第9章螺纹公差及检测099.ppt

互换性与技术测量,四川大学制造学院,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螺纹的分类、使用要求及主要几何参数； 2螺纹几何参数对互换性的影响； 3普通螺纹的公差及基本偏差； 4. 标准推荐的公差带及其选用； 5. 螺纹标记； 6梯形螺纹的公差及其应用。 7螺纹检测。,第9章 螺纹公差及检测,互换性与技术测量,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,互换性与技术测量,9.1 概述,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 1、普通(紧固)螺纹 2传动螺纹 3紧密螺纹,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.1.1 螺纹分类及使用要求,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。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,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。丝杆等传动螺纹的使用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,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。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.1 概述,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 牙型角和 牙型半角/2 螺纹旋合长度,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.1.2 螺纹部分术语及定义,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,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 = 牙型高度5H/8 = 牙顶高3H/8 + 牙底高2H/8,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,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。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,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。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,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。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,螺距误差直径当量： 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=1.732P （m） 式中：P-螺距累积误差，单位为m,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,螺纹几何参数偏差对互换性的影响,L理论=nP,L实际=nP1,P,fp/2,内螺纹,外螺纹,d2,d2,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： f/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： f/2=0.291P/2 （m）,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,牙型半角偏差对互换性的影响,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,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,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。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.2 普通螺纹公差及基本偏差,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。 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。 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。 螺纹互换性和配合性质主要取决中径。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.2 普通螺纹公差及基本偏差,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.2.1 螺纹公差,螺纹公差等级(摘自GB/T 1972003),互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,不同公差等级螺纹公差值计算公式,9.2 普通螺纹公差及基本偏差,零件的尺寸公差可由公差带表示，公差带有两个参数：一是公差带的大小（即宽度）；二是公差带相对于零线的位置。国标已将它们标准化，形成标准公差和基本偏差两个系列。 国家标准GB/T 1972003 普通螺纹 公差对螺纹大径、中径和小径规定了相同的基本偏差。 螺纹的基本牙型是计算螺纹偏差的基准，内、外螺纹公差带相对基本牙型位置由其基本偏差决定（如同圆柱体尺寸O线位置一样）。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.2.2 螺纹的基本偏差,9.2 普通螺纹公差及基本偏差,对于外螺纹 基本偏差为上偏差es，下偏差ei = es-T 在普通螺纹标准中，对外螺纹规定了四种公差带位置，其基本偏差分别为e、f、g、h。 h的基本偏差为零，e、f、g的基本偏差为负值。（等同基轴制）,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.2.2 螺纹的基本偏差,普通外螺纹公差带位置示意图,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,外螺纹公差带位置,e,外螺纹最大小径d3max：小于螺纹环规通端的最小小径。以保证通端螺纹环规能通过。,9.2 普通螺纹公差及基本偏差,对于内螺纹： 基本偏差为下偏差EI，上偏差ES = EI+T 在普通螺纹标准中，对内螺纹规定了两种公差带位置，其基本偏差分别为G、H。 H的基本偏差为零，G的基本偏差为正值。（等同基孔制）,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.2.2 螺纹的基本偏差,普通内螺纹公差带位置示意图,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,内螺纹公差带位置,普通螺纹基本偏差和顶径公差,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,由表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。,9.3 标准推荐的公差带及其选用,零件的公差带由标准公差和基本偏差所决定。按螺纹不同的公差带位置（G、H、e、f、g、h）以及不同的公差等级（39级）可组成各种不同的公差带。 根据使用场合，螺纹分成三个精度等级： 精密级：用于精密螺纹 中等级：用于一般用途 粗糙级：用于制造螺纹比较困难或对精度要求不高的场合 国标对螺纹的旋合长度进行了规定，分为短旋合长度S、中旋合长度N、长旋合长度L三组，一般情况下应采用中旋合长度N 。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,标准推荐的公差带及其选用,在螺纹生产中，为了减少螺纹刀具和量规的品种及规格，提高经济效益，国标GB/T 197-2003规定了内、外螺纹的选用公差带，表9-9、表9-10。表中所列的内、外螺纹公差带分成推荐使用、优先选用、常用和一般尽可能不用几个级别。 螺纹公差带的确定：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。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.4 螺纹标记,螺纹完整标记由螺纹代号M、公称直径值、导程代号Ph（单线螺纹可省略）、螺距值、中径公差带代号、顶径公差带代号、旋合长度代号和螺纹旋向代号LH（右旋省略）所组成。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,M6×0.755h 6hSLH,9.4 螺纹标记,标记说明： 螺纹代号：粗牙普通螺纹用“M”及公称直径表示，细牙普通螺纹应加注螺距，用“×”连接； 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； 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； 在下列情况下，中等精度螺纹不标注其公差带代号： 内螺纹：公称直径D1.4mm，公差带代号为5H；公称直径D1.6mm,公差带代号为6H；对螺距为0.2mm的螺纹，其公差等级为4级。 外螺纹：公称直径d1.4mm，公差带代号为6h；公称直径d1.6mm,公差带代号为6g。 内、外螺纹配合标记：内螺纹公差带代号在前，外螺纹公差带代号在后，中间用斜线分开。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,标注举例： M205g6gS 表示普通外螺纹、公称直径20mm、粗牙螺纹、中径公差带5g、顶径公差带6g、旋合长度为短旋合长度S、右旋螺纹 M10×1.56HLH 表示普通内螺纹、公称直径10mm、细牙螺纹、螺纹螺距为1.5mm、中径和顶径公差带6H、旋合长度为中等N、左旋螺纹 M20×26H/5g6gS 表示公差带为6H的内螺纹与公差带为5g6g的外螺纹组成的配合。普通细牙螺纹，公称直径20mm、螺纹螺距2mm、旋合长度为短旋合长度S、右旋螺纹,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,=30°，等腰三角形牙型，截去顶部和底部所形成，并在内外螺纹大径与小径处留有保证间隙ac ，故梯形螺纹内外螺纹大小径不相等。 梯形螺纹主要作为机床丝杆传递运动与传力，主要靠中径配合，为易于旋转和储油，在大径，小径，中径处均留有间隙，其公差值大小只影响配合松紧程度，理论上不影响传动精度。,9.5 梯形螺纹,对内螺纹大径D4，中径D2，小径D1只规定一种基本偏差H（下偏差）EI=0 外螺纹中径d2规定三种偏差：h ， e ， c 大径d ，小径d3规定一种基本偏差h（上偏差）es=0 外螺及e ， c基本偏差（上偏差es）为负。,梯形螺纹标记： Tr40×7-7H-L，Tr40-梯形螺纹公称直径40，7-螺距，7H-内螺纹中径公差代号，L-旋合长度代号 螺纹副标记 Tr40×14(P7)-7H/8e 对丝杆来说：螺旋线误差，螺距误差，分螺距误差，螺距螺积误差是关键影响参数。,9.6 螺纹测量,用螺纹量规检验螺纹属于综合测量。在成批生产中，普通螺纹均采用综合量法。 综合测量是根据前面介绍的螺纹中径合格性的准则（泰勒原则），使用螺纹量规（综合极限量规）进行测量。 螺纹量规分为“通规”和“止规”，检验时，“通规”能顺利与工件旋合，“止规”不能旋合或不完全旋合，则螺纹为合格。反之，“通规”不能旋合，则说明螺母过小，螺栓过大，螺纹应返修。当“止规”能通过工件，则表示螺母过大，螺栓过小，螺纹是废品。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.6.1 综合测量,环规检验外螺纹图示,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,塞规检测内螺纹图示,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.6 螺纹测量,对大尺寸普通螺纹、精密螺纹和传动螺纹，除了可旋合性和联接可靠以外，还有其它精度和功能要求，生产中一般都采用单项测量。 单项测量螺纹的方法很多，最典型的是用万能工具显微镜测量螺纹的中径、螺距和牙型半角。用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓放大成像，按被测螺纹的影像，测量其螺距、牙型半角和中径，因此该法又称为影像法。 在实际生产中，测量外螺纹中径多用三针量法该方法简单，测量精度高，应用广泛。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,单项测量,1三针量法： 用三根直径相同的量针d0对称置于外螺纹牙槽，用外尺寸装置测出外尺寸M，测d2方法。,普通螺纹 d2=M-3d0+0.866P 梯形螺纹 d2=M-4.8637d0-1.866P,证:d2=M-2AC=M-2（AD-CD）,2用工具显微镜测量： 影像法：将螺纹轮廓二次放大成像于工具显微镜分划板上，用米字线对准边缘测量。,螺纹中径合格性判断原则,1作用中径的概念 螺纹的作用中径是在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径。该假想螺纹具有基本牙型的螺距、牙型半角和牙型高度，并在牙顶和牙底留有间隙，以保证不与实际螺纹的大小径发生干涉。 作用中径是螺纹的作用尺寸，它是综合的，包括了中径、牙型半角和螺距等螺纹各主要参数的影响。 d2(D2)作用= d2(D2)实际(f/2+fp) 在实际中，常使用螺纹量规来体现螺纹中径的合格性，如验收时，通规通过、止规通不过为合格。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,2. 螺纹中径合格性判断原则： 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。 即： 外螺纹 d2作用d2max d2单一d2min 内螺纹 D2作用D2max D2单一D2min,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,9.2.4 螺纹中径合格性的判断原则,例题,已知：螺纹尺寸和公差要求为M24×2-6g，加工后测量得： 实际大径da=23.850mm, 实际中径d2a=22.521mm， 螺距累积偏差P =+0.05mm， 牙型半角偏差分别为： /2（左）=+20， /2（右）=-25， 已知该螺纹理论中径d2=22.701mm， 试求顶径和中径是否合格，查出所需旋合长度的范围。 解：（1）由国标GB/T 197-2003 普通螺纹中径 顶径公差表，可查得： 中径 es = -38m，Td2 = 170m 大径 es = -38m，Td = 280m,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,例题,（2）判断大径的合格性 dmax=d+es=24mm-0.038mm=23.962mm dmin=dmax-Td=23.962mm-0.28mm=23.682mm 因dmaxda=23.850mmdmin，故大径合格。 （3）判断中径的合格性 d2max=d2+es=22.701mm-0.038mm=22.663mm d2min=d2max-Td2=22.663mm-0.17mm=22.493mm d2m = d2a+(fp+fa/2) 式中 d2a= 22.521mm fp=1.732P= (1.732X0.05)mm=0.087mm f/2=0.073P(K1 1/2+ K2 2/2) =0.073X2X(2X20+3X25)m =16.8m=0.017mm 则 d2作用=22.521mm+（0.087+0.017）mm=22.625mm,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,例题,按极限尺寸判断原则（泰勒原则） d2作用=22.625mm22.493mm=d2min 故中径合格。 （4）根据该螺纹尺寸表d=24mm，螺距P=2mm，查国标GB/T 197-2003 螺纹旋合长度，可得： 采用中等旋合长度为8.5mm25mm,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,本 章 小 结,1）普通螺纹的主要术语和几何参数 基本牙型、大径（D、d）、小径（D1、d1）、中径（D2、d2）、作用中径、单一中径、实际中径、螺距（P）、牙型角（）与牙型半角（/2）、螺纹旋合长度等。 2）作用中径的概念及中径合格条件 作用中径的大小影响可旋合性，实际中径的大小影响联接可靠性。中径合格与否应遵循泰勒原则，将实际中径和作用中径均控制在中径公差带内。 3）普通螺纹公差等级： 螺纹公差标准中，规定了d、d2和D1、D2的公差。它们各自的公差等级见表9-1。螺距和牙型不规定公差（由中径公差带控制），外螺纹的小径d1和内螺纹的大径D也不规定公差。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,4）基本偏差： 对于外螺纹，基本偏差是上偏差（es），有e、f、g、h四种；对于内螺纹，基本偏差是下偏差（EI），有G、H两种。 5）普通螺纹公差带选择 公差等级和基本偏差组成了螺纹公差带。国标规定了常用公差带，见表9-4、表9-5所示。一般情况下，应尽可能选用表中规定的优先选用的公差带。公差带的选用见本章有关内容。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,6）螺纹的旋合长度和精度等级： 螺纹的旋合长度分为短、中、长三种，分别用代号S、N和L表示，其数值见表9-5。 当螺纹的公差等级一定时，旋合长度越长，加工时产生螺距累积偏差和牙型半角偏差可能越大。因此，螺纹按公差等级和旋合长度规定了三种精度等级：精密级、中等级、粗糙级。各精度等级的应用见本章有关内容。同一精度等级，随旋合长度的增加应降低螺纹的公差等级（见表9-4）。 7）螺纹在图样上的标注及标记见本章有关内容。 8）螺纹的检测分为综合检测和单项检测。,互换性与技术测量,第9章 螺纹公差及检测,