螺钉基础知识及其类型

作者：Art Pini

螺钉应用虽然广泛，但往往是电子产品中最容易被忽略的零件之一。尽管如此，Digi-Key 还是提供了超过 13,000 种不同类型的螺钉。螺钉被用来固定电路板、连接盖板和安装连接器。与电子元器件不同，螺钉没有标记，所以我们必须练就一双锐利的眼睛来识别螺钉。

我的父亲是一位机械师，在我上初中学习电阻颜色代码时，他教我什么是 6 - 32 号机螺钉。事实证明，这是一种非常有用的技能。如果你已经忘了有关螺钉的知识或者对此一无所知，通过这篇文章你将了解螺钉基本知识。

螺钉的基本知识

螺钉是一种紧固件，在圆柱形杆件外侧有切削而成的螺旋形槽，这种槽称为螺纹。这种螺纹与切入圆柱形孔内部的反向螺旋槽相配合，圆柱形孔可以是一个实体件，也可以是一个被称为螺母的小零件。将螺钉拧入相配合的螺纹孔中，使螺钉前进至配合面。如果螺钉首先穿过一个物体，转动螺钉直到该物体和安装面接合，就可以将物体固定到安装面上（图 1）。

图 1：典型圆头机器螺钉图及其主要规格。（图片来源：Art Pini）

螺钉的主要规格是其主直径、螺纹间距（或单位长度内螺纹数的倒数）和长度。主直径是指在螺钉螺纹外侧测量所得的直径。螺纹间距是指螺钉在一圈内前进的距离，或相邻螺纹最顶端之间的距离。螺纹间距的倒数是单位长度内的螺纹数。在美国和加拿大，单位长度为英寸 (in.)。在使用公制螺钉规格的国家，使用毫米 (mm) 为单位。螺杆长度是指从螺杆底部到参考平面的距离。参考平面是指螺钉与配合表面接触的地方。对于圆头及类似的螺钉，参考平面是指螺钉头的底部，如图所示。对于位于沉头孔中的平头螺钉，参考平面位于螺钉头的顶部。

螺纹标准

在北美，最常用的螺纹标准是统一螺纹标准 (UTS)。UTS 螺钉是由其公称直径和螺纹数定义的。例如，¼-20 表示直径为 1/4 英寸，螺纹数为 20 个/英寸的螺钉。直径小于 1/4 英寸的螺钉用整数表示，即 0-16。直径小于 0 的螺钉用数字 00、000 和 0000 来描述。例如，眼镜上使用的螺钉通常为 00-72。

UTS 支持每螺钉直径的多螺纹数。规定较少或较粗的螺纹数为统一粗螺纹 (UNC)。螺距较细的螺钉描述为统一细螺纹 (UNF)（表 1）。

表 1：UTS 螺钉标准的螺钉尺寸。（表来源：Art Pini）

参照表 1，请注意每个螺钉直径有两种可能的螺纹数，因此 10 号螺钉的螺纹数为 24 或 32 个螺纹/英寸。

使用量规数值的整数表示时，可以用量规数值乘以 0.013，然后与 0.060 英寸相加求出螺钉的绝对直径。因此，6 号螺钉的直径为 (6 x 0.013) + 0.060 = 0.138 英寸。

此外，还有公制螺钉标准。这些标准由字母 M 表示，后面是螺钉的主要直径 (mm)，然后是螺距 (mm)（表 2）。

表 2：粗牙和细牙系列的公制螺纹直径和螺距。（表来源：Art Pini）

细牙螺纹比粗牙系列的螺钉直径选择多样，但表 2 中只给出了重叠部分的直径。与 UTS 螺钉一样，公制螺钉的每个直径也都有两种螺距。请记住，螺距是单位毫米内螺纹数的倒数。

螺钉头形状和驱动方式

螺钉头部的形状各异。每种头部形状都具有特定的优势。例如，平头螺钉通常是沉头的，这样螺钉头部就会完全低于螺钉被拧入的表面。这样可以保持拧入螺钉的表面没有凸起。电子产品组装中最常见的螺钉头类型如下图 2 所示。

图 2：一些典型螺钉头类型。所使用的螺钉头的类型通常由具体的应用决定。（图片来源：Art Pini）

除了螺钉头形状外，还可以用驱动方式来描述螺钉。驱动方式决定了用来转动螺钉的工具的性质（图 3）。

图 3：螺钉的驱动方式决定了可以施加在螺钉头上的最大扭矩。同时决定了用于转动螺钉的工具类型。图中给出了一些最常用的螺钉驱动方式。（图片来源：Art Pini）

除六角头外，图示所有驱动方式都需要一把适当的螺钉刀。六角头螺钉使用扳手或内六角套筒。具体应用决定螺钉的驱动方式。

大多数螺钉按顺时针方向旋转时前进。这种螺纹称为右旋螺纹。左旋螺纹不太常用，当逆时针旋转时螺钉前进。

电子产品中使用的螺钉类型

鉴于电子产品中使用了大量子组件，显然需要各种不同类型的螺钉来固定（图 4）。

图 4：电子装配中常用的螺钉类型。（图片来源：B&F Fastener Supply、RAF electronic-hardware 和 Pomona Electronics ）

机螺钉：顾名思义，这些螺钉用于以机械方式连接机器、车辆、电子和电器中的部件。例如将电路板固定到有螺纹的垫片上。如图 4（左）所示，B&F Fastener Supply 的 PMS-632-0075-PH 是一种 6 - 32 号十字盘头机螺钉，长 3/4 英寸。

左边第二个自攻型金属板螺钉是 B&F Fastener Supply 的 6X1/2 HHSMS 螺钉。这是一种 6 号六角头螺钉，长 1/2 英寸。金属板螺钉用于连接金属板组件，如机箱或外壳。这类螺钉被插入只有导向小孔的金属板元件中。当拧入螺钉时，会切削出内螺纹。

左起第三个为面板螺钉，用来固定可拆卸面板的。这是一种带肩螺钉。螺钉的上半部分称为柄，因为需要穿过面板上的孔，所以没有螺纹；且螺纹部分将面板固定在螺纹安装孔上时可以自由转动。图中所示的螺钉是 RAF Electronic Hardware 的 0100-SS 4-40 号、槽式螺钉头面板螺钉，长 21/32 英寸。

最后一种是定位螺钉。定位螺钉用于将如旋钮、齿轮和凸轮等旋转部件固定在轴上。这是一种无头螺钉，通常使用一字式或内六角螺丝刀操作。例如，位于最右侧的 Pomona Electronics 4914 8 - 32 号开槽式螺钉头端定位螺钉。

总结

以上只是市面上常见的一些螺钉类型。我希望本文能成为识别螺钉的方便指南，让你通过正确的途径为下一个设计项目选择正确的机螺钉。