v第九章 螺紋的公差配合與測(cè)量

1、第九章 螺紋的公差配合與測(cè)量本章要點(diǎn)：本章要點(diǎn)：1.了解螺紋的幾何參數(shù)及其對(duì)螺紋互換性的影響。 2.掌握梯形絲杠和滾動(dòng)螺旋副的技術(shù)要求、選用和標(biāo)注方法。 3.掌握普通螺紋的檢測(cè)方法。教學(xué)難點(diǎn)：1.單一中徑d2單一（或D2單一）的概念。2.作用中徑:D2作用D2單一-fp-f/2 d2作用d2單一+ fp+f/2 因而螺距、半角誤差在引起的變化后的螺紋配合中，為實(shí)際起作用的中徑。教學(xué)時(shí)數(shù)參考：教學(xué)時(shí)數(shù)參考：4 4授課方式：便于攜帶的常用量具授課方式：便于攜帶的常用量具+ +課堂教學(xué)：課堂教學(xué)：所用教具：常用量具如螺紋卡規(guī)；螺紋千分尺；所用教具：常用量具如螺紋卡規(guī)；螺紋千分尺； 螺紋塞規(guī)、環(huán)規(guī)等量

2、具。及教材、螺紋塞規(guī)、環(huán)規(guī)等量具。及教材、課件圖補(bǔ)充課件圖補(bǔ)充 第一節(jié) 概 述一、螺紋的分類及使用要求螺紋配合在機(jī)械制造及裝配安裝中是廣泛采用的一種結(jié)合形式，按用途不同可分為兩大類：1聯(lián)接螺紋主要用于緊固和聯(lián)接零件，因此又稱緊固螺紋。米制普通螺紋是使用最廣泛的一種，要求其有良好的旋人性和聯(lián)接的可靠性，牙型為三角形。2傳動(dòng)螺紋主要用于傳遞動(dòng)力或精確位移，要求具有足夠的強(qiáng)度和保證精確的位移。傳動(dòng)螺紋牙型有梯形、矩形等。機(jī)床中的絲杠、螺母常采用梯形牙型。二、普通螺紋的基本幾何參數(shù) 米制普通螺紋的基本牙型如圖9-1所示。它截去頂部和底部所形成的螺紋牙型，稱基本牙型。 (1)大徑D或d 它指與內(nèi)螺紋牙底

3、或外螺紋牙頂相重合的假想圓柱體直徑。國(guó)標(biāo)規(guī)定米制普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋的公稱直徑。(2)小徑D1或d1 它指與內(nèi)牙底相重合的假想圓柱體直徑。(3)中徑D2或d2 它為一假想的圓柱體直徑，其母線在H/2處，在此母線上牙體與牙槽的寬度相等。(4)單一中徑D2單-或d2單- 它為一假想圓柱體直徑，該圓柱體的母線在牙槽寬度等于P/2處，而不考慮牙體寬度大小。因它在實(shí)際螺紋上可以測(cè)得，它代表螺紋中徑的實(shí)際尺寸。圖9-1 普通螺紋基本牙型(5)螺距P 相鄰兩牙在中徑母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。(6)導(dǎo)程Ph 同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離，且Ph = nP（n為螺旋線數(shù)）。(

4、7)牙型角a與牙型半角/2 是指在螺紋牙型上相鄰兩牙側(cè)間的夾角，對(duì)米制普通螺紋= 60。/2是指牙側(cè)與螺紋軸線的垂線間的夾角，對(duì)米制普通螺紋/2 =30。 當(dāng)牙型角正確時(shí)，其牙型半角可能有誤差，如兩半角分別為29和31，故還應(yīng)測(cè)量半角。(8)原始三角形高度H H 指原始等邊三角形頂點(diǎn)到底邊的垂直距離，H = PH = P2 2。(9)牙型高度h h 指螺紋牙頂與牙底間的垂直距離，h h = 5H/8= 5H/8。(10)螺紋旋合長(zhǎng)度L 指兩配合螺紋沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長(zhǎng)度。3 第二節(jié) 普通螺紋各參數(shù)對(duì)互換性的影響 影響螺紋互換性的幾何參數(shù)有五個(gè)：大徑、中徑、小徑、螺距和牙型半角，其主要

5、因素是螺距誤差、牙型半角誤差和中徑誤差。因普通螺紋主要保證旋合性和聯(lián)接的可靠性，故標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定中徑公差，而不分別規(guī)定三項(xiàng)公差。一、螺距誤差的影晌螺距誤差包括局部誤差如單個(gè)螺距誤差和累積誤差，后者與旋合長(zhǎng)度有關(guān)，是主要因素。 由于螺距有誤差，在旋合長(zhǎng)度上產(chǎn)生螺距累積誤差P，使內(nèi)、外螺紋無(wú)法旋合，如圖9-2所示。 誤差P相當(dāng)于使外螺紋中徑增大一個(gè)fp值，此fp值稱為螺距誤差的中徑當(dāng)量或補(bǔ)償值。從abc中可知： 當(dāng) =60時(shí)， 。 2COtPfpPfp732.1圖9-2 螺距誤差對(duì)互換性的影響二、牙型半角誤差的影響二、牙型半角誤差的影響 牙型半角誤差可能是由于牙型角本身不準(zhǔn)確或由于它與軸線的相對(duì)位置不

6、正確而造成，也可能是兩者綜合誤差的結(jié)果。設(shè)內(nèi)螺紋具有理想牙型，外螺紋的中徑和螺距與內(nèi)螺紋相同，僅有半角誤差，現(xiàn)分為兩種情況討論。1)外螺紋牙型半角小于內(nèi)螺紋牙型半角，如圖9-3a所示。 /2 =外/2-內(nèi)/2 O，剖線部分產(chǎn)生靠近小徑處的干涉而不能旋合。 當(dāng)a =60，H =0.866P時(shí) 可得 一對(duì)內(nèi)外螺紋，實(shí)際制造與結(jié)合通幸同時(shí)產(chǎn)生上述兩種干涉，因此可按上述兩式的平均值計(jì)算： 當(dāng)左右牙型半角誤差不相等時(shí)， 可按 平均計(jì)算。 236.02pf2)外螺紋牙型半角大于內(nèi)螺紋牙型半角，如圖9-3b所示。則 /2 =外/2-內(nèi)/2 0 一剖線部分產(chǎn)生靠近小徑處的干涉而不能旋合。同理由DEF導(dǎo)出 20

7、.291sin2Hf 20.2912Pf 2 222左右 三、單一中徑誤差的影響 制造中螺紋的中徑誤差D2單-或d2單-，將直接影響螺紋的旋合性和結(jié)合強(qiáng)度。若D2單- d2單則結(jié)合過(guò)松而結(jié)合強(qiáng)度不足；若D2單 d2min=33.178mm，d2作用=d2單一 +P + /2 =(33.24 + 0.069 + 0.046) mm= 33.355mmd2max = 33.402mm 。該螺栓中徑合格，公差帶分布如圖9-5所示。 常用普通螺紋的各項(xiàng)參數(shù)見(jiàn)表9-1表94。 圖9-5 例9-1螺栓中徑公差和 各項(xiàng)誤 差的分布五、螺紋大、小徑的影響五、螺紋大、小徑的影響 螺紋制造為保證旋合，使內(nèi)螺紋的大

8、、小徑的實(shí)際尺寸大于外螺紋大、小徑的實(shí)際尺寸，不會(huì)影響配合及互換性。若內(nèi)螺紋的小徑過(guò)大或外螺紋的大徑過(guò)小，將影響螺紋聯(lián)接的強(qiáng)度，因此必須規(guī)定其公差，見(jiàn)表9-3。 第三節(jié)第三節(jié) 普通螺紋的公差與配合普通螺紋的公差與配合一、普通螺紋的公差帶一、普通螺紋的公差帶普通螺紋國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)( GB/T 197-2003)中規(guī)定了螺紋配合最小間隙為零的，以及侏讓間隙的螺紋公差和基本偏差。1螺紋的公差等級(jí)（表9-5）其中3級(jí)精度最高，9級(jí)精度最低，一般6級(jí)為基本級(jí)。各級(jí)公差值可分別查閱表9-3，表9-4。2螺紋的基本偏差 標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)內(nèi)螺紋的中徑，小徑規(guī)定采用G、H兩種公差帶位置，以下偏差EI為基本偏差，如圖9-6 a

9、)所示。 對(duì)外螺紋的中、大徑規(guī)定了e、f、g、h四種公差帶位置，以上偏差es為基本偏差，如圖9-6 b)所示。 普通螺紋的基本偏差值見(jiàn)表9-3。 3旋合長(zhǎng)度與配合精度 螺紋的配合精度不僅與公差等級(jí)有關(guān)，而且與旋合長(zhǎng)度密切相關(guān)。螺紋旋合長(zhǎng)度分：短旋合長(zhǎng)度S，中等旋合長(zhǎng)度N和長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度L三組。 螺紋公差帶按短、中、長(zhǎng)三組旋合長(zhǎng)度給出了精密、中等、及粗糙三種公差精度。這是衡量螺紋質(zhì)量的綜合指標(biāo)。對(duì)對(duì)于不同旋合長(zhǎng)度組的螺紋，應(yīng)采用不同的公差等級(jí)，以保證同一精度下螺紋配合精度和加工難易程度差不多，各種旋合長(zhǎng)度的數(shù)值見(jiàn)表9-6。二、螺紋公差帶的選用二、螺紋公差帶的選用 選用公差帶與配合：由螺紋公差等級(jí)和公

10、差帶位置組合，可得到各種公差帶。對(duì)內(nèi)螺紋規(guī)定了11個(gè)選用公差帶，對(duì)外螺紋規(guī)定了13個(gè)選用公差帶。精密級(jí)：適用于精密螺紋，當(dāng)要求配合性質(zhì)變動(dòng)較小時(shí)采用，如飛機(jī)上采用的4h及4H、5H的螺紋。中等級(jí)：一般用途選用，如6H、6h、6g等。粗糙級(jí)：對(duì)精度要求不高或制造比較困難時(shí)采用，如7H、8h熱軋棒料螺紋、長(zhǎng)不通孔螺紋。內(nèi)、外螺紋公差帶的選用原則是：滿足使用要求，為保證足夠的聯(lián)接強(qiáng)度，完工后的螺紋最好組合成H/g，H/h或G/h的配合。H/h最小間隙為零，應(yīng)用最廣。 其它的配合應(yīng)用在易裝拆、高溫下或需涂鍍保護(hù)層的螺紋。對(duì)需鍍較厚保護(hù)層的螺紋可選H/f、H/e等配合。鍍后實(shí)際輪廓上的任何點(diǎn)均不應(yīng)超越按

11、H、h確定的最大實(shí)體牙型。 三、螺紋標(biāo)記( GB/T 197-2003) 螺紋的完整標(biāo)記由螺紋特征代號(hào)（M，米制普通螺紋），尺寸代號(hào)（公稱直徑X螺距），螺紋公差帶代號(hào)（中徑和頂徑公差帶代號(hào)），必須說(shuō)明的信息標(biāo)記代號(hào)（短、長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度、左旋螺紋）四部分組成。 裝配圖上，其內(nèi)外螺紋公差帶代號(hào)用斜線分開(kāi)，斜線左表示內(nèi)螺紋，斜線右表示外螺紋公差帶代號(hào)。如：M202- 6H / 5g6g -LH 例9-4 簡(jiǎn)化標(biāo)注 M10可表示為公稱直徑10mm、螺距為1.5mm、粗牙、單線、公差帶為6H、中等旋合長(zhǎng)度、中等精度的右旋螺紋；或公差帶為6g（其他項(xiàng)與前相同）的外螺紋；或是6H/6g（其他項(xiàng)與前相同）的螺旋副

12、。至于是內(nèi)螺紋、外螺紋、還是螺旋副，則要由具體情況而定。第四節(jié)第四節(jié) 梯形螺紋絲杠、螺母技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介梯形螺紋絲杠、螺母技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介一、概述一、概述 1) 1)梯形螺紋的主要用途是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，因傳動(dòng)平穩(wěn)、可靠，常用它將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，如機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)、車床尾座、壓力機(jī)等均被廣泛采用。由于國(guó)標(biāo)梯形螺紋( GB/T 5796.15796. 4-2005)適用于一般機(jī)械傳動(dòng)和緊固的梯形螺紋聯(lián)接，不適用于精密傳動(dòng)絲杠。它采用了普通螺紋的公差原理，主要參數(shù)為：牙型角30的單線螺紋、公稱直徑d和螺距尸，外螺紋大徑是基本尺寸。絲杠與螺母的中徑基本尺寸相同，但大、小徑的基本尺寸各不相同，因此有裝配間

13、隙。如圖9-7所示。 標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了中等和粗糙兩種精度，一般傳力螺旋和重載調(diào)整螺旋多選中等精度，要求不高時(shí)，可選粗糙精度。其中徑公差帶見(jiàn)表9-9。圖9-7 螺紋牙型 a）基本牙型 b） 設(shè)計(jì)牙型2)對(duì)專用作精確運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)梯形螺紋，如金屬切削機(jī)床的絲杠副，對(duì)螺旋線誤差有較嚴(yán)格的要求，需要更高的精度，則應(yīng)根據(jù)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 2886-2008機(jī)床梯形絲杠、螺母技術(shù)條件確定其精度要求及檢驗(yàn)方法。 各級(jí)精度的常用范圍是：3級(jí)和4級(jí)用于超高精度的坐標(biāo)鏜床和坐標(biāo)磨床的傳動(dòng)定位絲杠和螺母。5、6級(jí)用于高精度的螺紋磨床，齒輪磨床和絲杠車床中的主傳動(dòng)絲杠和螺母。 7級(jí)用于精密螺紋車床、齒輪機(jī)床、鏜床和平面磨

14、床等的精確傳動(dòng)絲杠和螺母。8級(jí)用于臥式車床和普通銑床的進(jìn)給絲杠和螺母。9級(jí)用于低精度的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。三、絲杠副傳動(dòng)精度等級(jí)的選用實(shí)三、絲杠副傳動(dòng)精度等級(jí)的選用實(shí)即按GB/T 5796. 4-2005選絲杠Tr18x4LH -7e、螺母為Tr18x4LH - 7H，并對(duì)螺紋部分進(jìn)行標(biāo)注，如圖9-8a、b（其中7e、7H僅為外、內(nèi)螺紋中徑的公差帶、中等旋合長(zhǎng)度）所示。 圖9-8 梯形絲杠副 a)尾座絲杠 b）尾座螺母此圖按4版2次印刷改臺(tái)寬8mm處粗糙度的標(biāo)注 圖9-8 梯形絲杠副 a)尾座絲杠 b）尾座螺母圖9-11 銑床絲杠工作圖BACK七、梯形螺紋的標(biāo)記七、梯形螺紋的標(biāo)記單個(gè)螺紋：Tr40 x1

15、4 (P7) LH -8e； Tr40 x7 -7H螺旋副： Tr40 x7 -7H/7e - L 標(biāo)注按GB/T 5796. 4-2005為：螺紋種類代號(hào)Tr后跟公稱直徑X導(dǎo)程（或P螺距）；旋向代號(hào)（左旋為L(zhǎng)H），右旋不寫，依次接公差帶代號(hào)和旋合長(zhǎng)度代號(hào)，中等旋合長(zhǎng)度不標(biāo)N。1粗車螺紋后，時(shí)效處理。2螺距公差p0.012 mm。3螺距累積公差 在任意60, 300mm螺紋長(zhǎng)度內(nèi)P60 O.02mm，P3000.035mm，有效長(zhǎng)度內(nèi)PLu0.07mm。4螺紋有效長(zhǎng)度上中徑尺寸的一致性為0.05mm。5一般公差按GB/T 1804-m6未注幾何公差按GB/T1184-1996 -K級(jí)。圖9-1

16、2 滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的組成a）外循環(huán) b）內(nèi)循環(huán)1-螺母 2-鋼球 3-擋球器（圖a） 返向器（圖b） 4-螺桿第六節(jié) 螺紋測(cè)量簡(jiǎn)述螺紋的測(cè)量方法可分為綜合檢驗(yàn)和單項(xiàng)測(cè)量。一、綜合檢驗(yàn) 主要用于只要求保證可旋合性的螺紋，用螺紋極限量規(guī)按泰勒原則進(jìn)行檢驗(yàn)。 在成批生產(chǎn)中，用螺紋量規(guī)同時(shí)檢驗(yàn)幾個(gè)要素。通端控制作用中徑不超過(guò)最大實(shí)體尺寸d2max或D2min，同時(shí)也控制了d1max或D1min。采用完整牙型，其螺紋長(zhǎng)度與被檢螺紋的旋合長(zhǎng)度相同。止端控制實(shí)際中徑不超過(guò)最小實(shí)體尺寸d2min?；駾2max。采用螺牙圈數(shù)減少的截短牙型。 用螺紋環(huán)規(guī)檢驗(yàn)螺栓如圖9-16所示，用螺紋塞規(guī)檢驗(yàn)螺母如圖9-17所示。

17、圖9-16 用螺紋環(huán)規(guī)檢驗(yàn)螺栓圖9-17 用螺紋塞規(guī)檢驗(yàn)螺母二、單項(xiàng)測(cè)量二、單項(xiàng)測(cè)量對(duì)于低精度外螺紋，可用螺紋千分尺直接測(cè)量d2單 值（不同的測(cè)頭，以適合不同的牙型和螺距）。在車間中，常使用齒形樣板和螺紋卡規(guī)檢驗(yàn)牙型半角/2和螺距P的加工誤差，如圖9-18所示。三、用其它量?jī)x測(cè)量螺紋見(jiàn)圖片三、用其它量?jī)x測(cè)量螺紋見(jiàn)圖片 圖9-18 低精度外螺紋測(cè)量a)螺紋千分尺 b）外螺紋的測(cè)量 c）螺紋卡規(guī) 1、2-測(cè)頭 3-校對(duì)板用螺紋千分尺測(cè)螺紋中徑螺紋千分尺圖9-19 杠桿千分尺用三針測(cè)量中徑a）杠桿千分尺 b）三針1-活動(dòng)量砧 2-測(cè)微螺桿 3）刻度套筒 4-微分筒 5-尺體 6-指標(biāo) 7-表盤 8-

18、退讓按鈕 9-制動(dòng)環(huán) 10-調(diào)整鈕螺紋環(huán)規(guī)螺紋塞規(guī)萬(wàn)能工具顯微鏡圖9-20 大型工具顯微鏡1-目鏡 2-旋轉(zhuǎn)米字線手輪 3-角度度數(shù)目鏡光源 4-光學(xué)放大鏡組 5-頂尖座 6-圓工作臺(tái) 7-橫向千分尺 8-底座 9-圓工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪 10-頂尖 11-縱向千分尺 12-立柱傾斜手輪 13-連接座 14-立柱 15-力臂 16-鎖緊螺釘 17-升降手輪 18-角度目鏡圖9-21 影像法測(cè)量示意圖 圖9-22 軸切法測(cè)量示意圖 a)測(cè)量刀 b)軸切法 本章小結(jié)： 本章學(xué)習(xí)了普通螺紋的幾何參數(shù)及其對(duì)互換性的影響；螺紋公差配合中，基本偏差、公差帶的特點(diǎn)；旋合長(zhǎng)度、螺紋標(biāo)注等。介紹了螺紋的單項(xiàng)或綜合測(cè)量方法。 對(duì)梯形絲杠副和滾動(dòng)螺旋副的應(yīng)用特點(diǎn)，技術(shù)參數(shù)、公差項(xiàng)目、標(biāo)注等作了說(shuō)明，以備選擇使用。 習(xí)題與練習(xí)九習(xí)題與練習(xí)九9-1 在成批生產(chǎn)中，螺紋用綜合檢驗(yàn)法測(cè)量，其內(nèi)螺紋用 檢驗(yàn)；其外螺紋用 檢驗(yàn)。對(duì)小批量或精密螺紋，一般用 測(cè)量各參數(shù)。9-2 以外螺紋為例，試比較螺紋的中徑、單一中徑、作用中徑之間的異同點(diǎn)。如何判斷中徑的合格性？9-3 查表確定M20-6H/6g內(nèi)、外螺紋的中徑、小徑和大徑的極限偏差；計(jì)算內(nèi)、外螺紋的中徑、小徑和大徑的極限尺寸；繪出內(nèi)、外螺紋的公差帶圖。9-4 有一M242-6H螺母，