螺纹公差及检测

1．螺距偏差的影响：
螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。 ◆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。 ◆螺距累积偏差：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，它与旋合长度有关。螺距累积偏差对互换性的 影响更为明显。
2
=69.84 um
§9.4 螺纹检测:
螺纹检测分为综合检验和单项测量。 1. 综合检验 （一般用于尺寸不大的螺纹的检验） 螺纹环规 通规检验外螺纹的作用中径及小径最大尺寸。
止规检验外螺纹的实际中径尺寸。
螺纹塞规
通规检验内螺纹的作用中径及大径最小尺寸。 止规检验内螺纹的实际中径尺寸。
2.单项测量

f P 1.732 P
牙侧角偏差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。对螺纹的旋合性和 联接强度均有影响。
2．牙侧角偏差的影响：
外螺纹：外螺纹存在牙侧角
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fα/2。 内螺纹：内螺纹存在牙侧 角偏差时，必须将内螺纹中 径增大一个数值fα/2。 当 为负时，f 0.44 P m 2 2 fα/2称为牙侧角偏差的中径 2 当量。 计算公式如下： 当 为正时，f 0.291 P m 2 2 2
第九章 螺纹公差及检测
学 习 指 导
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；掌握普通螺纹的标注方 法。
§9.1 概述
1．螺纹的种类和使用要求
3、螺纹精度设计： 结合精度的确定： 精密级——用于精密联结螺纹。 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。 旋合长度的确定：一般多用N组。根据公称直径和螺距选
择。

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。 配合的选用：理论上，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。 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。
内螺纹公差带位置
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）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。
d0最佳＝0.577P
用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓放大成像，按被测 螺纹的影像测量螺纹的各个要素（中径d2 、螺距P和牙型 半角α/2 ）。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。
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， 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。用表达式即为：

外螺纹： d2m
d 2 MMS d 2 max d 2 s d 2 LMS d 2 min
举例：
外螺纹：M20－5g6g－S 内螺纹：M20×1.5－6H － LH 内外螺纹配合时：M20×2－6H/5g6g－S
例：有一M24×3 –5h的螺栓，公称中径d2=22.051mm, 测得其
实际中径d2实际=21.95mm,螺距累积误差ΔP∑=-50um, 左、右牙侧 角误差分别为Δα/2=60ˊ，Δα/2 =+80ˊ，试判断此螺栓的中径是 否合格？
2．螺纹部分术语及定义
1）基本牙型： 确定螺纹设计的基础。是在原始三角形(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。
2）螺距P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。 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 距离。 3）原始三角形高度H： 原始三角形顶点到底边的垂直距离。
10）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 轴向长度。
11）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。 ◆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(上偏差es)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 基本偏差(下偏差EI)后所形成的牙型。
3 H P 2
4）牙型高度：
3 2 5 H H H 8 8 8
5）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 直径。标准规定，普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径 尺寸。 ◆内螺纹的大径D又称“底径”,外螺纹的大径d又称“顶 径”。
6）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 直径。 ◆内螺纹的小径D1又称“顶径”,外螺纹的小径d1又称“底 径”。
7）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 牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，称为基本中径。
8）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
9）牙型角(α)和牙型半角(α/2)
◆牙型角是指在螺纹牙型上,两相邻牙侧间的夹角。对于 公制普通螺纹牙型角α＝60 °。 ◆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30°。
内螺纹 ΔPΣ
fp/2
外螺纹
螺距累积偏差对旋合性的影响示例（2）：
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N个螺牙的旋合长度内，内螺纹 存在ΔPΣ。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一个 数值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：
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N个螺距的累积误差为ΔPΣ(μm)。内、 外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具 有ΔPΣ的外螺纹旋入理想的内螺纹,就必须使外螺纹的中 径减小一个数值fp (μm)。
螺距累积偏差对旋合性的影响示例（1）：
L实际=nP1 L理论=nP
螺纹联接要实现其互换性,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 五个: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 误差,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。 ◆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。 ◆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。 因此对螺纹互换性影响较大的参数是中径、螺距和 牙型半角。
12）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。 ◆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。 ◆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。
§9.2 螺纹几何参数偏差对互换性的影响
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6级为基本级。
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（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。
（用于大尺寸普通螺纹、精密螺纹和传动螺纹的测量）
1）三针量法：
主要用于检验螺纹的单一中径尺寸d2，。是用三根直径 相同的精密量针放在螺纹槽内量出尺寸M，然后根据被测 螺纹的螺距P、牙型半角α/2及量针直径d0，按几何关系推 算出计算中径。
对普通螺纹（α＝60°）
d2＝M－3d0+0.866P 2）工具显微镜：
解：由表9－4知 Td2=160um 基本偏差es=0
d2max=22.051 d2min =21.891 fp=1.732 ︱ΔP∑︱=86.6 um
fα/2=0.291P


d2作用＝d2实际+（fp +fα/2）＝22.156 d2作用＞d2max 不合格 d2实际＞ d2min 合格 ∴此螺栓不合格
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:
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 可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性。
传动螺纹：
用于传递动力或精确的位移。如丝杠等。主要要求是传 递动力的可靠性，或传动比的稳定性（准确性）。
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、 不漏气和不漏油。
D2 s D2 LMS D2 max