普通螺紋公差配合與檢測課件

1、1公差配合與測量技術2第6章 普通螺紋公差配合與檢測 本章主要內(nèi)容為 ：普通螺紋公差配合概述螺紋幾何參數(shù)誤差對螺紋互換性的影響普通螺紋的公差與配合普通螺紋公差配合概述3 螺紋聯(lián)接在機械產(chǎn)品中應用很廣，主要用于緊固連接、密封、傳遞力和運動等場合。目前，螺紋聯(lián)接的國家標準主要有： GB/T 1922003 普通螺紋 基本牙型 GB/T 1932003 普通螺紋 直徑與螺距系列 GB/T 1962003 普通螺紋 基本尺寸 GB/T 1972003 普通螺紋 公差 GB/T 91442003 普通螺紋 優(yōu)選系列 GB/T 25162003 普通螺紋 極限偏差 GB/T 91452003 普通螺紋 中

2、等精度、優(yōu)選系列的極限尺寸 GB/T 91462003 普通螺紋 粗糙精度、優(yōu)選系列的極限尺寸41）普通螺紋普通螺紋又稱為緊固螺紋，主要用于緊固或連接零件。2）傳動螺紋傳動螺紋一般用于傳遞動力和位移。3）緊密螺紋緊密螺紋又稱為密封螺紋，主要用于要求兩個零件間緊密配合且無泄漏的場合。6.1 普通螺紋公差配合概述1. 螺紋種類及使用要求52.普通螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)1）普通螺紋的基本術語（1）螺紋。在圓柱表面上，沿螺旋線形成的具有相同剖面的連續(xù)凸起和溝槽稱為螺紋。在圓柱外表面形成的螺紋為外螺紋，在圓柱內(nèi)表面形成的螺紋為內(nèi)螺紋。螺紋兩側面間凸起的實體部分稱為牙，如圖6-1所示。沿一條螺旋線形成的

3、螺紋為單線螺紋，沿兩條或兩條以上螺旋線形成的螺紋為多線螺紋，螺旋線在軸向等距分布。 6圖6-1 內(nèi)螺紋和外螺紋外形 7（2）牙頂、牙底和牙側。如圖6-2所示，在螺紋凸起部分的頂端連接相鄰兩個側面的那部分螺紋表面為牙頂。在螺紋溝槽部分的底部連接相鄰兩個側面的那部分螺紋表面為牙底。連接牙頂和牙底那部分螺紋的側表面為牙側，通過軸線剖面上的牙側為直線。 圖6-2 螺紋牙型結構 82）基本牙型普通螺紋的基本牙型是指通過螺紋軸線剖面上的螺紋輪廓形狀，它決定了螺紋的幾何參數(shù)。普通螺紋牙型是以兩個貼合著且其底邊平行于螺紋軸線的等邊三角形（即原始三角形）為基礎的，如圖6-3所示。它的邊長為P，高為H。將其底部截

4、去H/4，頂部截去H/8，便形成了普通螺紋的牙型輪廓，如圖6-4所示。在圖6-4中，D、D2和D1分別為內(nèi)螺紋的大徑、中徑和小徑，d、d2和d1分別為外螺紋的大徑、中徑和小徑，P為螺距。 9圖6-3 原始三角形 圖6-4 普通螺紋的基本牙型 103）普通螺紋的幾何參數(shù)（1）大徑。與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相切的假想圓柱的直徑稱為大徑D或d，位于原始三角形的上部H/8削平處。國家標準規(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。與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑稱為小徑D1或d1，位于原始三角形的下部H/4削平處。（3）中徑。中徑D2或d2是一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線

5、通過牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方。11（4）牙型角和牙型半角。牙型角是指通過螺紋軸線剖面內(nèi)的螺紋牙型上相鄰兩牙側間的夾角，普通米制螺紋的牙型角=60。牙型半角/2是指通過螺紋軸線剖面內(nèi)的螺紋牙側與螺紋軸線的垂線間的夾角。（5）螺距與導程。相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離稱為螺距P。在同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離稱為導程。若螺紋是有n條螺旋線的多線螺紋，則導程為nP。（6）單一中徑。單一中徑D2s或d2s是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過牙型上溝槽寬度等于基本螺距（螺距的基本尺寸）的一半的地方。 12（7）作用中徑。在規(guī)定的旋合長度內(nèi)恰好包容實際螺紋線的一個假

6、想螺紋的中徑。這個假想的螺紋具有基本牙型的螺距、半角以及牙型高度，并且在牙型頂部和底部留有間隙以保證不和實際螺紋的大、小徑發(fā)生干涉。（8）螺紋升角。在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角為螺紋升角，如圖6-5所示。它與P和d2的關系為（9）旋合長度。螺紋旋合長度是指兩個相配合的螺紋沿著螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。136.2 螺紋幾何參數(shù)誤差對螺紋互換性的影響螺紋加工中由于加工刀具和機床傳動鏈誤差等原因，會引起中徑誤差、螺距誤差和牙型半角誤差等，繼而影響螺紋的使用性能。如即螺紋的旋合性和連接強度等。 圖6-5 螺紋升角 141.普通螺紋中徑偏差對螺紋互換性的影響中徑偏差是指中徑

7、實際尺寸（以單一中徑體現(xiàn)）與中徑基本尺寸的代數(shù)差。中徑偏差直接影響螺紋的使用性能。2.螺距偏差對螺紋互換性的影響螺距偏差分單個螺距偏差和螺距累積偏差兩種。前者指單個螺距的實際尺寸與基本尺寸之差；后者指旋合長度內(nèi)任意兩個牙之間在中徑線上對應點沿軸向距離的實際尺寸與基本尺寸間的差值。后者對螺紋的旋合性影響更明顯。如圖6-6所示，假設內(nèi)螺紋具有理想牙型，與其相配合的外螺紋只有螺距誤差，且螺距P外稍大于P，則在幾個螺牙旋合長度內(nèi)，外螺紋的軸向距離L外=nP外，而內(nèi)螺紋的軸向距離L內(nèi)=nP，因此，外螺紋累積誤差為P=nP外-nP 153.牙型偏差對螺紋互換性的影響牙型半角偏差是指牙型半角的實際值與公稱值

8、的代數(shù)差，如圖6-7所示。牙型半角偏差和螺距偏差可以折算成中徑當量，通過增大或減小中徑來彌補，因此，可以不規(guī)定螺距公差和牙型半角偏差，而只規(guī)定一項中徑公差以控制中徑本身的偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的綜合結果。 圖6-6 螺距累積誤差對旋合性的影響 16圖6-7 牙型半角誤差 174.螺紋作用中徑及中徑合格條件從互換性角度來看，螺紋的基本幾何參數(shù)有五個，即大徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角。當外螺紋有了螺距誤差及牙型半角誤差時，在規(guī)定的旋合長度內(nèi)，只能與一個中徑較大的理想內(nèi)螺紋旋合，這個假想內(nèi)螺紋的中徑稱為螺紋的作用中徑d2作用。外螺紋的作用中徑等于外螺紋的實際中徑與螺距誤差及牙型半角誤差的中徑

9、當量之和，即內(nèi)螺紋的作用中徑等于內(nèi)螺紋的實際中徑與螺距誤差及牙型半角誤差的中徑當量之差，即 18對于普通螺紋來說，沒有單獨規(guī)定螺距及牙型半角的公差而規(guī)定了一個中徑公差。中徑公差同時用來限制中徑、螺距及牙型半角三個要素的綜合誤差，以保證可旋合性和連接的可靠性，因此，中徑公差是衡量螺紋互換性的主要指標。判斷螺紋中徑合格性的準則為泰勒原則。對于外螺紋，作用中徑不大于中徑最大極限尺寸，且實際中徑不小于中徑最小極限尺寸，即19對于內(nèi)螺紋，作用中徑不小于中徑最小極限尺寸，且實際中徑不大于中徑最大極限尺寸，即 206.3 普通螺紋的公差與配合1.普通螺紋公差帶的基本結構 普通螺紋公差帶與尺寸公差帶類似，由兩

10、個基本要素構成，即“公差帶的位置”和“公差帶的大小”。普通螺紋的公差帶是以基本牙型為零線沿著基本牙型的牙頂、牙側和牙底連續(xù)分布的，在垂直于螺紋軸線方向計量大、中、小徑的偏差和公差，如圖6-8和圖6-9所示。其中，螺紋的底徑只給出了基本偏差，而未給出公差帶的寬度。這是因為底徑為限制性尺寸，在底徑處應留有一定的間隙，間隙的大小只要不妨礙螺紋旋合即可。 21圖6-8 外螺紋的公差帶位置 222.螺紋的公差等級 螺紋公差帶的大小由公差值T決定，并按大小分為若干級，用阿拉伯數(shù)字表示。內(nèi)、外螺紋的頂徑、中徑各公差等級的公差值見附表6-2至附表6-5。 圖6-9 內(nèi)螺紋的公差帶位置 233.螺紋的基本偏差國

11、家標準規(guī)定公差帶的位置由基本偏差決定，即由公差帶相對基本牙型的距離決定。外螺紋的上偏差（es）和內(nèi)螺紋的下偏差（EI）為基本偏差。對內(nèi)螺紋規(guī)定了G和H兩種基本偏差，對外螺紋規(guī)定了e、f、g和h四種位置。H和h的基本偏差為零，G的基本偏差為正值，e、f和g的基本偏差為負值。內(nèi)、外螺紋的基本偏差見附表6-1。 244.螺紋的旋合長度與精度等級 螺紋的精度不僅取決于螺紋直徑的公差等級，而且與旋合性有關。當公差等級一定時，旋合長度越長，加工時產(chǎn)生的螺距累積誤差和牙型半角偏差就可能越大，加工就越困難。因此，對于同一使用要求，旋合長度不同，則螺紋精度也不相同?？紤]到旋合長度對螺紋精度的影響，將同一直徑螺紋

12、的旋合長度分為短、中等和長旋合長度，代號分別為、和，其數(shù)值見附表6-6。255.螺紋的公差帶及選用 1）螺紋精度的確定根據(jù)使用場合的不同，螺紋的公差等級分為精密、中等和粗糙三級。精密級用于精密螺紋，配合性質穩(wěn)定，且定位精度高；中等級用于一般用途的螺紋；粗糙級用于不重要或者制造有困難的螺紋。公差等級中6級是中等級，3，4，5級是精密級，7，8，9級是粗糙級。2）旋合長度的確定精度設計時，一般優(yōu)先采用中等旋合長度。263）基本偏差的確定螺紋的基本偏差根據(jù)螺紋的配合性質和使用要求來確定。內(nèi)螺紋的基本偏差應優(yōu)先選用級。4）公差等級的確定螺紋的公差等級和基本偏差可以組成各種不同的公差帶，內(nèi)、外螺紋的各種

13、公差帶又可以組成各種不同的配合。5）其他技術要求在設計普通螺紋時，一般不規(guī)定形位公差。但對高精度螺紋規(guī)定了在旋合長度內(nèi)的同軸度、圓柱度和垂直度等形位公差。其公差值一般不大于中徑公差的50%，并遵守包容原則。螺紋牙型表面粗糙度主要根據(jù)螺紋的中徑偏差等級確定。對于疲勞強度要求高的螺紋牙底表面，Ra要求不大于0.32 m。276.普通螺紋的標記普通螺紋的完整標記由螺紋特征代號、尺寸代號、螺紋公差代號和旋合長度代號（及旋向）四部分組成。螺紋特征代號用“M”，單線螺紋的尺寸代號為“公稱直徑螺距”（mm）表示。粗牙螺紋可不標注螺距。當螺紋為左旋時，在螺紋代號后加“左”的英文縮寫“LH”。不標注時為右旋螺紋

14、。例如，公稱直徑為8 mm，螺距為1.25 mm的單線粗牙螺紋標記為：M8多線螺紋的尺寸代號為“公稱直徑Ph導程P螺距”（mm）。需要的話，螺紋的線數(shù)在后面加括號說明。例如，公稱直徑為16 mm，螺距為1.5 mm，導程為3 mm的雙線粗牙螺紋標記為：M16Ph3P1.5或M16Ph3P1.5（two starts）。28螺紋公差代號在尺寸代號之后，公差帶代號包括螺紋中徑（在前面）和頂徑公差帶代號（在后面）。各公差帶代號由公差等級和基本偏差組成，若中徑和頂徑的公差帶代號相同，則僅應標記一個。螺紋尺寸代號與公差帶代號之間用“”隔開。例如，中徑公差帶為5g，頂徑公差帶為6g的外螺紋：M1015g6

15、g中徑公差帶和頂徑公差帶為6g的粗牙外螺紋：M106g另外，在下列情況下，中等精度螺紋不標注其公差帶代號。內(nèi)螺紋：5H 公稱直徑小于等于1.4 mm時（對應螺距0.2 mm的螺紋，公差等級為4級）；6H 公稱直徑大于等于1.6 mm時。29外螺紋：6h 公稱直徑小于等于1.4 mm時（對應螺距0.2 mm的螺紋，公差等級為4級）；6g 公稱直徑大于等于1.6 mm時。螺紋旋合長度代號標注在螺紋公差帶代號之后。短旋合長度和長旋合長度需要在公差帶代號后面分別標注“S”和“L”，旋合長度代號與公差帶代號間用“-”隔開。中等旋合長度不標注。例如，短旋合長度的內(nèi)螺紋標注為：M2025HS；長旋合長度的內(nèi)

16、、外螺紋標注為：M67H/7g6gL。對左旋螺紋，應在旋合長度代號后標注“LH”。旋合長度代號與旋向代號間用“”隔開。右旋螺紋不標注。306.4 螺紋的測量 1.綜合檢測通常利用螺紋量規(guī)和光滑極限量規(guī)對螺紋進行綜合檢測。其中，光滑極限量規(guī)用于檢驗內(nèi)、外螺紋頂徑尺寸的合格性；螺紋量規(guī)的通規(guī)用于檢驗內(nèi)、外螺紋的作用中徑及底徑的合格性，螺紋量規(guī)的止規(guī)用于檢驗內(nèi)、外螺紋的單一中徑的合格性。外螺紋的檢測如圖6-10所示，先用卡規(guī)檢測外螺紋頂徑的合格性，再用螺紋量規(guī)（檢驗外螺紋的螺紋量規(guī)稱為螺紋環(huán)規(guī)）檢驗，若通端能在旋合長度內(nèi)與被測螺紋旋合，則說明外螺紋的作用中徑合格，且底徑?jīng)]有大于其上極限尺寸；若止端不能通過被測螺紋（最多允許旋進23牙），則說明被測螺紋的單一中徑合格。 31圖6-10 外螺紋的綜合檢測 內(nèi)螺紋的檢測如圖6-11所示，先用光滑極限量規(guī)（塞規(guī)）檢驗內(nèi)螺紋的頂徑的合格性，再用螺紋量規(guī)（檢驗內(nèi)螺紋的螺紋量規(guī)稱為螺紋塞規(guī)）檢測，若通端能在旋合長度內(nèi)與被測螺紋旋合，則說明