內六角起子永遠碰不到孔的角,而兩份標準都確保了這件事

這個月同一個討論版有兩串在問同一件事,加起來收了大約五百五十則回覆:內六角螺絲的孔滑掉了要怎麼拆。這一頁不回答那個。它回答的是底下那一層:為什麼那個孔會滑。而答案就躺在兩張尺寸表裡,只是從來沒有人把它們並排放。

ISO 4762 給螺絲孔的對邊寬一律高於公稱ISO 2936 給起子的對邊寬一律等於或低於公稱。 所以間隙是結構上就存在的:最緊的合格配對是 0,02 公厘, 最鬆的接近四分之一公厘。而把兩份的對角欄並排, 孔在每一個尺寸上都比起子寬,九個全中。 起子的角永遠碰不到孔的角。所有的力都落在平面上。

兩份文件是 ISO 4762:2004《內六角圓柱頭螺絲》,第四版,ISO/TC 2/SC 11, 2023 年複審確認仍現行;以及 ISO 2936:2014《螺絲與螺帽用組裝工具:內六角起子》, 第六版,ISO/TC 29/SC 10,2025 年複審確認仍現行。 兩個不同的技術委員會,一個介面。底下的算術是我們在那兩張印出來的表上做的。

間隙,一個尺寸一個尺寸看

孔的最小值減起子的最大值,是標準允許的最緊配對; 孔的最大值減起子的最小值,是最鬆的。兩種情況下兩件都完全合格。

起子尺寸 螺絲 孔,最大/最小 起子,最大/最小 間隙
2,5M32,58 / 2,522,50 / 2,460,02 到 0,12
3M43,08 / 3,023,00 / 2,960,02 到 0,12
4M54,095 / 4,0204,00 / 3,950,020 到 0,145
5M65,14 / 5,025,00 / 4,950,02 到 0,19
6M86,14 / 6,026,00 / 5,950,02 到 0,19
8M108,175 / 8,0258,00 / 7,940,025 到 0,235
10M1210,175 / 10,02510,00 / 9,940,025 到 0,235

從裡面掉出兩件事。第一,最緊的那一端每個尺寸幾乎一樣,都是兩絲, 意思是小尺寸相對來說最緊、大尺寸最鬆。第二是散布。同一個接合, 用同樣兩份公差的兩個極端去組,M12 上的間隙可以差到將近十二倍。 而兩種情況都沒有任何東西出錯。

0,7 公厘以上的起子尺寸,沒有一個被允許大於公稱,而有一些連公稱都碰不到。 1,3 公厘的起子最大值是 1,27 公厘,比它自己的名字小三絲。

角落,也就是真正要緊的那部分

對邊寬是大家都會引的數字。對角寬才是決定金屬碰在哪裡的數字。 底下是孔的最小值對起子的最大值, 也就是對起子最有利的那一種配對。

起子尺寸孔的對角,最小起子的對角,最大孔比它寬
1,51,7331,680,053
22,3032,250,053
2,52,8732,820,053
33,4433,390,053
44,5834,530,053
55,7235,670,053
66,8636,810,053
89,1499,090,059
1011,42911,370,059

九個尺寸,九次同一個答案,而且那個餘量從頭到尾幾乎是同一個數字。 那不是公差堆疊出來的結果。那是一個決定,被兩個委員會各做了一次: 在任何一種允許的配對下,起子的角都要跟孔的角保持距離。

ISO 2936 自己在表的腳註裡直接寫了。起子的對角尺寸定義成 e max = 1,14 s max − 0,03,最小值另有一條對應公式。 而正六角形的對角是對邊的 1,1547 倍。標準用的是 1,14,然後再減掉三絲。 那支起子不是一個剛好比較小的六角形,它是一個角被刻意削掉的六角形。

而且那個角可以被整個磨掉

圖上有一條很容易被眼睛滑過去的註。

「角落可以是尖的、圓的或倒角的,而其曲率半徑或倒角 f 不得大於對角寬 e 與對邊寬 s 之差的一半。」 公式寫成 f max = (e max − s min) / 2

拿 5 公厘的起子算一次,這又是我們的算術。 (5,67 − 4,95) 的一半是 0,36 公厘。 而對角與對邊之差的一半,剛好就是角落凸出於平面的那個高度。 所以允許的半徑等於整個角的高度。一支合格的起子,可以 一個角都不剩,而它依然是一支合格的起子。

同一條註還定了另外兩件值得知道的事。每一端 都要與各臂的軸線垂直,公差 ±1°; 而彎角是 90° 正 1 度負 2 度(對邊寬 17 公厘以下), 超過的話是正 1 負 3。短臂可以合起來三度。

標準要求它先彎再斷

ISO 2936 的第 4 條是一個扭矩試驗,而它的最後一段, 對任何要挑工具的人來說,是這兩份文件裡最有用的一句話。

「對邊寬 14 公厘以下的內六角起子,在載重下應顯示 到扭轉斷裂為止至少 60° 的總變形, 且在破壞之前有永久變形。」

斷掉之前要先扭六十度,而且在壞掉之前要先變形。 一支毫無預警、沒有扭轉就乾脆斷掉的起子,並沒有滿足這條要求。 標準是在要求那個工具當整個系統裡延性的那一個,並且在它走之前先出聲。

前一段是同一個想法的另一半。施加最小試驗扭矩之後, 任何可能的損傷或變形都不得影響起子的可用性。 所以它在試驗中可以變形,而變形之後還得能用。

試驗本身對「推哪裡」講得很具體。短臂插進具規定硬度的母六角接頭, 而載重施加在 m = l₁/3,也就是從長臂末端算起的三分之一處, 公差 ±2 公厘。接觸要維持在一個定義好的區域上: 0,7 到 5 的起子是 10 公厘 ±1, 5 以上到 17 是 20 公厘 ±1, 再上去是 50 公厘 ±1。 試驗值本身,以及範圍條提到的硬度值,在免費預覽之外的一張表裡,這一頁不引用。

起子插得多深

還有一欄,因為它框住了「有多少問題是深度造成的」。ISO 4762 把起子嵌入深度 t 訂成最小值:M3 是 1,3,接著 M4 到 M12 是 2、2,5、3、4、5、6。我們自己的觀察:從 M4 往上, 那正好是螺紋直徑的一半,每一個都是。 M4 以下略低,M1,6 是 0,7、M2,5 是 1,1,大約是百分之四十四。

所以在一顆 M6 上,起子嵌入 3 公厘深、貼在一個 5 公厘寬的平面上、 帶著兩絲到十九絲的餘隙,而它的角可能已經合法地被磨到不剩。 那就是五百個人在吵的那個接合,它的全部幾何。

另外還有一份專門檢驗那個孔的標準,ISO 23429《內六角孔的量規檢驗》, 出現在 ISO 4762 的引用標準清單裡。我們沒有讀它,也不對它的內容說任何話。 ISO 4762 的圖上還有一個標題寫著允許的替代孔型, 我們提到它只是因為它存在。

這解釋了什麼,又不解釋什麼

它解釋了為什麼內六角就算兩件都完美,仍然是一種容易滑掉的驅動。 接觸在六個平面上、角落被刻意留空、間隙由方向相反的兩組公差保證, 而工具被規定成要先屈服。這裡每一項都是刻意的選擇, 而它們合起來描述的是一種驅動:拿峰值扭矩容量去換工具活下來、螺絲拆得掉。

它不解釋任何一次具體的失敗。磨耗、磨壞的起子、小一號的起子、咬死的螺紋、 硬度落在上限的螺絲,都是各自獨立的事,而那兩串留言裡這些全都有。 而這一頁刻意不告訴任何人「已經滑掉的螺絲要怎麼拆」。 那是現場程序,我們兩串的留言都沒讀,這裡也沒有一句應該被當成那方面的建議。

拿來做什麼

  • 預期會有間隙,並且照它設計。孔在公稱以上、起子在公稱或以下,所以一組合格的配對依尺寸有 0,02 到約 0,24 公厘的餘隙
  • 不要指望角落能承什麼。每一個尺寸上,孔的對角都比起子寬,大約五到六絲
  • 沒有扭轉就斷掉的起子要存疑。對邊寬 14 公厘以下,標準要求到扭轉斷裂為止至少 60 度的變形,而且在破壞前要有永久變形
  • 記得那個角本來就可能不在了。允許的半徑或倒角等於對角與對邊之差的一半,那正好是角的整個高度
  • 嵌入深度算半個直徑。ISO 4762 從 M4 往上把最小嵌入深度訂在 0,5 d,這是我們自己讀它的表讀出來的

兩個委員會、兩份標準、一個介面,而兩份裡都沒有任何一句在講這個配合應該長什麼樣。 它只有在兩張表被並排放的時候才會現形,而那件事花了大約十分鐘, 也正是五百則回覆從來沒走到那裡的原因。

這一篇屬於第 4 步,驅動。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件;至於為什麼順序做反了是重工而不是微調,見指定一顆螺絲

常見問題

內六角孔為什麼會滑掉?

一部分是因為這個配合在結構上就帶著間隙。ISO 4762 把孔的對邊寬訂在公稱以上,ISO 2936 把起子訂在公稱或以下,所以一組完全合格的配對依尺寸有 0,02 到大約 0,24 公厘的餘隙,這是我們自己把兩張表相減得到的。接觸在平面上、角落被留空,而工具被規定成要變形而不是硬撐。

內六角起子跟孔之間有多少間隙?

按我們對兩份標準做的算術,允許的最緊配對在每個尺寸上大約都是 0,02 公厘,而最鬆的從 2,5 公厘起子的 0,12 公厘到 10 公厘起子的約 0,235 公厘。兩個極端都是完全合格的零件。

內六角起子的角會碰到孔的角嗎?

不會,而且在任何允許的配對下都不會。拿孔的對角最小值去對起子的對角最大值,我們查的九個尺寸全部是孔比較寬:6 公厘以下差 0,053 公厘,以上差 0,059 公厘。那個比較是我們做的;兩份標準各自只給自己的數字。

內六角起子是正六角形嗎?

不完全是。正六角形的對角是對邊的 1,1547 倍。ISO 2936 的表腳註把起子定義成 e max 等於 1,14 乘 s max 再減 0,03,所以角是被刻意從幾何值削回來的。

內六角起子的角可以被磨掉多少?

整個角的高度。標準寫明那個半徑或倒角不得大於對角寬與對邊寬之差的一半,並給了公式:f max 等於 e max 減 s min 再除以二。在 5 公厘的起子上那是 0,36 公厘,而按我們自己的算術,那正好是角凸出於平面的全部距離。

內六角起子應該斷還是應該彎?

先彎。ISO 2936 要求對邊寬 14 公厘以下的起子,在載重下顯示到扭轉斷裂為止至少 60 度的總變形,且在破壞前有永久變形。它同時要求施加最小試驗扭矩之後,任何損傷或變形都不得影響起子的可用性。

內六角起子插進螺絲多深?

ISO 4762 給的最小嵌入深度 t 是:M3 為 1,3 公厘,接著 M4 到 M12 是 2、2,5、3、4、5、6 公厘。我們自己的觀察是,從 M4 往上那每一個都正好是螺紋直徑的一半,而更小的尺寸略低於這個比例。

檢驗那個孔是哪一份標準?

ISO 23429《內六角孔的量規檢驗》,它出現在 ISO 4762 的引用標準清單裡。我們沒有讀它,這裡也不對它的內容說任何話。

內六角起子要撐得住多少扭矩?

ISO 2936 規定了一個試驗,數值在一張表裡,而那張表在免費預覽之外,所以這一頁不引用。預覽有給的是方法:短臂插進具規定硬度的母六角接頭,載重施加在從長臂末端算起三分之一處、公差正負 2 公厘,接觸區依尺寸是 10、20 或 50 公厘。

參考資料

兩份文件讀的都是 iTeh 的公開預覽。ISO 2936:2014 全文九頁,預覽收到第 5 頁,涵蓋第 1 至 4 條、Figure 1 與 Table 1、2;它是第六版、ISO/TC 29/SC 10、2025 年複審確認仍現行。ISO 4762:2004 全文十一頁,預覽收到第 5 頁,涵蓋第 1 至 3 條與 Table 1;它是第四版、ISO/TC 2/SC 11、2023 年複審確認仍現行,另有 2024 年發布的法文更正版。ISO 2936 的 Table 3(試驗扭矩與硬度值)以及 ISO 4762 的第 4 條與其 Table 2 都在預覽之外,本頁不引用其中任何一個數字。ISO 2936 的範圍條提到最小洛氏硬度值,本頁只說它提到了,不給數值。下列各項是我們在兩張印出的表上做的算術,不是任何一份標準的陳述:各尺寸的間隙範圍、把孔的對角與起子的對角相比、「正六角形應是 1,1547 而不是 1,14」這個觀察、在 5 公厘起子上算出的角落半徑,以及「從 M4 往上最小嵌入深度是螺紋直徑的一半」這個註記。本頁每一個數字都跟印出頁面的算圖對過。我們不把線性間隙換算成可轉動的角度,因為那取決於角落的幾何,而標準明文允許它變動。ISO 23429 只因為 ISO 4762 引用它而被提到,我們沒有讀它。ISO 4762 的圖上出現「允許的替代孔型」這個標題,本頁不描述那個形狀的任何內容。本頁不引用 ISO 898-1、ISO 898-5、ISO 4759-1 或 ISO 225 的任何內容。這一頁不解釋已經滑掉的螺絲要怎麼拆;我們讀的是那兩則貼文而不是它們的留言,這裡也沒有一句是現場操作指示。不寫任何工具品牌名,不寫任何討論串使用者名稱。

詢價

如果內六角驅動對你的零件有影響,請寫清楚那個孔依據的是哪一份標準, 並且記得工具那一側有它自己的標準、而且公差方向是反的。 如果這個接合會被反覆打開,你在第十次組裝時拿到的配合, 是兩組公差的鬆端再加上磨耗,不是緊端。

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