作者：Art Pini

　　电子设备需要紧固件来固定电路板、安装子板、闭合面板和其他用途。有多种类型的螺钉、螺母和铆钉由多种材料制成。紧固件的选择必须考虑电子应用的独特需求，包括电气隔离、耐腐蚀和耐振动、重量轻、无磁特性以及盲装。

　　本文讨论不同的尼龙紧固件、它们的选择及其应用。Essentra Components的示例(包括螺钉、螺母、卡扣铆钉、带倒刺的紧固件和抽芯铆钉)用于说明目的。

　　为什么紧固件采用尼龙?

　　尼龙是高性能工程热塑性线性聚酰胺家族，具有高机械强度、良好的耐疲劳、抗冲击和耐腐蚀性以及优异的电绝缘性能。与铝等金属相比，它的重量也很轻，并且具有更高的耐磨性。这些特性使其成为电子应用的理想选择。随着电子设备尺寸的缩小，减轻重量是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造成灾难。松动的、不导电的尼龙紧固件只会让人烦恼。

　　工程应用紧固件中最常见的尼龙类型是尼龙 6 和尼龙 6/6。尼龙 6 是由多种单体衍生的聚合物，每种单体都有六个碳原子。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

　　紧固件是一种将两个或多个物体永久或非永久机械连接在一起的硬件设备。流行的机械紧固件是螺钉、螺母和铆钉。

　　螺钉是一种利用在圆柱体外部切出螺旋槽(螺纹)的紧固件。它与切入配合孔内部的反向螺旋槽配合。将螺钉旋入螺纹孔，使其进入配合表面。螺钉主要由其大直径、螺距、长度、头部类型和驱动类型来指定(图 1)。

　　图 1：螺钉按头部类型、驱动类型、大直径、螺距和长度指定。 (图片来源：作者，使用 Essentra Components 的材料)

　　螺距是螺钉前进一圈的距离或相邻螺纹峰之间的距离。在美国 (US)，通常用单位长度的线数来指定。统一螺纹标准 (UTS) 在北美使用英寸 (in.) 作为长度单位。 UTS 螺钉由其公称直径和螺纹数指定;例如，1/4-20 是直径为 1/4 英寸的螺钉，螺纹数为每英寸 20 个螺纹。

　　直径小于 1/4 英寸的螺钉由 0 到 16 之间的整数指定，称为规格。标号越大，直径越大。

　　螺钉的大直径可以通过将规格数乘以 0.013 再加上 0.060 英寸来确定。因此，#6 螺钉的直径为 (6 * 0.013) + 0.060 或 0.138 英寸(3.5 毫米)。

　　还有一种公制标准，其中螺钉用字母 M 表示，后跟螺钉的大直径(以毫米为单位)，然后是螺距(以毫米为单位)。

　　UTS 尼龙螺钉的一个示例是 Essentra Components 011024H100，它是一个 1 英寸(25.4 毫米)长的带有六角头的尼龙帽 #10-24 螺钉。 Essentra Components 0401024HN是配套的 #10-24 尼龙六角螺母。 #10 紧固件的大直径为 0.19 英寸(4.826 毫米)。

　　头类型的选择取决于应用。带沉孔的扁平头和椭圆形头提供无边缘表面，不会钩住衣服或物体。内六角螺钉和圆头螺钉通常具有较高的头部高度，通常用于沉头孔。平底螺钉(例如活页螺钉、平头螺钉和圆头螺钉)用于将电线固定在端子排中。六角头和内六角头适用于需要高扭矩拧紧的应用。

　　开槽驱动器是最基本的驱动器类型，最好手动驱动。十字螺丝刀、六角螺丝刀和套筒螺丝刀通常与电动螺丝刀一起使用，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、倒刺式或枞树式、推入式、安装按钮式、盲式或弹出式。其安装特点包括永久式、可移动式和盲式。无论哪种类型，所有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固机制。例如，Essentra Components SR-3075W卡扣铆钉使用膨胀索环(图 2)。

　　图 2：卡扣铆钉(例如 SR-3075W)使用膨胀索环进行固定。 (图片来源：作者，使用 Essentra Components 的材料)

　　将卡扣铆钉插入孔中后，头部被推入，垫圈膨胀以将其固定。铆钉由其头部直径、长度、铆钉直径和夹紧范围指定。夹紧范围是铆钉正常工作的紧固部件的厚度。 Essentra Components SR-3075W 的头部直径为 0.253 英寸(6.4 毫米)，长度为 0.295 英寸(7.5 毫米)，铆钉直径为 0.118 英寸(3 毫米)，夹紧范围为 0.197 至 0.236英寸(5 至 5.99 毫米)。这种类型的尼龙铆钉可以通过拉起头部来拆卸。

　　有倒刺或枞树铆钉，例如 Essentra Components 27XT1250250，使用带肋的柄来固定组件(图 3)。

　　图 3：倒刺铆钉(例如 27XT1250250)的肋具有一定角度，可以轻松滑入孔中，同时防止铆钉被移除。 (图片来源：作者，使用 Essentra Components 的材料)

　　带刺铆钉的肋呈一定角度，以便在插入时压缩，但锁定在孔的侧面以防止退出。这些铆钉适用于金属、泡沫、橡胶、塑料甚至木质部件。

　　Essentra Components 27XT1250250 适用于 0.125 英寸(3.18 毫米)孔。它的长度为 0.321 英寸(8.15 毫米)，握持范围为 0.062 至 0.250 英寸(1.58 至 6.35 毫米)。

　　另一种类型的倒刺铆钉是两件式棘轮铆钉，例如 Essentra Components BR1-226-01。这种类型的紧固件非常适合连接薄部件。它的工作原理是将两个棘轮铆钉半部连接起来形成一个紧固件(图 4)。

　　图 4：两块 BR1-226-01 棘轮铆钉的夹齿互锁，形成刚性耦合结合。 (图片来源：作者，使用 Essentra Components 的材料)

　　Essentra Components BR1-226-01 需要 0.281 英寸(7.14 毫米)的孔径。它长 0.226 英寸(5.74 毫米)，握持范围为 0.235 至 0.297 英寸(5.97 至 7.54 毫米)。

　　推铆钉，例如 Essentra Components 61PR400600(图 5)，可提供快速、可靠和永久的连接。这些盲侧铆钉不需要接触连接部件的背面。

　　图 5：推动 61PR400600 的预组装柱塞使铆钉展开，以提供牢固、永久的连接。 (图片来源：作者，使用 Essentra Components 的材料)

　　推铆钉的安装方法是将铆钉体插入面板孔中，然后使用安装工具将连接的柱塞压入组件中以使铆钉膨胀。 Essentra Components 61PR400600 长 0.445 英寸(11.3 毫米)，安装在 0.187 英寸(4.75 毫米)孔中。它的抓握范围为 0.078 至 0.375 英寸(1.98 至 9.53 毫米)。

　　Essentra Components 27AC0011安装按钮或独木舟夹是一种易于安装的紧固件，无需工具即可固定钣金零件或轻型组件(图 6)。

　　图 6：27AC0011 安装按钮非常适合将薄金属板或轻型组件固定在一起。 (图片来源：作者，使用 Essentra Components 的材料)

　　安装非常简单，只需将铆钉体推入预先钻好的圆孔中，然后按压铆钉头直至其锁定到位。该铆钉适合插入 0.192 英寸(4.9 毫米)的孔中，长度为 0.515 英寸(13.08 毫米)。它的抓握范围为 0.165 至 0.185 英寸(4.2 至 4.7 毫米)。

　　拉铆钉或铆钉是另一种盲插铆钉，不需要接触面板的背面。 Essentra Components CR32-2-1精密模制尼龙装置就是一个例子(图 7)。

　　图 7：抽芯铆钉需要使用工具将铆钉的心轴拉向铆钉头，导致铆钉塌陷并靠在孔上展开。 (图片来源：Essentra Components)

　　CR32-2-1有一个穿过铆钉体的心轴。将铆钉插入孔中，然后使用空心铆钉工具将心轴拉过铆钉体。这会导致铆钉体塌陷，向孔膨胀，并将部件锁定在一起。该铆钉的直径为 0.126 英寸(3.2 毫米)，长度为 0.378 英寸(9.6 毫米)。它需要的孔径为 0.130 英寸(3.3 毫米)，抓握范围为 0.157 至 0.276 英寸(4.0 至 7.0 毫米)。

　　每种类型的铆钉都有不同的直径和长度可供选择，以满足应用的要求。

　　指定铆钉

　　Essentra 组件目录 可以轻松选择所需的铆钉尺寸。用户首先选择一种铆钉。然后，根据连接部件的厚度，目录提供了适合该夹紧范围的一系列合适的孔径和铆钉长度(图 8)。

　　图 8：Essentra 目录提供了一种根据所连接组件的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 毫米)的卡扣铆钉选择示例显示了七种合适的型号。对于 0.205 至 0.225 英寸(5.2 至 5.7 毫米)的夹紧范围，需要长度为 0.295 英寸(7.5 毫米)的铆钉(第 7 行)才能达到必要的固定厚度。

　　结论

　　尼龙紧固件为电子、电器和汽车应用提供了许多优势。它们比金属同类产品更轻，不导电且耐腐蚀，并且有多种类型和尺寸可供选择。