# Руководство по выбору крепежа | Винты с цилиндрической головкой Стопорные винты Вставки Штифты | Wiki Sinbo Precision > Практическое руководство по выбору крепежа для CNC-сборок: винты с цилиндрической головкой, стопорные винты, штифты, резьбовые вставки Helicoil, классы прочности, моменты затяжки и способы фиксации. Принятие решений с данными по стоимости. https://www.sinbo-machining.com/ru/wiki/threads/fasteners --- ## On This Page - Какой крепёж вам нужен? - Обзор типов крепежа - Винты с цилиндрической головкой (SHCS) - Классы прочности — какой выбрать? - Требования к зазору под головку - Стопорные винты (установочные винты) - Типы концов — выберите правильный - Штифты - Типы - Посадка с натягом — H7/m6 - Helicoil / Резьбовые вставки - Когда использовать вставки - Установка - Классы прочности крепежа - Моменты затяжки - Метрический крепёж (Нм) — сухой, цинкованный - Дюймовый крепёж (фунт-фут) — сухой, цинкованный - Порядок затяжки - Способы фиксации - Типичные ошибки # Выбор крепежа Большинство отказов сборки связано с неправильным крепежом, неверным классом прочности или неправильным моментом затяжки — а не с плохой конструкцией. Данное руководство охватывает то, что вы фактически используете на фрезерованных деталях CNC: винты с цилиндрической головкой, стопорные винты, штифты, резьбовые вставки, а также классы прочности и моменты затяжки, которые имеют значение. ## Какой крепёж вам нужен? Остановитесь здесь. Подберите подходящий тип крепежа для вашего применения, прежде чем беспокоиться о классах прочности или моменте затяжки. | Применение | Используйте | Почему | Общее зажатие, две детали скреплены болтами | Винт с цилиндрической головкой (SHCS) | Самая прочная геометрия головки для данного размера. Помещается в зенкованных отверстиях. Самый распространённый крепёж CNC. | Малая высота головки, декоративная поверхность | Винт с полукруглой головкой | Низкопрофильная купольная головка без острых краёв. На 20–30% слабее SHCS того же размера. | Требуется заподлицо (без выступов) | Винт с потайной головкой | Плоская головка с углом 90° устанавливается заподлицо. Требуется зенковка. Самый слабый тип головки — избегайте при высоких нагрузках. | Фиксация компонента на валу | Стопорный винт (установочный винт) | Безголовый, вкручивается в вал через резьбу. Тип конца имеет значение — см. ниже. | Крупный структурный узел, доступ ключом | Болт с шестигранной головкой | Внешняя шестигранная головка, затяжка ключом. Самый дешёвый для M10+. Стандарт для стальных конструкций. | Шарнирная точка, петля, скользящее соединение | Болт с цилиндрической шейкой | Прецизионно шлифованная шейка служит опорной поверхностью. Дорогой, но устраняет необходимость в отдельном штифте. | Прецизионное позиционирование между двумя деталями | Штифт | Без резьбы. Посадка с натягом позиционирует детали с точностью ±0.01 мм. См. раздел о штифтах ниже. | Сорванная резьба, мягкий материал, частая разборка | Helicoil / Резьбовая вставка | Создаёт прочную стальную резьбу в алюминии, пластике или повреждённых отверстиях. См. раздел о вставках ниже. | Осевая фиксация на валу | Шплинт | Дешёвый, одноразовый. Работает с корончатой гайкой или сквозным отверстием в валу. | Удержание подшипника или втулки на валу | Стопорное кольцо (разъёмное) | Устанавливается в канавку. Только осевая фиксация. Дешёво и быстро монтируется. | Нагруженная шпилька (гайка с обеих сторон) | Шпилька | Резьба на обоих концах или по всей длине. Используется, когда с одной стороны нет доступа ключом (например, блок двигателя). ## Обзор типов крепежа | Тип | Привод | Форма головки | Тип нагрузки | Относит. стоимость | Распростр. размеры | SHCS | Шестигранный паз (Имбус) | Плоский цилиндр | Растяжение + сдвиг | 1.0x | M2–M30 | Полукруглая головка | Шестигранный паз | Низкий купол | Растяжение + сдвиг | 1.1x | M3–M16 | Потайная головка | Шестигранный паз / Крестовой | 90° плоская | Только растяжение | 0.8x | M3–M12 | Болт с шестигранной головкой | Внешний шестигран (ключ) | Шестигранная головка | Растяжение + сдвиг | 0.6x | M5–M42 | Стопорный винт | Шестигранный паз | Безголовый | Осевая фиксация | 0.7x | M2–M12 | Болт с цилиндрической шейкой | Шестигранный паз | Шестигранная головка + шейка | Сдвиг + шарнир | 3.0–5.0x | M5–M16 | Штифт | Н/Д (посадка с натягом) | Нет | Сдвиг (позиционирование) | 0.5x | 3–20 мм диам. | Шплинт | Н/Д (раздвоённый хвост) | Нет | Осевая фиксация | 0.2x | 1–12 мм диам. | Стопорное кольцо | Пассатижи (для стопорных колец) | Нет | Осевая фиксация | 0.3x | 3–200 мм диам. ## Винты с цилиндрической головкой (SHCS) Рабочая лошадка CNC-сборок. ISO 4762 (метрические) / ASME B18.3 (дюймовые). Прочная геометрия головки позволяет использовать SHCS меньшего размера по сравнению с болтом с шестигранной головкой при той же нагрузке. Шестигранный паз делает головку компактной — помещается в зенкованных отверстиях, куда не доберётся ключ. ### Классы прочности — какой выбрать? | Класс | Предел прочности (МПа) | Предел текучести (МПа) | Твёрдость | Когда применять | 8.8 | 800 | 640 | 22–32 HRC | Некритичные, чувствительные к стоимости. Сборки с низкими напряжениями. | 10.9 | 1000 | 900 | 32–39 HRC | Стандарт для CNC-сборок. Хорошая прочность, не хрупкий. Покрывает 90% случаев. | 12.9 | 1200 | 1080 | 39–44 HRC | Высокие напряжения, ограниченное пространство. Крепления двигателей, зажимы пресс-форм. Более хрупкий — избегайте при ударных/вибрационных нагрузках. Рекомендация по умолчанию Используйте SHCS класса 10.9 как стандарт для всех CNC-сборок. Разница в стоимости по сравнению с 8.8 незначительна (5–10%), и вы избегаете риска хрупкости 12.9. Переходите на 12.9 только тогда, когда расчёты подтвердят, что 10.9 недостаточно. ### Требования к зазору под головку Зенковка для SHCS должна быть достаточно глубокой, чтобы головка полностью утапливалась ниже поверхности, плюс небольшой зазор. Для шестигранного паза требуется достаточная глубина для захвата ключа-имбуса — обычно ключ входит на глубину не менее 70% глубины паза. | Размер | Диам. головки (мм) | Высота головки (мм) | Размер ключа (мм) | Мин. глубина зенковки (мм) | M3 | 5.5 | 3.0 | 2.5 | 3.5 | M4 | 7.0 | 4.0 | 3.0 | 4.5 | M5 | 8.5 | 5.0 | 4.0 | 5.5 | M6 | 10.0 | 6.0 | 5.0 | 6.5 | M8 | 13.0 | 8.0 | 6.0 | 8.5 | M10 | 16.0 | 10.0 | 8.0 | 10.5 | M12 | 18.0 | 12.0 | 10.0 | 12.5 Типичная ошибка Недостаточный диаметр зенковки. Диаметр головки должен иметь зазор вокруг себя (посадка H7/g6 типична), иначе головка винта заклинит в отверстии до полного прилегания. Добавьте 0.2–0.5 мм к диаметру головки для зазора в зависимости от размера. ## Стопорные винты (установочные винты) Безголовые винты, вкручиваемые через ступицу для упора в вал. Они передают крутящий момент за счёт трения или за счёт внедрения конца в вал. ISO 4026 (плоский конец) / ISO 4027 (конический конец) / ISO 4028 (цилиндрический конец) / ISO 4029 (лунковый конец). ### Типы концов — выберите правильный | Тип конца | Стандарт | Принцип действия | Когда применять | Недостаток | Плоский конец | ISO 4026 | Плоский конец упирается в поверхность вала | Частая разборка. Не повреждает вал. Используйте с плоской площадкой на валу для надёжной фиксации. | Самая низкая удерживающая способность. Опирается только на трение. | Конический конец | ISO 4027 | Заострённый конец внедряется в вал | Постоянная или полупостоянная сборка. Наивысшая осевая удерживающая способность. | Повреждает вал. Не подходит для деталей, требующих снятия. | Цилиндрический конец | ISO 4028 | Удлинённый плоский конец входит в сверлёное отверстие в валу | Надёжное зацепление без повреждения вала. Лучший вариант для точного осевого позиционирования. | Требуется соответствующее отверстие в валу. Добавляет операцию сверления. | Лунковый конец | ISO 4029 | Вогнутый конец слегка внедряется в вал | Самый распространённый тип конца. Хорошее соотношение удержания и многоразовости. | Оставляет небольшую отметину на валу. Может ослабнуть при вибрации. Самая частая ошибка со стопорными винтами Использование лункового конца на закалённом валу. Лунка не может внедриться, поэтому винт проскальзывает. Используйте плоский конец с фрезерованной площадкой на валу или цилиндрический конец с просверлённым отверстием. На закалённых валах (HRC 45+) стопорные винты имеют очень ограниченную удерживающую способность независимо от типа конца — используйте шпоночный паз или зажим вместо этого. ## Штифты Прецизионно шлифованные цилиндры, запрессованные в отверстия для взаимного позиционирования двух деталей. Они не зажимают — они позиционируют. Используйте в сочетании с крепёжом (который обеспечивает зажимное усилие). ### Типы | Тип | Стандарт | Допуск | Материал | Область применения | Прямой штифт | ISO 2338 / DIN 6325 | m6 | Закалённая сталь (мин. 60 HRC) | Самый распространённый. Посадка с натягом для точного позиционирования. | Вытяжной штифт | DIN 7979 | m6 | Закалённая сталь | Резьбовой конец для лёгкого извлечения винтом. Необходим для глухих отверстий. | Конический штифт | ISO 2339 / DIN 1 | Самозатягивающийся конус | Сталь | Сдвиговые нагрузки. Конусная посадка устраняет необходимость запрессовки. Многоразовый. ### Посадка с натягом — H7/m6 Стандартная посадка для штифтов: отверстие H7 / штифт m6. Это лёгкая посадка с натягом (технически переходная, но при малых диаметрах ведёт себя как натяг). Отверстие должно быть развёрнуто, а не просверлено для достижения допуска H7. | Диам. штифта (мм) | Отверстие (H7) диапазон (мм) | Штифт (m6) диапазон (мм) | Натяг (приблизительно) | 3 | 3,000–3,010 | 3,004–3,012 | 0.004–0.012 мм натяг | 5 | 5,000–5,012 | 5,008–5,018 | 0.008–0.018 мм натяг | 6 | 6,000–6,012 | 6,008–6,019 | 0.008–0.019 мм натяг | 8 | 8,000–8,015 | 8,010–8,023 | 0.010–0.023 мм натяг | 10 | 10.000–10.015 | 10.012–10.027 | 0.012–0.027 мм натяг Правило расстановки Используйте два штифта с максимальным расстоянием между ними для наилучшей точности позиционирования. Три штифта создают перенапряжённость и вызывают проблемы посадки. Два штифта + крепёж для зажима — стандартная схема. Диаметр штифта обычно 6 мм или 8 мм для большинства CNC-сборок — крупнее — только для тяжёлого машиностроения. Примечание по материалу Штифты должны быть из закалённой стали (минимум 60 HRC). Незакалённые штифты деформируются при установке и не удерживают позицию. Существуют нержавеющие штифты (A2/A4), но они мягче — используйте их только при необходимости коррозионной стойкости и примите снижение точности позиционирования. ## Helicoil / Резьбовые вставки Геликоидальная спираль из нержавеющей стали ромбовидного сечения, устанавливаемая в нарезанное отверстие. Сама вставка становится резьбовой поверхностью. Основной материал воспринимает только наружную резьбу вставки, которая распределяет нагрузку на значительно бóльшую площадь. ### Когда использовать вставки | Ситуация | Причина | Без вставки | Алюминиевые / магниевые детали | Мягкий материал срывается при повторных нагрузках | Резьба вытягивается после нескольких циклов сборки | Частая сборка / разборка | Стальная вставка изнашивается лучше алюминиевой резьбы | Резьба заедает и ослабляется после 5–10 циклов | Ремонт сорванной резьбы | Восстанавливает повреждённое отверстие до исходного размера резьбы | Деталь отправляется в брак или требуется крепёж большего размера | Пластиковые детали | Пластик не имеет значительной прочности резьбы | Крепёж вытягивается при первой затяжке | Высокая вибрация | Вставка + Loctite надёжнее резьбы в мягком материале | Крепёж ослабляется со временем ### Установка 1. Просверлите отверстие до размера сверла для нарезания Helicoil (больший стандартного для данной резьбы). 2. Нарежьте резьбу специальным метчиком STI (Screw Thread Insert) — НЕ стандартным метчиком. Метчик STI увеличен, так как вставка занимает пространство внутри отверстия. 3. Установите вставку с помощью инструмента для монтажа Helicoil. Инструмент вворачивает спираль в нарезанное отверстие. На конце вставки имеется хвостовик — отломите его после установки с помощью пробойника или специального инструмента. Влияние на стоимость Вставки Helicoil добавляют примерно $0.30–1.50 за отверстие в зависимости от размера и количества. Метчик, установочный инструмент и вставки недороги при крупных объёмах. Для партии 100+ алюминиевых деталей с частой сборкой вставки почти всегда дешевле, чем возвраты по гарантии из-за сорванной резьбы. Типичная ошибка Нарезание резьбы в отверстии стандартным метчиком вместо метчика STI. Резьба получится слишком маленькой, вставка не войдёт, и вам придётся либо забивать её (испортив деталь), либо рассверливать и начинать заново. Всегда используйте метчик STI, указанный производителем вставки. ## Классы прочности крепежа Класс (ISO-класс или SAE-класс) указывает на прочность крепежа. Чем выше класс — тем прочнее, но более хрупкий. Маркировка на головке крепежа идентифицирует класс. | ISO-класс | SAE-класс | Предел прочности (МПа) | Предел текучести (МПа) | Материал | Маркировка головки | Когда применять | 4.8 | Класс 2 | 400 | 320 | Низкоуглеродистая сталь | Нет | Некритичные, декоративные, низкая нагрузка | 8.8 | Класс 5 | 800 | 640 | Среднеуглеродистая, закалённая и отпущенная | 8.8 | Общего назначения, чувствительно к стоимости | 10.9 | Класс 8 | 1000 | 900 | Легированная сталь, закалённая и отпущенная | 10.9 | Стандарт для CNC. Структурные узлы. | 12.9 | — | 1200 | 1080 | Легированная сталь, закалка и отпуск (вышеуглеродистая) | 12.9 | Высокие напряжения, ограниченное пространство. Избегать при ударных нагрузках. | A2-70 | — | 700 | 450 | Нержавеющая сталь 304 | A2-70 | Требуется коррозионная стойкость. 70% прочности 8.8. | A4-80 | — | 800 | 600 | Нержавеющая сталь 316 | A4-80 | Морская / химическая среда. 80% прочности 8.8. Предупреждение о водородном охрупчивании Крепёж класса 10.9 и 12.9 с цинковым покрытием подвержен водородному охрупчиванию, если процесс покрытия не контролируется должным образом. Это вызывает внезапное, неожиданное разрушение под нагрузкой. Для критичных по безопасности применений используйте крепёж без покрытия (чёрное оксидирование) или с фосфатным покрытием, либо задайте выпекание после покрытия. ## Моменты затяжки Правильный момент затяжки критичен. Недотянутый крепёж — соединение ослабляется. Перетянутый — срывает резьбу или ломает крепёж. Эти значения для сухих, цинкованных или plain-стальных крепёжных изделий. Уменьшите примерно на 25% для смазанных крепёжных изделий (с маслом, противозадирной смазкой или Loctite). ### Метрический крепёж (Нм) — сухой, цинкованный | Размер | Шаг резьбы | Класс 8.8 | Класс 10.9 | Класс 12.9 | A2-70 НС | M3 | 0.5 | 1.1 | 1.5 | 1.8 | 0.9 | M4 | 0.7 | 2.5 | 3.5 | 4.1 | 2.1 | M5 | 0.8 | 5.0 | 7.0 | 8.3 | 4.1 | M6 | 1.0 | 8.5 | 12.0 | 14.0 | 7.0 | M8 | 1.25 | 21.0 | 29.0 | 34.0 | 17.0 | M10 | 1.5 | 41.0 | 58.0 | 68.0 | 33.0 | M12 | 1.75 | 71.0 | 100.0 | 118.0 | 58.0 | M14 | 2.0 | 110.0 | 155.0 | 182.0 | 90.0 | M16 | 2.0 | 175.0 | 245.0 | 288.0 | 143.0 ### Дюймовый крепёж (фунт-фут) — сухой, цинкованный | Размер | Ниток/дюйм | Класс 5 | Класс 8 | #10 | 24/32 | 2.5–3.0 | 4.0–4.5 | 1/4" | 20 | 6–7 | 9–10 | 5/16" | 18 | 12–13 | 18–19 | 3/8" | 16 | 20–22 | 30–33 | 1/2" | 13 | 45–50 | 65–75 | 5/8" | 11 | 85–95 | 125–140 | 3/4" | 10 | 140–155 | 200–225 ### Порядок затяжки Для соединений с несколькими крепёжными изделиями (фланцы, крышки, пластины) порядок затяжки имеет значение. Всегда затягивайте по звёздообразной или крест-накрест схеме, двигаясь от центра к краям. Это обеспечивает равномерное зажимное усилие и предотвращает деформацию. | Схема | Когда применять | Пример | Звёздообразная схема | Круглый фланец (4+ болта) | Трубные фланцы, подшипниковые щиты двигателей | Крест-накрест (X) | Прямоугольная крышка (4 болта) | Крышки редукторов, крышки коллекторов | По спирали наружу | Крупная пластина (8+ болтов) | Станины станков, крупные фланцы | Изнутри наружу | Концентрическая схема болтов | Головки цилиндров, многоболтовые фланцы Двухпроходный метод Для критичных соединений сначала затяните все крепёжные изделия до 30–50% от полного момента в последовательности, затем выполните второй проход до полного момента в той же последовательности. Это позволяет равномерно «усадить» соединение и предотвращает неравномерное нагружение, которое может исказить детали. ## Способы фиксации Крепёж ослабляется при вибрации, термических циклах и динамических нагрузках. Правильный способ фиксации зависит от условий эксплуатации, требования к многоразовости и стоимости. | Способ | Принцип действия | Лучше всего для | Многоразовый? | Относит. стоимость | Ограничения | Loctite (фиксатор резьбы) | Анаэробный клей заполняет зазоры резьбы, полимеризуется в твёрдое состояние | Общая вибрация. Самый распространённый метод. | Средний (242/262) или постоянный (271) | $0.05–0.15/болт | Поверхность должна быть чистой. Температурные ограничения (150°C для синего, 200°C для красного). | Пружинная шайба Гровера | Упругая шайба впивается в поверхности при натяжении | Слабая и средняя вибрация. Быстро и дёшево. | Да (заменить шайбу) | $0.02–0.08 | Наименее эффективный метод при сильной вибрации. Может повредить мягкие поверхности. | Гайка с нейлоновым вкладышем | Нейлоновый вкладыш охватывает резьбу болта | Средняя вибрация. Многоразовая 5–10 раз. | Да (до температурного предела) | $0.10–0.50 | Нейлон деградирует выше 120°C. Не для высокотемпературного применения. | Корончатая гайка + шплинт | Шплинт через гайку и болт предотвращает проворачивание | Критические по безопасности соединения. Подшипники колёс, рулевое управление. | Да (заменить шплинт) | $0.15–0.40 | Требуется просверлённое отверстие в болте. Не для ограниченного пространства. | Nord-Lock (клиновые шайбы) | Пара клиновых шайб — натяжение, а не трение | Сильная вибрация. Тяжёлое машиностроение. | Да | $0.30–1.00 | Дороже. Требуется доступ с обеих сторон. | Двойная гайка (контргайка) | Две гайки затянуты друг относительно друга | Регулируемое натяжение, без специальных деталей. | Да | 2x стоимость гайки | Громоздко. Требуется доступ ключом к обеим гайкам. Практический совет Для большинства CNC-сборок Loctite 243 (средняя прочность, терпим к маслу) — оптимальный выбор. Работает на слегка маслянистой резьбе (в отличие от 242), удерживает при умеренной вибрации, и крепёж можно снять ручным инструментом. Используйте Loctite 271 (высокая прочность, красный) только для постоянных сборок. Никогда не используйте Loctite на гайках с нейлоновым вкладышем — химикат разрушает нейлон. ## Типичные ошибки | Ошибка | Что происходит | Правильный подход | Использование класса 12.9 везде «для безопасности» | Более хрупкий — ломается при ударе или усталости. Риск водородного охрупчивания при покрытии. | Используйте 10.9 как стандарт. 12.9 только когда расчёт напряжений подтверждает необходимость. | Перетяжка ударным шуруповёртом | Сорванная резьба, сломанный крепёж, деформированные детали. Особенно часто на M5 и меньше. | Используйте динамометрический ключ. Ударные шуруповёрты для строительства, а не для прецизионных сборок. | Недостаточная длина резьбового зацепления в нарезанном отверстии | Крепёж вытягивается под нагрузкой. Минимум: 1x диаметр в стали, 1.5x в алюминии, 2x в пластике. | Задайте глубину отверстия с достаточным зацеплением. Используйте вставки в мягких материалах. | Использование стопорного винта с лункой на закалённом валу | Лунка не может внедриться. Стопорный винт проскальзывает под нагрузкой. | Используйте плоский конец с площадкой на валу или цилиндрический конец с просверлённым отверстием. Рассмотрите шпоночный паз. | Нарезание резьбы для Helicoil стандартным метчиком | Вставка не входит. Отверстие слишком маленькое. | Всегда используйте метчик STI, указанный производителем вставки. | Один штифт для позиционирования | Детали вращаются вокруг штифта. Нет углового ограничения. | Всегда используйте два штифта с максимальным расстоянием. Никогда три (перенапряжение). | Использование нержавеющего крепежа с углеродистыми стальными пластинами | Гальваническая коррозия на стыке. Нержавеющая сталь является катодом — стальная пластина корродирует быстрее. | Используйте одну и ту же группу материалов, или добавьте изолирующую шайбу. | Неучёт влияния Loctite на момент затяжки | Перетяжка. Loctite действует как смазка при установке, затем фиксируется при полимеризации. | Уменьшите момент затяжки на 25% при использовании Loctite. Следуйте таблице моментов Loctite. | Игнорирование шага резьбы | Крупный шаг (по умолчанию) вместо мелкого, заданного на чертеже, но поставлен крупный. | Всегда указывайте шаг: M8x1.25 (крупный) или M8x1.0 (мелкий). Не полагайтесь на «стандарт». | Повторное использование гаек с моментом предельного проворачивания | Фиксирующая способность ухудшается при каждом использовании. Гайка в итоге свободно проворачивается. | Заменяйте гайки с нейлоновым вкладышем после 5–10 циклов. Проверяйте гайки с моментом предельного проворачивания при каждом использовании.