第八章 圆柱螺纹公差与检测.ppt

1、第八章 圆柱螺纹公差与检测,基本要求：了解螺纹结合的种类、基本牙型及主要几何参数，螺纹几何参数对互换性的影响 ； 掌握作用中径、及螺纹中径公差的合格性条件； 了解螺纹的公差带、基本偏差及公差带与配合的选用； 掌握螺纹精度概念及图样上的标注，学会螺纹结合的标注及精度设计； 重点难点：掌握作用中径、及螺纹中径合格性的判定；掌握螺纹精度概念及图样上的标注。,有关普通螺纹的国家标准,GB/T 14791-93螺纹术语 GB/T192-2003 普通螺纹 基本牙型 GB/T193-2003 普通螺纹 直径与螺距系列 GB/T196-2003 普通螺纹 基本尺寸 GB/T197-2003 普通螺纹 公差,

2、一、 螺纹的种类和使用要求,在机器制造和仪器制造中，螺纹联接和传动的应用非常广泛，按结合性质和使用要求不同，可分为三类: 普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹。,普通螺纹丝锥,1 概述,1、普通螺纹（M）,通常也称紧固螺纹，其牙型呈三角型，牙型角为60度，分为粗牙和细牙两种，在机械制造中用于可拆的连接。如螺栓和螺母的连接，螺钉与机体的连接。 主要用于联接和紧固各种机械零件。一般连接多用粗牙。细牙用于薄臂零件或受变载荷、振动及冲击载荷的 联结，还可用于微调机构。 这类螺纹联接的使用要求是：可旋合性和连接的可靠性。一是便于装配和拆卸；二是要保证一定的联接强度，使其不过早地损坏和不自动松脱。这类螺纹的结合，

3、其牙侧间的最小间隙等于或接近于零，相当于圆柱体配合中的几种小间隙配合。 如：公制普通螺纹。,这类螺纹通常用于传递动力或位移。 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和具有一定的间隙。 如机床中的丝杠螺母副 和量仪中的测微螺旋副。,2、传动螺纹,这类螺纹用于密封联接。螺纹的 使用要求是结合紧密，不漏水、 不漏气和不漏油。对紧密螺纹的 使用要求是结合应具有一定的过盈。 如管螺纹。 如不锈钢活接头、外丝、直通、三叉、弯头。 螺纹若按牙型分，有三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。 各种螺纹的使用要求不同，牙型也有所不同，它们的精度要求也不同。 本章主要介绍使用最广泛的普通三角形螺纹的精

4、度。,3、紧密螺纹（管螺纹）,普通螺纹基本牙型： 其基本牙型是将原始三角形(等边三角形)的顶部截去H/8和底部截去H/4所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型。,二、螺纹的基本牙型和主要几何参数,普通螺纹的几何参数,大径：是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。相结合的内、外螺纹的大径基本尺寸相等，即D =d 。 普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸。,小径：是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。相结合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等，即：D=d1。,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沟槽和凸起宽度相等的地方

5、，此假想圆柱称为中径圆柱。中径圆柱的母线称为中径线，其轴线即为螺纹轴线,相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即D=d。,螺距 :是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。,牙型半角（/2）：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30。,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。(两螺纹咬合部分的长度）,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沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方。用以表示螺纹中径的实际尺寸。（D2s，d2s） 螺纹的接触高度h：是指在两个相互配合螺纹的牙型上，它们的牙侧重合部分在垂直于螺纹轴线的方向上的距离。,2

6、螺纹几何参数误差对互换性的影响,要实现螺纹的互换性，必须满足其使用要求，即保证其旋合性和连接强度。 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。 在螺纹加工过程中，其主要几何参数中，大径、中径、小径和螺距、牙型半角等不可避免地会产生一定的加工误差，而这些加工误差对螺纹的互换性都将产生不同程度的影响。 对螺纹互换性影响较大的参数是螺纹中径、螺距和牙型半角。,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。为了保证螺纹的连接强度，螺纹的牙底应制成圆弧形状。 下面分别介绍：螺纹中径偏

7、差、螺距误差和牙型半角误差对螺纹互换性的影响。,中径偏差的影响,中径偏差：是指中径的实际尺寸(以单一中径体现)与基本尺寸之代数差。 就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，必然影响旋合性；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降低。 要控制螺纹的中径偏差，国标中规定了普通螺纹的中径公差。参见教材P268附表9-3,螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积误差两种。 单个螺距偏差：是指单个螺距的实际值与其基本值之代数差，它与旋合长度无关。 螺距累积误差：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的绝对值，它与旋合长度有关。螺距累积误差对互换性的影响更为明显。 如

8、图：相互结合的内、外螺纹的螺距基本值为P，假设内螺纹为理想螺纹，而外螺纹存在螺距误差，它的n个螺距的实际轴向距离L外大于基本值nP，因此，它的螺距累计误差为：P= L外-nP。螺距累计误差使内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。,螺距误差的影响,为了使上述具有螺距累计误差的外螺纹能够旋入理想的内螺纹，应将干涉部分切掉，使其牙侧上的B点移置与内螺纹牙侧上的C点相接触。也就是说，将外螺纹中径减小一个数值fp，使外螺纹轮廓刚好能被内螺纹轮廓包容。 fp称为螺距误差的中径当量，见164页说明。,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结合。设在N个螺牙的旋合长度内，内螺纹存在P。为保证旋合性

9、，就必须将内螺纹中径增大一个数值Fp。fp（ Fp）就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，称为螺距误差的中径当量。两种情况下的当量计算公式为：,牙型半角偏差：是指牙型半角的实际值对公称值的代数差，是螺纹牙侧的形状误差和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。牙型半角偏差对旋合性的影响如图所示。,牙型半角偏差的影响,外螺纹：为了使具有牙侧角的外螺纹能够旋入理想的内螺纹，保证旋合性，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f/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F/2，该值称

10、为牙型半角偏差的中径当量。 牙型半角偏差的计算公式如下：,作用中径对螺纹旋合性的影响,影响螺纹互换性的参数主要是中径、螺距和牙型半角。由于螺距误差和牙型半角误差对螺纹互换性的影响可以折算为中径当量，因此，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，以控制中径偏差、螺距误差和牙型半角误差的综合结果。,作用中径：旋合时，在旋合长度内实际起作用的中径。螺纹作用中径反映了螺纹中径的实际尺寸（即单一中径）与螺距误差、牙型半角误差的综合作用结果。,作用中径的度量：在规定的旋合长度内，恰好包容实际外（内）螺纹的一个理想内（外）螺纹的中径称为外（内）螺纹作用中径d2m（D2m），它可以表达为：

11、,外螺纹,内螺纹,对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是：中径偏差、螺距误差和牙型半角误差。由于螺距误差和牙型半角误差对螺纹互换性的影响均可以折算成中径当量，并与中径尺寸偏差形成作用中径。 考虑到作用中径的存在，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用以控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的综合影响。,由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此：中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径的合格性应遵循泰勒原则: 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。用公式表达即为： 外螺纹： 内螺纹：,螺纹中

12、径合格性的判断,螺纹中径合格性判断示例 泰勒原则,3 普通螺纹的公差与配合,螺纹公差与配合的基本结构： 在普螺纹公差与配合标准中，只对中径和顶径规定了公差，而对底径没给公差，要求由刀具控制。 在螺纹加工过程中，由于旋合长度的不同，加工的难易程度也不同。通常短旋合长度容易加工和装配；长旋合长度加工较难保证精度，在装配时由于弯曲和螺距误差的影响，也较难保证配合的性质，因此，螺纹精度由公差带和旋合长度构成。 我们可以用下列框图表示：,普通螺纹公差带与螺纹精度的构成,螺纹公差带,公差带的大小和公差等级：公差带的大小由公差值确定，表示螺纹直径尺寸的允许变动量。内外螺纹中径和顶径的公差等级见表。其中6级为

13、基本级。 公差带的位置和基本偏差 :公差带的位置是指公差带相对于基本牙型的距离，该距离由基本偏差决定。规定内螺纹的下偏差（EI）和外螺纹的上偏差（es）为基本偏差。 对内螺纹规定代号为H和G的两种基本偏差；对外螺纹规定代号为e、f、g、h四种基本偏差。基本偏差值见下图。,螺纹中径和顶径的基本偏差,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，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，分为短（S）、中（N）、长（L

14、）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公差带，分别是精密级、中等级和粗糙级，代表着不同的加工难度。,螺纹公差等级与旋合长度,结合精度的确定： 精密级用于精密联结螺纹。(如有配合性质要求或定心精度要求） 中等级用于一般用途联结。 粗糙级用于要求不高及制造困难的螺纹。（盲孔加工） 旋合长度的确定：一般多用N组（中等旋合长度）。根据公称直径和螺距选择，见附表9-3。 公差带的确定：是螺纹公差等级和基本偏差的组合。表示方法是：公差等级后加上基本偏差代号。如外螺纹：6f；内螺纹：6H。与普通尺寸标注有差别。见169页表9-1普通螺纹的推荐公差带。,螺纹精度设计,配合的选用：理论上

15、，表中的内外螺纹可以构成各种配合，但从保证足够的接触高度出发，最好选用H/g、H/h、G/h的配合。 表面粗糙度：国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值，见附表9-4。 一般情况下，选用中等精度、中等旋合长度的公差带，即内螺纹公差带常选6H、外螺纹公差带6h、6g应用较广。,完整的螺纹标记由螺纹代号（M）、尺寸（含螺纹公称直径、螺距）、螺纹公差带代号（按中径、顶径顺序）和螺纹旋合长度或旋向等组成，中间用“”隔开。 举例： 外螺纹：M205g6gS LH 内螺纹：M201.56H 内外螺纹配合时：M2026H/5g6gL 注意： 1）螺纹代号：粗牙普通螺纹用“M”及公称直径表示，细牙普通螺纹还应加注螺

16、距，用“”连接。左旋螺纹应在旋合长度代号后加注“LH”，右旋螺纹则不标注。,普通螺纹的标记,2）螺纹公差带代号：包括中径公差带代号和顶径公差带代号，若两者代号相同，只标注一个代号。若两者代号不同，则前者为中径公差带代号，后者为顶径公差带代号。 3）旋合长度代号：可标注旋合长度代号，也可直接标注旋合长度数值。当采用中等旋合长度时，“N”省略不标。,例题：有一外螺纹M2426g，加工后测量得单一中径d2s22450mm，P40m，1-30，2+70。试计算作用中径d2m ，并判断中径的合格性。,解： (1)确定中径极限尺寸 由附表9-1查得中径基本尺寸d222701mm。由附表9-2和附表9-3分

17、别查得基本偏差(上偏差)es-38m和中径公差Td2170m，则中径的下偏差eies-Td2-208m。 因此，中径最大极限尺寸d2maxd2十es22663mm， 最小极限尺寸d2mind2十ei22493mm。,(2)计算螺距误差和牙型半角偏差的中径当量及作用中径 由式(9-1)得 fP1732P1732406928m 由式(9-2)得 f/2 00732(330十270)3358m 因此，由式(9-3)可计算外螺纹的作用中径 d2m d2s+（fp+f/2 ）22450十(6928十3358)10-3 22533mm (3)判断中径的合格性 d2m22533mmd2max22663mm，可知，能够保证旋合性。而d2s22450mmd2min22493mm，不能保证联接强度。 所以，该螺纹不合格。,普通螺纹的检测,一、综合检验 是指按泰勒原则使用螺纹量规检验被测螺纹各个几何参 数的误差综合结果。 二、单项测量 是指对被测螺纹的各个实际几何参数分别进行测量，主 要用于精密螺纹、螺纹量规、螺纹刀具和丝杠螺纹的测量。 1、三针法测量外螺纹单一中径 2、影像法测量外螺纹几何参数 3、用螺纹千分尺测量外螺纹中径,三坐标测量机,该机是一种小型化、经济实用型测量机。主要用于工件的几