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； 螺纹塞规、环规等量

2、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。 (1)大径D或d 它指与内螺纹牙底

3、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径线上对应两点间的轴向距离，且Ph = nP（n为螺旋线数）。(

4、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

5、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， 。 2COtPfpPfp732.1图9-2 螺距误差对互换性的影响二、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

6、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。 236.02pf2)外螺纹牙型半角大于内螺纹牙型半角，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 20

7、.291sin2Hf 20.2912Pf 2 222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= 33.355mmd2max = 33.402mm 。该螺栓中径合格，公差带分布如图9-5所示。 常用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

8、、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

9、)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

10、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

11、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 / 5g6g -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

12、。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

13、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

14、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 x1

15、4 (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-m6未注几何公差按GB/T1184-1996 -K级。图9-1

16、2 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。

17、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-

18、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的影响；螺纹公差配合中，基本偏差、公差带的特点；旋合长度、螺纹标注等。介绍了螺纹的单项或综合测量方法。 对梯形丝杠副和滚动螺旋副的应用特点，技术参数、公差项目、标注等作了说明，以备选择使用。 习题与练习九习题与练习九9-1 在成批生产中，螺纹用综合检验法测量，其内螺纹用 检验；其外螺纹用 检验。对小批量或精密螺纹，一般用 测量各参数。9-2 以外螺纹为例，试比较螺纹的中径、单一中径、作用中径之间的异同点。如何判断中径的合格性？9-3 查表确定M20-6H/6g内、外螺纹的中径、小径和大径的极限偏差；计算内、外螺纹的中径、小径和大径的极限尺寸；绘出内、外螺纹的公差带图。9-4 有一M242-6H螺母，