清孔计算器：为您的螺钉和螺栓找到完美的孔径

清孔简介

清孔是比螺钉或螺栓直径稍大的孔，以允许其在不穿丝的情况下通过。此清孔计算器帮助您根据所选的螺钉或螺栓确定最佳孔径，确保在您的项目中适当的配合和功能。无论您是在使用公制螺钉、美国编号螺钉，还是分数尺寸，此工具都提供准确的清孔尺寸，以实现专业质量的结果。

清孔在机械装配、家具建造和 DIY 项目中至关重要，因为它们允许更轻松的零件对齐，适应材料膨胀，并防止螺纹损坏。使用正确的清孔尺寸对于创建强大、正确对齐的连接至关重要，同时在组装过程中允许进行小的调整。

理解清孔

什么是清孔？

清孔是故意钻得比将要通过的紧固件大。与带螺纹的孔（具有与螺钉啮合的螺纹）或干涉配合（小于紧固件）不同，清孔允许螺钉或螺栓自由通过，而不与周围材料接触。

清孔的主要目的包括：

允许轻松插入紧固件
提供微小不对齐的空间
适应热膨胀和收缩
在组装过程中实现调整
防止材料的螺纹损坏

清孔配合类型

清孔根据与紧固件直径的相对大小有不同的类型，每种类型都有特定的用途：

紧密配合：仅比紧固件直径稍大，提供精确对齐，运动最小
正常配合：一般应用的标准间隙，平衡组装的便利性与稳定性
松配合：比紧固件大得多，允许更大的调整和适应不对齐

此计算器提供标准正常配合的清孔，适用于大多数应用。

清孔尺寸公式

计算标准清孔尺寸的公式略有不同，具体取决于紧固件类型，但通常遵循以下原则：

对于公制螺钉（M系列）

对于公制螺钉，标准清孔可以计算为：

$D_{clearance} = D_{nominal} + \text{tolerance}$

其中：

$D_{clearance}$ 是清孔直径
$D_{nominal}$ 是名义螺钉直径
公差通常在 0.1mm 到 1.0mm 之间，具体取决于螺钉大小

例如，M6 螺钉（6mm 直径）通常需要 6.6mm 的清孔。

对于美国编号螺钉

对于美国编号螺钉，清孔通常计算为：

$D_{clearance} = D_{screw} + 0.03\text{ inches}$

其中：

$D_{clearance}$ 是清孔直径（英寸）
$D_{screw}$ 是实际螺钉直径（英寸）

对于美国分数螺钉

对于分数英寸螺钉，标准清孔为：

$D_{clearance} = D_{nominal} + 1/16\text{ inch}$

对于较小的尺寸（小于 1/4"），通常使用 1/32" 的清孔。

标准清孔尺寸表

公制螺钉清孔

螺钉尺寸	螺钉直径 (mm)	清孔 (mm)
M2	2.0	2.4
M2.5	2.5	2.9
M3	3.0	3.4
M4	4.0	4.5
M5	5.0	5.5
M6	6.0	6.6
M8	8.0	9.0
M10	10.0	11.0
M12	12.0	13.5
M16	16.0	17.5
M20	20.0	22.0
M24	24.0	26.0

美国编号螺钉清孔

螺钉尺寸	螺钉直径 (英寸)	清孔 (英寸)
#0	0.060	0.070
#1	0.073	0.083
#2	0.086	0.096
#3	0.099	0.110
#4	0.112	0.125
#5	0.125	0.138
#6	0.138	0.150
#8	0.164	0.177
#10	0.190	0.205
#12	0.216	0.234

美国分数螺钉清孔

螺钉尺寸	螺钉直径 (英寸)	清孔 (英寸)
1/4"	0.250	0.281
5/16"	0.313	0.344
3/8"	0.375	0.406
7/16"	0.438	0.469
1/2"	0.500	0.531
9/16"	0.563	0.594
5/8"	0.625	0.656
3/4"	0.750	0.812
7/8"	0.875	0.938
1"	1.000	1.062

如何使用清孔计算器

使用我们的清孔计算器非常简单：

从下拉菜单中选择您的螺钉或螺栓尺寸
- 选择公制尺寸（M2-M24）
- 美国编号尺寸（#0-#12）
- 美国分数尺寸（1/4"-1"）
查看结果，显示：
- 螺钉的名义直径
- 推荐的清孔尺寸
- 适当的测量单位（mm 或英寸）
使用可视化以理解：
- 螺钉直径（灰色圆圈）
- 清孔直径（蓝色轮廓）
通过点击“复制”按钮复制结果，以便在项目中方便参考

计算器根据工程最佳实践自动提供标准清孔尺寸，适用于正常配合应用。

钻孔清孔的逐步指南

为了在创建清孔时获得最佳效果：

测量并标记孔应钻孔的确切位置
选择正确的钻头，根据计算器的建议尺寸
使用中心冲创建一个小凹痕，以引导钻头
用较小的钻头钻一个导孔，如果在硬材料或大孔上工作
钻出最终清孔，达到推荐的尺寸
去毛刺以去除可能干扰紧固件的任何尖锐边缘
测试配合，插入紧固件以确保适当的间隙

对于精密工作，考虑使用钻床而不是手持钻，以确保孔与表面完全垂直。

应用和使用案例

清孔在各个行业的许多应用中使用：

木工和家具

在木工中，清孔防止在插入螺钉时木材开裂。它们在以下方面至关重要：

橱柜建造
家具组装
甲板建造
门窗安装

金属加工和制造

在金属制造中，适当的清孔确保：

在结构钢中轻松插入螺栓
机器中的精确对齐
适应金属零件的热膨胀
防止薄金属的螺纹损坏

电子和精密设备

对于电子外壳和精密设备，清孔：

允许在不施加压力的情况下安装组件
为 PCB 对齐提供调整空间
适应材料的不同热膨胀率
使维修和更换零件成为可能

汽车和航空航天

在交通运输行业，清孔对于：

发动机组件组装
车身面板连接
振动隔离支架
安全关键紧固件安装

材料考虑

不同材料可能需要不同的清孔处理：

金属

钢和铝：标准清孔效果良好
薄板金属：可能需要更大的清孔以防止变形
铸金属：可能需要稍大的清孔以适应铸造公差

木材

硬木：标准清孔防止开裂
软木：可能受益于稍小的清孔以获得更好的抓握
胶合板和复合材料：标准清孔防止分层

塑料

刚性塑料：标准清孔适用于大多数应用
柔性塑料：可能需要更大的清孔以防止变形
热考虑：具有高热膨胀的塑料可能需要额外的清孔

特殊情况和考虑

沉头螺钉

对于沉头螺钉，您需要同时：

一个用于螺钉轴的清孔
一个用于螺钉头的沉头孔

沉头孔应与螺钉头的角度相匹配（通常为 82° 或 90°），并且应足够大以使螺钉头与表面齐平或略低于表面。

超大孔和槽孔

在某些应用中，您可能需要：

超大孔：比标准清孔大得多，以进行重大调整
槽孔：延长以允许线性调整
钥匙孔槽：允许悬挂和锁定机制

温度考虑

在温度变化显著的环境中：

增加与不同热膨胀率材料的清孔
考虑在确定清孔时的操作温度范围
允许在暴露于季节性变化的户外应用中额外的清孔

清孔计算的编程示例

Excel 公式

1' Excel 公式用于公制清孔
2=IF(LEFT(A1,1)="M",VALUE(RIGHT(A1,LEN(A1)-1))+IF(VALUE(RIGHT(A1,LEN(A1)-1))<=5,0.4,IF(VALUE(RIGHT(A1,LEN(A1)-1))<=10,1,1.5)),"无效输入")
3

JavaScript 实现

1function calculateClearanceHole(screwSize) {
2  // 对于公制螺钉（M系列）
3  if (screwSize.startsWith('M')) {
4    const diameter = parseFloat(screwSize.substring(1));
5    if (diameter <= 5) {
6      return { diameter, clearanceHole: diameter + 0.4, unit: 'mm' };
7    } else if (diameter <= 10) {
8      return { diameter, clearanceHole: diameter + 1.0, unit: 'mm' };
9    } else {
10      return { diameter, clearanceHole: diameter + 1.5, unit: 'mm' };
11    }
12  }
13  
14  // 对于美国编号螺钉
15  if (screwSize.startsWith('#')) {
16    const number = parseInt(screwSize.substring(1));
17    const diameter = 0.060 + (number * 0.013); // 将螺钉编号转换为直径
18    return { diameter, clearanceHole: diameter + 0.03, unit: 'inch' };
19  }
20  
21  // 对于美国分数螺钉
22  if (screwSize.includes('"')) {
23    const fraction = screwSize.replace('"', '');
24    let diameter;
25    
26    if (fraction.includes('/')) {
27      const [numerator, denominator] = fraction.split('/').map(Number);
28      diameter = numerator / denominator;
29    } else {
30      diameter = parseFloat(fraction);
31    }
32    
33    return { diameter, clearanceHole: diameter + 0.0625, unit: 'inch' };
34  }
35  
36  throw new Error('未知的螺钉尺寸格式');
37}
38
39// 示例用法
40console.log(calculateClearanceHole('M6'));
41console.log(calculateClearanceHole('#8'));
42console.log(calculateClearanceHole('1/4"'));
43

Python 实现

1def calculate_clearance_hole(screw_size):
2    """计算给定螺钉尺寸的推荐清孔尺寸。"""
3    
4    # 对于公制螺钉（M系列）
5    if screw_size.startswith('M'):
6        diameter = float(screw_size[1:])
7        if diameter <= 5:
8            clearance = diameter + 0.4
9        elif diameter <= 10:
10            clearance = diameter + 1.0
11        else:
12            clearance = diameter + 1.5
13        return {'diameter': diameter, 'clearance_hole': clearance, 'unit': 'mm'}
14    
15    # 对于美国编号螺钉
16    if screw_size.startswith('#'):
17        number = int(screw_size[1:])
18        diameter = 0.060 + (number * 0.013)  # 将螺钉编号转换为直径
19        clearance = diameter + 0.03
20        return {'diameter': diameter, 'clearance_hole': clearance, 'unit': 'inch'}
21    
22    # 对于美国分数螺钉
23    if '"' in screw_size:
24        fraction = screw_size.replace('"', '')
25        if '/' in fraction:
26            numerator, denominator = map(int, fraction.split('/'))
27            diameter = numerator / denominator
28        else:
29            diameter = float(fraction)
30        
31        clearance = diameter + 0.0625
32        return {'diameter': diameter, 'clearance_hole': clearance, 'unit': 'inch'}
33    
34    raise ValueError(f"未知的螺钉尺寸格式：{screw_size}")
35
36# 示例用法
37print(calculate_clearance_hole('M6'))
38print(calculate_clearance_hole('#8'))
39print(calculate_clearance_hole('1/4"'))
40

C# 实现

1using System;
2
3public class ClearanceHoleCalculator
4{
5    public static (double Diameter, double ClearanceHole, string Unit) CalculateClearanceHole(string screwSize)
6    {
7        // 对于公制螺钉（M系列）
8        if (screwSize.StartsWith("M", StringComparison.OrdinalIgnoreCase))
9        {
10            double diameter = double.Parse(screwSize.Substring(1));
11            double clearance;
12            
13            if (diameter <= 5)
14                clearance = diameter + 0.4;
15            else if (diameter <= 10)
16                clearance = diameter + 1.0;
17            else
18                clearance = diameter + 1.5;
19                
20            return (diameter, clearance, "mm");
21        }
22        
23        // 对于美国编号螺钉
24        if (screwSize.StartsWith("#"))
25        {
26            int number = int.Parse(screwSize.Substring(1));
27            double diameter = 0.060 + (number * 0.013); // 将螺钉编号转换为直径
28            double clearance = diameter + 0.03;
29            
30            return (diameter, clearance, "inch");
31        }
32        
33        // 对于美国分数螺钉
34        if (screwSize.Contains("\""))
35        {
36            string fraction = screwSize.Replace("\"", "");
37            double diameter;
38            
39            if (fraction.Contains("/"))
40            {
41                string[] parts = fraction.Split('/');
42                double numerator = double.Parse(parts[0]);
43                double denominator = double.Parse(parts[1]);
44                diameter = numerator / denominator;
45            }
46            else
47            {
48                diameter = double.Parse(fraction);
49            }
50            
51            double clearance = diameter + 0.0625;
52            return (diameter, clearance, "inch");
53        }
54        
55        throw new ArgumentException($"未知的螺钉尺寸格式：{screwSize}");
56    }
57    
58    public static void Main()
59    {
60        Console.WriteLine(CalculateClearanceHole("M6"));
61        Console.WriteLine(CalculateClearanceHole("#8"));
62        Console.WriteLine(CalculateClearanceHole("1/4\""));
63    }
64}
65

清孔的历史和标准化

清孔的概念与紧固件技术的发展并行。早期的木工和金属工人意识到需要比紧固件直径更大的孔，但标准化要晚得多。

早期发展

在工业前时代，工匠通常凭经验通过目测来创建清孔，使用他们的经验来确定适当的尺寸。随着工业革命期间大规模生产的出现，标准化的需求变得明显。

现代标准化

如今，清孔尺寸由各种组织标准化：

ISO（国际标准化组织）：定义公制清孔
ANSI（美国国家标准协会）：建立美国标准清孔
DIN（德国标准化学会）：影响许多国际标准的德国标准

这些标准确保了零件的互换性和跨行业、跨国家的一致性。

常见问题解答

清孔和带螺纹的孔有什么区别？

清孔是钻得比紧固件直径大的孔，以允许紧固件自由通过而不穿丝。带螺纹的孔则具有切割螺纹以与螺钉啮合，从而创建安全连接。清孔用于被紧固的组件，而带螺纹的孔用于接收紧固件的组件。

清孔应该比螺钉大多少？

对于标准应用，清孔应比螺钉直径大约 10-15%。对于公制螺钉，这通常意味着对于 M5 螺钉大 0.4mm，对于 M6-M10 螺钉大 1mm，对于 M12 及以上的螺钉大 1.5mm。对于精密应用或特殊情况，可能需要不同的间隙。

为什么我的螺钉无法通过清孔？

如果螺钉无法通过清孔，可能的原因包括：

使用的钻头小于指定的尺寸
孔以角度钻出，减少有效直径
螺钉有毛刺或损坏，使其比名义尺寸大
选择了错误的螺钉尺寸进行计算
材料膨胀（在潮湿条件下常见于某些木材）

我可以对不同材料使用相同的清孔尺寸吗？

虽然标准清孔尺寸适用于大多数材料，但某些调整可能是必要的：

对于软或柔性材料，稍小的清孔可能防止变形
对于具有高热膨胀的材料，可能需要更大的清孔
对于精密应用，可能需要特定材料的清孔

如何确定非标准螺钉的清孔尺寸？

对于非标准螺钉：

使用卡尺测量螺钉的实际直径
加上适当的间隙（直径的 10-15%）
选择比此计算值稍大的标准钻头尺寸

紧密配合、正常配合和松配合清孔有什么区别？

紧密配合：通常比紧固件直径大 5-8%，用于精密对齐
正常配合：比紧固件直径大 10-15%，用于一般应用
松配合：比紧固件直径大 20-25%，用于需要显著调整或考虑热膨胀的应用

我是否需要不同的清孔来适应不同的头型？

清孔尺寸基于轴直径，而不是头型。然而，对于沉头螺钉，您需要一个用于螺钉轴的清孔和一个沉头孔。对于平头、按钮头或六角头，您可能需要考虑安装过程中使用工具的间隙。

如何将公制螺钉的清孔尺寸转换为英制？

要将公制螺钉清孔转换为英制：

将公制螺钉直径转换为英寸（1mm = 0.03937 英寸）
加上适当的间隙（通常为 0.01-0.02 英寸）
选择最接近的标准英制钻头尺寸

我应该使用哪个钻头来获得特定的清孔尺寸？

选择与计算得出的清孔尺寸相匹配或稍大的钻头。切勿使用较小的钻头，因为这会造成干涉。如果没有确切的尺寸，最好选择稍大的钻头，而不是较小的。

清孔如何影响连接的强度？

适当尺寸的清孔不会显著影响连接的强度，因为强度来自于紧固件及其产生的夹紧力。然而，过大的清孔可能会减少承载表面积，并可能允许连接在动态负载下的更多运动，从而影响长期耐久性。

参考文献

ISO 273:1979 - 紧固件 - 螺栓和螺钉的清孔
ASME B18.2.8 - 螺栓、螺钉和螺柱的清孔
Machinery's Handbook, 31st Edition, Industrial Press
Carroll, D. (2018). Precision Engineering: Fasteners and Joining Technology. Springer.
Smith, G. T. (2016). Cutting Tool Technology: Industrial Handbook. Springer.
Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (30th Edition). Industrial Press.

结论

清孔计算器是任何在建筑、木工、金属加工或 DIY 项目中使用紧固件的人的重要工具。通过根据您选择的螺钉或螺栓提供准确的清孔尺寸，它有助于确保在您的装配中适当的配合、对齐和功能。

请记住，虽然标准清孔适用于大多数应用，但特殊情况可能需要根据材料特性、温度条件或特定精度要求进行调整。在确定适当的清孔尺寸时，请始终考虑项目的具体需求。

今天就尝试我们的清孔计算器，消除您下一个项目中的猜测，并为所有紧固件获得专业质量的结果。

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