公差配合與幾何精度檢測(cè)-螺紋精度與檢測(cè)

螺紋精度與檢測(cè)螺紋的基礎(chǔ)知識(shí)9.1影響螺紋互換性的因素及中徑合格性判斷條件9.2螺紋的公差帶9.3螺紋精度檢測(cè)9.4 螺紋加工產(chǎn)生的誤差不可避免，誤差過(guò)大將直接影響螺紋的正常連接與互換性，而誤差過(guò)小使得螺紋加工成本上升。 分析導(dǎo)致誤差的因素和實(shí)現(xiàn)互換的條件，并對(duì)誤差加以規(guī)范與限制，是設(shè)計(jì)人員必須考慮的問(wèn)題。 本章介紹影響螺紋互換性的因素和實(shí)現(xiàn)互換的條件，介紹螺紋公差與配合的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及選用，并對(duì)螺紋檢測(cè)予以簡(jiǎn)單介紹。9.1螺紋的基礎(chǔ)知識(shí)【本節(jié)要求】掌握螺紋的基本參數(shù)。掌握螺紋的標(biāo)記及在圖樣上的標(biāo)注。1．螺紋的種類(lèi) 螺紋的種類(lèi)很多，分類(lèi)方法有多種。 根據(jù)用途，可分為連接螺紋和傳動(dòng)螺紋，根據(jù)基本牙型，可分為三角螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋和矩形螺紋等。 螺紋的種類(lèi)、牙型及代號(hào)和使用要求如表9-1所示。2．螺紋的主要幾何參數(shù) 在通過(guò)螺紋軸線的剖面內(nèi)，按規(guī)定的削平高度截去原始三角形的頂部和底部形成螺紋牙型，如圖9-1（a）所示。 該牙型全部尺寸均為公稱(chēng)尺寸，故稱(chēng)為基本牙型。圖9-1普通螺紋的公稱(chēng)尺寸圖9-2螺紋旋合長(zhǎng)度圖9-3單一中徑3．普通螺紋的標(biāo)記 螺紋的完整標(biāo)記由螺紋代號(hào)、螺紋公差代號(hào)和旋合長(zhǎng)度3部分組成，各部分間用“－”隔開(kāi)： 牙型代號(hào)公稱(chēng)直徑×螺距（導(dǎo)程線數(shù)）旋向－中、頂徑公差帶代號(hào)－旋合長(zhǎng)度代號(hào) ①在零件圖上，內(nèi)、外螺紋如下標(biāo)記（標(biāo)注在大徑引出的尺寸線上）。 ②裝配圖上，公差帶代號(hào)用斜線分開(kāi)，分子為內(nèi)螺紋、分母為外螺紋。9.2影響螺紋互換性的因素及中徑合格性判斷條件【本節(jié)要求】掌握影響螺紋互換性的因素及中徑合格性判斷條件。1．影響螺紋互換性的因素 保證螺紋互換性的基本要求是：螺紋應(yīng)具有良好的可旋合性和連接的可靠性。 影響螺紋互換性的因素有：螺紋的大徑、中徑、小徑、螺距和牙型半角等處的誤差。 由于螺紋的大徑和小徑處留有間隙，一般不會(huì)影響配合性質(zhì)。 而內(nèi)、外螺紋在中徑處旋合，是依靠旋合后牙側(cè)面接觸的均勻性來(lái)實(shí)現(xiàn)連接的。 因此，影響螺紋互換性的主要因素是中徑誤差、螺距誤差和牙型半角誤差。中徑誤差是指實(shí)際中徑與理論中徑之差。 若內(nèi)螺紋中徑過(guò)小、外螺紋中徑過(guò)大，則影響旋合性；反之，將影響連接強(qiáng)度。螺距誤差是指實(shí)際螺距與理論螺距之差，它包括螺距單個(gè)誤差和螺距累積誤差

P∑。后者與旋合長(zhǎng)度有關(guān)，是主要影響因素，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)、外螺紋在旋合時(shí)發(fā)生干涉。 假設(shè)一對(duì)內(nèi)、外螺紋連接，中徑及牙型角均無(wú)誤差，內(nèi)螺紋是理想牙型。 在旋合長(zhǎng)度內(nèi)，外螺紋出現(xiàn)累積誤差

P∑

，外螺紋的螺距累積誤差使旋合時(shí)產(chǎn)生干涉而無(wú)法旋合，此時(shí)相當(dāng)于使外螺紋中徑增大了一個(gè)數(shù)值，此值稱(chēng)為螺距誤差的中徑當(dāng)量fp。 為了使產(chǎn)生螺距累積誤差的外螺紋可旋入理想的內(nèi)螺紋中去，應(yīng)把外螺紋中徑減少一個(gè)fp數(shù)值。

fP計(jì)算公式的推導(dǎo)見(jiàn)章后★內(nèi)容。牙型半角誤差是指實(shí)際牙型半角與理論牙型半角之差。如果牙型半角產(chǎn)生誤差，內(nèi)、外螺紋旋合時(shí)就會(huì)發(fā)生干涉。2．作用中徑（D2作用、d2作用） 作用中徑是指在規(guī)定的旋合長(zhǎng)度內(nèi)，恰好包容實(shí)際螺紋的一個(gè)假想螺紋的中徑。 這是在螺距誤差、牙型半角誤差綜合影響下形成的實(shí)際中徑，是螺紋旋合時(shí)起作用的中徑。假設(shè)內(nèi)螺紋為理想牙型，當(dāng)產(chǎn)生了螺距誤差、牙型半角誤差的外螺紋與其旋合時(shí)，使旋合變緊，其效果好像是外螺紋增大了。這個(gè)增大的中徑就是與內(nèi)螺紋旋合時(shí)起作用的中徑，它等于外螺紋的單一中徑與螺距、牙型半角誤差在中徑上的當(dāng)量之和，即同理，假設(shè)外螺紋為理想牙型，當(dāng)與產(chǎn)生螺距誤差、牙型半角誤差的內(nèi)螺紋旋合時(shí)，使旋合也變緊，其效果好像是內(nèi)螺紋減小了。這個(gè)減小的中徑就是與外螺紋旋合時(shí)起作用的中徑，它等于內(nèi)螺紋的單一中徑與螺距、牙型半角誤差在中徑上的當(dāng)量之差，即顯然，為了使內(nèi)、外螺紋能夠自由旋合，應(yīng)保證D2作用≥d2作用。3．中徑合格性判斷條件圖9-4合格性條件示意圖9.3螺紋的公差帶1．螺紋的公差等級(jí) 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)公差值如表9-6和表9-7所示。2．螺紋的基本偏差

螺紋的基本偏差是指公差帶兩極限偏差中靠近零線的那個(gè)偏差，它確定了公差帶相對(duì)基本牙型的位置。 由于螺紋連接的配合性質(zhì)只能是間隙配合，故內(nèi)螺紋的基本偏差是下偏差（EI），外螺紋的基本偏差是上偏差（es）。 國(guó)標(biāo)GB/T197—2003對(duì)內(nèi)螺紋規(guī)定了兩種基本偏差，其代號(hào)為G、H，如圖9-5（a）、（b）所示。 對(duì)外螺紋規(guī)定了4種基本偏差，其代號(hào)為e、f、g、h，如圖9-5（c）、（d）所示。 普通螺紋的基本偏差值如表9-7所示。圖9-5內(nèi)、外螺紋的基本偏差3．螺紋的旋合長(zhǎng)度 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了長(zhǎng)、中、短3種旋合長(zhǎng)度，分別用代號(hào)L、N、S表示。 其數(shù)值如表9-8所示。 一般情況下選用中等旋合長(zhǎng)度N，只有當(dāng)結(jié)構(gòu)或強(qiáng)度上需要時(shí)，才用短旋合長(zhǎng)度S或長(zhǎng)旋合長(zhǎng)度L。4．螺紋的配合精度等級(jí)及應(yīng)用 根據(jù)螺紋連接的要求，國(guó)標(biāo)GB/T197—2003按螺紋的公差等級(jí)和旋合長(zhǎng)度對(duì)螺紋規(guī)定了3種配合精度等級(jí)，分別為精密級(jí)、中等級(jí)及粗糙級(jí)。 同一精度等級(jí)，隨旋合長(zhǎng)度的增加，公差等級(jí)相應(yīng)降低。應(yīng)用范圍如下。 ①精密級(jí)：用于精密連接螺紋，要求配合性質(zhì)穩(wěn)定、配合間隙變動(dòng)較小、需要保證一定定心精度的螺紋連接，如飛機(jī)零件上螺紋可用內(nèi)螺紋4H、5H與外螺紋4h相配合。 ②中等級(jí)：用于一般的螺紋連接。 ③粗糙級(jí)：用于對(duì)精度要求不高或制造比較困難的螺紋連接，如深盲孔攻絲或熱軋棒上的螺紋。5．螺紋配合的選用 為減少刀具、量具規(guī)格及數(shù)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)標(biāo)GB/T197—2003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，如表9-9和表9-10所示。 內(nèi)、外螺紋配合時(shí)選用范圍如下。 ①間隙為零的配合H/h：通常用于內(nèi)、外螺紋具有較高的同軸度，并有足夠的接觸高度和結(jié)合強(qiáng)度的場(chǎng)合。 ②較小間隙的配合H/g或G/h：用于要保證間隙，需要拆卸方便的螺紋。 ③小間隙配合H、G與e、f、g。用于需要鍍層的螺紋，其基本偏差按所需鍍層厚度確定。內(nèi)螺紋較難鍍層，涂鍍對(duì)象主要是外螺紋，當(dāng)鍍層厚度為10μm、20μm、30μm時(shí)，可分別選用g、f、e與H組成配合。當(dāng)內(nèi)、外螺紋均需要涂鍍時(shí)，可采用G/e、G/f。用于高溫條件下工作的螺紋，應(yīng)保證足夠間隙以防卡死?？筛鶕?jù)工作時(shí)的溫度來(lái)確定配合，一般當(dāng)溫度低于450°時(shí)可選H/g，溫度高于450°時(shí)可選H/f、H/e。9.4螺紋精度檢測(cè)【本節(jié)要求】了解螺紋精度的常用檢測(cè)方法。 螺紋的檢測(cè)方法可分為綜合檢測(cè)和單項(xiàng)檢測(cè)兩類(lèi)。1．綜合檢測(cè) 綜合檢測(cè)是同時(shí)測(cè)量螺紋多個(gè)參數(shù)的方法。 如生產(chǎn)中采用螺紋量規(guī)來(lái)檢驗(yàn)加工的螺紋是否合格。 由于螺紋量規(guī)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是綜合控制螺紋的多項(xiàng)誤差在規(guī)定范圍（實(shí)體邊界）內(nèi)，故適用于成批生產(chǎn)，但只能判斷其合格性不能測(cè)出具體誤差。 螺紋量規(guī)分塞規(guī)和環(huán)規(guī)（或卡規(guī)），如圖9-7所示。 塞規(guī)用于檢驗(yàn)內(nèi)螺紋，環(huán)規(guī)（或卡規(guī)）用于檢驗(yàn)外螺紋。 螺紋量規(guī)上分出通端和止端。圖9-7螺紋量規(guī)螺紋量規(guī)的通端用來(lái)檢驗(yàn)被測(cè)螺紋的作用中徑(同時(shí)控制底徑)，控制其不得超出最大實(shí)體牙型中徑，因此它具有完整牙型，其長(zhǎng)度大于旋合長(zhǎng)度80%以上。檢測(cè)時(shí)能與被測(cè)螺紋自由旋合，表示工件的作用中徑未超出最大實(shí)體牙型。螺紋量規(guī)的止端用來(lái)檢驗(yàn)被測(cè)螺紋的實(shí)際中徑，控制其不得超出最小牙型中徑。為了消除螺距誤差和牙型半角誤差的影響，其牙型做成短牙型，螺紋長(zhǎng)度只有2～3.5牙。用光滑極限量規(guī)的通端、止端檢驗(yàn)螺紋頂徑，即內(nèi)螺紋小徑和外螺紋大徑。（1）對(duì)外螺紋的檢驗(yàn)。（2）對(duì)內(nèi)螺紋的檢驗(yàn)。圖9-8用螺紋環(huán)規(guī)檢驗(yàn)中徑、用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)大徑2．單項(xiàng)檢測(cè) 螺紋的單項(xiàng)檢測(cè)是對(duì)螺紋的各項(xiàng)幾何參數(shù)分別實(shí)施檢測(cè)，主要檢測(cè)中徑、螺距和牙型半角。 對(duì)螺紋量規(guī)、螺紋刀具等高精度螺紋和絲杠螺紋均采用單項(xiàng)檢測(cè)方法，對(duì)普通螺紋做工藝分析時(shí)也采用單項(xiàng)檢測(cè)。 單項(xiàng)檢測(cè)螺紋參數(shù)的方法很多，應(yīng)用最廣泛的是用三針?lè)ê吐菁y千分尺來(lái)檢測(cè)中徑。（1）用三針?lè)y(cè)量螺紋中徑。三