第八章圓柱螺紋公差與檢測.ppt

1、第八章 圓柱螺紋公差與檢測,基本要求：了解螺紋結(jié)合的種類、基本牙型及主要幾何參數(shù)，螺紋幾何參數(shù)對互換性的影響 ； 掌握作用中徑、及螺紋中徑公差的合格性條件； 了解螺紋的公差帶、基本偏差及公差帶與配合的選用； 掌握螺紋精度概念及圖樣上的標(biāo)注，學(xué)會螺紋結(jié)合的標(biāo)注及精度設(shè)計； 重點難點：掌握作用中徑、及螺紋中徑合格性的判定；掌握螺紋精度概念及圖樣上的標(biāo)注。,有關(guān)普通螺紋的國家標(biāo)準(zhǔn),GB/T 14791-93螺紋術(shù)語 GB/T192-2003 普通螺紋 基本牙型 GB/T193-2003 普通螺紋 直徑與螺距系列 GB/T196-2003 普通螺紋 基本尺寸 GB/T197-2003 普通螺紋 公差,

2、一、 螺紋的種類和使用要求,在機(jī)器制造和儀器制造中，螺紋聯(lián)接和傳動的應(yīng)用非常廣泛，按結(jié)合性質(zhì)和使用要求不同，可分為三類: 普通螺紋、傳動螺紋和緊密螺紋。,普通螺紋絲錐,1 概述,1、普通螺紋（M）,通常也稱緊固螺紋，其牙型呈三角型，牙型角為60度，分為粗牙和細(xì)牙兩種，在機(jī)械制造中用于可拆的連接。如螺栓和螺母的連接，螺釘與機(jī)體的連接。 主要用于聯(lián)接和緊固各種機(jī)械零件。一般連接多用粗牙。細(xì)牙用于薄臂零件或受變載荷、振動及沖擊載荷的 聯(lián)結(jié)，還可用于微調(diào)機(jī)構(gòu)。 這類螺紋聯(lián)接的使用要求是：可旋合性和連接的可靠性。一是便于裝配和拆卸；二是要保證一定的聯(lián)接強度，使其不過早地?fù)p壞和不自動松脫。這類螺紋的結(jié)合，

3、其牙側(cè)間的最小間隙等于或接近于零，相當(dāng)于圓柱體配合中的幾種小間隙配合。 如：公制普通螺紋。,這類螺紋通常用于傳遞動力或位移。 螺紋聯(lián)接的使用要求是：傳遞動力的可靠性或傳遞位移的準(zhǔn)確性和具有一定的間隙。 如機(jī)床中的絲杠螺母副 和量儀中的測微螺旋副。,2、傳動螺紋,這類螺紋用于密封聯(lián)接。螺紋的 使用要求是結(jié)合緊密，不漏水、 不漏氣和不漏油。對緊密螺紋的 使用要求是結(jié)合應(yīng)具有一定的過盈。 如管螺紋。 如不銹鋼活接頭、外絲、直通、三叉、彎頭。 螺紋若按牙型分，有三角形螺紋、梯形螺紋和鋸齒形螺紋。 各種螺紋的使用要求不同，牙型也有所不同，它們的精度要求也不同。 本章主要介紹使用最廣泛的普通三角形螺紋的精

4、度。,3、緊密螺紋（管螺紋）,普通螺紋基本牙型： 其基本牙型是將原始三角形(等邊三角形)的頂部截去H/8和底部截去H/4所形成的內(nèi)、外螺紋共有的理論牙型。螺紋的幾何參數(shù)取決于螺紋軸向剖面內(nèi)的基本牙型。,二、螺紋的基本牙型和主要幾何參數(shù),普通螺紋的幾何參數(shù),大徑：是指與內(nèi)螺紋牙底或外螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑。相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋的大徑基本尺寸相等，即D =d 。 普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋公稱直徑尺寸。,小徑：是指與內(nèi)螺紋牙頂或外螺紋牙底相切的假想圓柱的直徑。相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋的小徑基本尺寸相等，即：D=d1。,中徑：是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過螺紋牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方

5、，此假想圓柱稱為中徑圓柱。中徑圓柱的母線稱為中徑線，其軸線即為螺紋軸線,相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋中徑的基本尺寸相等，即D=d。,螺距 :是指相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。,牙型半角（/2）：是指在螺紋牙型上牙側(cè)與螺紋軸線的垂直線間的夾角。普通螺紋的牙型半角為30。,螺紋旋合長度：是指內(nèi)外螺紋旋合時螺旋面接觸部分的軸向長度。(兩螺紋咬合部分的長度）,單一中徑:是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過牙型上溝槽寬度等于螺距基本尺寸一半的地方。用以表示螺紋中徑的實際尺寸。（D2s，d2s） 螺紋的接觸高度h：是指在兩個相互配合螺紋的牙型上，它們的牙側(cè)重合部分在垂直于螺紋軸線的方向上的距離。,2

6、螺紋幾何參數(shù)誤差對互換性的影響,要實現(xiàn)螺紋的互換性，必須滿足其使用要求，即保證其旋合性和連接強度。 由于螺紋旋合后主要是依靠螺牙側(cè)面工作，如果內(nèi)、外螺紋的牙側(cè)接觸不均勻，就會造成負(fù)荷分布不均，勢必降低螺紋的配合均勻性和聯(lián)接強度。 在螺紋加工過程中，其主要幾何參數(shù)中，大徑、中徑、小徑和螺距、牙型半角等不可避免地會產(chǎn)生一定的加工誤差，而這些加工誤差對螺紋的互換性都將產(chǎn)生不同程度的影響。 對螺紋互換性影響較大的參數(shù)是螺紋中徑、螺距和牙型半角。,內(nèi)、外螺紋加工后,外螺紋的大徑和小徑要分別小于內(nèi)螺紋的大徑和小徑，才能保證旋合性。為了保證螺紋的連接強度，螺紋的牙底應(yīng)制成圓弧形狀。 下面分別介紹：螺紋中徑偏

7、差、螺距誤差和牙型半角誤差對螺紋互換性的影響。,中徑偏差的影響,中徑偏差：是指中徑的實際尺寸(以單一中徑體現(xiàn))與基本尺寸之代數(shù)差。 就外螺紋而言，中徑若比內(nèi)螺紋大，必然影響旋合性；若過小，則會使牙側(cè)間的間隙增大，聯(lián)接強度降低。 要控制螺紋的中徑偏差，國標(biāo)中規(guī)定了普通螺紋的中徑公差。參見教材P268附表9-3,螺距偏差可分為單個螺距偏差和螺距累積誤差兩種。 單個螺距偏差：是指單個螺距的實際值與其基本值之代數(shù)差，它與旋合長度無關(guān)。 螺距累積誤差：是指在規(guī)定的螺紋長度內(nèi)，任意兩同名牙側(cè)與中徑線交點間的實際軸向距離與其基本值的最大差值的絕對值，它與旋合長度有關(guān)。螺距累積誤差對互換性的影響更為明顯。 如

8、圖：相互結(jié)合的內(nèi)、外螺紋的螺距基本值為P，假設(shè)內(nèi)螺紋為理想螺紋，而外螺紋存在螺距誤差，它的n個螺距的實際軸向距離L外大于基本值nP，因此，它的螺距累計誤差為：P= L外-nP。螺距累計誤差使內(nèi)、外螺紋牙側(cè)產(chǎn)生干涉而不能旋合。,螺距誤差的影響,為了使上述具有螺距累計誤差的外螺紋能夠旋入理想的內(nèi)螺紋，應(yīng)將干涉部分切掉，使其牙側(cè)上的B點移置與內(nèi)螺紋牙側(cè)上的C點相接觸。也就是說，將外螺紋中徑減小一個數(shù)值fp，使外螺紋輪廓剛好能被內(nèi)螺紋輪廓包容。 fp稱為螺距誤差的中徑當(dāng)量，見164頁說明。,同理，假設(shè)外螺紋具有基本牙型，與僅存在螺距偏差的內(nèi)螺紋結(jié)合。設(shè)在N個螺牙的旋合長度內(nèi)，內(nèi)螺紋存在P。為保證旋合性

9、，就必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個數(shù)值Fp。fp（ Fp）就是為補償螺距累積誤差而折算到中徑上的數(shù)值，稱為螺距誤差的中徑當(dāng)量。兩種情況下的當(dāng)量計算公式為：,牙型半角偏差：是指牙型半角的實際值對公稱值的代數(shù)差，是螺紋牙側(cè)的形狀誤差和螺紋牙側(cè)相對于螺紋軸線的位置誤差。對螺紋的旋合性和聯(lián)接強度均有影響。牙型半角偏差對旋合性的影響如圖所示。,牙型半角偏差的影響,外螺紋：為了使具有牙側(cè)角的外螺紋能夠旋入理想的內(nèi)螺紋，保證旋合性，外螺紋存在牙型半角偏差時，必須將外螺紋牙型沿垂直螺紋軸線的方向下移，從而使外螺紋的中徑減小一個數(shù)值f/2。 內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋存在牙型半角偏差時，必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個數(shù)值F/2，該值稱

10、為牙型半角偏差的中徑當(dāng)量。 牙型半角偏差的計算公式如下：,作用中徑對螺紋旋合性的影響,影響螺紋互換性的參數(shù)主要是中徑、螺距和牙型半角。由于螺距誤差和牙型半角誤差對螺紋互換性的影響可以折算為中徑當(dāng)量，因此，可以不單獨規(guī)定螺距公差和牙型半角公差，而僅規(guī)定一項中徑公差，以控制中徑偏差、螺距誤差和牙型半角誤差的綜合結(jié)果。,作用中徑：旋合時，在旋合長度內(nèi)實際起作用的中徑。螺紋作用中徑反映了螺紋中徑的實際尺寸（即單一中徑）與螺距誤差、牙型半角誤差的綜合作用結(jié)果。,作用中徑的度量：在規(guī)定的旋合長度內(nèi)，恰好包容實際外（內(nèi)）螺紋的一個理想內(nèi)（外）螺紋的中徑稱為外（內(nèi)）螺紋作用中徑d2m（D2m），它可以表達(dá)為：

11、,外螺紋,內(nèi)螺紋,對于普通螺紋，影響其互換性的主要參數(shù)是：中徑偏差、螺距誤差和牙型半角誤差。由于螺距誤差和牙型半角誤差對螺紋互換性的影響均可以折算成中徑當(dāng)量，并與中徑尺寸偏差形成作用中徑。 考慮到作用中徑的存在，可以不單獨規(guī)定螺距公差和牙型半角公差，而僅規(guī)定一項中徑公差，用以控制中徑本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的綜合影響。,由于作用中徑的存在以及螺紋中徑公差的綜合性，因此：中徑合格與否是衡量螺紋互換性的主要依據(jù)。判斷中徑的合格性應(yīng)遵循泰勒原則: 實際螺紋的作用中徑不允許超出最大實體牙型的中徑，任何部位的單一中徑不允許超出最小實體牙型的中徑。用公式表達(dá)即為： 外螺紋： 內(nèi)螺紋：,螺紋中

12、徑合格性的判斷,螺紋中徑合格性判斷示例 泰勒原則,3 普通螺紋的公差與配合,螺紋公差與配合的基本結(jié)構(gòu)： 在普螺紋公差與配合標(biāo)準(zhǔn)中，只對中徑和頂徑規(guī)定了公差，而對底徑?jīng)]給公差，要求由刀具控制。 在螺紋加工過程中，由于旋合長度的不同，加工的難易程度也不同。通常短旋合長度容易加工和裝配；長旋合長度加工較難保證精度，在裝配時由于彎曲和螺距誤差的影響，也較難保證配合的性質(zhì)，因此，螺紋精度由公差帶和旋合長度構(gòu)成。 我們可以用下列框圖表示：,普通螺紋公差帶與螺紋精度的構(gòu)成,螺紋公差帶,公差帶的大小和公差等級：公差帶的大小由公差值確定，表示螺紋直徑尺寸的允許變動量。內(nèi)外螺紋中徑和頂徑的公差等級見表。其中6級為

13、基本級。 公差帶的位置和基本偏差 :公差帶的位置是指公差帶相對于基本牙型的距離，該距離由基本偏差決定。規(guī)定內(nèi)螺紋的下偏差（EI）和外螺紋的上偏差（es）為基本偏差。 對內(nèi)螺紋規(guī)定代號為H和G的兩種基本偏差；對外螺紋規(guī)定代號為e、f、g、h四種基本偏差。基本偏差值見下圖。,螺紋中徑和頂徑的基本偏差,螺紋結(jié)合的精度不僅與螺紋公差帶大小有關(guān)，還與螺紋的旋合長度有關(guān)。 旋合長度愈長，螺距的累積誤差愈大，較難旋合，且加工長螺紋比短螺紋難以保證精度。因此對不同的旋合長度規(guī)定不同大小的公差帶，旋合長度是螺紋精度設(shè)計中必須考慮的因素。 國標(biāo)中規(guī)定了不同直徑和螺距所對應(yīng)的旋合長度，分為短（S）、中（N）、長（L

14、）三種旋合長度。 國標(biāo)按螺紋公差等級和旋合長度規(guī)定了三種類型的公差帶，分別是精密級、中等級和粗糙級，代表著不同的加工難度。,螺紋公差等級與旋合長度,結(jié)合精度的確定： 精密級用于精密聯(lián)結(jié)螺紋。(如有配合性質(zhì)要求或定心精度要求） 中等級用于一般用途聯(lián)結(jié)。 粗糙級用于要求不高及制造困難的螺紋。（盲孔加工） 旋合長度的確定：一般多用N組（中等旋合長度）。根據(jù)公稱直徑和螺距選擇，見附表9-3。 公差帶的確定：是螺紋公差等級和基本偏差的組合。表示方法是：公差等級后加上基本偏差代號。如外螺紋：6f；內(nèi)螺紋：6H。與普通尺寸標(biāo)注有差別。見169頁表9-1普通螺紋的推薦公差帶。,螺紋精度設(shè)計,配合的選用：理論上

15、，表中的內(nèi)外螺紋可以構(gòu)成各種配合，但從保證足夠的接觸高度出發(fā)，最好選用H/g、H/h、G/h的配合。 表面粗糙度：國標(biāo)有普通螺紋的表面粗糙度推薦值，見附表9-4。 一般情況下，選用中等精度、中等旋合長度的公差帶，即內(nèi)螺紋公差帶常選6H、外螺紋公差帶6h、6g應(yīng)用較廣。,完整的螺紋標(biāo)記由螺紋代號（M）、尺寸（含螺紋公稱直徑、螺距）、螺紋公差帶代號（按中徑、頂徑順序）和螺紋旋合長度或旋向等組成，中間用“”隔開。 舉例： 外螺紋：M205g6gS LH 內(nèi)螺紋：M201.56H 內(nèi)外螺紋配合時：M2026H/5g6gL 注意： 1）螺紋代號：粗牙普通螺紋用“M”及公稱直徑表示，細(xì)牙普通螺紋還應(yīng)加注螺

16、距，用“”連接。左旋螺紋應(yīng)在旋合長度代號后加注“LH”，右旋螺紋則不標(biāo)注。,普通螺紋的標(biāo)記,2）螺紋公差帶代號：包括中徑公差帶代號和頂徑公差帶代號，若兩者代號相同，只標(biāo)注一個代號。若兩者代號不同，則前者為中徑公差帶代號，后者為頂徑公差帶代號。 3）旋合長度代號：可標(biāo)注旋合長度代號，也可直接標(biāo)注旋合長度數(shù)值。當(dāng)采用中等旋合長度時，“N”省略不標(biāo)。,例題：有一外螺紋M2426g，加工后測量得單一中徑d2s22450mm，P40m，1-30，2+70。試計算作用中徑d2m ，并判斷中徑的合格性。,解： (1)確定中徑極限尺寸 由附表9-1查得中徑基本尺寸d222701mm。由附表9-2和附表9-3分

17、別查得基本偏差(上偏差)es-38m和中徑公差Td2170m，則中徑的下偏差eies-Td2-208m。 因此，中徑最大極限尺寸d2maxd2十es22663mm， 最小極限尺寸d2mind2十ei22493mm。,(2)計算螺距誤差和牙型半角偏差的中徑當(dāng)量及作用中徑 由式(9-1)得 fP1732P1732406928m 由式(9-2)得 f/2 00732(330十270)3358m 因此，由式(9-3)可計算外螺紋的作用中徑 d2m d2s+（fp+f/2 ）22450十(6928十3358)10-3 22533mm (3)判斷中徑的合格性 d2m22533mmd2max22663mm，可知，能夠保證旋合性。而d2s22450mmd2min22493mm，不能保證聯(lián)接強度。 所以，該螺紋不合格。,普通螺紋的檢測,一、綜合檢驗 是指按泰勒原則使用螺紋量規(guī)檢驗被測螺紋各個幾何參 數(shù)的誤差綜合結(jié)果。 二、單項測量 是指對被測螺紋的各個實際幾何參數(shù)分別進(jìn)行測量，主 要用于精密螺紋、螺紋量規(guī)、螺紋刀具和絲杠螺紋的測量。 1、三針法測量外螺紋單一中徑 2、影像法測量外螺紋幾何參數(shù) 3、用螺紋千分尺測量外螺紋中徑,三坐標(biāo)測量機(jī),該機(jī)是一種小型化、經(jīng)濟(jì)實用型測量機(jī)。主要用于工件的幾