第10章螺纹精度与检测

1、 螺纹的基础知识螺纹的基础知识 影响螺纹互换性的因素影响螺纹互换性的因素 及中径合格性判断条件及中径合格性判断条件 螺纹的公差带螺纹的公差带 螺纹精度检测螺纹精度检测 螺纹加工产生的螺纹加工产生的误差误差不可避免，不可避免， 误差误差过大过大将直接影响螺纹的正常联接与互换性，将直接影响螺纹的正常联接与互换性， 误差误差过小过小使得螺纹加工成本上升。使得螺纹加工成本上升。 分析分析导致误差的因素导致误差的因素和和实现互换的条件实现互换的条件，并对，并对误差加以规范与限制，是设计人员必须考虑的问题。误差加以规范与限制，是设计人员必须考虑的问题。 本章介绍本章介绍影响螺纹互换性的因素影响螺纹互换性的

2、因素和实现互换的实现互换的条件条件，介绍，介绍螺纹公差与配合的国家标准螺纹公差与配合的国家标准及及选用选用，并，并对对螺纹检测螺纹检测作简单介绍。作简单介绍。第第1 1节节 螺纹的基础知识螺纹的基础知识1 1螺纹的种类螺纹的种类 见表表10-110-1 根据根据用途用途，可分为，可分为联接螺纹联接螺纹和和传动螺纹传动螺纹。 根据根据基本牙型基本牙型，可分为，可分为三角螺纹、梯形螺纹、锯齿形三角螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹螺纹和矩形螺纹矩形螺纹等。等。 2 2螺纹的主要几何参数螺纹的主要几何参数 在螺纹轴切面内，按规定的削平高度截去原始三角形的在螺纹轴切面内，按规定的削平高度截去原始三角形的顶、底

3、部形成螺纹顶、底部形成螺纹牙型称为牙型称为基本牙型基本牙型，尺寸称为尺寸称为公称尺寸。公称尺寸。图图10-1 螺纹的螺纹的主要参数主要参数有：有：牙型、公称直径、螺距、牙型、公称直径、螺距、线数和旋向线数和旋向等。等。具体定义及代号见具体定义及代号见表表10-2图图10-1 普通螺纹的公称尺寸普通螺纹的公称尺寸 螺螺表表10-2普通螺纹的基本几何参数普通螺纹的基本几何参数 图图10-3 单一中径单一中径 图图10-2 螺纹旋合长度螺纹旋合长度 3 3普通螺纹的标记普通螺纹的标记完整标记完整标记： 由由3部分部分组成，各部分间用组成，各部分间用“”隔开隔开： 螺纹代号：螺纹代号：牙型代号公称直径

4、牙型代号公称直径 螺距（导程）旋向螺距（导程）旋向 螺纹公差代号：螺纹公差代号：中、顶径公差带代号中、顶径公差带代号 旋合长度：旋合长度：旋合长度代号旋合长度代号 M 14 2（ P6） LH - 6H 7H - L 左 旋 内 螺 蚊 、 中 径 、 小 径 公 差 带 长 旋 合 长 度 普 通 螺 纹 公 称 直 径 细 牙 ： 螺 距2、 导 程6、 线 数3 在在零件图零件图上标注在上标注在大径引出的尺寸线大径引出的尺寸线上上 M 10 - 6g 普 通 螺 纹 公 称 直 径 粗 牙 不 注 右 旋 不 注 外 螺 纹 ， 中 径 、 大 径 公 差 带 中 等 旋 合 长 度 （

5、 不 注 ） 装配图装配图上，公差带代号用斜线分开，公差带代号用斜线分开， 分子为内螺纹、分母为外螺纹公差带代号分子为内螺纹、分母为外螺纹公差带代号 M 2 0 2左 - 6 H /5 g 6 g 内 螺 纹 中 径 、 小 径 公 差 带 均 为 6 H 外 螺 纹 中 径 公 差 带 5 g 、 大 径 公 差 带 6 g 左 旋 第第2 2节节 影响螺纹互换性的因素影响螺纹互换性的因素 及中径合格性判断条件及中径合格性判断条件1影响螺纹互换性的因素影响螺纹互换性的因素 保证螺纹互换性的保证螺纹互换性的基本要求基本要求是：螺纹应具有良好的可旋合性良好的可旋合性和联接的可靠性联接的可靠性。

6、影响螺纹互换性的影响螺纹互换性的因素因素有：螺纹的大径、中径、小径、螺距大径、中径、小径、螺距和牙型半角牙型半角等处的误差。误差。 内、外螺纹在中径处旋合中径处旋合，而大径和小径大径和小径处留有间隙一般不会影响配合性质一般不会影响配合性质 影响螺纹互换性的主要因素主要因素是：中径误差、螺距误差中径误差、螺距误差和牙型半角误差牙型半角误差。 中径误差中径误差：指实际中径与理论中径之差实际中径与理论中径之差。 若内螺纹中径过小、外螺纹中径过大，影响旋合性；反之，将影响联接强度。 螺距误差螺距误差：指实际螺距与理论螺距之差实际螺距与理论螺距之差，包括螺距单个误差螺距单个误差和螺距累积误差螺距累积误差

7、P。 P与旋合长度有关，是主要影响因素，会导致内外与旋合长度有关，是主要影响因素，会导致内外螺纹在旋合时发生干涉。螺纹在旋合时发生干涉。螺距误差的中径当量螺距误差的中径当量fp：fp = 1.732|P|(mm) （10-1） 假设中径及牙型角均无误差中径及牙型角均无误差，内螺纹是理想牙型内螺纹是理想牙型。外螺纹出现累积误差外螺纹出现累积误差 P 产生干涉无法旋合无法旋合，相当于外螺外螺纹中径增大纹中径增大。 为使产生螺距累积误差的外螺纹产生螺距累积误差的外螺纹旋入理想的内螺纹，理想的内螺纹，应把外螺纹中径减少一个外螺纹中径减少一个fp数值数值。 推导见推导见P211内容内容 牙型半角误差牙型

8、半角误差：指实际牙型半角与理论牙型半角：指实际牙型半角与理论牙型半角 之差。之差。 如果牙型半角产生误差，内外螺纹旋合时就会发生干涉。如果牙型半角产生误差，内外螺纹旋合时就会发生干涉。半角误差的中径当量半角误差的中径当量f /2 f /2 = 0.0730.073P P (m) （10-2） 式中：式中：P为螺距（mm），为左半角误差（），为右半角误差 （）；K1、K2为系数，如表10-4所示。 假设中径及牙型角均无误差中径及牙型角均无误差，内螺纹是理想牙型内螺纹是理想牙型。外螺纹产生半角误差使产生干涉无法旋合，外螺纹产生半角误差使产生干涉无法旋合，相当于外螺纹外螺纹中径增大中径增大 为使产生

9、半角误差的外螺纹旋入理想的内螺纹，应把为使产生半角误差的外螺纹旋入理想的内螺纹，应把外螺纹中径减少一个外螺纹中径减少一个f /2数值。数值。推导见推导见P211内容内容 12|22KK左右 2 2作用中径（作用中径（D D2作用、d d2作用） 指在规定的旋合长度内规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径一个假想螺纹的中径。 是在螺距误差螺距误差、牙型半角误差牙型半角误差综合影响下形成综合影响下形成的的实际中径实际中径，是螺纹旋合时起作用的中径螺纹旋合时起作用的中径。 假设内螺纹为理想牙型内螺纹为理想牙型，当产生了产生了螺距误差、牙型半螺距误差、牙型半角误差角误差的

10、外螺纹的外螺纹与其旋合时，使旋合变紧旋合变紧，其效果好像是外螺纹增大了外螺纹增大了。 这个增大的中径增大的中径就是与内螺纹旋合时起作用的与内螺纹旋合时起作用的中径中径，它等于外螺纹的单一中径单一中径与与螺距、牙型半角误差螺距、牙型半角误差在中径中径上的当量之和当量之和，即 d2作用 = d2单一 + (fp + f/2) (mm) （10-3） 同理，假设外螺纹为理想牙型，外螺纹为理想牙型，当与产生螺距螺距误差、牙型半角误差的内螺纹旋合时，使旋合也变紧，误差、牙型半角误差的内螺纹旋合时，使旋合也变紧，其效果好像是其效果好像是内螺纹减小内螺纹减小了。了。 减小的中径减小的中径就是与外螺纹旋合时起

11、作用的中径外螺纹旋合时起作用的中径。 它等于内螺纹的内螺纹的单一中径单一中径与螺距、牙型半角误螺距、牙型半角误差差在在中径中径上的上的当量之差当量之差，即 D2作用 = D2单一 (fp + f/2) (mm) （10-4） 显然，为了使内、外螺纹能够自由旋合内、外螺纹能够自由旋合， 应保证 D2作用d2作用例例10-110-1: 已知某螺纹已知某螺纹M24 26g，加工后测得，加工后测得 实际中径实际中径 d2a = 22.521， 螺距累积误差螺距累积误差P = +0.05 牙型半角误差牙型半角误差试求其试求其作用中径作用中径。解解：见见P204 3 3中径合格性判断条件中径合格性判断条件

12、 国标规定国标规定了内外螺纹的中径公差中径公差TD2、Td2 ，综合控制综合控制实际中径实际中径、螺距误差、牙型半角误差螺距误差、牙型半角误差的综的综合作用合作用。 中径公差值见表表10-6 从保证螺纹联接的可靠性螺纹联接的可靠性出发，螺纹中径的合螺纹中径的合格性条件格性条件应遵循泰勒原则泰勒原则（包容要求包容要求）： 螺纹的作用中径作用中径 不能超越 最大实体中径最大实体中径， 任意位置的实际中径实际中径（单一中径单一中径） 不能超越 最小实体中径最小实体中径。 对外螺纹外螺纹，应满足： d2作用d2max d2单一d2min （10-5）对内螺纹内螺纹，应满足： D2作用D2min D2单

13、一D2max （10-6） 图图10-4 合格性条件示意图合格性条件示意图 第第3 3节节 螺纹的公差带螺纹的公差带 螺纹公差带由螺纹公差带由 公差等级公差等级（大小大小） 基本偏差基本偏差（位置位置） 决定。决定。 以基本牙型轮廓为零线，沿牙侧、牙顶、牙底以基本牙型轮廓为零线，沿牙侧、牙顶、牙底分布，中、顶径偏差在垂直于螺纹轴线的方向计量。分布，中、顶径偏差在垂直于螺纹轴线的方向计量。1 1螺纹的公差等级螺纹的公差等级 国标规定螺纹中径、顶径的公差等级见表表10-5各级公差值各级公差值见表表10-6、10-7 螺纹的基本偏差基本偏差：指公差带两极限偏差中靠近公差带两极限偏差中靠近零线的那个偏

14、差，它确定了公差带相对基本牙型的零线的那个偏差，它确定了公差带相对基本牙型的位置。位置。 由于螺纹联接的配合性质只能是配合性质只能是间隙配合间隙配合，故 内螺纹内螺纹的基本偏差是下偏差下偏差（EI） 外螺纹外螺纹的基本偏差是上偏差上偏差（es）国标规定规定： 内螺纹内螺纹2种种，代号为G、H 外螺纹外螺纹4种种，代号为e、f、g、h 见图图10-5（a）、（）、（b） （c）、（）、（d）普通螺纹的基本偏差值见普通螺纹的基本偏差值见表表10-7（ 图图10-5 内、外螺纹的基本偏差内、外螺纹的基本偏差 例例10-2：（查表练习）（查表练习） 求出求出M206H/5g6g普通内普通内外螺纹的中径

15、、大径和小径的基本尺寸，极限偏差外螺纹的中径、大径和小径的基本尺寸，极限偏差和极限尺寸。和极限尺寸。解解：见：见P206P206 3 3螺纹的旋合长度螺纹的旋合长度 公差等级一定时，公差等级一定时，旋合长度越长旋合长度越长加工时产生的加工时产生的螺距累积误差和牙型半角误差越大，螺距累积误差和牙型半角误差越大，精度越低精度越低。 因此因此螺纹精度螺纹精度与螺纹的与螺纹的旋合长度旋合长度有关。有关。 国标规定了长、中、短国标规定了长、中、短3种旋合长度，种旋合长度，分别用代号分别用代号L、N、S表示。表示。 数值见数值见表表10-8 一般情况下选用中等旋合长度一般情况下选用中等旋合长度N，只有当结

16、构，只有当结构或强度上需要时，才用短旋合长度或强度上需要时，才用短旋合长度S或长旋合长度或长旋合长度L例例10-310-3 ：已知螺纹尺寸M24 26g，测得实际大径d = 23.850，试判断螺纹中径、顶径是否合格判断螺纹中径、顶径是否合格并查出所需旋合长度旋合长度的范围的范围。 （单位：mm） 解解：见P207P207 图图10-6 例例10-3螺纹中径、顶径合格性判断螺纹中径、顶径合格性判断 4 4螺纹的配合精度等级及应用螺纹的配合精度等级及应用 根据螺纹连接的要求，国标按螺纹的公差等级根据螺纹连接的要求，国标按螺纹的公差等级和旋合长度对螺纹规定了和旋合长度对螺纹规定了3 3种配合精度等

17、级种配合精度等级，分别为分别为精密级精密级、中等级中等级及粗糙级粗糙级。 同一精度等级，旋合长度增加，公差等级相应降低。同一精度等级，旋合长度增加，公差等级相应降低。应用范围应用范围如下：如下： 精密级精密级：用于精密连接螺纹，要求配合性质稳定、配合精密连接螺纹，要求配合性质稳定、配合 间隙变动较小、需要保证一定定心精度的螺纹连接间隙变动较小、需要保证一定定心精度的螺纹连接，如飞机零件上螺纹可用内螺纹4H、5H与外螺纹4h相配合； 中等级中等级：用于一般的螺纹连接一般的螺纹连接； 粗糙级粗糙级：用于对精度要求不高或制造较困难的螺纹对精度要求不高或制造较困难的螺纹 连接连接，如深盲孔攻丝或热轧棒

18、上的螺纹。 5 5螺纹配合的选用螺纹配合的选用 为减少刀具、量具规格及数量，提高经济效益国标规定 内螺纹内螺纹11个选用公差带公差带 外螺纹外螺纹13个选用公差带公差带 见表见表10-9、10-10选用范围如下选用范围如下： 间隙为零间隙为零的配合H/h：用于内外螺纹具有较高的同轴度较高的同轴度并有足够的接触高度足够的接触高度和结合强度结合强度的场合。 较小间隙较小间隙的配合H/g或G/h：用于要保证间隙，需要拆保证间隙，需要拆卸方便卸方便的螺纹。 小间隙小间隙配合H、G与e、f、g： 用于需要镀层需要镀层的螺纹， 用于高温条件下工作高温条件下工作的螺纹。 第第4 4节节 螺纹精度检测螺纹精度

19、检测 螺纹的检测方法检测方法可分为综合检测综合检测和单项检测单项检测两类。1 1综合检测综合检测 是同时测量螺纹多个参数同时测量螺纹多个参数的方法。如用螺纹量规螺纹量规检验加工的螺纹是否合格加工的螺纹是否合格。 螺纹量规分塞规塞规和环规环规 塞规塞规用于检验内螺纹内螺纹 环规环规（或卡规卡规） 用于检验外螺纹外螺纹 图图10-7 螺纹量规螺纹量规 1）螺纹量规螺纹量规上分出通端通端和止端止端 通端通端用来检验螺纹的作用中径作用中径(同时控制底径底径)，控制其不得超出最大实体牙型中径。不得超出最大实体牙型中径。 具有完整牙型具有完整牙型(螺纹长度旋合长度80%以上) 。 检测时能与被测螺纹自由旋

20、合检测时能与被测螺纹自由旋合，表示工件作用中径未超出最大实体牙型。 止端止端用来检验螺纹的实际中径实际中径，控制其不得超出不得超出最小牙型中径最小牙型中径。 做成短牙型做成短牙型(螺纹长度只有23.5牙，为消除螺距误差和牙型半角误差的影响)。 2） 用光滑极限量规光滑极限量规检验螺纹顶径顶径 内螺纹小径内螺纹小径 外螺纹大径外螺纹大径（1）对外螺纹外螺纹的检验 通端通端用来控制外螺纹外螺纹的 作用中径作用中径环规环规 小径的最大极限尺寸小径的最大极限尺寸 止端止端用来控制单一中径的最小极限尺寸单一中径的最小极限尺寸光滑极限量规光滑极限量规检验大径大径图图10-8示为用螺纹环规螺纹环规和和光滑极限量规光滑极限量规检验外螺纹外螺纹的情况。图图10-8 用螺纹环规检验中径用螺纹环规检验中径(左端左端)、用光滑极限量规检验大径、用光滑极限量规检验大径(右端右端) （1）对内螺纹内螺纹的检验 通端通端用来控制内螺纹内螺