第9章螺纹公差及检测

1、9.1 概述 9.2 螺纹的基本牙型和主要参数 9.3 螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响 9.4 螺纹中径及其合格条件 9.5 普通螺纹的公差与配合 9.6 机床丝杆、螺母公差 9.7 螺纹的测量 螺纹按其用途可分为以下3种: （1）连接螺纹。用于连接和紧固机械零件,以 实现机器零件的装配牙型是三角形的,一般称为 普通螺纹。要求连接螺纹有较好的旋合性及较 高的连接强度。 （2）传动螺纹。用于传递运动、位移或动力, 牙型多用梯形的,称为梯形螺纹。传动螺纹应具 有较好的旋合性及较高的传动精度,以保证运动 和位移的准确。 （3）紧密螺纹。用于要求具有气密性或水密性 的条件下。紧密螺纹应具有良好的旋

2、合性及密 封性,即紧密结合。 9.2.1 普通螺纹 公制普通螺纹的基本牙型如图9.1所示。 螺纹的基本要素有: （1）大径d(D)。与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相 重合的假想圆柱面的直径。 （2）小径d1(D1)。与外螺纹牙底或内螺纹牙顶 相重合的假想圆柱的直径。 （3）中径d2(D2)。是一个假想圆柱的直径,该圆 柱的母线通过牙型上的沟槽和凸起宽度相等的 地方。 （4）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等于螺距基本尺寸一半的地方 （见图9.2）。 （5）螺距P与导程L。螺距是指相邻两牙 在 中径线上对应两点的轴向距离。导程是指在 同一条螺旋线上,相邻两牙在中径线上对

3、应 两点间的轴向距离。 （6）牙型角和牙型半角/2。牙型角是指在 通过螺纹轴线剖面内的螺纹牙型上相邻两牙 侧间的夹角。牙型半角是指在螺纹牙型上牙 侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。 （7）螺纹升角。在中径圆柱上螺旋切线与垂直于螺 纹轴线的平面的夹角。 （8）原始三角形高度H、牙型高度和螺纹接触高度。 原始三角形高度指原始三角形的顶点到底边的垂直 距离;牙型高度是指在螺纹牙型上,牙顶与牙底之间垂 直于螺纹轴线的距离;螺纹接触高度是指两相配合螺 纹在螺纹牙型上相互重合部分,在垂直于螺纹轴线方 向的高度。 （9）螺纹旋合长度。是指两相配合螺纹沿螺纹轴线方 向相互旋合部分的长度。 牙型如图9.3所示。梯形螺

4、纹的原始三角形是等腰三角 形,顶角即牙型角的公称值是30 9.3.1 螺距误差对互换性的影响 螺距误差分单个螺距误差和螺距累积误差。 螺距误差对可旋合性和联结强度都有影响, 参见图9.4。 Pf P 732. 1 9.3.2 牙型半角误差对互换性的影响 牙型半角偏差指牙型半角的实际值a/2与公 差值的差值,即(/2)=a-30,它是螺纹牙型的 形状误差,主要由加工刀具的制造误差和安装误 差所造成。 P为螺距(mm), 和 分别为左、右牙型偏 差( ); 和 为系数,当牙型半角偏差为正时等于 2,当牙型半角偏差为负时等于3。 22 073. 0 2 1 12/ kkPf 1 ( /2) 2 (

5、/2) 1 K 2 K 中径偏差是指中径实际值对中径基本尺 寸的代数差。如果仅考虑中径这一参数的 影响,那么,只要外螺纹中径小于内螺纹中径, 就能保证内、外螺纹的可旋合性。但是,若 外螺纹中径过小,内螺纹中径过大,将影响联 结强度。因此,对螺纹中径偏差也必须加以 限制。 9.4.1 作用中径 螺距误差和螺纹牙型半角误差对内、外螺纹结合旋 合性的影响相当于螺纹中径增加了一个相应的补偿 值的影响。 （1）对外螺纹,螺距及半角误差的效果相当于加大了 中径,这个假想的增大了的内螺纹中径被定义为外螺 纹的作用中径d2m 。 d2m = d2s +fp+f/2 （2）对内螺纹,螺距及半角误差的效果相当于减

6、小了 中径,这个假想的减小了外螺纹中径定义为内螺纹的 作用中径D2m。 D2m = D2s -(fp+f/2) （1）对外螺纹,中径合格条件是:作用中径d2m不得大于 中径的最大极限尺寸d2max ,实际中径d2s不得小于中 径的最小极限尺寸d2min,即: d2md2max , d2s d2min （2）对内螺纹,中径合格条件是:作用中径D2m 不得小 于中径的最小极限尺寸D2min,实际中径D2s不得大于 中径的最大极限尺寸D2max,即: D2m D2min , D2s D2max 例9.1 外螺纹M24-6h(P=3 ,d2=22.051),测得实际中径为 21.90mm,螺距误差为-

7、60um,半角误差左为(/2)左=-60,右为 (/2)右=+80。判断该螺纹的中径是否合格。 解:（1）确定外螺纹的中径的 极限值 查表得Td2=0.2mm,es=0 ,则:ei=es-Td2=-0.2 d2max =22.051mm, d2min = 21.851mm, (2)求外螺纹的作用中径d2m =1.732 6 0 =103.93104(um) =0.073 3(360+280) 75(um) d2m = d2s +fp+f/2 =21.90+0.104+0.075=22.07 9mm (3)判断该螺纹的中径是否合格 22 073. 0 2 1 12/ kkPf Pf P 732.

8、1 由于该螺纹的实际中径d2s和作用中径d2m分 别为: d2s=21.90d2min= 21.851 d2m=22.079 d2max =22.051 所以按中径合格条件判断,该螺纹中径不 合格。 9.5.1 螺纹公差带 螺纹大、中、小径的公差带都以基本牙型为零 线,由公差带的位置（基本偏差）和大小（公差等 级）确定,并沿牙型的牙顶、牙侧和牙底分布,在垂 直于螺纹轴线的方向上计算。 螺纹公差带的位置由基本偏差确定。 由图9.7可见,外螺纹公差带位于基本牙型下方,中径 和大径的基本偏差都为上偏差（es）,共有4种,分别用 e、f、g、h表示。对小径只规定了最大极限尺寸。 螺纹公差带的大小由公差

9、等级确定。 内、外螺纹各直径的公差等级如下: 内螺纹小径D1公差等级:4,5,6,7,8 内螺纹中径D2公差等级:4,5,6,7,8 外螺纹中径d2公差等级: 3,4,5,6,7,8,9 外螺纹大径d公差等级:4,6,8 各公差等级中3级最高,等级依次递 降,9级最低。 内、外螺纹公差带代号由公差等级代号 和基本偏差代号组成。螺纹公差带既要标出 中径代号,又要标出顶径（内螺纹小径或外 螺纹大径）代号。 螺纹副的公差带代号由内、外螺纹公差 带代号组成,用斜线分开,左边表示内螺纹公 差带,右边表示外螺纹公差带。 9.5.2 螺纹精度等级与旋合长度 螺纹精度不仅与公差等级有关,而且与旋合长度 （见表

10、9.1）有关,如表9.2所示。 按同一直径的螺纹所对应的旋合长度,可将螺纹的 旋合长度分为3组,分别称为短旋合长度(S)、中等旋 合长度(N)和长旋合长度(L)。 根据螺纹的公差带和短、中、长等3组旋合长度, 螺纹精度等级分为精密级、中等级和粗糙级等3种。 一般采用中等级。 普通螺纹的基本偏差、顶径公差和中径公差分别 见表9.3和表9.4。 表9.1 螺纹旋合长度 公称直径 D、d 螺距 P 旋合长度 S N L 5.611.20.5 0.75 1 1.25 1.5 1.6 2.4 3 4 5 1.6 2.4 3 4 5 4.7 7.1 9 12 15 4.7 7.1 9 12 15 11.2

11、22.40.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.5 1.8 2.7 3.8 4.5 5.6 6 8 10 1.8 2.7 3.8 4.5 5.6 6 8 10 5.4 8.1 11 13 16 18 24 30 5.4 8.1 11 13 16 18 24 30 表9.2 普通螺纹的选用公差带 精度等 级 内螺纹公差带 外螺纹公差带 SNLSNL 精密级4H4H5H5H6H(3h4h)4h(5h4h) 中等级 5H (5G) 6H (6G) 7H (7G) (5h6h) (5g6g) 6e 6f 6g 6h (7h6h) (7g6g) 粗糙级 7H (7G) (8h) 8g

12、表9.3 普通螺纹的基本偏差和顶径公差 螺距 P/mm 内螺纹 基本偏差 (EI) 外螺纹 基本偏差 (es) 内螺纹小径 公差TD1 外螺纹大径 公差Td 公差等级公差等级 GHefgh45678468 1+26 0 -60-40-26 0 150190236300375112180280 1.25+28-63-42-28170212265335425132212335 1.5+32-67-45-32190236300375475150236375 1.75+34-71-48-34212265335425530170265425 2+38-71-52-38236300375475600180

13、280450 2.5+42-80-58-42280355450560710212335530 3+48-85-63-48315450560710900265425670 3.5+53-90-70-53355450560710900265425670 4+60-95-75-60375475600750950300475750 表9.4 普通螺纹中径公差 公差带可按表9.2选用。 由于螺纹精度与旋合长度有关,因此在同一精 度等级中,不同的旋合长度对中径采用不同的公差 等级。从表9.2可看出,通常S组比N组高一级,N组 比L组高一级。 选用公差带时,一般情况下应采用中等旋合长度 （N组）的6级公差等级,生产中广泛应用6H、6h, 大批和大量生产时应用6H、6g。 内、外螺纹的公差带可按表9.2所列的公差 带任意组合。为了保证联结强度、具有足够 螺纹接触高度及装拆方便,完工后的螺纹最好 采H/g,H/h,G/h配合为宜。对需要涂镀的螺纹, 涂镀后以满足H/h和H/g配合为宜。大量生产 的精制紧固螺纹推荐采用6H/6g配合。 由螺纹代号、螺纹公差带代号和螺纹旋合长 度代号组成,这三者之间用连接号“-”分开。