v第九章螺紋的公差配合與測量

1、第九章 螺紋的公差配合與測量本章要點：本章要點：1.了解螺紋的幾何參數(shù)及其對螺紋互換性的影響。 2.掌握梯形絲杠和滾動螺旋副的技術要求、選用和標注方法。 3.掌握普通螺紋的檢測方法。教學難點：1.單一中徑d2單一（或D2單一）的概念。2.作用中徑:D2作用D2單一-fp-f/2 d2作用d2單一+ fp+f/2 因而螺距、半角誤差在引起的變化后的螺紋配合中，為實際起作用的中徑。教學時數(shù)參考：教學時數(shù)參考：4 4授課方式：便于攜帶的常用量具授課方式：便于攜帶的常用量具+ +課堂教學：課堂教學：所用教具：常用量具如螺紋卡規(guī)；螺紋千分尺；所用教具：常用量具如螺紋卡規(guī)；螺紋千分尺； 螺紋塞規(guī)、環(huán)規(guī)等量

2、具。及教材、螺紋塞規(guī)、環(huán)規(guī)等量具。及教材、課件圖補充課件圖補充 第一節(jié) 概 述一、螺紋的分類及使用要求螺紋配合在機械制造及裝配安裝中是廣泛采用的一種結合形式，按用途不同可分為兩大類：1聯(lián)接螺紋主要用于緊固和聯(lián)接零件，因此又稱緊固螺紋。米制普通螺紋是使用最廣泛的一種，要求其有良好的旋人性和聯(lián)接的可靠性，牙型為三角形。2傳動螺紋主要用于傳遞動力或精確位移，要求具有足夠的強度和保證精確的位移。傳動螺紋牙型有梯形、矩形等。機床中的絲杠、螺母常采用梯形牙型。二、普通螺紋的基本幾何參數(shù) 米制普通螺紋的基本牙型如圖9-1所示。它截去頂部和底部所形成的螺紋牙型，稱基本牙型。 (1)大徑D或d 它指與內(nèi)螺紋牙底

3、或外螺紋牙頂相重合的假想圓柱體直徑。國標規(guī)定米制普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋的公稱直徑。(2)小徑D1或d1 它指與內(nèi)牙底相重合的假想圓柱體直徑。(3)中徑D2或d2 它為一假想的圓柱體直徑，其母線在H/2處，在此母線上牙體與牙槽的寬度相等。(4)單一中徑D2單-或d2單- 它為一假想圓柱體直徑，該圓柱體的母線在牙槽寬度等于P/2處，而不考慮牙體寬度大小。因它在實際螺紋上可以測得，它代表螺紋中徑的實際尺寸。圖9-1 普通螺紋基本牙型(5)螺距P 相鄰兩牙在中徑母線上對應兩點間的軸向距離。(6)導程Ph 同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離，且Ph = nP（n為螺旋線數(shù)）。(

4、7)牙型角a與牙型半角/2 是指在螺紋牙型上相鄰兩牙側間的夾角，對米制普通螺紋= 60。/2是指牙側與螺紋軸線的垂線間的夾角，對米制普通螺紋/2 =30。 當牙型角正確時，其牙型半角可能有誤差，如兩半角分別為29和31，故還應測量半角。(8)原始三角形高度H H 指原始等邊三角形頂點到底邊的垂直距離，H = PH = P2 2。(9)牙型高度h h 指螺紋牙頂與牙底間的垂直距離，h h = 5H/8= 5H/8。(10)螺紋旋合長度L 指兩配合螺紋沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。3 第二節(jié) 普通螺紋各參數(shù)對互換性的影響 影響螺紋互換性的幾何參數(shù)有五個：大徑、中徑、小徑、螺距和牙型半角，其主要

5、因素是螺距誤差、牙型半角誤差和中徑誤差。因普通螺紋主要保證旋合性和聯(lián)接的可靠性，故標準只規(guī)定中徑公差，而不分別規(guī)定三項公差。一、螺距誤差的影晌螺距誤差包括局部誤差如單個螺距誤差和累積誤差，后者與旋合長度有關，是主要因素。 由于螺距有誤差，在旋合長度上產(chǎn)生螺距累積誤差P，使內(nèi)、外螺紋無法旋合，如圖9-2所示。 誤差P相當于使外螺紋中徑增大一個fp值，此fp值稱為螺距誤差的中徑當量或補償值。從abc中可知： 當 =60時， 。 2COtPfpPfp732.1圖9-2 螺距誤差對互換性的影響二、牙型半角誤差的影響二、牙型半角誤差的影響 牙型半角誤差可能是由于牙型角本身不準確或由于它與軸線的相對位置不

6、正確而造成，也可能是兩者綜合誤差的結果。設內(nèi)螺紋具有理想牙型，外螺紋的中徑和螺距與內(nèi)螺紋相同，僅有半角誤差，現(xiàn)分為兩種情況討論。1)外螺紋牙型半角小于內(nèi)螺紋牙型半角，如圖9-3a所示。 /2 =外/2-內(nèi)/2 O，剖線部分產(chǎn)生靠近小徑處的干涉而不能旋合。 當a =60，H =0.866P時 可得 一對內(nèi)外螺紋，實際制造與結合通幸同時產(chǎn)生上述兩種干涉，因此可按上述兩式的平均值計算： 當左右牙型半角誤差不相等時， 可按 平均計算。 236.02pf2)外螺紋牙型半角大于內(nèi)螺紋牙型半角，如圖9-3b所示。則 /2 =外/2-內(nèi)/2 0 一剖線部分產(chǎn)生靠近小徑處的干涉而不能旋合。同理由DEF導出 20

7、.291sin2Hf 20.2912Pf 2 222左右 三、單一中徑誤差的影響 制造中螺紋的中徑誤差D2單-或d2單-，將直接影響螺紋的旋合性和結合強度。若D2單- d2單則結合過松而結合強度不足；若D2單 d2min=33.178mm，d2作用=d2單一 +P + /2 =(33.24 + 0.069 + 0.046) mm= 33.355mmd2max = 33.402mm 。該螺栓中徑合格，公差帶分布如圖9-5所示。 常用普通螺紋的各項參數(shù)見表9-1表94。 圖9-5 例9-1螺栓中徑公差和 各項誤 差的分布五、螺紋大、小徑的影響五、螺紋大、小徑的影響 螺紋制造為保證旋合，使內(nèi)螺紋的大

8、、小徑的實際尺寸大于外螺紋大、小徑的實際尺寸，不會影響配合及互換性。若內(nèi)螺紋的小徑過大或外螺紋的大徑過小，將影響螺紋聯(lián)接的強度，因此必須規(guī)定其公差，見表9-3。 第三節(jié)第三節(jié) 普通螺紋的公差與配合普通螺紋的公差與配合一、普通螺紋的公差帶一、普通螺紋的公差帶普通螺紋國家標準( GB/T 197-2003)中規(guī)定了螺紋配合最小間隙為零的，以及侏讓間隙的螺紋公差和基本偏差。1螺紋的公差等級（表9-5）其中3級精度最高，9級精度最低，一般6級為基本級。各級公差值可分別查閱表9-3，表9-4。2螺紋的基本偏差 標準中對內(nèi)螺紋的中徑，小徑規(guī)定采用G、H兩種公差帶位置，以下偏差EI為基本偏差，如圖9-6 a

9、)所示。 對外螺紋的中、大徑規(guī)定了e、f、g、h四種公差帶位置，以上偏差es為基本偏差，如圖9-6 b)所示。 普通螺紋的基本偏差值見表9-3。 3旋合長度與配合精度 螺紋的配合精度不僅與公差等級有關，而且與旋合長度密切相關。螺紋旋合長度分：短旋合長度S，中等旋合長度N和長旋合長度L三組。 螺紋公差帶按短、中、長三組旋合長度給出了精密、中等、及粗糙三種公差精度。這是衡量螺紋質量的綜合指標。對對于不同旋合長度組的螺紋，應采用不同的公差等級，以保證同一精度下螺紋配合精度和加工難易程度差不多，各種旋合長度的數(shù)值見表9-6。二、螺紋公差帶的選用二、螺紋公差帶的選用 選用公差帶與配合：由螺紋公差等級和公

10、差帶位置組合，可得到各種公差帶。對內(nèi)螺紋規(guī)定了11個選用公差帶，對外螺紋規(guī)定了13個選用公差帶。精密級：適用于精密螺紋，當要求配合性質變動較小時采用，如飛機上采用的4h及4H、5H的螺紋。中等級：一般用途選用，如6H、6h、6g等。粗糙級：對精度要求不高或制造比較困難時采用，如7H、8h熱軋棒料螺紋、長不通孔螺紋。內(nèi)、外螺紋公差帶的選用原則是：滿足使用要求，為保證足夠的聯(lián)接強度，完工后的螺紋最好組合成H/g，H/h或G/h的配合。H/h最小間隙為零，應用最廣。 其它的配合應用在易裝拆、高溫下或需涂鍍保護層的螺紋。對需鍍較厚保護層的螺紋可選H/f、H/e等配合。鍍后實際輪廓上的任何點均不應超越按

11、H、h確定的最大實體牙型。 三、螺紋標記( GB/T 197-2003) 螺紋的完整標記由螺紋特征代號（M，米制普通螺紋），尺寸代號（公稱直徑X螺距），螺紋公差帶代號（中徑和頂徑公差帶代號），必須說明的信息標記代號（短、長旋合長度、左旋螺紋）四部分組成。 裝配圖上，其內(nèi)外螺紋公差帶代號用斜線分開，斜線左表示內(nèi)螺紋，斜線右表示外螺紋公差帶代號。如：M202- 6H / 5g6g -LH 例9-4 簡化標注 M10可表示為公稱直徑10mm、螺距為1.5mm、粗牙、單線、公差帶為6H、中等旋合長度、中等精度的右旋螺紋；或公差帶為6g（其他項與前相同）的外螺紋；或是6H/6g（其他項與前相同）的螺旋副

12、。至于是內(nèi)螺紋、外螺紋、還是螺旋副，則要由具體情況而定。第四節(jié)第四節(jié) 梯形螺紋絲杠、螺母技術標準簡介梯形螺紋絲杠、螺母技術標準簡介一、概述一、概述 1) 1)梯形螺紋的主要用途是傳遞運動和動力，因傳動平穩(wěn)、可靠，常用它將旋轉運動轉化為直線運動，如機床的進給機構、車床尾座、壓力機等均被廣泛采用。由于國標梯形螺紋( GB/T 5796.15796. 4-2005)適用于一般機械傳動和緊固的梯形螺紋聯(lián)接，不適用于精密傳動絲杠。它采用了普通螺紋的公差原理，主要參數(shù)為：牙型角30的單線螺紋、公稱直徑d和螺距尸，外螺紋大徑是基本尺寸。絲杠與螺母的中徑基本尺寸相同，但大、小徑的基本尺寸各不相同，因此有裝配間

13、隙。如圖9-7所示。 標準還規(guī)定了中等和粗糙兩種精度，一般傳力螺旋和重載調(diào)整螺旋多選中等精度，要求不高時，可選粗糙精度。其中徑公差帶見表9-9。圖9-7 螺紋牙型 a）基本牙型 b） 設計牙型2)對專用作精確運動的傳動梯形螺紋，如金屬切削機床的絲杠副，對螺旋線誤差有較嚴格的要求，需要更高的精度，則應根據(jù)機械行業(yè)標準JB/T 2886-2008機床梯形絲杠、螺母技術條件確定其精度要求及檢驗方法。 各級精度的常用范圍是：3級和4級用于超高精度的坐標鏜床和坐標磨床的傳動定位絲杠和螺母。5、6級用于高精度的螺紋磨床，齒輪磨床和絲杠車床中的主傳動絲杠和螺母。 7級用于精密螺紋車床、齒輪機床、鏜床和平面磨

14、床等的精確傳動絲杠和螺母。8級用于臥式車床和普通銑床的進給絲杠和螺母。9級用于低精度的進給機構。三、絲杠副傳動精度等級的選用實三、絲杠副傳動精度等級的選用實即按GB/T 5796. 4-2005選絲杠Tr18x4LH -7e、螺母為Tr18x4LH - 7H，并對螺紋部分進行標注，如圖9-8a、b（其中7e、7H僅為外、內(nèi)螺紋中徑的公差帶、中等旋合長度）所示。 圖9-8 梯形絲杠副 a)尾座絲杠 b）尾座螺母此圖按4版2次印刷改臺寬8mm處粗糙度的標注 圖9-8 梯形絲杠副 a)尾座絲杠 b）尾座螺母圖9-11 銑床絲杠工作圖BACK七、梯形螺紋的標記七、梯形螺紋的標記單個螺紋：Tr40 x1

15、4 (P7) LH -8e； Tr40 x7 -7H螺旋副： Tr40 x7 -7H/7e - L 標注按GB/T 5796. 4-2005為：螺紋種類代號Tr后跟公稱直徑X導程（或P螺距）；旋向代號（左旋為LH），右旋不寫，依次接公差帶代號和旋合長度代號，中等旋合長度不標N。1粗車螺紋后，時效處理。2螺距公差p0.012 mm。3螺距累積公差 在任意60, 300mm螺紋長度內(nèi)P60 O.02mm，P3000.035mm，有效長度內(nèi)PLu0.07mm。4螺紋有效長度上中徑尺寸的一致性為0.05mm。5一般公差按GB/T 1804-m6未注幾何公差按GB/T1184-1996 -K級。圖9-1

16、2 滾動螺旋傳動的組成a）外循環(huán) b）內(nèi)循環(huán)1-螺母 2-鋼球 3-擋球器（圖a） 返向器（圖b） 4-螺桿第六節(jié) 螺紋測量簡述螺紋的測量方法可分為綜合檢驗和單項測量。一、綜合檢驗 主要用于只要求保證可旋合性的螺紋，用螺紋極限量規(guī)按泰勒原則進行檢驗。 在成批生產(chǎn)中，用螺紋量規(guī)同時檢驗幾個要素。通端控制作用中徑不超過最大實體尺寸d2max或D2min，同時也控制了d1max或D1min。采用完整牙型，其螺紋長度與被檢螺紋的旋合長度相同。止端控制實際中徑不超過最小實體尺寸d2min?；駾2max。采用螺牙圈數(shù)減少的截短牙型。 用螺紋環(huán)規(guī)檢驗螺栓如圖9-16所示，用螺紋塞規(guī)檢驗螺母如圖9-17所示。

17、圖9-16 用螺紋環(huán)規(guī)檢驗螺栓圖9-17 用螺紋塞規(guī)檢驗螺母二、單項測量二、單項測量對于低精度外螺紋，可用螺紋千分尺直接測量d2單 值（不同的測頭，以適合不同的牙型和螺距）。在車間中，常使用齒形樣板和螺紋卡規(guī)檢驗牙型半角/2和螺距P的加工誤差，如圖9-18所示。三、用其它量儀測量螺紋見圖片三、用其它量儀測量螺紋見圖片 圖9-18 低精度外螺紋測量a)螺紋千分尺 b）外螺紋的測量 c）螺紋卡規(guī) 1、2-測頭 3-校對板用螺紋千分尺測螺紋中徑螺紋千分尺圖9-19 杠桿千分尺用三針測量中徑a）杠桿千分尺 b）三針1-活動量砧 2-測微螺桿 3）刻度套筒 4-微分筒 5-尺體 6-指標 7-表盤 8-

18、退讓按鈕 9-制動環(huán) 10-調(diào)整鈕螺紋環(huán)規(guī)螺紋塞規(guī)萬能工具顯微鏡圖9-20 大型工具顯微鏡1-目鏡 2-旋轉米字線手輪 3-角度度數(shù)目鏡光源 4-光學放大鏡組 5-頂尖座 6-圓工作臺 7-橫向千分尺 8-底座 9-圓工作臺轉動手輪 10-頂尖 11-縱向千分尺 12-立柱傾斜手輪 13-連接座 14-立柱 15-力臂 16-鎖緊螺釘 17-升降手輪 18-角度目鏡圖9-21 影像法測量示意圖 圖9-22 軸切法測量示意圖 a)測量刀 b)軸切法 本章小結： 本章學習了普通螺紋的幾何參數(shù)及其對互換性的影響；螺紋公差配合中，基本偏差、公差帶的特點；旋合長度、螺紋標注等。介紹了螺紋的單項或綜合測量方法。 對梯形絲杠副和滾動螺旋副的應用特點，技術參數(shù)、公差項目、標注等作了說明，以備選擇使用。 習題與練習九習題與練習九9-1 在成批生產(chǎn)中，螺紋用綜合檢驗法測量，其內(nèi)螺紋用 檢驗；其外螺紋用 檢驗。對小批量或精密螺紋，一般用 測量各參數(shù)。9-2 以外螺紋為例，試比較螺紋的中徑、單一中徑、作用中徑之間的異同點。如何判斷中徑的合格性？9-3 查表確定M20-6H/6g內(nèi)、外螺紋的中徑、小徑和大徑的極限偏差；計算內(nèi)、外螺紋的中徑、小徑和大徑的極限尺寸；繪出內(nèi)、外螺紋的公差帶圖。9-4 有一M242-6H螺母，