螺紋環(huán)規(guī)與校對螺紋塞規(guī)

1、1.問題的提出根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 39342003(審查稿)2的前言，它與ISO 1502的主要差異有兩點：1.按GB/T 1.12000對編排格式進(jìn)行了修改；2.增加了止端螺紋環(huán)規(guī)的牙型高度。與GB/T 39341983的主要變化是：1.修改了標(biāo)準(zhǔn)名稱；2.增加了驗收及檢驗(2003年版第9條)；3.螺紋的判定放入附錄(1983年版第14、15、16條；2003年版的附錄B)。螺紋環(huán)規(guī)與校對螺紋塞規(guī)的螺紋中徑公差帶位置圖如圖1所示；螺紋塞規(guī)的螺紋中徑公差帶位置圖如圖2所示。l螺紋塞規(guī)、螺紋環(huán)規(guī)及其校對螺紋塞規(guī)的螺紋中徑公差值、允許磨損值應(yīng)不大于表1的規(guī)定。表1 螺紋量規(guī)螺紋中徑公差值、允許

2、磨損值表 mTd2、TD2TRTPLTCPmZRZPL螺紋環(huán)規(guī)螺紋塞規(guī)wGOwNGwGOwNG24Td2、TD25086610-401078650Td2、TD280107712-221299.57.580Td2、TD212514981526161212.59.5125Td2、TD22001811918812211517.511.5200Td2、TD231523141222121625.519.52115315Td2、TD250030181527202433252719500Td2、TD26708221833283241313323注：ZR為負(fù)值表示位于圖1中Td2之外，而代入公式計算不應(yīng)考慮符

3、號。文獻(xiàn)1最先指出GB/T 39341983螺紋量規(guī)公差存在問題，文獻(xiàn)2在其標(biāo)準(zhǔn)編制說明中指出標(biāo)準(zhǔn)不完善，希望在標(biāo)準(zhǔn)在審定過程中得以解決。文獻(xiàn)1、2都給出表2的數(shù)據(jù)來說明公差的不完善。表2給出螺紋環(huán)規(guī)與校對螺紋塞規(guī)公差帶之間的最小距離。其主要觀點如下： 表2 螺紋環(huán)規(guī)與校對螺紋塞規(guī)公差帶之間的最小距離表 mTD2、Td2m(TRTCP)/2WGO(TR/2TCP)WNG(TR/2TCP)245030350803.503801254131252004.5332003154.5243155004.5355006705461. T和TT、Z和ZT公差帶中心距離m相同，見圖1。因T和TT是完整牙型，且

4、旋合長度較長，而Z是截短牙型，螺紋長度短，因而T和TT旋合時半角誤差和螺距誤差對作用中徑的影響比Z和ZT旋合時的影響大，而用相同的m值作補(bǔ)嘗是不恰當(dāng)?shù)?。并且m的大小也值得探討。2. ZS和ZZ公差帶間的最小距離(WNGTR/2TCP)為負(fù)值，表明兩公差帶有部分重疊。這樣將導(dǎo)致ZS中徑小于ZZ中徑，以致產(chǎn)生ZZ能止住的Z環(huán)規(guī)，ZS卻不能止住的不合理現(xiàn)象。TS和TZ公差帶間的最小距離(WGOTR/2TCP)偏小，可能由于半角誤差和螺距誤差對作用中徑的影響，產(chǎn)生TZ能止住的T環(huán)規(guī)，TS卻不能止住的不合理現(xiàn)象。也可能產(chǎn)生T環(huán)規(guī)并未顯著磨損，而TS卻能通過。3. 實踐表明用校對螺紋塞規(guī)檢驗合格的螺紋環(huán)規(guī)

5、，其單一中徑不一定合格；而單一中徑合格的螺紋環(huán)規(guī)用校對螺紋塞規(guī)檢驗不一定合格。要作到螺紋環(huán)規(guī)的單一中徑與作用中徑同時都合格，一般要進(jìn)行挑選。常常很難在一批用校對螺紋塞規(guī)檢驗合格的螺紋環(huán)規(guī)中挑選出單一中徑也合格的螺紋環(huán)規(guī)。實踐也驗證了GB/T 39341983標(biāo)準(zhǔn)不完善。上述事實表明螺紋環(huán)規(guī)的檢驗，必須進(jìn)行研究和改進(jìn)。另外還有一個現(xiàn)象非常值得研究，就是檢驗螺紋環(huán)規(guī)時，若用螺紋環(huán)規(guī)同一生產(chǎn)廠的校對螺紋塞規(guī)檢驗，合格的概率就大得多；而用不同生產(chǎn)廠的校對螺紋塞規(guī)檢驗，合格的概率就小得多。這是因為同一生產(chǎn)廠的螺紋環(huán)規(guī)與校對螺紋塞規(guī)在工藝上考慮了它們半角和螺距的誤差的同一性，本來用于補(bǔ)嘗半角和螺距誤差的m

6、，由于它們半角和螺距的誤差的同一性而擴(kuò)大了螺紋環(huán)規(guī)的中徑公差，使一部分不合格的螺紋環(huán)規(guī)誤判為合格。當(dāng)半角和螺距的誤差的同一性不存在時，這些不合格的環(huán)規(guī)便被暴露出來。本來應(yīng)該將它們剔除出去，卻因文獻(xiàn)2中的及9.2.2兩條又將它們放回合格的螺紋環(huán)規(guī)中。9.1.2條使本來只適用于工件螺紋合格與不合格的判定的附錄B，擴(kuò)大到螺紋環(huán)規(guī)的檢驗。這樣前面第3點的問題就更加突出。要解決螺紋環(huán)規(guī)的檢驗問題，還必須從根本的出發(fā)點來探討。2.問題的實質(zhì)首先要認(rèn)清工件螺紋中徑公差與螺紋環(huán)規(guī)的中徑公差的區(qū)別。前者規(guī)定的是作用中徑的公差，它除了包括中徑公差，還包括有半角和螺距的公差所引入的中徑當(dāng)量公差。而螺紋環(huán)規(guī)的中徑公差

7、就是單一中徑公差，它不是作用中徑公差3。因為螺紋環(huán)規(guī)還另外有半角公差和螺距公差。在檢驗外螺紋制件的作用中徑時，通端螺紋環(huán)規(guī)T是作為體現(xiàn)最大實體牙型的中徑。止端螺紋環(huán)規(guī)Z是用來控制外螺紋制件的實際中徑。檢驗時，應(yīng)不能與工件螺紋旋合，表明工件的實際中徑不超出螺紋中徑的最小實體尺寸。由于螺紋環(huán)規(guī)的半角和螺距的誤差的影響也能使止端螺紋環(huán)規(guī)Z不能與工件螺紋旋合，以致造成錯判。為減小這種影響，而將止端螺紋環(huán)規(guī)Z的螺紋減少到23圈，并將牙型截短。既是如此也不能完全消除這種影響。通端和止端的螺紋塞規(guī)與螺紋環(huán)規(guī)也有相同的功能，而螺紋塞規(guī)卻沒有用校對量規(guī)檢驗，而是用分項檢驗螺紋中徑、半角及螺距。螺紋環(huán)規(guī)卻用校對螺

8、紋塞規(guī)檢驗，而沒有用分項檢驗。這是因為螺紋環(huán)規(guī)分項檢驗較螺紋塞規(guī)分項檢驗的難度更大一些，效率更低一些。用校對螺紋塞規(guī)檢驗螺紋環(huán)規(guī)雖然效率很高，但它是檢驗螺紋環(huán)規(guī)的作用中徑，沒有檢驗螺紋環(huán)規(guī)的單一中徑，因此它不符合螺紋環(huán)規(guī)檢驗的功能要求，它也就無法控制螺紋環(huán)規(guī)的質(zhì)量。因此用分項檢驗螺紋環(huán)規(guī)取代用校對螺紋塞規(guī)檢驗螺紋環(huán)規(guī)才是從根本上解決螺紋環(huán)規(guī)質(zhì)量問題的方法。只要分項測量的擴(kuò)展不確定度(置信系數(shù)k3)小于或等于被檢螺紋環(huán)規(guī)各參數(shù)公差帶的1/3即可。然而分項測量還存在一些問題：1.無論是用掛鉤測量法或用雙球測量頭測量法，都有一個最小被測中徑的極限尺寸，小于這個尺寸的環(huán)規(guī)都無法測量。2.由于測量儀器所

9、附測量頭的測球直徑系列不齊全，不能滿足螺紋環(huán)規(guī)各種規(guī)格的需要，更缺少最佳尺寸的測頭。3.內(nèi)螺紋的螺距及其牙形角的測量較困難，特別是牙形角的測量更困難。因此分項測量只能解決部分尺寸較大的螺紋環(huán)規(guī)的檢測，另外一部分尺寸較小的螺紋環(huán)規(guī)還只能用校對螺紋塞規(guī)檢驗。3.解決問題的措施上面已把問題分析得很清楚了。下面作者提出下列解決措施。1.提高校對螺紋塞規(guī)的制造精度，縮小它的制造公差。校對螺紋塞規(guī)中徑的制造公差應(yīng)小于螺紋環(huán)規(guī)中徑制造公差的三分之一，即TcpTR/3；校對螺紋塞規(guī)的螺距以及半角的制造公差應(yīng)小于一般螺紋塞規(guī)的一半。這樣就消除了表2中的負(fù)數(shù)，也消除了TS和TZ的矛盾。這也符合測量工具的總不確定度

10、應(yīng)小于被測產(chǎn)品制造公差的三分之一的原則。2.按一定的關(guān)系縮減Z和ZT間的m值，這樣可以防止合格螺釘?shù)闹袕叫∮诠钕孪捱^多，而提高螺釘?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度。3.將國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 39342003(審查稿)中的及9.2.2兩條中關(guān)于螺紋環(huán)規(guī)合格的判定應(yīng)改為，凡判定螺紋環(huán)規(guī)為不合格的校對螺紋塞規(guī)均符合本標(biāo)準(zhǔn)要求的，該環(huán)規(guī)應(yīng)判為不合格。而不是原來的“凡判定螺紋環(huán)規(guī)為合格的校對螺紋塞規(guī)均符合本標(biāo)準(zhǔn)要求的，該環(huán)規(guī)應(yīng)判為合格”。這樣可以擴(kuò)大螺釘?shù)闹圃旃?，降低螺釘?shù)闹圃斐杀荆€可以提高螺釘?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度。只是這樣要提高環(huán)規(guī)的制造成本，包括容易引起質(zhì)量糾紛，只要出廠前用兩個不同批次的校對螺紋塞規(guī)進(jìn)行檢驗，就可以減少這種糾

11、紛。對于螺釘合格判定應(yīng)仍按標(biāo)準(zhǔn)原來的闡述。4.開發(fā)系列最佳尺寸球測頭(掛鉤用及雙球測頭)供中徑測量用。5.研究內(nèi)螺紋半角測量方法，包括超聲波、CT等成像技術(shù)用于內(nèi)螺紋半角的測量。改善模印法的材料和工藝方法以提高螺距和半角的測量精度。6.在分項檢驗與用校對螺紋塞規(guī)檢驗發(fā)生矛盾時，應(yīng)以分項檢驗為準(zhǔn)。另外還有一個現(xiàn)象非常值得研究，就是檢驗螺紋環(huán)規(guī)時，若用螺紋環(huán)規(guī)同一生產(chǎn)廠的校對螺紋塞規(guī)檢驗，合格的概率就大得多；而用不同生產(chǎn)廠的校對螺紋塞規(guī)檢驗，合格的概率就小得多。這是因為同一生產(chǎn)廠的螺紋環(huán)規(guī)與校對螺紋塞規(guī)在工藝上考慮了它們半角和螺距的誤差的同一性，本來用于補(bǔ)嘗半角和螺距誤差的m，由于它們半角和螺距的

12、誤差的同一性而擴(kuò)大了螺紋環(huán)規(guī)的中徑公差，使一部分不合格的螺紋環(huán)規(guī)誤判為合格。當(dāng)半角和螺距的誤差的同一性不存在時，這些不合格的環(huán)規(guī)便被暴露出來。本來應(yīng)該將它們剔除出去，卻因文獻(xiàn)2中的及9.2.2兩條又將它們放回合格的螺紋環(huán)規(guī)中。9.1.2條使本來只適用于工件螺紋合格與不合格的判定的附錄B，擴(kuò)大到螺紋環(huán)規(guī)的檢驗。這樣前面第3點的問題就更加突出。要解決螺紋環(huán)規(guī)的檢驗問題，還必須從根本的出發(fā)點來探討。2.問題的實質(zhì)首先要認(rèn)清工件螺紋中徑公差與螺紋環(huán)規(guī)的中徑公差的區(qū)別。前者規(guī)定的是作用中徑的公差，它除了包括中徑公差，還包括有半角和螺距的公差所引入的中徑當(dāng)量公差。而螺紋環(huán)規(guī)的中徑公差就是單一中徑公差，它不

13、是作用中徑公差3。因為螺紋環(huán)規(guī)還另外有半角公差和螺距公差。在檢驗外螺紋制件的作用中徑時，通端螺紋環(huán)規(guī)T是作為體現(xiàn)最大實體牙型的中徑。止端螺紋環(huán)規(guī)Z是用來控制外螺紋制件的實際中徑。檢驗時，應(yīng)不能與工件螺紋旋合，表明工件的實際中徑不超出螺紋中徑的最小實體尺寸。由于螺紋環(huán)規(guī)的半角和螺距的誤差的影響也能使止端螺紋環(huán)規(guī)Z不能與工件螺紋旋合，以致造成錯判。為減小這種影響，而將止端螺紋環(huán)規(guī)Z的螺紋減少到23圈，并將牙型截短。既是如此也不能完全消除這種影響。通端和止端的螺紋塞規(guī)與螺紋環(huán)規(guī)也有相同的功能，而螺紋塞規(guī)卻沒有用校對量規(guī)檢驗，而是用分項檢驗螺紋中徑、半角及螺距。螺紋環(huán)規(guī)卻用校對螺紋塞規(guī)檢驗，而沒有用分

14、項檢驗。這是因為螺紋環(huán)規(guī)分項檢驗較螺紋塞規(guī)分項檢驗的難度更大一些，效率更低一些。用校對螺紋塞規(guī)檢驗螺紋環(huán)規(guī)雖然效率很高，但它是檢驗螺紋環(huán)規(guī)的作用中徑，沒有檢驗螺紋環(huán)規(guī)的單一中徑，因此它不符合螺紋環(huán)規(guī)檢驗的功能要求，它也就無法控制螺紋環(huán)規(guī)的質(zhì)量。因此用分項檢驗螺紋環(huán)規(guī)取代用校對螺紋塞規(guī)檢驗螺紋環(huán)規(guī)才是從根本上解決螺紋環(huán)規(guī)質(zhì)量問題的方法。只要分項測量的擴(kuò)展不確定度(置信系數(shù)k3)小于或等于被檢螺紋環(huán)規(guī)各參數(shù)公差帶的1/3即可。然而分項測量還存在一些問題：1.無論是用掛鉤測量法或用雙球測量頭測量法，都有一個最小被測中徑的極限尺寸，小于這個尺寸的環(huán)規(guī)都無法測量。2.由于測量儀器所附測量頭的測球直徑系列

15、不齊全，不能滿足螺紋環(huán)規(guī)各種規(guī)格的需要，更缺少最佳尺寸的測頭。3.內(nèi)螺紋的螺距及其牙形角的測量較困難，特別是牙形角的測量更困難。因此分項測量只能解決部分尺寸較大的螺紋環(huán)規(guī)的檢測，另外一部分尺寸較小的螺紋環(huán)規(guī)還只能用校對螺紋塞規(guī)檢驗。3.解決問題的措施上面已把問題分析得很清楚了。下面作者提出下列解決措施。1.提高校對螺紋塞規(guī)的制造精度，縮小它的制造公差。校對螺紋塞規(guī)中徑的制造公差應(yīng)小于螺紋環(huán)規(guī)中徑制造公差的三分之一，即TcpTR/3；校對螺紋塞規(guī)的螺距以及半角的制造公差應(yīng)小于一般螺紋塞規(guī)的一半。這樣就消除了表2中的負(fù)數(shù)，也消除了TS和TZ的矛盾。這也符合測量工具的總不確定度應(yīng)小于被測產(chǎn)品制造公差的三分之一的原則。2.按一定的關(guān)系縮減Z和ZT間的m值，這樣可以防止合格螺釘?shù)闹袕叫∮诠钕孪捱^多，而提高螺釘?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度。3.將國家標(biāo)準(zhǔn)GB