第九章 螺纹公差及检测.ppt

第九章螺纹公差及检测 学习指导 本章学习目的是了解普通螺纹互换性的特点及其公差标准的应用 学习要求是了解普通螺纹主要几何误差对互换性的影响 建立螺纹作用中径的概念 通过对螺纹公差带分布的分析掌握普通螺纹公差与配合的特点及螺纹精度的选择 掌握普通螺纹的标注方法 9 1概述1 螺纹的种类和使用要求在机械制造中 螺纹联接和传动的应用有很多 占有很重要的地位 根据用途可分为三类 紧固螺纹 用于联接和紧固零件 如公制普通螺纹等 主要要求是可旋合性 便于装配和拆换 和联接的可靠性 传动螺纹 用于传递动力或精确的位移 如丝杠等 主要要求是传递动力的可靠性 或传动比的稳定性 准确性 紧密螺纹 用于密封的螺纹联接 主要要求是结合紧密 不漏水 不漏气和不漏油 2 螺纹部分术语及定义 1 基本牙型 确定螺纹设计的基础 是在原始三角形 等边三角形 的顶部截去H 8和底部截去H 4所形成的内 外螺纹共有的理论牙型 2 螺距P与导程Ph 螺距是相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 导程是同一条螺旋线的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 3 原始三角形高度H 原始三角形顶点到底边的垂直距离 4 牙型高度 5 大径 D d 大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假想圆柱直径 标准规定 普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸 内螺纹的大径D又称 底径 外螺纹的大径d又称 顶径 6 小径 D1 d1 小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱直径 内螺纹的小径D1又称 顶径 外螺纹的小径d1又称 底径 7 中径 D2 d2 中径是指一个假想圆柱的直径 该圆柱的母线通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方 称为基本中径 8 单一中径 D2s d2s 单一中径是指一个假想圆柱的直径 该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方 9 牙型角 和牙型半角 2 牙型角是指在螺纹牙型上 两相邻牙侧间的夹角 对于公制普通螺纹牙型角 60 牙型半角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂直线间的夹角 普通螺纹的牙型半角为30 10 螺纹旋合长度 螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴向长度 11 螺纹最大实体牙型 由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最大实体状态下的螺纹牙型 对于普通外螺纹是基本牙型的三个基本直径分别减去基本偏差 上偏差es 后所形成的牙型 对于普通内螺纹是基本牙型的三个基本直径分别加上基本偏差 下偏差EI 后所形成的牙型 12 螺纹最小实体牙型 由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最小实体状态下的螺纹牙型 对于普通外螺纹是在最大实体牙型的顶径和中径上分别减去顶径公差和中径公差后所形成的牙型 对于普通内螺纹是在最大实体牙型的顶径和中径上分别加上顶径公差和中径公差后所形成的牙型 9 2螺纹几何参数偏差对互换性的影响 螺纹联接要实现其互换性 必须保证良好的旋合性和一定的联接强度 影响螺纹互换性的主要几何参数有五个 大径 小径 中径 螺距和牙型半角 参数在加工过程中不可避免地会产生一定的加工误差 不仅会影响螺纹的旋合性 接触高度 配合松紧 还会影响联接的可靠性和互换性 内 外螺纹加工后 外螺纹的大径和小径要分别小于内螺纹的大径和小径 才能保证旋合性 由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作 如果内 外螺纹的牙侧接触不均匀 就会造成负荷分布不均 势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度 因此对螺纹互换性影响较大的参数是中径 螺距和牙型半角 1 螺距偏差的影响 螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种 单个螺距偏差 是指单个螺距的实际值与其基本值之代数差 它与旋合长度无关 螺距累积偏差 是指在规定的螺纹长度内 任意两同名牙侧与中径线交点间的实际轴向距离与其基本值的最大差值 它与旋合长度有关 螺距累积偏差对互换性的影响更为明显 假设内螺纹具有基本牙型 仅与存在螺距偏差的外螺纹结合 外螺纹N个螺距的累积误差为 P m 内 外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合 为防止干涉 为使具有 P 的外螺纹旋入理想的内螺纹 就必须使外螺纹的中径减小一个数值fp m L理论 nP L实际 nP1 P fp 2 螺距累积偏差对旋合性的影响示例 1 内螺纹 外螺纹 螺距累积偏差对旋合性的影响示例 2 同理 假设外螺纹具有基本牙型 与仅存在螺距偏差的内螺纹与其结合 设在N个螺牙的旋合长度内 内螺纹存在 P 为保证旋合性 就必须将内螺纹中径增大一个数值fp fp就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值 称为螺距误差的中径当量 两种情况下的当量计算公式为 2 牙侧角偏差的影响 牙侧角偏差是指牙侧角的实际值与公称值的代数差 是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差 对螺纹的旋合性和联接强度均有影响 外螺纹 外螺纹存在牙侧角偏差时 必须将外螺纹牙型沿垂直螺纹轴线的方向下移 从而使外螺纹的中径减小一个数值f 2 内螺纹 内螺纹存在牙侧角偏差时 必须将内螺纹中径增大一个数值f 2 f 2称为牙侧角偏差的中径当量 计算公式如下 式中 P为基本螺距 单位为mm 单位为分 3 中径偏差的影响 中径偏差是指中径的实际尺寸 以单一中径体现 与基本尺寸之代数差 就外螺纹而言 中径若比内螺纹大 必然影响旋合性 若过小 则会使牙侧间的间隙增大 联接强度降低 要控制螺纹的中径偏差 国标中规定了普通螺纹的中径公差 4 作用中径 作用中径 在规定的旋合长度内 恰好包容实际外 内 螺纹的一个理想内 外 螺纹的中径称为外 内 螺纹作用中径d2m D2m 即在旋合时 在旋合长度内实际起作用的中径 表达式为 外螺纹 内螺纹 对于普通螺纹 影响其互换性的主要参数是中径 螺距和牙侧角 由于螺距偏差和牙侧角偏差对螺纹互换性的影响均可以折算成中径当量 并与中径尺寸偏差形成作用中径 考虑到作用中径的存在 可以不单独规定螺距公差和牙侧角公差 而仅规定一项中径公差 用以控制中径本身的尺寸偏差 螺距偏差和牙侧角偏差的综合影响 螺纹中径合格性判断原则 由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性 中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据 判断中径的合格性应遵循泰勒原则 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径 任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径 用表达式即为 外螺纹 内螺纹 d2min Td2 d2max d2m d2s fp F 2 TD2 D2s D2m fp F 2 D2 d2 D2max D2min 内螺纹 外螺纹 螺纹中径合格性判断示例 9 3普通螺纹公差与配合 1 螺纹公差带 公差带的大小和公差等级 公差带的大小由公差值确定 表示螺纹中径尺寸的允许变动量 内外螺纹中径的公差等级见表 其中6级为基本级 公差带的位置和基本偏差 公差带的位置是指公差带相对与基本牙型的距离 该距离由基本偏差决定 标准规定内螺纹的下偏差 EI 和外螺纹的上偏差 es 为基本偏差 对内螺纹规定代号为H和G的两种基本偏差 对外螺纹规定代号为e f g h四种基本偏差 内螺纹公差带位置 外螺纹公差带位置 2 螺纹公差等级与旋合长度 螺纹结合的精度不仅与螺纹公差带大小有关 还与螺纹的旋合长度有关 旋合长度愈长 螺距的累积误差愈大 较难旋合 且加工长螺纹比短螺纹难以保证精度 因此对不同的旋合长度规定不同大小的公差带 旋合长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素 国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度 分为短 S 中 N 长 L 三种旋合长度 国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种类型的公差带 分别是精密级 中等级和粗糙级 代表着不同的加工难度 3 螺纹精度设计 结合精度的确定 精密级 用于精密联结螺纹 中等级 用于一般用途联结 粗糙级 用于要求不高及制造困难的螺纹 旋合长度的确定 一般多用N组 根据公称直径和螺距选择 公差带的确定 是螺纹公差等级和基本偏差的组合 表示方法是公差等级后加上基本偏差代号 如外螺纹 6f 内螺纹 6H 与普通尺寸标注有差别 配合的选用 理论上 表中的内外螺纹可以构成各种配合 但从保证足够的接触高度出发 最好选用H g H h G h的配合 表面粗糙度 国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值 一般情况下 选用中等精度 中等旋合长度的公差带 即内螺纹公差带常选6H 外螺纹公差带6h 6g应用较广 完整的螺纹标记由螺纹代号 螺纹公差带代号 螺纹旋合长度代号和螺纹旋向代号组成 中间用短横线 隔开 螺纹代号 粗牙普通螺纹用 M 及公称直径表示 细牙普通螺纹还应加注螺距 用 连接 螺纹公差带代号 包括中径公差带和顶径公差带代号 若两者代号相同 只标注一个代号 若两者代号不同 前者为中径公差带代号 后者为顶径公差带代号 旋合长度代号 可标注旋合长度代号 S N L 也可直接标注旋合长度数值 当采用中等旋合长度时 N 省略不标 旋向代号 左旋标注LH 右旋省略 举例 外螺纹 M20 5g6g S内螺纹 M20 1 5 6H LH内外螺纹配合时 M20 2 6H 5g6g S 4 普通螺纹的标记 例 有一M24 3 5h的螺栓 公称中径d2 22 051mm 测得其实际中径d2实际 21 95mm 螺距累积误差 P 50um 左 右牙侧角误差分别为 2 60 2 80 试判断此螺栓的中径是否合格 解 由表9 4知Td2 160um基本偏差es 0d2max 22 051d2min 21 891fp 1 732 P 86 6umf 2 0 291P 69 84umd2作用 d2实际 fp f 2 22 156d2作用 d2max不合格d2实际 d2min合格 此螺栓不合格 9 4螺纹检测 螺纹检测分为综合检验和单项测量 综合检验 一般用于尺寸不大的螺纹的检验 螺纹环规通规检验外螺纹的作用中径及小径最大尺寸 止规检验外螺纹的实际中径尺寸 螺纹塞规通规检验内螺纹的作用中径及大径最小尺寸 止规检验内螺纹的实际中径尺寸 2 单项测量 用于大尺寸普通螺纹 精密螺纹和传动螺纹的测量 1 三针量法 主要用于检验螺纹的