螺纹公差及检测

1、学学 习习 指指 导导 本章学习目的本章学习目的是了解普通螺纹互换性的特点及是了解普通螺纹互换性的特点及 其公差标准的应用。其公差标准的应用。 学习要求学习要求是了解普通螺纹主要几何误差对互换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；掌握普通螺纹的标注方特点及螺纹精度的选择；掌握普通螺纹的标注方 法。法。 9.1 概述概述 1螺纹的种类和使用要求螺纹的种类和使用要求 在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有很多，占

2、有很在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有很多，占有很 重要的地位。根据用途可分为三类重要的地位。根据用途可分为三类: 紧固螺纹：紧固螺纹： 用于联接和紧固零件。如公制普通螺纹等。主要要求是用于联接和紧固零件。如公制普通螺纹等。主要要求是 可旋合性可旋合性(便于装配和拆换便于装配和拆换)和和联接的可靠性联接的可靠性。 传动螺纹：传动螺纹： 用于传递动力或精确的位移。如丝杠等。主要要求是用于传递动力或精确的位移。如丝杠等。主要要求是传传 递动力的可靠性，或传动比的稳定性递动力的可靠性，或传动比的稳定性（准确性准确性）。 紧密螺纹：紧密螺纹： 用于密封的螺纹联接。主要要求是结合紧密，不漏水、用于密封

3、的螺纹联接。主要要求是结合紧密，不漏水、 不漏气和不漏油。不漏气和不漏油。 1）基本牙型基本牙型： 确定螺纹设计的基础。是在原始三角形确定螺纹设计的基础。是在原始三角形(等边等边 三角形三角形)的顶部截去的顶部截去H/8和底部截去和底部截去H/4所形成的内、外螺纹共有所形成的内、外螺纹共有 的理论牙型。的理论牙型。 2）螺距螺距P与导程与导程Ph： 螺距是相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。螺距是相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 导程导程是同一条螺旋线的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向是同一条螺旋线的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向 距离。距离。 3）原始三角形高度原始三角形高

4、度H： 原始三角形顶点到底边的垂直距离。原始三角形顶点到底边的垂直距离。 4）牙型高度牙型高度： P 2 3 H H 8 5 H 8 2 H 8 3 5）大径大径(D,d)： 大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假想圆柱大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假想圆柱 直径。标准规定，普通直径。标准规定，普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径 尺寸。尺寸。 内螺纹的大径内螺纹的大径D又称又称“底径底径”,外螺纹的大径外螺纹的大径d又称又称“顶顶 径径”。 6）小径小径(D1,d1)： 小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹

5、牙底相重合的假想圆柱 直径。直径。 内螺纹的小径内螺纹的小径D1又称又称“顶径顶径”,外螺纹的小径外螺纹的小径d1又称又称“底底 径径”。 7）中径中径(D2,d2)： 中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹 牙型上牙型上沟槽和凸起宽度相等沟槽和凸起宽度相等的地方，称为基本中径。的地方，称为基本中径。 8）单一中径单一中径(D2s,d2s)： 单一中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过单一中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过 牙型上牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方。的地方。 9）牙型角牙

6、型角()和牙型半角和牙型半角(/2) 牙型角牙型角是指在螺纹牙型上是指在螺纹牙型上,两相邻牙侧间的夹角。对于两相邻牙侧间的夹角。对于 公制普通螺纹牙型角公制普通螺纹牙型角60 。 牙型半角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂直线牙型半角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂直线 间的夹角。普通螺纹的牙型半角为间的夹角。普通螺纹的牙型半角为30。 10）螺纹旋合长度螺纹旋合长度 螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的 轴向长度轴向长度。 11）螺纹最大实体牙型螺纹最大实体牙型 由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最大由设计牙型和各直径的基本偏

7、差和公差所决定的最大 实体状态下的螺纹牙型。实体状态下的螺纹牙型。 对于普通外螺纹是基本牙型的三个基本直径分别减去对于普通外螺纹是基本牙型的三个基本直径分别减去 基本偏差基本偏差(上偏差上偏差es)后所形成的牙型。后所形成的牙型。 对于普通内螺纹是基本牙型的三个基本直径分别加上对于普通内螺纹是基本牙型的三个基本直径分别加上 基本偏差基本偏差(下偏差下偏差EI)后所形成的牙型。后所形成的牙型。 12）螺纹最小实体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。小实体状态下的螺纹牙型。 对于普通外螺纹是在最大实

8、体牙型的顶径和中径上对于普通外螺纹是在最大实体牙型的顶径和中径上 分别减去顶径公差和中径公差后所形成的牙型。分别减去顶径公差和中径公差后所形成的牙型。 对于普通内螺纹是在最大实体牙型的顶径和中径上对于普通内螺纹是在最大实体牙型的顶径和中径上 分别加上顶径公差和中径公差后所形成的牙型。分别加上顶径公差和中径公差后所形成的牙型。 9.2 螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响 螺纹联接要实现其互换性螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和必须保证良好的旋合性和 一定的联接强度。影响螺纹互换性的主要几何参数有一定的联接强度。影响螺纹互换性的主要几何参数有 五个五个:大径、

9、小径、中径、螺距和牙型半角大径、小径、中径、螺距和牙型半角。 参数在加工过程中不可避免地会产生一定的加工参数在加工过程中不可避免地会产生一定的加工 误差误差,不仅会影响螺纹的旋合性、接触高度、配合松紧、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和互换性。还会影响联接的可靠性和互换性。 内、外螺纹加工后内、外螺纹加工后,外螺纹的大径和小径要分别小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。于内螺纹的大径和小径，才能保证旋合性。 由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作，如果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

10、荷分布不内、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。均，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。 因此因此对螺纹互换性影响较大的参数是中径、螺距和对螺纹互换性影响较大的参数是中径、螺距和 牙型半角。牙型半角。 1螺距偏差的影响：螺距偏差的影响： 螺距偏差可分为螺距偏差可分为单个螺距偏差单个螺距偏差和和螺距累积偏差螺距累积偏差两种。两种。 单个螺距偏差单个螺距偏差：是指单个螺距的实际值与其基本值之是指单个螺距的实际值与其基本值之 代数差，代数差，它与旋合长度无关。它与旋合长度无关。 螺距累积偏差螺距累积偏差：是指在规定的螺纹长度内，任意两同是指在规定的螺纹

11、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。大差值，它与旋合长度有关。螺距累积偏差对互换性的螺距累积偏差对互换性的 影响更为明显。影响更为明显。 假设内螺纹具有基本牙型，仅与存在螺距偏差的外螺假设内螺纹具有基本牙型，仅与存在螺距偏差的外螺 纹结合。外螺纹纹结合。外螺纹N个螺距的累积误差为个螺距的累积误差为P(m)。内、。内、 外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具 有有P的外螺纹旋入理想的内螺纹的外螺纹旋入理想的内螺纹,就就必须使外螺纹的中

12、必须使外螺纹的中 径减小一个数值径减小一个数值fp (m)。 L理论=nP L实际=nP1 P fp/2 螺距累积偏差对旋合性的影响示例（螺距累积偏差对旋合性的影响示例（1）：）： 内螺纹 外螺纹 螺距累积偏差对旋合性的影响示例（螺距累积偏差对旋合性的影响示例（2）：）： n 同理，假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距偏差同理，假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距偏差 的内螺纹与其结合。设在的内螺纹与其结合。设在N个螺牙的旋合长度内，内螺纹个螺牙的旋合长度内，内螺纹 存在存在P。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一个。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一个 数值数值fp。 n fp就是为补

13、偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，称就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，称 为为螺距误差的中径当量螺距误差的中径当量。两种情况下的当量计算公式为：。两种情况下的当量计算公式为： Pf P 732. 1 2牙侧角偏差的影响：牙侧角偏差的影响： 牙侧角偏差牙侧角偏差是指牙侧角的实际值与公称值的代数差，是是指牙侧角的实际值与公称值的代数差，是 螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对螺纹的旋合性和。对螺纹的旋合性和 联接强度均有影响。联接强度均有影响。 外螺纹：外螺纹：外螺纹存在牙侧角外螺纹存在牙侧角 偏差时，必须将外螺纹牙型偏差时，必须将外螺纹牙型 沿垂直螺纹

14、轴线的方向下移，沿垂直螺纹轴线的方向下移， 从而使从而使外螺纹的中径减小一外螺纹的中径减小一 个数值个数值f/2。 内螺纹：内螺纹：内螺纹存在牙侧内螺纹存在牙侧 角偏差时，必须将角偏差时，必须将内螺纹中内螺纹中 径增大一个数值径增大一个数值f/2。 f/2称为称为牙侧角偏差的中径牙侧角偏差的中径 当量当量。 计算公式如下：计算公式如下： m 2 P291. 0f m 2 P44. 0f 2 2 2 为为正正时时，当当 为为负负时时，当当 2 式中：式中：P为基本螺距，单位为为基本螺距，单位为mm； 单位为分。单位为分。 2 2/ps2m2 ffdd 2/ps2m2 ffDD max2MMS2m

15、2 ddd min2LMS2s2 ddd min2MMS2m2 DDD max2LMS2s2 DDD d2minTd2 d2max d2m d2s fp F/2 TD2 D2s D2m fp F/2 D2， ，d2 D2max D2min 内螺纹内螺纹 外外 螺螺 纹纹 螺纹中径合格性判断示例：螺纹中径合格性判断示例： 1.螺纹公差带：螺纹公差带： 公差带的大小和公差等级：公差带的大小和公差等级：公差带的大小由公差值确公差带的大小由公差值确 定，表示螺纹中径尺寸的允许变动量。内外螺纹中径的公定，表示螺纹中径尺寸的允许变动量。内外螺纹中径的公 差等级见表。其中差等级见表。其中6级为基本级。级为基

16、本级。 n公差带的位置和基本偏差公差带的位置和基本偏差 : 公差带的位置是指公差带相对与基本牙型的距离，该距公差带的位置是指公差带相对与基本牙型的距离，该距 离由基本偏差决定。标准规定内螺纹的下偏差（离由基本偏差决定。标准规定内螺纹的下偏差（EI）和外）和外 螺纹的上偏差（螺纹的上偏差（es）为基本偏差。）为基本偏差。对内螺纹规定代号为对内螺纹规定代号为H 和和G的两种基本偏差的两种基本偏差；对外螺纹规定代号为对外螺纹规定代号为e、f、g、h四四 种基本偏差种基本偏差。 内螺纹公差带位置内螺纹公差带位置 外螺纹公差带位置外螺纹公差带位置 2、螺纹公差等级与旋合长度：、螺纹公差等级与旋合长度：

17、螺纹结合的精度不仅与螺纹公差带大小有关，还与螺纹结合的精度不仅与螺纹公差带大小有关，还与 螺纹的旋合长度有关。旋合长度愈长，螺距的累积误螺纹的旋合长度有关。旋合长度愈长，螺距的累积误 差愈大，较难旋合，且加工长螺纹比短螺纹难以保证差愈大，较难旋合，且加工长螺纹比短螺纹难以保证 精度。因此对不同的旋合长度规定不同大小的公差带，精度。因此对不同的旋合长度规定不同大小的公差带， 旋合长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素。旋合长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素。 国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度，国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度， 分为分为短（短（S）、中（）、中（N）、长（）、长（

18、L）三种旋合长度）三种旋合长度。 国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种类型的国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种类型的 公差带，分别是公差带，分别是精密级、中等级和粗糙级精密级、中等级和粗糙级，代表着不，代表着不 同的加工难度。同的加工难度。 n完整的螺纹标记由螺纹代号、螺纹公差带代号、螺纹旋合长完整的螺纹标记由螺纹代号、螺纹公差带代号、螺纹旋合长 度代号和螺纹旋向代号组成，中间用短横线度代号和螺纹旋向代号组成，中间用短横线“”隔开。隔开。 n螺纹代号螺纹代号：粗牙普通螺纹用：粗牙普通螺纹用“M”及公称直径表示，细牙普及公称直径表示，细牙普 通螺纹还应加注螺距，用通螺纹还应加注螺距，用“”

19、连接。连接。 n螺纹公差带代号螺纹公差带代号：包括中径公差带和顶径公差带代号。若两：包括中径公差带和顶径公差带代号。若两 者代号相同，只标注一个代号；若两者代号不同，前者为中者代号相同，只标注一个代号；若两者代号不同，前者为中 径公差带代号，后者为顶径公差带代号。径公差带代号，后者为顶径公差带代号。 n旋合长度代号旋合长度代号：可标注旋合长度代号（：可标注旋合长度代号（S、N、L），也可直），也可直 接标注旋合长度数值。当采用中等旋合长度时，接标注旋合长度数值。当采用中等旋合长度时，“N”省略不省略不 标。标。 n旋向代号旋向代号：左旋标注：左旋标注LH，右旋省略。，右旋省略。 n举例：举例：

20、 外螺纹：外螺纹：M205g6gS 内螺纹：内螺纹：M201.56H LH 内外螺纹配合时：内外螺纹配合时：M2026H/5g6gS 4、普通螺纹的标记：、普通螺纹的标记： 例：例：有一有一M243 5h的螺栓，公称中径的螺栓，公称中径d2=22.051mm, 测得其测得其 实际中径实际中径d2实际 实际=21.95mm,螺距累积误差 螺距累积误差P=-50um, 左、右牙侧左、右牙侧 角误差分别为角误差分别为/2=60，/2 =+80，试判断此螺栓的中径是，试判断此螺栓的中径是 否合格？否合格？ 解：解：由表由表94知知 Td2=160um 基本偏差基本偏差es=0 d2max=22.051 d2min =21.891 fp=1.732 P=86.6 um =69.84 um d2作用 作用 d2实际 实际+（ （fp + d2作用 作用 d2max 不合格不合格 d2实际 实际 d2min 合格合格 此螺栓不合格此螺栓不合格 2 9.4 螺纹检测螺纹检测: 螺纹检测分为螺纹检测分为综合检验综合检验和和单项测量单项测量。 综合检验综合检验 （一般用