手册的垫圈部分)，以对紧固件和接头的载荷进行额外调整。

确定紧固件的合适扭矩是紧固件安装中的最大问题。以下是引起问题的许多变量中的一些：

（1）  配合螺纹之间的摩擦系数

（2）  螺栓头(或螺母)与其配合表面之间的摩擦系数

（3）  螺栓涂层和润滑剂对摩擦系数的影响

（4）  用于预紧的螺栓拉伸强度的百分比

（5）  一旦就第4项达成一致，如何准确确定该值

（6）  结构和螺栓的相对弹簧刚度

（7）  用于组合螺栓上同时发生的瞬时剪切和拉伸载荷的相互作用公式(相互作用计算中是否应包括因螺栓夹紧作用而产生的摩擦载荷？)

（8）  是否应在正常扭矩上加上“运行扭矩”预紧装置

摩擦系数可以在0.04至1.10之间变化，具体取决于材料和配合材料之间使用的润滑剂。(参考文献[7]中的表IV给出了各种摩擦系数。)由于计算出的扭矩值是配合螺纹之间以及螺栓头或螺母与其配合表面之间的摩擦系数的函数，因此调整使用的扭矩表值以反映用于计算扭矩表值与用户值之间的摩擦系数的任何差异是至关重要的。在表中列出的值中应包括运行扭矩，因为任何扭矩都会在螺栓上施加剪切载荷。

表V中的扭矩值已按照脚注中的说明，使用参考文献[8]中的公式进行了计算。(Arthur Kern在1944年左右在《产品工程》中发表了一个类似的表格。)

对于无法锁定以抵抗振动的螺栓，有时会使用较高的扭矩(最高理论屈服力)。较高的负载将增加螺栓的抗振性，但是如果不慎超过其屈服点，则螺栓会屈服和失载。由于没有大量仪器测量就无法确定确切的屈服扭矩，因此建议不要使扭矩接近螺栓的屈服点。

紧固件耐久载荷有时在文献中列出。该值通常是理论屈服值的75%，以防止由于扭矩测量的不正确而导致紧固件的意外屈服。

用于快速螺栓扭矩计算的常用公式是T=KFd，其中T表示扭矩，F表示轴向载荷，d表示螺栓直径，而K(扭矩系数)是根据以下公式计算得出的值：

如参考文献[9](第378页)所述，其中

dm螺纹平均直径

Φ螺纹旋角

μ螺纹间的摩擦系数

α螺纹角

μc螺栓头(或螺母)与夹紧面之间的摩擦系数

通常假设K的值为0.2，但不应盲目使用该值。表VI给出了各种摩擦系数下K的一些计算值。对于钢和钢，K的更现实的“典型”值是0.15。注意，μ和μc不一定相等，尽管表VI中的计算值使用了相等的值。

扭矩测量方法有很多种，从机械师的“感觉”到在螺栓上安装应变计。确定施加扭矩值的精度取决于成本。表VII(参考文献3)和VIII(参考文献[10])由两位不同的“专家”撰写的，它们的数量各不相同。但是，它们都显示出成本与扭矩精度相同的趋势。

当紧固件组上的负载偏心时，首要任务是找到该组的质心。在许多情况下，图案将是对称的，如图28所示。下一步是将载荷R除以紧固件n的数量，以得出直立剪切载荷Pc(图29(a))。接下来，找到该组紧固件的 ，其中rn是每个紧固件到该组质心的径向距离。现在计算关于质心的力矩(M=Re，来自图28)。可以通过以下公式找到由于力矩而导致的特定紧固件的剪切负荷：

其中r是从质心到所讨论的紧固件(通常是最外面的紧固件)的距离(以英寸为单位)。请注意，这类似于扭转公式F=Tr/J，只是Pe的单位是磅而不是应力。现在可以将两个载荷(Pc和Pe)矢量相加，如图29(C)所示，以获得每个紧固件上的合成剪切载荷P(以磅为单位)。请注意，此处的紧固件面积都相同。如果它们不相等，则必须对区域加权以确定图案的质心。

有关此主题的更多信息，请参见参考文献[11]和参考文献[12]。

此过程与剪切载荷确定类似，不同之处在于紧固件组的质心可能不是几何形心。图30所示的螺栓托架演示了这种方法。

八个紧固件的图案是对称的，因此每个扣件的Pi的拉力载荷为Pi/8。附加力矩P2h也会在某些紧固件上产生拉力载荷，但问题是确定托架从拉伸到压缩的“中性轴”线。如果该板足够厚，可以承受边缘AB处的整个力矩P2h，则可以将该线用作后倾点或中性轴，则该线可以用作后倾点或中性轴。但是，在本例中，我采取了保守的方法，即：板将不会弯曲并且会在CD线处倾斜。现在， 仅包括螺栓3至8，并且 (以英寸为单位)将从CD线开始测量。螺栓7和8将具有最高的拉伸载荷(以磅为单位)，即P=PT+PM，其中PT=P1/8及

说明这种关系的另一种方式是，螺栓载荷与其到枢轴的距离成正比，而反作用力矩与到枢轴轴线的各个紧固件距离的平方之和成正比。

此时，应将施加的总拉伸载荷与紧固件扭矩引起的总拉伸载荷进行比较。扭矩应足够大，以超过最大施加的拉力载荷，避免接头松动或泄漏。如果托架几何形状使得其弯曲能力不能轻易确定，则可能需要对支架本身进行有限元分析。

当紧固件同时承受拉伸和剪切载荷时，必须将组合载荷与紧固件的总强度进行比较，使用载荷比和相互作用曲线进行比较。负载比为：

图31中的相互作用曲线是一系列曲线及其相应的经验公式。最保守的是R1+R2=1，最不保守的是R13+R23=1。这一系列曲线来自MIL-HDBK-5的旧版本。在最新版本中，它已被单个公式RS3+RT3=1所取代(参考文献[13])。然而，如果设计在重量和应力方面是保守的，则最好使用RT+RS=1。

请注意，在达到螺栓剪切载荷时，相互作用曲线没有考虑来自夹紧表面的摩擦载荷。在某些情况下，摩擦载荷可以大大降低螺栓剪切载荷。

图31中紧固件的安全余量[1]为

取决于使用哪条曲线。但是，请注意，

是实现正安全系数的要求。该公式还说明了为什么在主要负载为剪切力时不应向螺栓施加高扭矩的原因。

安全余量用于计算屈服和可用材料的极限，以最临界值控制着设计。屈服强度低的材料对屈服应力至关重要，而屈服强度高的材料通常对极限应力至关重要。

在许多情况下，一种材料的螺栓可以安装在另一种(通常强度较低)材料的螺纹孔中。如果需要螺栓的全部强度，则必须使用以下公式确定较弱材料的螺纹孔深度：

其中，

P       拉出载荷，单位lb

dm        螺纹孔的平均直径，单位inch (=螺纹中径)

FS         材料极限或屈服剪应力

L       螺纹接合长度，单位inch

系数1/3是经验值。如果螺纹完全配合，这个系数将是1/2，因为孔的总圆柱壳面积将在螺栓螺纹和螺纹孔螺纹之间平均分割。1/3用于允许线程之间的不匹配。

在参考文献[14]中给出了关于所需螺纹孔长度的进一步信息。

计算“数字”型紧固件的刀柄直径使用公式：

直径=0.060+0.013 N

其中N是紧固件的数字号(4、6、8、10、12)。 例如，8号紧固件的刀柄直径是

直径=0.060+0.013*(8)=0.164 inch

只要有可能，抗剪螺栓的抗剪强度应高于其所装配的材料的载荷屈服强度。由于螺栓在其各自的孔中具有一定的间隙和位置公差，因此板材必须在载荷中屈服，以允许螺栓阵列将所有螺栓均匀地加载到阵列中的给定位置。请注意，孔位置越小，在载荷分配到模板上之前，单个螺栓必须承载的载荷就越多。

螺栓和铆钉不能一起承受负荷，因为铆钉通常以过盈配合的方式安装。因此，铆钉将承受所有负载，直到板材或铆钉屈服，使螺栓能够承受一些载荷为止。该策略也适用于某种形式的螺栓和销钉(或滚动销)，因为这些销也具有过盈配合。

通常的设计做法是使用2D紧固件孔中心的公称边缘距离，其中D是紧固件直径。最大边缘距离不应小于1.5D。紧固件之间的公称距离为4D，但被连接材料的厚度可能是一个重要因素。对于薄材料，紧固件之间的弯曲可能是一个问题。只要紧固件之间的表面密封不是问题，就可以在较厚的板材上使用更宽的间距。

在不知道材料允许的特定剪切和承载能力的情况下，可以使用以下近似值：

合金钢和碳钢：Fsu =0.6 Ftu

不锈钢：Fsu =0.55 Ftu

其中Fsu是极限剪切应力，而Ftu是极限拉伸应力。由于开始时的载荷应力允许值是凭经验得出的，因此对于任何给定的金属合金，载荷允许值可近似如下：

Fbu=1.5 Ftu

Fby=1.5 Fty

其中Fbu是极限承载应力，Fby是屈服承载应力，Fty是拉伸屈服应力。

大多数军用标准(military standard, MS)和国家航空标准(national aerospace standard, NAS)紧固件都有编码标注，用于标注直径，握柄长度，头部或柄部的钻孔以及材料(其中紧固件有多种材料可供选择)。与其列出一组定义，不如使用NAS 1003至NAS 1020(图32)作为示例来指出以下内容：

（1） 最后两位数字表示紧固件直径，以十六分之一英寸为单位。

（2） 第一个破折号数字是手柄的长度，以十六分之一英寸为单位。

（3） 带破折号的字母表示钻头和(或)柄钻。

此外，还会添加识别字母或破折号以指示紧固件材料。但是，并非所有MS和NAS紧固件标准都严格遵循这种系统的做法。

在航空航天工业中，一般的基本规则是设计紧固件时，紧固件主要承受剪切力而不是受拉力。因此，许多螺栓头和螺母的厚度约为正常厚度的二分之一，以减轻重量。这些螺栓和螺母称为剪切螺栓和剪切螺母，必须小心使用，务必不要指定它们用于拉伸应用。对于这些螺栓和螺母，扭矩表值也必须减小到一半。

标准设计做法是选择一个螺杆长度，以使螺纹区永远不会用于负载(剪切)。在没有确切螺杆长度的情况下，螺母或螺栓头下方使用的垫圈的厚度可以有足够大的变化，以配合螺杆使用。

尽管行业中没有明确定义螺栓和螺钉之间的区别，但至少头部样式已定义得很清楚。在图33中发现的唯一差异是，带有方肩的平头通常被称为车架螺栓头。沉头(平)的角度可以在60°到120°之间变化，但常用值为82°和100°。

在过去的两年中，关于假冒紧固件的关注和宣传浮出水面。文献最多的假冒案件是故意将8.2级硼螺栓标记为8级螺栓。

8.2级螺栓是一种低碳(0.22%C)硼合金钢，可以进行热处理，其室温硬度与8级中碳(0.37%C)钢相同。但是，如果8.2级螺栓暴露在高于500℉的温度下，则其室温强度和高温强度会急剧下降。8级螺栓可用于800℉，室温强度损失很小。

其他标记为MS和NAS的紧固件，但未达到相应MS或NAS规格的紧固件已经出现；但是，没有现成的文档记录。由于这些紧固件是进口的，而且上面没有制造商的识别标记，所以不可能追查到违规的制造商，美国海关的检查在拦截假冒紧固件方面没有起到有效作用。

紧固件的另一个问题是用锌涂层代替镉涂层。如果将染料与锌一起使用，则检测涂层差异的唯一方法是化学测试。

联邦法规正在被制定，以建立对从材料生产商到消费者的紧固件材料的控制。

识别现有的非MS、非NAS或非Air Force Navy螺栓通常是一个问题。每个制造商似乎都有不同的系统。《紧固件技术国际Fastener Technology International》杂志的Frank Akstens(参考文献[15])对数百种“常用”螺栓进行了很好的整理。他的全部汇编附于本报告附录A中。《紧固件技术国际》杂志也发布了有关螺栓制造商标识符号的国际指南。

在MIL-HDBK-5(参考文献13)中给出了许多类型紧固件的允许强度。在本报告的附录B中给出了各种螺纹紧固件的极限剪切和拉伸强度。

铆钉是相对低成本，永久安装的紧固件，重量比螺栓轻。因此，它们是飞机制造业中使用最广泛的紧固件。它们比螺栓和螺母安装速度更快，因为它们能够很好地适应自动、高速安装工具。然而，铆钉不应用于厚材料或拉伸应用，因为它们的拉伸强度相对于剪切强度相当低。总配合长度(连接板的总厚度)越长，固定铆钉就越困难。

除非使用特殊的密封或涂层，否则铆接接头既不密封也不防水。由于铆钉是永久性安装的，它们必须通过钻孔来移除，这是一项艰巨的任务。

铆钉的一般类型有实心铆钉、盲铆钉、管状铆钉和金属穿孔铆钉(包括拆分铆钉)。从结构设计方面来看，最重要的铆钉是实心铆钉和盲铆钉。

实心铆钉——大多数实心铆钉是由铝制成的，这样车间头部可以通过用气动锤子敲击而冷成形。因此，实心铆钉必须具有冷成形能力而不开裂。实心铆钉的代表性清单列于表IX(参考文献[16])。其他一些实心铆钉材料是黄铜，SAE 1006至SAE 1035，1108和1109钢，A286不锈钢和钛。

请注意，表IX中的铆钉已被军用标准规格覆盖，这些规格随时可用。虽然表IX中列出的大多数实心铆钉都有通用头，但还有其他常见的头类型，如图34所示。然而，由于“专家”不一定对名称达成一致，因此在图中添加了其他名称。另请注意，尽管82°和100°是常用角度，但是沉头角度可以在60°到120°之间变化。

在某些情况下，沉头的锋利边缘也会被去除，如Briles[2] BRFZ“快速”铆钉(图35)，以增加剪切和疲劳强度，同时仍保持平齐配合。

盲铆钉——盲铆钉得名于它们可以完全从一侧安装。【达文中注：也叫抽芯铆钉】与实心铆钉相比，它们具有以下显著优势：

（1） 安装只需一个操作员。

（2） 安装工具是便携式的(大小相当于电钻)。

（3） 能用在工作场所只有一侧可用的地方。

（4） 铆钉长度铆钉可用于各种厚度的材料。

（5） 安装时间比实心铆钉要快。

（6） 夹紧力比实心铆钉均匀。

（7） 对操作员的培训较少。

盲铆钉根据用于安装的方法分类：

（1） 抽芯轴

（2） 螺纹杆

（3） 驱动销

盲铆钉的特定类型(品牌)会在本手册的后续部分中介绍。

抽芯轴铆钉：这种铆钉安装有一个工具，该工具向拉铆钉头施加力，同时拉动带锯齿的锯齿状芯棒穿过，以扩大管状铆钉的另一端。当达到适当的负荷时，芯轴在缺口处断裂。通用拉芯铆钉如图36所示。

螺纹杆铆钉：螺纹杆铆钉(图37(a))具有螺纹内部芯轴(杆)，其外部在两侧加工成扁平状，以便工具能够抓握和旋转。头部通常是六边形，以防止在芯轴扭转和折断时管状体旋转。

驱动销铆钉：这种铆钉有一个驱动销，它扩展了铆钉的另一端以形成头部，如图38所示。虽然驱动销铆钉可以快速安装，但它们通常不用于航空航天应用。它们主要用于商业钣金应用。

管状铆钉——管状铆钉是部分空心的，并具有多种配置。一般的形式在一侧具有制造的头部并具有空心端，该空心端穿过要连接的零件。空心端是冷成型制成的头部。

由于在这些铆钉上需要进行大量的冷成形，因此它们必须具有极高的延展性，并因此由低强度材料制成。它们通常用于商业应用，而不是用于航空航天工业。一些特定类型的管状铆钉有：

（1） 压缩管状

（2） 半管状

（3） 全管状

压缩管状铆钉：压缩管状铆钉(图39)由两个零件组成，当驱动在一起时，这两个零件具有过盈配合。这些铆钉在商业上用于软质材料，并且零件的两侧都需要有良好的外观。

半管状铆钉：半管形铆钉(图40)在制成末端有一个孔(孔深度为柄直径的1.12倍)，这样在形成头时，该铆钉会接近实心铆钉。

全管状铆钉：全管状铆钉(图41)比半管状铆钉的孔深。它是比半管状铆钉更弱的铆钉，但可以刺穿较软的材料，例如塑料或织物。

金属穿孔铆钉——金属穿孔铆钉(图42)与半管状铆钉相似，但它们具有更大的圆柱强度。夹层材料的一部分未钻孔，而铆钉会贯穿整个或大部分夹层，同时在固定位置处呈蘑菇状突出锁紧。

分体铆钉——分体(分叉)铆钉(图43)是标准的“家庭维修”铆钉。他们锯切或劈开末端尖锐的物体，以在皮革，纤维，塑料或软金属上打洞。它们不在关键应用中使用。

AD&DD实心铆钉——最常见的实心铆钉是AD和DD铝铆钉，如表IX所示。这些是用于连接铝以及铝和钢的组合的优选铆钉。“icebox”(DD)铆钉可用于强度较高的应用中，但在安装之前必须保持在0℉附近。7050-T73铝铆钉是“icebox”铆钉的替代品。

由于实心铆钉膨胀到过盈配合，因此不应将其用于复合材料或纤维材料中。它们可能导致孔表面分层，从而导致材料损坏。

Cherry Buck铆钉——Cherry Buck铆钉[3]是一种混合结构，由加工头和95 ksi剪切强度的钛合金刀柄以及易延展的钛/铌加工刀柄，通过惯性摩擦焊接连接在一起(图44)。这种组合允许通过屈曲形成头部，但铆钉的总剪切强度接近95 ksi。Cherry Buck铆钉可适用于600℉。

蒙乃尔铆钉——蒙乃尔合金(镍含量为67%，铜含量为30%)用于连接不锈钢，钛和铬镍铁合金。蒙乃尔合金具有足够的延展性，可以形成不破裂的头部，但具有比铝更高的强度(Fsu= 49 ksi)和综合能力。

钛/铌铆钉——这些钛合金铆钉(根据MIL-R-5674和AMS4982)的剪切强度为50 ksi，但仍可在室温下成型。他们通常不需要防腐涂层。Cherry E-Z Buck就是一种钛/铌铆钉。

Cherry铆钉——通用Cherry铆钉是一种盲式结构铆钉，带有安装在阀杆上的锁环，如图45所示。(有不同的头部类型可用)。樱桃铆钉有公称直径和超大直径两种常见尺寸(1/8到1/4英寸)。超大尺寸铆钉用于修理已钻出公称尺寸铆钉(实心或盲孔)或初始钻孔过大的地方。这些铆钉具有与AD实心铝铆钉相当的剪切强度。然而，它们在飞机制造中的使用受到MS33522准则的限制，该准则包括在附录C中。可用的Cherry铆钉材料的典型列表显示在表X中。

Huck盲铆钉——Huck盲铆钉[4]与樱桃铆钉类似，不同之处在于它们可用更高强度的材料制成。这些铆钉带有或不带有锁紧环，并且带有沉头或凸头。还要注意的是(在图46中)，在Huck铆钉上与在Cherry铆钉上相比，盲侧的套管变形有所不同。

抽芯铆钉——大多数公众在家居维修时都很熟悉抽芯铆钉[5]【达文中注：即常见的气动铆钉】。但是，不建议将它们用于关键的结构应用。安装铆钉后，杆有时会从套环中掉出来，并且盲(成形)头的对称性很不理想。尽管图47中所示的流行铆钉是最常见的类型，但USM还是制造了一种封闭式铆钉和三种不同的头部样式。

一般来说，锁紧螺栓是一种非膨胀的高强度紧固件，具有型锻轴环或一种螺纹环将其锁定到位。它安装在标准的钻孔中，且紧密配合，但通常不会过盈配合。锁紧螺栓类似于普通铆钉，锁紧环或螺母在拉伸载荷下很弱，一旦安装就很难拆卸。

一些锁紧螺栓类似于盲铆钉，可以完全从一侧安装。另一些则是将加工好的头部放在远侧，送入工件中，然后用类似于盲铆枪的枪从近侧完成安装。锁紧螺栓可用于沉头或凸头。

由于很难确定锁紧螺栓是否安装正确，因此应仅在无法安装具有相当强度的螺栓和螺母的情况下使用，但是，它们的安装速度比标准螺栓和螺母快得多。

Jo-bolts在外观和安装方面类似于盲铆钉。通过用枪旋转螺纹杆，将锁紧环(套筒/套环)扩展以形成头部。螺纹杆上有缺口，当达到适当的扭矩时会折断。典型的Jo-bolt安装如图48所示。

Hi-Lok[6]防松螺栓具有沉头或凸出的制造头部，并像螺栓一样拧紧。它从远侧通过孔进料。安装枪在安装螺母时使用六角扳手以防止柄旋转(如图49所示)。 螺母(套环)的六角形端部开有缺口，以所需的扭矩折断。Hi-Lok锁紧螺栓可用高强度碳钢(剪切力为156-ksi)，不锈钢(剪切力为132-ksi)和钛(剪切力为95-ksi)制成。

Huckbolts15与Hi-Loks相似，除了杆茎通常是锯齿状而不是螺纹状。被锻造在杆茎上。然后，将杆在缺口处折断，如图50所示。Huckbolts及其套环可用碳钢，铝和各种强度的不锈钢制成，如Huck产品目录中所列。

Taper-Lok[7]是高强度螺纹紧固件，以过盈配合安装。大部分刀柄呈1.19°角的锥形。润滑的锁紧螺栓被打入钻孔和扩孔中。过盈配合允许安装螺母(拉伸或剪切螺母)并将其拧紧至所需值，而无需握住锁紧螺栓防止其旋转(请参见图51)。螺母是带有防松垫圈的防松螺母。当安装了紧固螺母后，这种紧固螺母可以承受与相同尺寸和材料的螺栓相同的拉力载荷。因此，Taper-Lok被用于循环加载有问题的关键应用中。Taper-Lok锥形锁紧螺栓可用高强度合金钢，H-11工具钢和几种不锈钢以及钛制成。

Rivnut[8]是一种带有内部螺纹的管状铆钉，该铆钉在适当的位置变形而成为盲板螺母(图52)。Rivnuts有凸头、沉头和圆角凹槽头。它们也有封闭端部，密封头，肋条柄，六角柄和肋条头。由于铆钉的无螺纹管状部分必须变形，因此材料必须具有韧性。因此，Rivnut材料的强度相当低，如表XI所示。

Hi-Shear17铆钉由高强度碳钢、不锈钢、铝或钛铆钉(销)组成，并带有裸露的下头部，如图53所示。将套环(2024铝或蒙乃尔合金)锻造成可以目视检查外观是否正确的精加工头。这种铆钉应该只用于剪切应用，因为套环的拉伸强度可以忽略不计。

尽管此铆钉已被各种锁栓部分取代，但仍在飞机和航空应用中使用。

轻型开槽比例锁紧螺栓(LGPL，Lightweight Grooved Proportioned Lockbolt)[9]是专门为复合材料制造的。它有一个超大的头部和一个超大的套环，以减少连接复合材料在安装和使用寿命期间的接触应力。杆柄为高强度(95-ksi剪切)钛，套环为2024铝合金。它安装有如图54所示的锁紧螺栓工具。

对于铆钉和锁紧螺栓的选择、安装和绘制标注，有如下一些标准文件：

（1） 铆钉安装适用于MIL-STD-403。本规范涵盖了导孔、去毛刺、扩孔、开槽以及锌铬酸盐涂料在不同材料间的应用。MIL-P-116和MIL-STD-171中包括了钻孔或沉孔表面的其他防腐蚀规范。

（2） MS33522(附录C)中给出了盲孔结构铆钉的设计和选择要求。

（3） 盲孔非结构铆钉的设计和选型要求见MS33557。

（4） MIL-HDBK-5的第8章(参考文献13)提供了大量有关各种材料和厚度的允许铆钉强度的信息。

（5） MIL-STD-1312包含了紧固件测试内容。

（6） 锁线按照MS33540进行设定。

请注意，铆钉阵列的标称铆钉间距是2D的边距和4D的线性间距，其中D是铆钉直径。但是，如果铆钉之间的密封或铆钉的屈曲不成问题，则可以增加4D间距。

实心铆钉(在安装过程中会膨胀)不应用于复合材料中，因为它们会对孔产生过度应力并导致材料分层。

刘易斯研究中心

美国国家航空和航天局

1989年6月30日，俄亥俄州，克利夫兰

Lewis Research Center

National Aeronautics and Space Administration

Cleveland, Ohio, June 30, 1989

文章引文：

[1] 安全余量的定义为

[2] Briies Rivet Corporation, Oceanside, California

[3] Townsend Company, Cherry River Division, Santa Ana, California

[4] Huck Manufacturing Company, Long Beach, California.

[5] USM Corporation, Pop Rivet Division, Shelton, Connecticut

[6] Hi.Shear Corporation, Torrance, California.

[7] SPS Technologies, Jenkintown, Pennsylvania.

[8] B, F,Goodrich, Engineered Systems Division, Akron, Ohio

[9] Monogram, Aerospace Fasteners, Los Angeles, California.

参考文献：

[1] Unified Inch Screw Threads (UN and UNR Thread Form). ANSI B 1,1-1982, American National Standards Institute, New York, NY, 1982.

[2] Screw Thread Standards for Federal Services, Part l–Unified UNJ Unified Miniature Screw Threads. National Bureau of Standards Handbook, NBS-H28-1969-PT-I, 1969.

[3] Fastener Standards. 5th ed., Industrial Fasteners Institute, Cleveland, OH, 1970.

[4] Bickford, J. H.: An Introduction to the Design and Behavior of Bolted Joints. Dekker, 1981.

[5] Donald, E. P.: A Practical Guide to Bolt Analysis. Mach. Des., vol. 53, Apr. 9, 1981, pp. 225-231.

[6] Juvinall, R.: Engineering Considerations of Stress. Strain, and Strength. McGraw-Hill, 1967.

[7] Baumeister, et al.: Mark’s Standard Handbook for Mechanical Engineers. 8th ed., McGraw-Hill, 1978.

[8] Seely, F. B.: Resistance of Materials. 3rd ed., Wiley & Sons, 1947.

[9] Shigley, J. E.; and Mitchell, L. D.: Mechanical Engineering Design. 4th cd., McGraw-Hill, 1983.

[10] Machine Design, Nov. 19, 1981

[11] Peery, D. J.: Aircraft Structures. McGraw-Hill, 1950.

[12] Grinter, L.: Theory of Modern Steel Structures. Vol. I, Macmillan co., 1955.

[13] Metallic Materials and Elements for Aerospace Vehicle Structures. MIL-HDBK-5E, Department of Defense, June 1987.

[14] Faupel, J. H.; and Fisher, F. E.: Engineering Design, 2nd ed., Wiley & Sons, 1981.

[15] Fastener Technology International Magazine, Solon, Ohio, Ott. 1985 through Feb. 1987 Editions.

[16] Design Handbook, Section 16. McDonnell Douglas Astronautics Co., Huntington Beach, CA.

补充：

1.华氏度和摄氏度换算公式：n℉=[(n-32)×5/9]℃

2.AMS3126: Aluminum Coating Material, Corrosion and Heat Resistant, Thermosetting, Inorganic Binder 铝涂层材料，耐腐蚀，耐热，热固性，无机粘结剂

3.AMS2506: Coating of Fasteners, Aluminum Filled, Ceramic Bonded Coating 镀紧固件，包覆铝，镀陶瓷粘结涂层

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