1、公差配合与测量技术电子教案,第7章 普通螺纹的互换性及其检测,目录,7.1 概述 7.1.1 螺纹的种类及使用要求 7.1.2 普通螺纹的基本基本牙型和主要几何参数 7.2 螺纹几何参数对互换性的影响 7.2.1 螺距误差对互换性的影响 7.2.2 牙型半角误差对互换性的影响 7.2.3 中径误差对互换性的影响 7.2.4 作用中径及螺纹中径合格性的判断原则 7.3 普通螺纹的公差与配合 7.3.1 普通螺纹的公差带 7.3.2 普通螺纹公差带与配合的选用 7.3.3 普通螺纹的标记 7.4 螺纹的检测 7.4.1 螺纹的综合检验 7.4.2 螺纹的单项检测,开始,返回本章目录,下一页,上一页
2、,7.1 概述,7.1.1 螺纹的种类及使用要求螺纹结合按用途不同可分为三类:1.联接螺纹 主要用于紧固和联接零件，因此又称紧固螺纹。其牙型为三角形，如米制普通螺纹。联接螺纹是使用最广泛的一种螺纹，要求其有良好的旋合性和联接的可靠性。2.传动螺纹 主要用于传递动力或精确位移，要求具有足够的强度保证动力传递的可靠和传动比稳定保证精确的位移。传动螺纹牙型有梯形、三角形、锯齿形和矩形等。3.紧密螺纹 用于密封的螺纹联接，如联接管道用的螺纹。要求结合紧密，密封性好，不漏水、气或油。,返回本章目录,下一页,上一页,1.大径（D或d）指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径。国家标准规定普通螺纹大
3、径的基本尺寸为螺纹的公称直径。,7.1.2 普通螺纹的基本基本牙型和主要几何参数米制普通螺纹的基本牙型如右图所示。它是将高为H的等边三角形（原始三角形）截去顶部和底部所形成的螺纹牙型，称基本牙型。,2.小径（D1或d1）指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。普通螺纹小径与大径的基本尺寸之间的关系为： d1=d-1.0825P D1=D-1.0825P3.中径（D2或d2）为一假想的圆柱体直径，该圆柱的母线通过螺纹的牙型上凸起和沟槽宽度相等的地方。普通螺纹中径与大径的基本尺寸之间的关系为： d2=d-0.6495P D2=D-0.6495P注意：在同一螺纹配合中，内、外螺纹的中径、大
4、径和小径的基本尺寸对应相同。4.螺距（P）相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。,返回本章目录,下一页,上一页,5.单一中径是一假想圆柱体直径，该圆柱体的母线通过牙型上沟槽宽度等于基本螺距一半（P2）的地方，而不考虑牙体宽度大小，如右图所示。,6.牙型角（ ）与牙型半角（ ）牙型角是指在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角，对普通螺纹理论的牙型角 60。牙型半角是指牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，普通螺纹理论的牙型半角 =30 。7.螺纹旋合长度L指两配合螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。,返回本章目录,下一页,上一页,7.2 螺纹几何参数对互换性的影响,7.2.1 螺距误差对互换性的影响,螺距误
5、差包括与旋合长度无关的局部误差(P)和与旋合长度有关的累积误差(P)，后者是影响互换性的主要因素，因此此处重点讨论螺距累积误差对互换性的影响。如图，假设内螺纹具有理想牙型，外螺纹的中径及牙型半角均无误差，仅存在螺距误差，并假设在旋合长度内外螺纹的螺距累积误差为P，这时内外螺纹因产生干涉(图中阴影部分)而无法旋合或旋合困难。为了使有螺距误差的外螺纹可旋入理想牙型的内螺纹，应把外螺纹的中径减小一个数值(相当于将螺纹牙体切除一部分至图中细实线处)。在车间生产条件下，采取将外螺纹中径减小或内螺纹中径增大一个中径当量值，以保证达到旋合的目的。,对外螺纹：,对内螺纹：,返回本章目录,下一页,上一页,7.2
6、.2 牙型半角误差对互换性的影响,牙型半角误差可能是由于牙型角本身不准确(60)或由于它与轴线的相对位置不正确而造成（ ），也可能是两者综合误差的结果。,设内螺纹具有理想牙型，外螺纹的中径和螺距与内螺纹相同，仅有半角误差。当外螺纹牙型半角小于内螺纹牙型半角时，则内外螺纹在靠近大径处将发生干涉而不能旋合。当外螺纹牙型半角大于内螺纹牙型半角时，则内外螺纹在靠近小径处将发生干涉而不能旋合。在车间生产条件下，采取将外螺纹中径减小或内螺纹中径增大，以保证达到旋合的目的，用牙型半角误差换算成中径的补偿值称为牙型半角误差的中径当量值。也即当外螺纹有了牙型半角误差就相当于使外螺纹的中径增大了，而当内螺纹有牙型
7、半角误差时，相当于使内螺纹的中径减小了。,返回本章目录,下一页,上一页,0.073P,式中， 的单位为m；P为螺距单位是mm； 、 为左、右牙型半角误差单位为秒（）；Kl、K2为修正系数，对外螺纹，当牙型半角误差为正值时，对应的K1（K2）值取2，当牙型半角误差为负值时，对应的K1（K2）值取3；对内螺纹，当牙型半角误差为正值时，对应的K1（K2）值取3，当牙型半角误差为负值时，对应的K1（K2）值取2。,7.2.3 中径误差对互换性的影响内外螺纹的单一中径误差将直接影响螺纹的旋合性和结合强度。当外螺纹的中径大于内螺纹的中径时，会影响旋合性，反之，外螺纹中径过小，则配合太松，难以使牙侧间接触良
8、好，影响连接可靠性。因此，为了保证螺纹的旋合性，应该限制外螺纹的最大中径和内螺纹的最小中径；为了保证螺纹的连接可靠性，还必须限制外螺纹的最小中径和内螺纹的最大中径。,返回本章目录,下一页,上一页,内螺纹的作用中径: 外螺纹的作用中径 :,相互结合的内、外螺纹能自由旋合的条件是：,2.螺纹中径合格性的判断原则外螺纹中径合格性的原则：内螺纹中径合格性的原则：,7.2.4 作用中径及螺纹中径合格性的判断原则1.作用中径前面已经叙述当螺纹有了螺距误差或（和）牙型半角误差时，对内螺纹讲相当于螺纹中径变小了，对外螺纹讲相当于螺纹中径变大了，此变化后的中径称为作用中径，即螺纹配合中实际起作用的中径。,返回本
9、章目录,下一页,上一页,7.3普通螺纹的公差与配合,7.3.1 普通螺纹的公差带 1.螺纹的公差等级国家标准规定的螺纹的公差等级中3级精度最高，9级精度最低，一般6级为基本级。,2.螺纹的基本偏差国家标准对内螺纹的中径和小径规定采用G、H两种公差带位置，以下偏差EI为基本偏差，见下图。,返回本章目录,下一页,上一页,国家标准对外螺纹的中径和大径规定了e、f、g、h四种公差带位置，以上偏差es为基本偏差，见下图。,3.螺纹的旋合长度与精度等级螺纹的旋合长度分为三组，分别为短旋合长度组(S)、中等旋合长度组(N)和长旋合长度组(L)。长旋合长度旋合后稳定性好，且有足够的联接强度，但加工精度难以保证
10、。短旋合长度，加工容易保证，但旋合后稳定性较差。一般情况下应采用中等旋合长度。根据螺纹的公差等级和旋合长度有关将螺纹分为精密、中等、及粗糙三种精度等级。,返回本章目录,下一页,上一页,7.3.2 普通螺纹公差带与配合的选用由螺纹公差等级和不同的基本偏差代号，可得到各种公差带。为减少刀具、量具规格数量，提高经济效益，国家标准对内螺纹推荐了13个选用公差带；对外螺纹推荐了18个选用公差带。,返回本章目录,下一页,上一页,7.3.3 普通螺纹的标记,1.螺纹特征代号和尺寸代号的标记螺纹特征代号用字母“M”表示,单线螺纹的尺寸代号为“公称直径螺距”，公称直径和螺距数值的单位为毫米。对粗牙螺纹，螺距项可
11、以省略。多线螺纹的尺寸代号为“公称直径Ph（导程）P（螺距）”，公称直径、导程和螺距数值的单位为毫米。如果要进一步表明螺纹的线数，可在后面增加括号说明,2.螺纹公差带代号的标记公差带代号包含中径公差带代号和顶径（指外螺纹的大径和内螺纹的小径）公差带代号。中径公差带代号在前，顶径公差带代号在后。各直径的公差带代号由表示公差等级的数值和表示公差带位置的基本偏差代号(内螺纹用大写字母；外螺纹用小写字母)组成。如果中径公差带代号与顶径公差带代号相同，只标注一个公差带代号即可。螺纹尺寸代号与公差带间用“”号隔开。,返回本章目录,下一页,上一页,下面是一个完整的螺纹标记：,3.有必要说明的其他信息的标记标
12、记内有必要说明的其他信息包括螺纹的旋合长度和旋向。 对短旋合长度组和长旋合长度组的螺纹，应在公差带代号后分别标注“S，和“L，代号并用“”号分隔开，中等旋合长度组螺纹不标注旋合长度代号。对左旋螺纹，应在旋合长度代号之后标注“LH”代号并用“”号分隔开，右旋螺纹不标注旋向代号。,返回本章目录,下一页,上一页,7.4螺纹的检测,7.4.1 螺纹的综合检验螺纹的综合检验是指用螺纹量规来检验螺纹。按螺纹的最大实体牙型做成通端螺纹量规，以检验螺纹的旋合性；再按螺纹中径的最小实体尺寸做成止端螺纹量规，以控制螺纹连接的可靠性，从而保证螺纹结合件的互换性。螺纹综合检验只能评定内、外螺纹的合格性，不能测出实际参
13、数的具体数值，但检验效率高，适用于批量生产的中等精度的螺纹。,1.用螺纹工作量规检验外螺纹,1）通端螺纹工作环规（T）主要用来检验外螺纹作用中径（d2作用），其次是控制外螺纹小径的最大极限尺寸（d1max）。因此，通端螺纹工作环规应有完整的内螺纹牙型，其长度等于被检螺纹的旋合长度。合格的外螺纹都应被通端螺纹工作环规顺利地旋入，这样就保证了外螺纹的作用中径未超出最大实体牙型的中径，即d2作用d2max。同时，外螺纹的小径也不超出它的最大极限尺寸。,返回本章目录,下一页,上一页,）止端螺纹工作环规（）只用于检验外螺纹单一中径一个参数。为了尽量减少螺距误差和牙型半角误差的影响，必须使它的中径部位与被
14、检验的外螺纹接触，因此止端螺纹工作环规的牙型做成截短的不完整的牙型，并将止端螺纹工作环规的长度缩短到23.5牙。合格的外螺纹不应完全通过止规螺纹的工作环规，但仍允许旋合一部分。具体规定是：对于小于或等于3个螺距的外螺纹，止端螺纹工作环规不得旋合通过；对于大于3个螺距的外螺纹，止端螺纹工作环规的旋合量不得超过2个螺距。没有完全通过止端螺纹工作环规的外螺纹，说明其单一中径没有超出最小实体牙型的中径，即d2单一d2min。,3）光滑极限卡规它用来检验外螺纹的大径尺寸。通端光滑卡规应该通过被检验外螺纹的大径，这样可以保证外螺纹大径不超过它的最大极限尺寸；止端光滑卡规不应该通过被检验的外螺纹大径，这样就
15、可以保证外螺纹大径不小于它的最小极限尺寸。,返回本章目录,下一页,上一页,检验外螺纹的量规的使用规则,返回本章目录,下一页,上一页,2.用螺纹工作量规检验内螺纹,1）通端螺纹工作塞规（T）主要用来检验内螺纹的作用中径（D2作用），其次是控制内螺纹大径的最小极限尺（Dmin）。因此通端螺纹工作塞规应有完整的牙型，其长度等于被检螺纹的旋合长度。合格的内螺纹都应被通端螺纹工作塞规顺利地旋入，这样就保证了内螺纹的作用中径未超出最大实体牙型的中径，即D2作用D2min。同时内螺纹的大径不小于它们的最小极限尺寸。即DDmin。,2）止端螺纹工作塞规（Z）只用于检验内螺纹的单一中径。为了尽量减少螺距误差和牙
16、型半角误差的影响，止端螺纹工作塞规缩短到23.5牙，并做成截短的不完整的牙型。合格的内螺纹不完全通过止端螺纹工作塞规，但仍允许旋合一部分，即对于小于或等于3个螺距的内螺纹，止端螺纹工作塞规不得旋合通过；对于大于3个螺距的内螺纹从两端旋合不得多于2个螺距。没有完全通过止端螺纹工作塞规的内螺纹说明它的单一中径没有超过最小实体牙型的中径，即：2单一2max。,）光滑极限塞规它是用来检验内螺纹小径尺寸的。通端光滑塞规应通过被检验内螺纹小径，这样保证内螺纹小径不小于它的最小极限尺寸；止端光滑塞规不应通过被检验内螺纹小径，这样就可以保证内螺纹小径不超过它的最大极限尺寸。,返回本章目录,下一页,上一页,检验
17、内螺纹的量规的使用规则,返回本章目录,下一页,上一页,7.4.2 螺纹的单项检测,1.螺纹大、小径的检测外螺纹大径和内螺纹小径一般用普通计量器具（如千分尺、内测千分尺、卡尺）检测；对外螺纹小径和内螺纹大径一般不检测，只在必要时抽查。主要由验证工艺和检测刀具(如丝锥、板牙、滚板、内螺纹研磨具等)的精度来控制。,2.牙型半角的检测对普通螺纹，一般不需检测牙型半角而是通过成型刀具和调整机床来保证螺纹牙型半角。当精度要求高(如螺纹量规)或牙型较大(如梯形螺纹)用调整、修磨车刀、砂轮来保证牙型角时，则必需检测。牙型半角一般在工具显微镜上检测。,（1）影像法测量牙型半角用影像法测量：首先根据螺纹牙型大小选
18、择放大倍数适当的物镜，然后校正角度目镜的零位并按螺旋升角将显微镜头旋转一角度, 调整焦距直至得到清晰的牙型轮廓。在牙侧对线并分别在左右牙侧读出左、右半角的角度值。,返回本章目录,下一页,上一页,为了减少误差应在与螺纹轴线对称的两个位置对同一侧牙型半角进行检测, 然后，把相对的两个左半角和两个右半角分别取代数和平均值，求出被测螺纹牙型左、右半角的数值。,（2）干涉法和轴切法测量牙型半角除了影像法之外，还可以用干涉法和轴切法测量牙型半角 干涉法就是在显微镜下部透射镜头上放一中间有小孔的挡片，在螺纹牙型轮廓周边就可出现几条干涉带，用米字线对准靠近轮廓的一条干涉带，以代表轮廓，按照与影像法类似方法测量
19、牙型半角。这样就不必旋转显微镜头去找牙侧的影像，既方便又减少了误差。 轴切法是利用显微镜所附的测量刀贴靠在牙型侧面，再用镜头中的米字线对准测量刀上面的细线(与刀刃平行)来测量牙型半角。轴切法是在测量刀上平面对线，镜头不必倾斜，不存在轴向与法向的误差，测量精度比影像法高，对于高精度螺纹和大螺纹升角时应用轴切法测量才可靠。,返回本章目录,下一页,上一页,3.螺纹中径的检测（1）用螺纹千分尺测量中径在工厂现场一般使用带插入式测量头的螺纹千分尺测量外螺纹中径。它的构造与外径千分尺相似，差别仅在于两个测量头的形状。螺纹千分尺的测量头做成和螺纹牙型相吻合的形状，即一个为V形测量头，与螺纹牙型凸起部分拥吻合
20、；另一个为圆锥形测量头，与螺纹牙型沟槽相吻合。,这种螺纹千分尺有一套可换测量头，每对测量头只能用来测量一定螺距范围的螺纹。用螺纹千分尺测量外螺纹中径时，读得的数值是螺纹中径的实际尺寸，它不包括螺距误差和牙型半角误差在中径上的当量值。但是螺纹千分尺的测量头是根据牙型角和螺距的标准尺寸制造的，当被测量的外螺纹存在螺距和牙型半角误差时，测量头与被测量的外螺纹不能很好地吻合，所以测出的螺纹中径的实际尺寸误差比较大，一般误差在0.050.20mm左右，因此螺纹千分尺只能用于工序间测量或对粗糙级的螺纹工件测量。,返回本章目录,下一页,上一页,（2）用三针法测量中径用三针量法测量螺纹中径是将三根直径相同的量
21、针，如图所示那样放在螺纹牙型沟槽中间，用接触式量仪或测微量具测出三根量针外母线之间的跨距M，根据已知的螺距P、牙型半角 及量针直径d0的数值算出中径d2。对于公制普通螺纹=60，则：,用三针量法的测量精度，除所选量仪的示值误差和量针本身的误差外，还与被检螺纹的螺距误差和牙型半角误差有关。为了消除牙型半角误差对测量结果的影响，应选最佳量针d0(最佳)，使它与螺纹牙型侧面的接触点，恰好在中径线上，如下图所示。,返回本章目录,下一页,上一页,为了适应各种类型的螺纹，对量针的直径进行合并以减少规格，当量针直径偏离最佳量针直径很小时，不会对中径检测产生大的影响。经标准化了的量针直径见下表。用三针量法的测
22、量精度比目前常用的其它方法的测量精度要高，且在生产条件下，应用也较方便。,返回本章目录,下一页,上一页,（3）用工具显微镜测量中径用影像法在工具显微镜上测量中径就是测量在螺纹牙型沟槽等于基本螺距一半的地方的直径。测量时调整显微镜，找到牙型沟槽宽度等于基本螺距一半的地方，记下横向测微计读数，得第个横向数值1（或2）；移动横向滑台到螺纹的另一边，找到牙型沟槽宽度等于基本螺距一半处，记下横向测微计读数，得第二个横向数值3（或4）。两次横向数值之差，即为螺纹的单一中径。d2单一（左）24,为了减少安装时螺纹轴线方向与横向滑板轴线不垂直所引起的误差，按图示如上述方法，再测得第三个横向数值5（或6），与第
23、一个横向数值之差，即得： d2单一（右）51 最后取算术平均值，即为所测螺纹的单一中径。用式表示为：,返回本章目录,下一页,上一页,（4）内螺纹中径的检测内螺纹中径的测量一般在附配有内侧钩和测内螺纹专用校对块的卧式测长仪、测长机、卧式光学计等仪器上进行。具体方法请查阅相关资料。,4.螺距的测量(1)用螺纹样板检验螺距螺纹样板是一种带有不同螺距的基本牙型薄片，用以与被检螺纹比较来确定被检螺纹的螺距。螺纹样板分为公制螺纹样板和英制螺纹样板两种，螺纹样板上都标有该样板的螺距基本尺寸。检测时，根据被检螺纹的螺距选择螺纹样板。当不知道被检螺纹的螺距时，可用试测法寻找合适的螺纹样板。检验时，把样板的牙型扣
24、在被测螺纹上，用眼睛观察两者的吻合情况（是否透光）来判断被检螺纹的合格性。如两者牙型全都吻合、不透光，说明被检螺纹的螺距合格；如果有的牙型不吻合、透光，说明被测螺纹的螺距不合格。下图是用螺纹样板检验螺纹的示意图。,用螺纹样板检验螺纹的误差大，只适用于检验精度不高的螺纹。实际上更多地是用于在维修、测绘等过程中确定螺距公称值，区别螺纹种类等(确定属于公制还是英制、牙型角是55还是60)。对于粗车、粗磨螺纹过程中，可用于调整机床刀具、修整砂轮，粗略控制，以减少用精密仪器检测的次数。,返回本章目录,下一页,上一页,(2)用专用检具检测螺距。当需要经常检测某种规格螺纹的螺距时，可自行制作专用样板或专用比
25、较装置来检测螺纹。,(3)印模法检测螺距对内螺纹，少数大尺寸的可以在普通测长仪器上用内测钩直接检测螺距，但大部分内螺纹无法直接检测，可以印模法来解决这个问题。印模法是将稀释了的制模材料（如石膏）浇注于内螺纹沟槽中，待凝固后取出印模，晾干，再在仪器上检测螺距（或牙型角）。,（4）用工具显微镜测量螺距在工具显微镜测量螺距可以由测量中径线上相邻两牙间的距离得到；但也可由测量中径线上数牙间的距离再除以牙数，从而得出螺距平均值。,返回本章目录,上一页,采用影象法测量时，用与测量螺纹中径类似的瞄准方法，使目镜米字线的中心虚线与螺纹牙型影象一侧相压，调整横向滑台使米字线的中心线在牙型影象的中径线上。这样可以减少由于牙型半角误差致使测量部位不同所造成的误差值。记下纵向测微计读数b1，然后移动纵向滑板，直至米字线的中心与相邻牙的相应点重合，记下第二次纵向测微计读数b2，两次的读数差的绝对值就是所测螺距的实际数值。为了减少安装时螺纹轴线与纵向滑板移动轴线不平行所造成的误差，可在螺纹牙型两侧进行两次测量，两次测得螺距的算术平均值，为螺距的实测值。,
