普通螺纹公差配合与检测.ppt

1、1,公差配合与测量技术,2,第6章 普通螺纹公差配合与检测,本章主要内容为 ：,普通螺纹公差配合概述,螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响,普通螺纹的公差与配合,普通螺纹公差配合概述,3,螺纹联接在机械产品中应用很广，主要用于紧固连接、密封、传递力和运动等场合。目前，螺纹联接的国家标准主要有： GB/T 1922003 普通螺纹 基本牙型 GB/T 1932003 普通螺纹 直径与螺距系列 GB/T 1962003 普通螺纹 基本尺寸 GB/T 1972003 普通螺纹 公差 GB/T 91442003 普通螺纹 优选系列 GB/T 25162003 普通螺纹 极限偏差 GB/T 9145200

2、3 普通螺纹 中等精度、优选系列的极限尺寸 GB/T 91462003 普通螺纹 粗糙精度、优选系列的极限尺寸,4,1）普通螺纹 普通螺纹又称为紧固螺纹，主要用于紧固或连接零件。 2）传动螺纹 传动螺纹一般用于传递动力和位移。 3）紧密螺纹 紧密螺纹又称为密封螺纹，主要用于要求两个零件间紧密配合且无泄漏的场合。,6.1 普通螺纹公差配合概述,1. 螺纹种类及使用要求,5,2.普通螺纹的基本牙型和几何参数 1）普通螺纹的基本术语 （1）螺纹。在圆柱表面上，沿螺旋线形成的具有相同剖面的连续凸起和沟槽称为螺纹。在圆柱外表面形成的螺纹为外螺纹，在圆柱内表面形成的螺纹为内螺纹。螺纹两侧面间凸起的实体部分

3、称为牙，如图6-1所示。沿一条螺旋线形成的螺纹为单线螺纹，沿两条或两条以上螺旋线形成的螺纹为多线螺纹，螺旋线在轴向等距分布。,6,图6-1 内螺纹和外螺纹外形,7,（2）牙顶、牙底和牙侧。如图6-2所示，在螺纹凸起部分的顶端连接相邻两个侧面的那部分螺纹表面为牙顶。在螺纹沟槽部分的底部连接相邻两个侧面的那部分螺纹表面为牙底。连接牙顶和牙底那部分螺纹的侧表面为牙侧，通过轴线剖面上的牙侧为直线。,图6-2 螺纹牙型结构,8,2）基本牙型 普通螺纹的基本牙型是指通过螺纹轴线剖面上的螺纹轮廓形状，它决定了螺纹的几何参数。 普通螺纹牙型是以两个贴合着且其底边平行于螺纹轴线的等边三角形（即原始三角形）为基础

4、的，如图6-3所示。它的边长为P，高为H。将其底部截去H/4，顶部截去H/8，便形成了普通螺纹的牙型轮廓，如图6-4所示。 在图6-4中，D、D2和D1分别为内螺纹的大径、中径和小径，d、d2和d1分别为外螺纹的大径、中径和小径，P为螺距。,9,图6-3 原始三角形,图6-4 普通螺纹的基本牙型,10,3）普通螺纹的几何参数 （1）大径。与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径称为大径D或d，位于原始三角形的上部H/8削平处。国家标准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。与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径称为小径D1或d1，位于原始三角形的下部H/4削平处

5、。 （3）中径。中径D2或d2是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。,11,（4）牙型角和牙型半角。牙型角是指通过螺纹轴线剖面内的螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角，普通米制螺纹的牙型角=60。牙型半角/2是指通过螺纹轴线剖面内的螺纹牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。 （5）螺距与导程。相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为螺距P。在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。若螺纹是有n条螺旋线的多线螺纹，则导程为nP。 （6）单一中径。单一中径D2s或d2s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度等于基本螺距（螺距的基本尺寸）的一半的

6、地方。,12,（7）作用中径。在规定的旋合长度内恰好包容实际螺纹线的一个假想螺纹的中径。这个假想的螺纹具有基本牙型的螺距、半角以及牙型高度，并且在牙型顶部和底部留有间隙以保证不和实际螺纹的大、小径发生干涉。 （8）螺纹升角。在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角为螺纹升角，如图6-5所示。它与P和d2的关系为,（9）旋合长度。螺纹旋合长度是指两个相配合的螺纹沿着螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。,13,6.2 螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响,螺纹加工中由于加工刀具和机床传动链误差等原因，会引起中径误差、螺距误差和牙型半角误差等，继而影响螺纹的使用性能。如即螺纹的旋合性和连接强度

7、等。,图6-5 螺纹升角,14,1.普通螺纹中径偏差对螺纹互换性的影响 中径偏差是指中径实际尺寸（以单一中径体现）与中径基本尺寸的代数差。中径偏差直接影响螺纹的使用性能。 2.螺距偏差对螺纹互换性的影响 螺距偏差分单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。前者指单个螺距的实际尺寸与基本尺寸之差；后者指旋合长度内任意两个牙之间在中径线上对应点沿轴向距离的实际尺寸与基本尺寸间的差值。后者对螺纹的旋合性影响更明显。如图6-6所示，假设内螺纹具有理想牙型，与其相配合的外螺纹只有螺距误差，且螺距P外稍大于P，则在几个螺牙旋合长度内，外螺纹的轴向距离L外=nP外，而内螺纹的轴向距离L内=nP，因此，外螺纹累积误差为

8、P=nP外-nP ,15,3.牙型偏差对螺纹互换性的影响 牙型半角偏差是指牙型半角的实际值与公称值的代数差，如图6-7所示。 牙型半角偏差和螺距偏差可以折算成中径当量，通过增大或减小中径来弥补，因此，可以不规定螺距公差和牙型半角偏差，而只规定一项中径公差以控制中径本身的偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的综合结果。,图6-6 螺距累积误差对旋合性的影响,16,图6-7 牙型半角误差,17,4.螺纹作用中径及中径合格条件 从互换性角度来看，螺纹的基本几何参数有五个，即大径、小径、中径、螺距和牙型半角。 当外螺纹有了螺距误差及牙型半角误差时，在规定的旋合长度内，只能与一个中径较大的理想内螺纹旋合，这个假

9、想内螺纹的中径称为螺纹的作用中径d2作用。外螺纹的作用中径等于外螺纹的实际中径与螺距误差及牙型半角误差的中径当量之和，即,内螺纹的作用中径等于内螺纹的实际中径与螺距误差及牙型半角误差的中径当量之差，即,18,对于普通螺纹来说，没有单独规定螺距及牙型半角的公差而规定了一个中径公差。中径公差同时用来限制中径、螺距及牙型半角三个要素的综合误差，以保证可旋合性和连接的可靠性，因此，中径公差是衡量螺纹互换性的主要指标。 判断螺纹中径合格性的准则为泰勒原则。对于外螺纹，作用中径不大于中径最大极限尺寸，且实际中径不小于中径最小极限尺寸，即,19,对于内螺纹，作用中径不小于中径最小极限尺寸，且实际中径不大于中

10、径最大极限尺寸，即,20,6.3 普通螺纹的公差与配合,1.普通螺纹公差带的基本结构,普通螺纹公差带与尺寸公差带类似，由两个基本要素构成，即“公差带的位置”和“公差带的大小”。普通螺纹的公差带是以基本牙型为零线沿着基本牙型的牙顶、牙侧和牙底连续分布的，在垂直于螺纹轴线方向计量大、中、小径的偏差和公差，如图6-8和图6-9所示。其中，螺纹的底径只给出了基本偏差，而未给出公差带的宽度。这是因为底径为限制性尺寸，在底径处应留有一定的间隙，间隙的大小只要不妨碍螺纹旋合即可。,21,图6-8 外螺纹的公差带位置,22,2.螺纹的公差等级,螺纹公差带的大小由公差值T决定，并按大小分为若干级，用阿拉伯数字表

11、示。内、外螺纹的顶径、中径各公差等级的公差值见附表6-2至附表6-5。,图6-9 内螺纹的公差带位置,23,3.螺纹的基本偏差,国家标准规定公差带的位置由基本偏差决定，即由公差带相对基本牙型的距离决定。外螺纹的上偏差（es）和内螺纹的下偏差（EI）为基本偏差。对内螺纹规定了G和H两种基本偏差，对外螺纹规定了e、f、g和h四种位置。H和h的基本偏差为零，G的基本偏差为正值，e、f和g的基本偏差为负值。内、外螺纹的基本偏差见附表6-1。,24,4.螺纹的旋合长度与精度等级,螺纹的精度不仅取决于螺纹直径的公差等级，而且与旋合性有关。当公差等级一定时，旋合长度越长，加工时产生的螺距累积误差和牙型半角偏

12、差就可能越大，加工就越困难。因此，对于同一使用要求，旋合长度不同，则螺纹精度也不相同。考虑到旋合长度对螺纹精度的影响，将同一直径螺纹的旋合长度分为短、中等和长旋合长度，代号分别为、和，其数值见附表6-6。,25,5.螺纹的公差带及选用,1）螺纹精度的确定 根据使用场合的不同，螺纹的公差等级分为精密、中等和粗糙三级。精密级用于精密螺纹，配合性质稳定，且定位精度高；中等级用于一般用途的螺纹；粗糙级用于不重要或者制造有困难的螺纹。公差等级中6级是中等级，3，4，5级是精密级，7，8，9级是粗糙级。 2）旋合长度的确定 精度设计时，一般优先采用中等旋合长度。,26,3）基本偏差的确定 螺纹的基本偏差根

13、据螺纹的配合性质和使用要求来确定。内螺纹的基本偏差应优先选用级。 4）公差等级的确定 螺纹的公差等级和基本偏差可以组成各种不同的公差带，内、外螺纹的各种公差带又可以组成各种不同的配合。 5）其他技术要求 在设计普通螺纹时，一般不规定形位公差。但对高精度螺纹规定了在旋合长度内的同轴度、圆柱度和垂直度等形位公差。其公差值一般不大于中径公差的50%，并遵守包容原则。 螺纹牙型表面粗糙度主要根据螺纹的中径偏差等级确定。对于疲劳强度要求高的螺纹牙底表面，Ra要求不大于0.32 m。,27,6.普通螺纹的标记 普通螺纹的完整标记由螺纹特征代号、尺寸代号、螺纹公差代号和旋合长度代号（及旋向）四部分组成。 螺

14、纹特征代号用“M”，单线螺纹的尺寸代号为“公称直径螺距”（mm）表示。粗牙螺纹可不标注螺距。当螺纹为左旋时，在螺纹代号后加“左”的英文缩写“LH”。不标注时为右旋螺纹。例如，公称直径为8 mm，螺距为1.25 mm的单线粗牙螺纹标记为：M8 多线螺纹的尺寸代号为“公称直径Ph导程P螺距”（mm）。需要的话，螺纹的线数在后面加括号说明。例如，公称直径为16 mm，螺距为1.5 mm，导程为3 mm的双线粗牙螺纹标记为：M16Ph3P1.5或M16Ph3P1.5（two starts）。,28,螺纹公差代号在尺寸代号之后，公差带代号包括螺纹中径（在前面）和顶径公差带代号（在后面）。各公差带代号由公

15、差等级和基本偏差组成，若中径和顶径的公差带代号相同，则仅应标记一个。螺纹尺寸代号与公差带代号之间用“”隔开。例如，中径公差带为5g，顶径公差带为6g的外螺纹：M1015g6g 中径公差带和顶径公差带为6g的粗牙外螺纹：M106g 另外，在下列情况下，中等精度螺纹不标注其公差带代号。 内螺纹： 5H 公称直径小于等于1.4 mm时（对应螺距0.2 mm的螺纹，公差等级为4级）； 6H 公称直径大于等于1.6 mm时。,29,外螺纹： 6h 公称直径小于等于1.4 mm时（对应螺距0.2 mm的螺纹，公差等级为4级）； 6g 公称直径大于等于1.6 mm时。 螺纹旋合长度代号标注在螺纹公差带代号之

16、后。短旋合长度和长旋合长度需要在公差带代号后面分别标注“S”和“L”，旋合长度代号与公差带代号间用“-”隔开。中等旋合长度不标注。例如，短旋合长度的内螺纹标注为：M2025HS；长旋合长度的内、外螺纹标注为：M67H/7g6gL。 对左旋螺纹，应在旋合长度代号后标注“LH”。旋合长度代号与旋向代号间用“”隔开。右旋螺纹不标注。,30,6.4 螺纹的测量,1.综合检测 通常利用螺纹量规和光滑极限量规对螺纹进行综合检测。其中，光滑极限量规用于检验内、外螺纹顶径尺寸的合格性；螺纹量规的通规用于检验内、外螺纹的作用中径及底径的合格性，螺纹量规的止规用于检验内、外螺纹的单一中径的合格性。 外螺纹的检测如图6-10所示，先用卡规检测外螺纹顶径的合格性，再用螺纹量规（检验外螺纹的螺纹量规称为螺纹环规）检验，若通端能在旋合长度内与被测螺纹旋合，则说明外螺纹的作用中径合格，且底径没有大于其上极限尺寸；若止端不能通过被测螺纹（最多允许旋进23牙），则说明被测螺纹的单一中径合格。,31,图6-10 外螺纹的综合检测,内螺纹的检测如图6-11所示，先用光滑极限量规（塞规）检验内螺纹的顶径的合格性，再用螺纹量规（检验内螺纹的螺纹量规称为螺纹塞规）检测，若通端能在旋合长度内与被测螺纹旋合，则说明内