如何选择和使用尼龙紧固件

电子设备需要紧固件来固定电路板、安装子板、闭合面板及其他用途。用各种材料制成了种类繁多的螺丝、螺母和铆钉。选择紧固件时，必须考虑电子应用的独特需求，包括电气隔离、耐腐蚀和抗振动、重量轻、无磁性和盲装。

本文将讨论不同的尼龙紧固件及其选择和应用。本文将以 Essentra Components 提供的螺丝、螺母、圆头铆钉、倒钩式紧固件和空心铆钉等产品为例进行说明。

紧固件为何使用尼龙材质？

尼龙是高性能工程热塑性线性聚酰胺的一种，具有很高的机械强度、良好的抗疲劳性、抗冲击性和耐腐蚀性，以及优异的电绝缘性能。与铝等金属相比，尼龙的重量更轻，耐磨性更高。这些特性使尼龙成为电子应用的理想选择。随着电子设备的微型化，减轻重量成为一个主要的设计目标。从可靠性和用户体验的角度来看，有源电子设备中松动的金属紧固件可能会带来一场灾难；而松动、不导电的尼龙紧固件只会令人烦恼。

在工程应用中，紧固件最常用的尼龙类型是尼龙 6 和尼龙 6/6。尼龙 6 是一种由多种单体（每种单体都有六个碳原子）组成的聚合物。尼龙的化学式为 (C6H11NO)n。尼龙 6/6 由两种单体制成，每种单体都有六个碳原子，因此得名尼龙 6/6。

尼龙 6/6 是更常用的紧固件材料，因为其成本较低且温度范围稍高。

紧固件类型

紧固件是将两个或多个物体以机械方式永久或非永久连接在一起的器件。常用的机械紧固件包括螺丝、螺母和铆钉。

螺丝是一种使用在圆柱形本体外部切割而成的螺旋槽（螺纹）的紧固件。螺丝与配接孔内侧的反向螺旋槽相匹配。将螺丝拧入相配合的螺纹孔中，使螺丝前进至配接面。螺丝主要由其主直径、螺距、长度、头部类型和驱动类型决定（图 1）。

图 1：螺丝按头部类型、驱动类型、主直径、螺距和长度指定。（图片来源：作者，使用 Essentra Components 提供的材料）

螺距是指螺丝在一圈内前进的距离，或相邻螺纹最顶端之间的距离。在美国，通常以单位长度内的螺纹数表示。统一螺纹标准 (UTS) 在北美使用英寸作为长度单位。UTS 螺丝是由其公称直径和螺纹数定义的，例如，¼-20 表示直径为 ¼ 英寸、螺纹数为每英寸 20 个螺纹的螺丝。

直径小于 ¼ 英寸的螺丝用 0 至 16 的整数表示，称为线径。线径号越大，直径越大。

螺丝的主直径可以通过将线径号乘以 0.013，然后加上 0.060 英寸来确定。因此，#6 螺丝的直径为 (6 * 0.013) + 0.060 或 0.138 英寸 (3.5 mm)。

此外，还有一种公制标准，用字母 M 表示螺丝，后面跟以 mm 为单位的螺丝主直径，然后是以 mm 为单位的螺距。

例如，Essentra Components 的 011024H100 是一种 1 英寸 (25.4 mm) 长的带六角头尼龙帽的 #10-24 螺丝。Essentra Components 的 0401024HN 是一种用于配套的 #10-24 尼龙六角螺母。#10 号紧固件的主直径为 0.19 英寸 (4.826 mm)。

螺丝头端的选型取决于具体应用。平头和椭圆头带有沉头孔，表面光滑无边缘，不会卡住衣物或物体。内六角和凹槽螺丝通常具有较高的头部，常用于沉孔中。扁平头螺丝，如活页螺丝、平头螺丝和钮头螺丝用于固定端子条上的导线。六角头和套筒头端适用于需要高扭矩拧紧的应用。

一字螺丝刀是最基本的驱动工具类型，且最好是手动驱动。十字螺丝刀、六角螺丝刀和内六角螺丝刀通常与电动螺丝刀配合使用，以防止螺丝刀头从螺丝上滑落。

铆钉

铆钉是一种将部件固定在一起的无螺纹机械紧固件。尼龙铆钉有多种类型，包括卡入式、倒钩式或杉树式、压入式、钮头式、盲装式或空心式。铆钉的安装特点包括永久性、可移动和盲装。无论是哪种类型的铆钉，都需要在连接部件上预先钻孔。不同的铆钉样式使用不同的锚定机制。例如，Essentra Components 的 SR-3075W 圆头铆钉使用膨胀扣眼（图 2）。

图 2：SR-3075W 等圆头铆钉使用膨胀扣眼进行固定。（图片来源：作者，使用 Essentra Components 提供的材料）

将圆头螺钉压入孔中后，按压头端，通过扣眼膨胀将其固定。铆钉的头部直径、长度、铆钉直径和紧固范围均有规定。紧固范围是指铆钉能正确发挥作用的被紧固部件的厚度。Essentra Components 的 SR-3075W 头端直径为 0.253 英寸 (6.4 mm)，长度为 0.295 英寸 (7.5 mm)，铆钉直径为 0.118 英寸 (3 mm)，紧固范围为 0.197 至 0.236 英寸（5 至 5.99 mm）。这种尼龙铆钉可以通过拉起铆钉头端取下。

倒钩铆式钉或杉木式铆钉（如 Essentra Components 的 27XT1250250）使用带肋片的柄来固定部件（图 3）。

图 3：27XT1250250 等倒钩式铆钉的肋片有一定角度，可以轻松滑入孔中，同时防止铆钉被拔出。（图片来源：作者，使用 Essentra Components 提供的材料）

倒钩式铆钉的肋片有一定角度，插入时会被压缩，但会在孔的两侧锁定，以防被拔出。这种铆钉适用于金属、泡沫、橡胶、塑料甚至木质部件。

Essentra Components 的 27XT1250250 适用于 0.125 英寸 (3.18 mm) 的孔。这种铆钉长 0.321 英寸 (8.15 mm)，紧固范围为 0.062 至 0.250 英寸（1.58 至 6.35 mm）。

另一种倒钩式铆钉是两件式棘轮铆钉，如 Essentra Components 的 BR1-226-01。这种铆钉可以很好地连接薄部件。这种铆钉的工作原理是将两半棘轮铆钉连接在一起形成一个紧固件（图 4）。

图 4：BR1-226-01 棘轮铆钉的两个组成部件相互锁定其棘齿，以形成刚性耦合。（图片来源：作者，使用 Essentra Components 提供的材料）

Essentra Components 的 BR1-226-01 要求孔径为 0.281 英寸 (7.14 mm)。该铆钉长 0.226 英寸 (5.74 mm)，紧固范围为 0.235 至 0.297 英寸（5.97 至 7.54 mm）。

按压式铆钉，如 Essentra Components 的 61PR400600（图 5）可实现快速、可靠和永久地固定。这种盲侧铆钉不需要进入被连接部件的另一面。

图 5：按压 61PR400600 的预装柱塞，使铆钉张开，从而实现牢固、永久的连接。（图片来源：作者，使用 Essentra Components 提供的材料）

压入式铆钉的安装方法是将铆钉本体插入面板孔中，然后使用安装工具将铆钉本体上连接的柱塞压入组件中，使铆钉膨胀。Essentra Components 的 61PR400600 长 0.445 英寸 (11.3 mm)，可安装在 0.187 英寸 (4.75 mm) 的孔中。其铆钉的紧固范围为 0.078 至 0.375 英寸（1.98 至 9.53 mm）。

Essentra Components 的 27AC0011 钮头或舟形夹式铆钉是一种安装简单的紧固件，无需工具即可固定金属板部件或轻型组件（图 6）。

图 6：27AC0011 钮头铆钉非常适合将薄金属板或轻型部件固定在一起。（图片来源：作者，使用 Essentra Components 提供的材料）

安装非常简单，只需将铆钉本体压入预先钻好的圆孔中，然后按压铆钉头，直至使铆钉锁定到位。该铆钉可插入 0.192 英寸 (4.9 mm) 的孔中，长 0.515 英寸 (13.08 mm)。其抓紧固范围为 0.165 至 0.185 英寸（4.2 至 4.7 mm）。

空心铆钉或夹紧铆钉是也是一种盲插铆钉，不需要达到面板的另一面。例如，Essentra Components 的 CR32-2-1 精密模制尼龙紧固件就是这一类器件（图 7）。

图 7：空心铆钉需要用工具将铆钉的芯轴拉向铆钉头，使铆钉塌陷并向孔内张开。（图片来源：Essentra Components)

CR32-2-1 有一个穿过铆钉本体的芯轴。将铆钉插入孔中，然后使用空心铆钉工具拉芯轴，使其穿过铆钉本体。这将导致铆钉体塌陷，在孔中膨胀并将部件固定一起。该铆钉直径为 0.126 英寸 (3.2 mm)，长 0.378 英寸(9.6 mm)。要求孔径为 0.130 英寸（3.3 mm），紧固范围为 0.157 至 0.276 英寸（4.0 至 7.0 mm）。

每种铆钉都有不同的直径和长度，以满足不同的应用要求。

指定铆钉

通过 Essentra Components 的 产品目录可以轻松选择所需的铆钉尺寸。用户首先要选择一种铆钉。然后，根据连接部件的厚度，目录提供了适合该紧固范围的孔径和铆钉长度范围（图 8）。

图 8：Essentra 的产品目录提供了一种根据所连接部件厚度选择铆钉的方法。（图片来源：Essentra Components)

孔径为 0.083 至 0.087 英寸（2.1 至 2.2 mm）的圆头铆钉样品展示了七种合适的型号。对于 0.205 至 0.225 英寸（5.2 至 5.7 mm）的紧固范围，需要使用 0.295 英寸（7.5 mm）长的铆钉（第 7 行）来达到所需的紧固厚度。

结束语

尼龙紧固件在电子、电器和汽车应用方面表现出许多优势。尼龙紧固件比同类金属产品更轻，不导电，耐腐蚀，且有多种类型和尺寸可供选择。