第9章_螺纹公差及检测(新)

互换性与技术测量第九章—螺纹公差及检测主要内容第九章螺纹公差及检测1．概述2．普通螺纹的公差及基本偏差；3.标准推荐的公差带及其选用；4.螺纹标记；6．螺纹检测。第9章螺纹公差及检测学习指导本章学习目的是了解普通螺纹互换性的特点及其公差标准的应用。学习要求是了解普通螺纹主要几何误差对互换性的影响；建立螺纹作用中径的概念；通过对螺纹公差带分布的分析，掌握普通螺纹公差与配合的特点及螺纹精度的选择；掌握螺纹的标记和标注方法。了解梯形螺纹的公差与配合；了解螺纹测量方式和方法。第9章螺纹公差及检测9.1概述9.1.1螺纹分类及使用要求螺纹结合是机械制造和仪器制造中应用很广泛的结合形式。螺纹按其用途可分为三类，其使用要求如下：1、普通(紧固)螺纹通常也称紧固螺纹，如公制普通螺纹等，主要用于联接和紧固各种机械零件（例如用螺钉将轴承端盖固定在箱体上）。这类螺纹联接的使用要求是可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性。螺纹按其用途可分为三类，其使用要求如下：2．传动螺纹这类螺纹通常用于传递运动或动力（例如普通车床进给机构中的丝杠螺母副和滚动螺旋传动的滚珠丝杠副）。传动螺纹都采用圆柱螺纹结合。如梯型螺纹、丝杆等。螺纹联接的使用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性。9.1概述9.1.1螺纹分类及使用要求螺纹按其用途可分为三类，其使用要求如下：3．紧密螺纹这类螺纹用于密封联接。主要用于使两个零件紧密连接而无泄漏的结合，如管螺纹。对这类螺纹的使用要求是结合紧密，结合具有过盈，以保证密封性和一定的连接强度。达到不漏水、不漏气和不漏油的密封要求。紧密螺纹多为三角形牙型的圆锥螺纹。9.1概述9.1.1螺纹分类及使用要求基本牙型螺距P原始三角形高度H大径D或d小径D1或d1中径D2或d2单一中径牙型角α和牙型半角α/2螺纹旋合长度30°60°P/2P/4P/8D(d)螺纹轴线P9.1概述9.1.2螺纹部分术语及定义基本牙型：螺纹的外观形状。有三角形、矩形、梯形等多种形式，以三角型为主。在原始三角形中去掉顶部H/8，去掉底部H/4所形成的内、外螺纹共有的理论牙型，也是螺纹设计牙型的基础。螺距P：相邻螺牙在中径处沿轴向距离。同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为导程Ph，对多头螺纹Ph=nP(n-头数)，单头：P=Ph原始三角形高度H：原始三角形顶点到底边的垂直距离，H=3P/2牙型高度5H/8=牙顶高3H/8+牙底高2H/89.1概述9.1.2螺纹部分术语及定义大径d或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。国家标准规定：公制普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径。大径是外螺纹的顶径D或内螺纹底径d。（螺纹基本大径）小径d1或D1：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。小径是外螺纹的底径D1或内螺纹顶径d1。（螺纹基本小径）中径d2或D2：一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。若在基本牙型上该圆柱的母线正好通过牙型上沟槽和凸起宽度相等，且等于P/2时，此时的中径称基本中径。9.1概述9.1.2螺纹部分术语及定义单一中径：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的地方。当螺距无误差时，螺纹中径就是螺纹单一中径。当螺距有误差时，单一中径与中径不相等。牙型角和牙型半角/2：在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角称为牙型角。公制普通螺纹的牙型角=60，牙型半角/2=30（牙侧与垂直于螺纹轴线的垂线间夹角）。螺纹旋合长度：两相配合螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。9.1概述9.1.2螺纹部分术语及定义螺纹最大实体牙型：由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最大实体状态下的螺纹牙型(材料最多状态下)。对于普通外螺纹，它是基本牙型的三个基本直径分别减去基本偏差(上偏差es)后所形成的牙型。对于普通内螺纹，它是基本牙型的三个基本直径分别加上基本偏差(下偏差EI)后所形成的牙型。螺纹最小实体牙型：由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最小实体状态下的螺纹牙型(材料最少状态下)。对于普通外螺纹，它是在最大实体牙型的顶径和中径分别减去它们的顶径公差和中径公差后所形成的牙型。对于普通内螺纹，它是在最大实体牙型的顶径和中径分别加上它们的顶径公差和中径公差后所形成的牙型。9.1概述9.1.2螺纹部分术语及定义螺距误差中径当量：将螺距误差换算成中径的数值。在普通螺纹结合中，未单独规定螺距公差来限制螺距误差，而是将螺距误差换算成在中径上的影响量，即螺距误差中径当量，用规定中径公差来间接地限制螺距误差。对牙型角=60的普通螺纹，螺距累积误差的中径当量为：fp=1.732P（m）式中：P-----螺距累积误差，单位为m9.1概述9.1.2螺纹部分术语及定义牙侧角误差中径当量：将牙侧角误差换算成中径的数值。在普通螺纹中，未单独规定牙侧角公差（即牙型半角的公差）来限制牙侧角的误差，而是将牙侧角误差换算成在中径上的影响量，即牙侧角误差中径当量，用规定中径公差来间接地限制牙侧角误差。对牙型半角为30的普通外螺纹：当牙型半角误差/2为负时，牙侧角误差中径当量：fα/2=0.44P/2（m）当牙型半角误差/2为正时，牙侧角误差中径当量：fα/2=0.291P/2（m）9.1概述9.1.2螺纹部分术语及定义作用中径：在规定旋合长度上，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径。这个假想螺纹具有理想的螺距、半角以及牙型高度。并在牙顶处和牙底处留有间隙，以保证包容时与实际螺纹的大、小径不发生干涉。9.1概述9.1.2螺纹部分术语及定义螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的联接强度。普通螺纹精度不高，主要作用是连接与传动，影响互换性的主要因素有大径、小径、中径、螺距和牙型半角五个指标。螺距误差主要影响可旋合性、可连接性、可靠性(紧固)、传动精度(传动螺纹)和螺牙侧面负荷均匀性等螺纹性能；牙型半角误差主要影响可旋入性；中径误差影响可旋入性，连接紧密性，可靠性。螺纹旋合时主要表现在中径d2的配合精度上，故常把螺距误差Δp和牙型半角误差Δ(/2)的影响折合在中径上。螺纹互换性和配合性质主要取决中径。9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响半角误差对螺距可旋合性的影响螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的联接强度。普通螺纹精度不高，主要作用是连接与传动，影响互换性的主要因素有大径、小径、中径、螺距和牙型半角五个指标。螺距误差主要影响可旋合性、可连接性、可靠性(紧固)、传动精度(传动螺纹)和螺牙侧面负荷均匀性等螺纹性能；牙型半角误差主要影响可旋入性；中径误差影响可旋入性，连接紧密性，可靠性。螺纹旋合时主要表现在中径d2的配合精度上，故常把螺距误差Δp和牙型半角误差Δ(/2)的影响折合在中径上。螺纹互换性和配合性质主要取决中径。9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响大径、小径、中径、螺距和牙型半角这几个参数在加工过程中不通可避免地会产生一定的加工误差,不仅会影响螺纹的旋合性、接触高度、配合松紧、还会影响联接的可靠性,从而影响螺纹的互换性。螺纹的大径和小径处均留有空隙，一般不会影响配合性质。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。9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响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。螺纹中径偏差对互换性的影响：中径偏差是指中径实际尺寸(以单一中径体现)与基本中径尺寸之代数差。假设螺纹其它参数处于理想状态，若外螺纹的中径偏差小于内螺纹的中径偏差，就能保证内外螺纹的旋合性；反之，就会产生干涉而难以旋合。但是，若外螺纹的中径过小，内螺纹的中径过大，则会削弱其联结强度。所以要规定螺纹中径公差来保障螺纹的互换性。9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺距偏差对互换性的影响：螺距偏差分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。单个螺距偏差：是指单个螺距的实际值与其基本尺寸之代数差，它与旋合长度无关。螺距累积偏差：是指在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点间的实际轴向距离与其基本值的最大差值，它与旋合长度有关。螺距累积偏差对互换性的影响更为明显。9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响L理论=nPL实际=nP1ΔPΣfp/2内螺纹外螺纹d2d2’9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响为了使螺距有偏差的外螺纹可自由旋入标准的内螺纹，在制造中应将外螺纹实际中径减少一个数值fp（或将标准内螺纹中径加大一个数值fp），以防止螺纹旋合干涉。9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响数值fp就是补偿螺距偏差的影响而折算到中径上的数值。称为螺距误差中径当量：fp=Pctg（/2）对于普通螺纹，牙型半角/2=30，fp=1.732P式中P为螺距累积误差，它之所以取绝对值，是由于P不论取正值或负值，对螺纹旋合性的影响性质不变，只是改变牙侧干涉的位置。P应是在旋合长度内最大的螺距累积偏差值，而该值并非一定就出现在最大旋合长度位置上。9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响牙型半角偏差对互换性的影响牙型半角偏差是指牙型半角的实际值对公称值的代数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。左、右牙型半角偏差不同图示1—内螺纹，2--外螺纹，3—中径减小后的外螺纹9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响牙型半角偏差对互换性的影响外螺纹：外螺纹存在牙型半角偏差时，必须将外螺纹牙型沿垂直螺纹轴线的方向下移，从而使外螺纹的中径减小一个数值fα/2。内螺纹：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fα/2。fα/2就是补偿螺纹牙型半角偏差的影响而折算到中径上的数值。称为牙侧角误差中径当量：fα/2=0.073P(K11/2+K22/2)(式中各项定义见P190所注)9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响总结螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的联接强度。影响互换性的主要因素有大径、小径、中径、螺距和牙型半角五个指标。螺纹大径和小径处均留有空隙，一般不会影响配合性质。螺纹旋合后主要依靠螺牙侧面工作，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。螺纹旋合时主要表现在中径d2的配合精度上，故常把螺距累积误差和牙测角误差的影响折合在中径上。螺纹互换性和配合性质主要取决中径。9.1概述9.1.3螺纹几何参数偏差对互换性的影响由上节我们看到，在普通螺纹中，对螺距和牙型半角误差不单独规定公差，而是将它们折算到中径上来控制。即用螺纹中径公差综合控制中径、螺距和牙型半角等几何要素的误差。在普通螺纹中，只须规定大径、中径和小径的公差。由于外螺纹和内螺纹的底径（d1和D）是在加工时和中径一起由刀具切出，其尺寸由刀具保证，因此不规定公差。螺纹公差中，只规定了外螺纹的大径d、中径d2和内螺纹的小径D1、中径D2的公差等级和公差。9.2普通螺纹公差及基本偏差9.2.1螺纹公差螺纹直径公差等级内螺纹小径D14、5、6、7、8内螺纹中径D24、5、6、7、8外螺纹大径d4、6、8外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、9螺纹公差等级(摘自GB/T197—2003)由P180表9-4、9-5可看到，同一公差等级中，内螺纹中径公差比外螺纹中径公差大32%左右，原因是内螺纹加工比外螺纹困难。9.2普通螺纹公差及基本偏差9.2.1螺纹公差不同公差等级螺纹公差值计算公式上表中：P