互换性与测量技术基础(秦冬黎)螺纹互换性

10 1 螺纹结合的互换性 第10章螺纹结合的互换性 10 1概述 10 2螺纹几何参数误差对互换性的影响 10 3普通螺纹的公差与配合 10 4普通螺纹的检测 第10章螺纹结合的互换性 了解圆柱螺纹主要几何参数值对互换性的影响了解圆柱螺纹的公差与配合标准系与结构 掌握螺纹公差配合在图样上的表达法 掌握圆柱螺纹结合公差与配合的选用原则和方法 掌握圆柱螺纹的中径合格性判断条件 重点 螺纹的几何参数对互换性的影响 中径合格性判断判断条件及标准 普通螺纹的公差与配合及螺纹标记 本章所涉及到的国家标准 GB T14793 1993 螺纹术语 GB T192 2003 普通螺纹基本牙型 GB T193 2003 普通螺纹直径与螺距系列 GB T196 2003 普通螺纹基本尺寸 GB T197 2003 普通螺纹公差 GB T2516 2003 普通螺纹极限偏差 GB T9144 9146 2003 普通螺纹优选系列 GB T3934 2003 普通螺纹量规技术条件 概述 一 螺纹的种类及使用要求 1 按功能 紧固螺纹 连接螺纹 用于联接和紧固零件所用 使用要求 可旋合性 便于装配和拆换 联接的可靠性传动螺纹用以传递力和运动及位移 使用要求 传递动力的可靠性 传递位移的准确性紧密螺纹用于密封的螺纹连接及气密不拆的螺纹 使用要求 足够的紧密性 连接可靠圆弧管螺纹 G圆锥管螺纹 60 锥 Z米制锥ZM10 概述 2 按牙型三角形螺纹 粗牙螺纹 用于紧固件细牙螺纹 同样公称直径下 螺距较小 自锁性好 适于薄壁和细小零件 矩形 梯形 锯齿形螺纹 三角螺纹 梯形螺纹 锯齿形螺纹 矩形螺纹 概述 3 按位置内螺纹外螺纹 右旋螺纹 左旋螺纹 4 根据螺旋线绕行方向左旋逆时针方向旋转拧紧右旋常用顺时针方向旋转拧紧 概述 5 根据螺旋线头数 单头螺纹 Singlethread 用于连接双头螺纹 n 2 多线螺纹 multiplethread n 2 用于传动 从与螺纹轴线相垂直的截面观察 螺旋线起头的数目就是螺纹的线数 在其它条件不变时 单线螺纹螺纹升角较小 自锁性能好 多线螺纹螺纹升角大 传动效率较高 故连接螺纹常用单线 传动螺纹常用多线 螺纹及其主要参数 螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型 螺纹牙型 指通过螺纹轴线的剖面上的螺纹轮廓形状 基本牙型是将原始三角形 等边三角形 截去顶部H 8和底部H 4所形成的螺纹牙型 H是原始三角形的高度 H 0 866P 普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 1 大径 D d 螺纹的最大直径 为螺纹的公称直径 内螺纹的大径D又称 底径 外螺纹的大径d又称 顶径 2 小径 D1 d1 螺纹的最小直径 用作强度计算的直径 内螺纹的小径D1又称 顶径 外螺纹的小径d1又称 底径 3 中径 D2 d2 螺纹的轴向剖面内 牙厚等于牙间宽的假想圆柱称中径圆柱 其直径称中径 是确定螺纹几何参数和配合性质的直径 相结合的内 外螺纹的大径 小径 中径的基本尺寸相等 普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 螺距 P 相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离 导程 L 同一条螺旋线上的相邻两牙在中径上对应两点间的轴向距离 L nP螺纹升角 中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角 普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 7 单一中径 D2s d2s 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地方的直径 当螺距无误差时 单一中径和实际中径相等 8 牙型角 牙型半角 2 牙型角 相邻两牙侧间的夹角牙型半角 2 牙侧与螺纹垂线间的夹角9 螺纹旋合长度 指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴向长度 分长 中等 短 分别用L N S表示 圆柱螺纹的牙型及主要几何参数 H D d 1 4H D1 d1 D2 d2 2 1 1 8H 圆柱螺纹的牙型及主要几何参数 10 2螺纹几何参数误差对互换性的影响 螺纹联接要实现互换性 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 大径 小径 中径 螺距和牙型半角 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 10 2螺纹几何参数误差对互换性的影响 一 螺距误差的影响 可旋转性联接的可靠性误差分为 单个螺距的局部误差 P旋合长度内螺距积累误差 P 存在螺距误差时 为保证旋合性 可把螺纹中径增减一个螺距误差的中径补偿值 fp fp是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值 米制普通螺纹 螺纹几何参数误差对互换性的影响 设内螺纹具有理想的基本牙型 外螺纹存在螺距偏差 螺距累积误差为 P m 为防止干涉 要使外螺纹的中径减小一个数值fp 设外螺纹具有理想的基本牙型 内螺纹存在螺距偏差 螺距累积误差为 P 为保证旋合性 要将内螺纹中径增大一个数值fp 二 牙型半角误差的影响影响螺纹的旋合性与联接强度 设内螺纹具有理想牙型 当外螺纹的牙型半角存在误差时 在牙侧处产生干涉 为避免干涉 可把外螺纹的实际中径减小f 2 同理 内螺纹存在牙型半角偏差时 必须将内螺纹中径增大一个数值f 2 螺纹几何参数误差对互换性的影响 牙型半角误差的影响 外螺纹牙型半角小于内螺纹牙型半角 外螺纹牙型半角大于内螺纹牙型半角 螺纹几何参数误差对互换性的影响 三 螺纹中径偏差的影响中径偏差是指中径的实际尺寸 无螺距偏差时以单一中径体现 与基本尺寸之代数差 影响螺纹的旋合性与联接强度就外螺纹而言 中径若比内螺纹大 影响旋合性 若小 则会使牙侧间的间隙增大 联接强度降低 国标规定了普通螺纹的中径公差 螺纹几何参数误差对互换性的影响 四 作用中径和螺纹中径合格性的判断1 螺纹作用中径 d2m D2m 旋合时 在旋合长度内实际起作用的中径 作用中径的度量 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 螺纹几何参数误差对互换性的影响 保证普通螺纹互换型的条件作用中径 外螺纹 内螺纹 中径公差螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影响均可折算成中径当量 并与中径尺寸偏差形成作用中径 故不单独规定螺距公差和牙型半角公差 而仅规定一项中径公差 可同时限制实际中径 螺距及牙型半角的误差 螺纹几何参数误差对互换性的影响 螺纹中径合格型性判断原则 仍遵守泰勒原则螺纹的作用中径不超过最大实体中径 螺纹的实际中径 单一中径 不超过最小实体中径 合格的螺纹应满足下列不等式 外螺纹 内螺纹 螺纹几何参数误差对互换性的影响 螺纹几何参数误差对互换性的影响 d2min Td2 d2max d2m d2a fp F 2 TD2 D2a D2m fp F 2 D2 d2 D2max D2min 内螺纹 外螺纹 10 3普通螺纹的公差与配合 一 螺纹公差等级二 螺纹的基本偏差三 螺纹的公差带及其选用四 螺纹的标记 普通螺纹精度等级 螺纹的互换性和配合性质主要取决于中径螺纹公差带和旋合长度构成螺纹的精度等级 1 公差等级螺纹公差带的大小由标准公差确定 内螺纹中径D2和顶径D1的公差等级分为4 8级 外螺纹中径d2分为3 9级 顶径d分为4 6 8级 螺纹底径没有规定公差 仅规定内螺纹底径的下极限尺寸Dmin应大于外螺纹大径的上极限尺寸 外螺纹底径的上极限尺寸d1max应小于内螺纹小径的下极限尺寸 2 基本偏差确定螺纹公差带相对于基本牙型的位置 对内螺纹规定了两种基本偏差 G H 对外螺纹规定了四种基本偏差 e f g h 3 旋合长度国标规定螺纹的旋合长度为短 中等和长旋合长度 分别用S N L表示 普通螺纹精度等级 螺纹公差带是公差等级和基本偏差的组合 表示方法 公差等级后加上基本偏差代号 与普通尺寸标注不同 如外螺纹 6f 内螺纹 6H GB T197 2003将普通螺纹精度分为精密级 中等级和粗糙级 公差带 标准公差 基本偏差 内螺纹 G H外螺纹 e f g h 内螺纹 中 顶径 小径 4 8外螺纹 中径3 9顶径 大径 4 6 8 内螺纹的基本偏差与公差带 螺纹的基本偏差 外螺纹的基本偏差与公差带 螺纹的基本偏差 螺纹公差带的选用 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 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 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 命名规则 GB T197 2003 普通螺纹公差 Ma b cd e如M12 1 5 4g6g La 螺纹公称直径b 细牙螺纹螺距c 中径公差带代号d 顶径公差带代号 如和中径公差带代号同 可省略 e 旋合长度代号粗牙螺纹省略螺纹螺距 其数值国标有规定 我国现行的第一优选系列粗牙螺纹的螺距 节选 三 普通螺纹标注 零件图上标注M10 1左 5g6g L装配图上标注 M20 2 6H 5g6g 三 普通螺纹标注 M24 6HM10 5g6g sM20 7H 10 4普通螺纹的检测 1综合检验综合检验是指按泰勒原则使用螺纹量规 检测被测螺纹各个几何参数误差的综合结果 用量规的通规检验被测螺纹的作用中径和底径 用止规检验被测螺纹的单一中径和顶径的实际尺寸 适用于成批量生产的螺纹类零件 可提高生产效率 用螺纹塞规检验内螺纹 用螺纹环规检验外螺纹 36 单项测量 1 用三针法测量螺纹中径该方法只能测量外螺纹 属于间接测量 是利用三根直径相同的精密圆柱量针放入被测螺纹