v第九章 螺纹的公差配合与测量

1、第九章 螺纹的公差配合与测量 本章要点：本章要点： 1.了解螺纹的几何参数及其对螺纹互换性的影响。 2.掌握梯形丝杠和滚动螺旋副的技术要求、选用和标注方法。 3.掌握普通螺纹的检测方法。 教学难点： 1.单一中径d2单一（或D2单一）的概念。 2.作用中径:D2作用D2单一-fp-f/2 d2作用d2单一+ fp+f/2 因而螺距、半角误差在引起的变化后的螺纹配合中，为实际起作用的中径。 教学时数参考：教学时数参考：4 4 授课方式：便于携带的常用量具授课方式：便于携带的常用量具+ +课堂教学：课堂教学： 所用教具：常用量具如螺纹卡规；螺纹千分尺；所用教具：常用量具如螺纹卡规；螺纹千分尺； 螺

2、纹塞规、环规等量具。及教材、螺纹塞规、环规等量具。及教材、 课件图补充课件图补充 第一节 概 述 一、螺纹的分类及使用要求 螺纹配合在机械制造及装配安装中是广泛采用的一种结合形式，按用途不同可分为两大类： 1联接螺纹 主要用于紧固和联接零件，因此又称紧固螺纹。米制普通螺纹是使用最广泛的一种，要求其 有良好的旋人性和联接的可靠性，牙型为三角形。 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和保证精确的位移。 传动螺纹牙型有梯形、矩形等。机床中的丝杠、螺母常采用梯形牙型。 二、普通螺纹的基本几何参数 米制普通螺纹的基本牙型如图9-1所示。它截去顶 部和底部所形成的螺纹牙型，称基本牙型

3、。 (1)大径D或d 它指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重 合的假想圆柱体直径。国标规定米制普通螺纹大径的 基本尺寸为螺纹的公称直径。 (2)小径D1或d1 它指与内牙底相重合的假想圆柱体直 径。 (3)中径D2或d2 它为一假想的圆柱体直径，其母线在 H/2处，在此母线上牙体与牙槽的宽度相等。 (4)单一中径D2单-或d2单- 它为一假想圆柱体直径， 该圆柱体的母线在牙槽宽度等于P/2处，而不考虑牙 体宽度大小。因它在实际螺纹上可以测得，它代表螺 纹中径的实际尺寸。 图9-1 普通螺纹基本牙型 (5)螺距P 相邻两牙在中径母线上对应两点间的轴向距离。 (6)导程Ph 同一条螺旋线上的相邻两牙在中

4、径线上对应两点间的轴向距离，且Ph = nP（n为螺旋线数）。 (7)牙型角a与牙型半角/2 是指在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角，对米制普 通螺纹= 60。/2是指牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，对米制普通螺纹 /2 =30。 当牙型角正确时，其牙型半角可能有误差，如两半角分别为29和31，故还应测 量半角。 (8)原始三角形高度H H 指原始等边三角形顶点到底边的垂直距离，H = PH = P2 2。 (9)牙型高度h h 指螺纹牙顶与牙底间的垂直距离，h h = 5H/8= 5H/8。 (10)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。 3 第二节 普通螺纹各参数对互换性

5、的影响 影响螺纹互换性的几何参数有五个：大径、中径、小径、螺距和牙型半角，其主要因素是 螺距误差、牙型半角误差和中径误差。因普通螺纹主要保证旋合性和联接的可靠性，故标准 只规定中径公差，而不分别规定三项公差。 一、螺距误差的影晌 螺距误差包括局部误差如单个螺距误差和累积误差，后者与旋合长度有关，是主 要因素。 由于螺距有误差，在旋合长度上产生螺距累积 误差P，使内、外螺纹无法旋合，如图9- 2所示。 误差P相当于使外螺纹中径增大一个fp值， 此fp值称为螺距误差的中径当量或补偿值。 从abc中可知： 当 =60 时， 。 2 COtPf p Pf p 732.1图9-2 螺距误差对互换性的影响

6、 二、牙型半角误差的影响二、牙型半角误差的影响 牙型半角误差可能是由于牙型角本身不准确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，现分为两种 情况讨论。 1)外螺纹牙型半角小于内螺纹牙型半角，如图9-3a所示。 /2 =外/2-内/2 O，剖线部分产 生靠近小径处的干涉而不能旋合。 当a =60，H =0.866P时 可得 一对内外螺纹，实际制造与结合通幸同时产生上述两种干涉，因此可按上述两式的 平均值计算： 当左右牙型半角误差不相等时， 可按 平均计算。 2 36.0 2 pf 2)外螺纹牙型半角大

7、于内螺纹牙型半角，如图9- 3b所示。则 /2 =外/2-内/2 0 一剖线部分产生靠近小径处的干涉而不能旋合。 同理由DEF导出 2 0.291sin 2 H f 2 0.291 2 P f 2 2 2 2 左 右 三、单一中径误差的影响 制造中螺纹的中径误差D2单-或d2单-，将直接影响螺纹的旋合性和结合强度。若 D2单- d2单则结合过松而结合强度不足；若D2单 d2min=33.178mm，d2作用=d2单一 +P + /2 =(33.24 + 0.069 + 0.046) mm= 33.355mm d2max = 33.402mm 。该螺栓中径合格，公差带分布如图9- 5所示。 常用

8、普通螺纹的各项参数见表9-1表94。 图9-5 例9-1螺栓中径公差和 各项误 差的分布 五、螺纹大、小径的影响五、螺纹大、小径的影响 螺纹制造为保证旋合，使内螺纹的大、小径的实际尺寸大于外螺纹大、小径的 实际尺寸，不会影响配合及互换性。若内螺纹的小径过大或外螺纹的大径过小，将 影响螺纹联接的强度，因此必须规定其公差，见表9-3。 第三节第三节 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合 一、普通螺纹的公差带一、普通螺纹的公差带 普通螺纹国家标准( GB/T 197-2003)中规定了螺纹配合最小间隙为零的，以及侏 让间隙的螺纹公差和基本偏差。1螺纹的公差等级（表9-5）其中3级精度最高， 9级

9、精度最低，一般6级为基本级。各级公差值可分别查阅表9-3，表9-4。 2螺纹的基本偏差 标准中对内螺纹的中径，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，如图9-6 a)所示。 对外螺纹的中、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，如图9-6 b)所示。 普通螺纹的基本偏差值见表9-3。 3旋合长度与配合精度 螺纹的配合精度不仅与公差等级有关，而且与旋合长度密切相关。螺纹旋合长度 分：短旋合长度S，中等旋合长度N和长旋合长度L三组。 螺纹公差带按短、中、长三组旋合长度给出了精密、中等、及粗糙三种公差 精度。这是衡量螺纹质量的综合指标。对对于不同旋合长度

10、组的螺纹，应采用 不同的公差等级，以保证同一精度下螺纹配合精度和加工难易程度差不多，各种 旋合长度的数值见表9-6。 二、螺纹公差带的选用二、螺纹公差带的选用 选用公差带与配合：由螺纹公差等级和公差带位置组合，可得到各种公差带。 对内螺纹规定了11个选用公差带，对外螺纹规定了13个选用公差带。 精密级：适用于精密螺纹，当要求配合性质变动较小时采用，如飞机上采用的4h 及4H、5H的螺纹。 中等级：一般用途选用，如6H、6h、6g等。 粗糙级：对精度要求不高或制造比较困难时采用，如7H、8h热轧棒料螺纹、长不 通孔螺纹。 内、外螺纹公差带的选用原则是： 满足使用要求，为保证足够的联接强度，完工后

11、的螺纹最好组合成H/g，H/h或G/h 的配合。H/h最小间隙为零，应用最广。 其它的配合应用在易装拆、高温下或需涂镀保护层的螺纹。对需镀较厚保护层的 螺纹可选H/f、H/e等配合。镀后实际轮廓上的任何点均不应超越按H、h确定的最大 实体牙型。 三、螺纹标记( GB/T 197-2003) 螺纹的完整标记由螺纹特征代号（M，米制普通螺纹），尺寸代号（公称直径X螺距），螺纹公差 带代号（中径和顶径公差带代号），必须说明的信息标记代号（短、长旋合长度、左旋螺纹） 四部分组成。 装配图上，其内外螺纹公差带代号用斜线分开，斜线左表示内螺纹，斜线右表示外螺纹公差带 代号。如：M202- 6H / 5g6

12、g -LH 例9-4 简化标注 M10 可表示为公称直径10mm、螺距为1.5mm、粗牙、单线、公差带为6H、中等旋合长度、 中等精度的右旋螺纹；或公差带为6g（其他项与前相同）的外螺纹；或是6H/6g（其他 项与前相同）的螺旋副。至于是内螺纹、外螺纹、还是螺旋副，则要由具体情况而定。 第四节第四节 梯形螺纹丝杠、螺母技术标准简介梯形螺纹丝杠、螺母技术标准简介 一、概述一、概述 1) 1)梯形螺纹的主要用途是传递运动和动力，因传动平稳、可靠，常用它将旋转运动转化为直线运动，如机 床的进给机构、车床尾座、压力机等均被广泛采用。由于国标梯形螺纹( GB/T 5796.15796. 4-2005)适

13、用于 一般机械传动和紧固的梯形螺纹联接，不适用于精密传动丝杠。它采用了普通螺纹的公差原理，主要参数为： 牙型角30的单线螺纹、公称直径d和螺距尸，外螺纹大径是基本尺寸。丝杠与螺母的中径基本尺寸相同，但 大、小径的基本尺寸各不相同，因此有装配间隙。如图9-7所示。 标准还规定了中等和粗糙两种精度，一般传力螺旋和重载调整螺旋多选中等精度，要求不高时，可选粗糙精 度。其中径公差带见表9-9。 图9-7 螺纹牙型 a）基本牙型 b） 设计牙型 2)对专用作精确运动的传动梯形螺纹，如金属切削机床的丝杠副，对螺旋线误差有较严格的要求， 需要更高的精度，则应根据机械行业标准JB/T 2886-2008机床梯

14、形丝杠、螺母技术条件确定其 精度要求及检验方法。 各级精度的常用范围是：3级和4级用于超高精度的坐标镗床和坐标磨床的传动定位丝杠和螺母。 5、6级用于高精度的螺纹磨床，齿轮磨床和丝杠车床中的主传动丝杠和螺母。 7级用于精密螺纹车 床、齿轮机床、镗床和平面磨床等的精确传动丝杠和螺母。8级用于卧式车床和普通铣床的进给丝 杠和螺母。9级用于低精度的进给机构。 三、丝杠副传动精度等级的选用实三、丝杠副传动精度等级的选用实 即按GB/T 5796. 4-2005选丝杠Tr18x4LH -7e、螺母为Tr18x4LH - 7H，并对螺纹部分进行标注， 如图9-8a、b（其中7e、7H仅为外、内螺纹中径的公

15、差带、中等旋合长度）所示。 图9-8 梯形丝杠副 a)尾座丝杠 b）尾座螺母 此图按4版2次印刷改 台宽8mm处粗糙度的 标注 图9-8 梯形丝杠副 a)尾座丝杠 b）尾座螺母 图9-11 铣床丝杠工作图 BACK 七、梯形螺纹的标记七、梯形螺纹的标记 单个螺纹：Tr40 x14 (P7) LH -8e； Tr40 x7 -7H 螺旋副： Tr40 x7 -7H/7e - L 标注按GB/T 5796. 4-2005为：螺纹种类代号Tr后跟公称直径X导程（或P螺距）；旋向 代号（左旋为LH），右旋不写，依次接公差带代号和旋合长度代号，中等旋合长度不标 N。 1粗车螺纹后，时效处理。 2螺距公差

16、p0.012 mm。 3螺距累积公差 在任意60, 300mm螺纹长度内P60 O.02mm，P3000.035mm，有效长度内PLu0.07mm。 4螺纹有效长度上中径尺寸的一致性为0.05mm。 5一般公差按GB/T 1804-m 6未注几何公差按GB/T1184-1996 -K级。 图9-12 滚动螺旋传动的组成 a）外循环 b）内循环 1-螺母 2-钢球 3-挡球器（图a） 返向器（图b） 4-螺杆 第六节 螺纹测量简述 螺纹的测量方法可分为综合检验和单项测量。 一、综合检验 主要用于只要求保证可旋合性的螺纹，用螺纹极限量规按泰勒原则进 行检验。 在成批生产中，用螺纹量规同时检验几个要

17、素。通端控制作用中径不超过最大实体尺 寸d2max或D2min，同时也控制了d1max或D1min。采用完整牙型，其螺纹长度与被检螺纹的 旋合长度相同。 止端控制实际中径不超过最小实体尺寸d2min。或D2max。采用螺牙圈数减少的截短牙型。 用螺纹环规检验螺栓如图9-16所示，用螺纹塞规检验螺母如图9-17所示。 图9-16 用螺纹环规检验螺栓 图9-17 用螺纹塞规检验螺母 二、单项测量二、单项测量 对于低精度外螺纹，可用螺纹千分尺直接测量d2单 值（不同的测头，以适合 不同的牙型和螺距）。在车间中，常使用齿形样板和螺纹卡规检验牙型半角 /2和螺距P的加工误差，如图9-18所示。 三、用其

18、它量仪测量螺纹见图片三、用其它量仪测量螺纹见图片 图9-18 低精度外螺纹测量 a)螺纹千分尺 b）外螺纹的测量 c）螺纹卡规 1、2-测头 3-校对板 用螺纹千分尺测螺纹中径 螺纹千分尺 图9-19 杠杆千分尺用三针测量中径 a）杠杆千分尺 b）三针 1-活动量砧 2-测微螺杆 3）刻度套筒 4-微分筒 5-尺体 6- 指标 7-表盘 8-退让按钮 9-制动环 10-调整钮 螺纹环规 螺纹塞规 万能工具显微镜 图9-20 大型工具显微镜 1-目镜 2-旋转米字线手轮 3-角 度度数目镜光源 4-光学放大镜 组 5-顶尖座 6-圆工作台 7-横 向千分尺 8-底座 9-圆工作台转 动手轮 10-顶尖 11-纵向千分尺 12-立柱倾斜手轮 13-连接座 14-立柱 15-力臂 16-锁紧螺钉 17-升降手轮 18-角度目镜 图9-21 影像法测量示意图 图9-22 轴切法测量示意图 a)测量刀 b)轴切法 本章小结： 本章学习了普通螺纹的几何参数及其对互换性