《公差配合与测量技术》-第九章

第一节概述一、螺纹的种类和使用要求螺纹在机器制造中应用广泛.按用途不同.分为机械紧固螺纹和传动螺纹两大类.普通螺纹是最常用的紧固螺纹.分为粗牙和细牙两种.用于可拆卸连接.如螺栓连接、螺钉连接等.对这类螺纹要求有良好的可旋入性和连接的可靠性.二、普通螺纹的基本几何参数ＧＢ/Ｔ１９２－２００３规定普通螺纹的基本牙型是指在螺纹轴向剖面内.截去等边三角形的顶部和底部而形成的螺纹牙型.如图９－１所示.下一页返回第一节概述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体的直径.是螺纹的最大直径.外螺纹大径为ｄ.内螺纹大径为Ｄ.国标规定大径的基本尺寸作为螺纹的公称直径.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体的直径.是螺纹的最小直径.外螺纹小径为ｄ１.内螺纹小径为Ｄ１.３.中径ｄ２、Ｄ２一个假想圆柱的直径.圆柱母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方.外螺纹中径为ｄ２.内螺纹中径为Ｄ２.上一页下一页返回第一节概述４.单一中径ｄ２ａ、Ｄ２ａ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基本螺距一半的地方.当螺距无误差时.中径就是单一中径.当螺距有误差时.两者不相等.单一中径用三针法测量.通常近似看作螺纹实际中径尺寸.５.螺距Ｐ和导程Ｌ螺距是指螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离.导程是指同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离.Ｌ＝ｎＰ.ｎ是螺纹的线数.螺距应按ＧＢ/Ｔ１９３－２００３规定的系列选取.普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙两种.上一页下一页返回第一节概述６.牙型角α和牙型半角α/２牙型角是指在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角.牙型半角是某一牙侧与螺纹轴线的垂线之间的夹角.也称为牙侧角.对于米制普通螺纹α＝６０°.α/２＝３０°.７.原始三角形高度Ｈ原始等边三角形顶点到底边的垂直距离.８.螺纹旋合长度两个相配合螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度.上一页返回第二节普通螺纹几何参数误差对互换性的影响螺纹连接的互换性是指相同规格的内、外螺纹装配过程的可旋合性及使用过程中连接的可靠性.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.由于标准规定螺纹的大径及小径处均留有一定的间隙.因此影响螺纹互换性的主要参数是螺距、中径和牙型半角.为保证有足够的连接强度.对顶径也提出了一定的精度要求.下一页返回

第二节普通螺纹几何参数误差对互换性的影响

一、螺距误差对互换性的影响螺距误差包括与旋合长度有关的累积误差和与旋合长度无关的局部误差(单个螺距的实际尺寸与基本尺寸的代数差).其中累积误差是主要影响因素.螺距误差使内、外螺纹结合发生干涉.影响旋合性.并在螺纹旋合长度内使实际接触的牙数减少.影响可靠性.但对螺距很难逐个分别检验.因此对普通螺纹不采用规定螺距公差的办法.而是采取将外螺纹中径减小或内螺纹中径增大.以保证达到旋合的目的.用螺距误差换算成中径的补偿值称为螺距误差的中径当量.用ｆＰ表示.上一页下一页返回第二节普通螺纹几何参数误差对互换性的影响

如图９－２所示.假定内螺纹具有理想牙型.内、外螺纹的中径与牙型半角分别相同.外螺纹的螺距有误差.设在旋合长度内.螺距的累积误差为ΔＰΣ.这种情况下.螺纹产生干涉无法旋合.为了使有螺距误差的外螺纹旋入具有理想牙型的内螺纹.把外螺纹的中径减小一个数值ｆＰ.同理.当内螺纹有螺距误差时.为了保证可旋合性.应把内螺纹的中径加大一个数值ｆＰ.上一页下一页返回第二节普通螺纹几何参数误差对互换性的影响二、中径误差对互换性的影响在制造螺纹时.中径不可避免地会出现误差.当外螺纹的中径大于内螺纹的中径时.会影响旋合性.反之.若外螺纹中径过小.则配合太松.牙侧接触不好.影响连接的可靠性.因此.对螺纹中径应加以限制.三、牙型半角误差对互换性的影响牙型半角误差是由于牙型角有误差.或者是由于牙型角位置误差造成牙型角的平分线不垂直于螺纹轴线所引起.也可能是两个因素共同造成的.牙型半角误差可使内、外螺纹结合时生干涉.影响旋合性.并使螺纹接触面积减少.磨损加快.降低连接的可靠性.应加以限制.上一页下一页返回第二节普通螺纹几何参数误差对互换性的影响

假定内螺纹是理想牙型.外螺纹仅有牙型半角误差.在小径或大径牙侧处会产生干涉不能旋合.为了消除干涉区.可将外螺纹中径减少一个数值ｆα/２或将内螺纹中径加大一个数值ｆα/２.这个ｆα/２就是为补偿牙型半角误差而折算到中径上的数值.称为牙型半角误差的中径当量.左右牙型半角误差不同.干涉区也不相同.因此中径当量应取左右两边的平均值.根据任意三角形的正弦定理可推导出涉区.可将外螺纹中径减少一个数值ｆα/２或将内螺纹中径加大一个数值ｆα/２.这个ｆα/２就是为补偿牙型半角误差而折算到中径上的数值.称为牙型半角误差的中径当量.左右牙型半角误差不同.干涉区也不相同.因此中径当量应取左右两边的平均值.上一页下一页返回第二节普通螺纹几何参数误差对互换性的影响

根据任意三角形的正弦定理可推导出上述的ｆＰ与ｆα/２值的计算是从理论上推导出来的.内外螺纹结合实际情况是比较复杂的.彼此间的真实关系有待于进一步研究.上一页返回第第三节保证普通螺纹互换性的条件一、作用中径的概念作用中径是指螺纹配合中实际起作用的中径.当有螺距、牙型半角等误差的外螺纹与具有理想牙型的内螺纹旋合时.旋合变紧.其效果好像外螺纹的中径增大了.这个增大了的假想中径是与内螺纹旋合时起作用的中径.称为外螺纹的作用中径.以ｄ２ｍ表示.它等于外螺纹的单一中径与螺距、牙型半角等误差在中径上的当量之和.即下一页返回第三节保证普通螺纹互换性的条件同理.当有螺距和牙型半角等误差的内螺纹与具有理想牙型的外螺纹旋合时.旋合也变紧了.其效果好像内螺纹中径减小了.这个减小了的假想中径是与外螺纹旋合时起作用的中径.称为内螺纹的作用中径.以Ｄ２ｍ表示.它等于内螺纹的单一中径与螺距、牙型半角等误差在中径上的当量之差.即作用中径也是用来判断螺纹可否旋合的中径.若要保证内、外螺纹的旋合性.必须满足要求:上一页下一页返回第三节保证普通螺纹互换性的条件二、保证螺纹互换性的条件螺距和牙型半角误差的影响均可折算为中径当量值.因此要实现螺纹结合的互换性.螺纹中径必须合格.判断螺纹中径是否合格应遵循泰勒原则.即一方面螺纹作用中径不能大于最大极限中径ꎻ另一方面.若外螺纹的单一中径过小.虽可旋合.但太松.为了保证螺纹连接的可靠性.还应保证任一部位的单一中径不能小于最小极限中径.用式表示为对外螺纹ｄ２ｍ≤ｄ２ｍａｘ.ｄ２ａ≥ｄｍｉｎ(９－７)对内螺纹Ｄ２ｍ≥Ｄ２ｍｉｎ.Ｄ２ａ≤Ｄ２ｍａｘ(９－８)上一页返回第四节普通螺纹的公差与配合一、普通螺纹的公差带ＧＢ/Ｔ１９７－２００３对普通螺纹的公差等级和基本偏差做了规定.１.公差等级公差等级见表９－３.其中３级精度最高.６级为基本级.９级精度最低.２.基本偏差国标对内螺纹规定了两种基本偏差.其代号为Ｇ、Ｈ.如图９－４所示.对外螺纹规定了四种基本偏差.其代号为ｅ、ｆ、ｇ、ｈ.如图９－５所示.２.基本偏差国标对内螺纹规定了两种基本偏差ꎬ其代号为Ｇ、Ｈ.下一页返回第四节普通螺纹的公差与配合

二、螺纹的旋合长度和精度等级螺纹的配合精度不仅与公差等级有关.而且与旋合长度有关.１.旋合长度ＧＢ/Ｔ１９７－２００３按螺纹的公称直径和螺距将其对应的旋合长度分为三种.分别称为短旋合长度Ｓ、中等旋合长度Ｎ、长旋合长度Ｌ.长旋合长度旋合后稳定性好.且有足够的连接强度.但加工精度难以保证.当螺纹误差较大时.会出现难以旋合的现象.多用于软金属制件.如铝合金件的连接.短旋合长度.加工容易保证.但旋合后稳定性较差.通常用于低压电器及防护罩等连接强度要求不高的场合.一般情况下采用中等旋合长度.上一页下一页返回第四节普通螺纹的公差与配合２.精度等级国标将螺纹精度分为精密、中等和粗糙三级.精密级精度用于要求配合性质变动小的地方.中等精度用于一般机械.粗糙级精度用于精度要求不高或加工比较困难的螺纹.螺纹的精度与公差等级在概念上是不同的.同一公差等级的螺纹.若旋合长度不同.则螺纹的精度就不同.在同一螺纹精度下.对不同旋合长度组的螺纹应采用不同的公差等级.一般情况下.Ｓ组比Ｎ组高一个公差等级.Ｌ组比Ｎ组低一个公差等级.上一页下一页返回第四节普通螺纹的公差与配合

三、螺纹公差带与配合的选用各个公差等级的公差和基本偏差可以组成内、外螺纹的各种公差带.公差带代号与光滑的轴、孔不同.公差等级在前.基本偏差字母在后.如７Ｈ、６ｅ等.在生产实践中.为了减少量具、刃具的数量.ＧＢ/Ｔ１９７－２００３规定了内、外螺纹的选用公差带.四、螺纹在图样上的标注螺纹的完整标注由螺纹代号、螺纹公差带代号和旋合长度代号三部分组成.各部分用“—”隔开.上一页下一页返回第四节普通螺纹的公差与配合

在螺纹代号中包括螺纹牙型代号、公称直径(大径)、螺距和旋向.对粗牙螺纹.不注出螺距值.细牙螺纹要注出螺距值.右旋螺纹不标注旋向.而左旋螺纹应注出“ＬＨ”.螺纹公差带代号包括中径公差带代号和顶径公差带代号.若中径和顶径公差带代号相同.则只标注一个.在旋合长度代号中.中等旋合长度不标注.而长、短旋合长度要注出“Ｌ”或“Ｓ”.１.零件图上标注示例Ｍ２４－５ｇ６ｇ－Ｓ上一页下一页返回第四节普通螺纹的公差与配合

表示公称直径为２４的普通粗牙外螺纹.中径公差带代号为５ｇ.顶径公差带代号为６ｇ.短旋合长度.表示公称直径为２４的普通细牙左旋内螺纹.螺距为２.中径和顶径公差带代号为６Ｈ.中等旋合长度.２.装配图上标注示例Ｍ２０－６Ｈ/５ｇ６ｇ表示互相配合的普通粗牙内、外螺纹.公称直径为２０.内螺纹的中径和顶径公差带代号均为６Ｈ.外螺纹中径公差带代号为５ｇ.顶径公差带代号为６ｇ.上一页返回第五节普通螺纹的检测普通螺纹的测量方法分为综合检验和单项测量.一、单项测量分别测量螺纹的各个几何参数.常用于螺纹工件的工艺分析、螺纹量规、螺纹刀具及精密螺纹的检测.常用的方法有:１.三针法测量外螺纹单一中径将三根直径相同的量针.如图９－７所示放在螺纹牙型沟槽中间.用指示量仪测出三根量针外母线之间的跨距Ｍ.根据已知的螺距Ｐ.牙型半角α/２及量针直径ｄ０的数值算出被测螺纹的单一中径ｄ２ａ.计算公式如下:下一页返回第五节普通螺纹的检测从上述公式可知.用三针法的测量精度.除所选量仪的示值误差和量针本身的误差外.还与被测螺纹的螺距误差和牙型半角误差有关.为了消除牙型半角误差对测量结果的影响.应选最佳量针直径.使它与螺纹牙型侧面的接触点.恰好在中径线上.此时最佳量针直径为上一页下一页返回第五节普通螺纹的检测２.影像法测量螺纹各参数用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓放大成像.按影像测量其螺距、牙型半角和中径.是一种在实际生产中应用普遍的测量方法.二、综合测量采用按照泰勒原则设计的螺纹极限量规来检验内、外螺纹的合格性.这种方法不能测出螺纹参数的具体数值.但检验效率高.适用于批量生产的中等精度的螺纹.上一页下一页返回第五节普通螺纹的检测通端螺纹工作环规主要用来检验外螺纹作用中径.其次是控制外螺纹小径的最大极限尺寸.它应有完整的牙型.其长度等于被检验螺纹的旋合长度.合格的外螺纹应被通端螺纹工作环规顺利地旋入.止端螺纹工作环规用来检验外螺纹的单一中径.为了尽量减少螺距误差和牙型半角误差的影响.必须使它的中径部位与被检验的外螺纹接触.因此止端螺纹工作环规的牙型做成截短的不完整的牙型.并将止端螺纹工作环规