第九章螺紋公差及檢測

第九章螺紋公差與檢測,基本內(nèi)容：1、螺紋的種類和使用要求；2、普通螺紋的主要幾何參數(shù)；3、螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性影響；4、普通螺紋的精度設(shè)計.,一、螺紋的分類及使用要求,螺紋結(jié)合在機電產(chǎn)品中應(yīng)用十分廣泛，它是由相互結(jié)合的內(nèi)、外螺紋組成。內(nèi)、外螺紋通過相互旋合及牙側(cè)面的接觸作用，實現(xiàn)零件間的聯(lián)結(jié)、緊固及相對位移等功能。,第一節(jié)概述,螺紋按其用途可分為三類,緊固螺紋,傳動螺紋,緊密螺紋,用于緊固或連接零件，如公制普通螺紋等。這是使用最廣泛的一種螺紋結(jié)合。對這種螺紋結(jié)合的主要要求是可旋合性和連接的可靠性。,用于傳遞動力或精確的位移，如絲桿等。對這種螺紋結(jié)合的主要要求是傳遞動力的可靠性，或傳動比的穩(wěn)定性（保持恒定）。這種螺紋結(jié)合要求有一定的保證間隙，以便傳動及貯存潤滑油。,用于密封的螺紋結(jié)合，對這種螺紋結(jié)合的主要要求是結(jié)合緊密，不漏水、漏氣和漏油，如管螺紋的連接。,除上述三類螺紋外，還有一些專門用途的螺紋，如石油螺紋、氣瓶螺紋、燈泡螺紋以及輪胎氣門芯螺紋等等。,二、螺紋部分術(shù)語及定義,普通螺紋的基本牙型是削去原始三角形頂部和底部所形成的，是內(nèi)、外螺紋共有的理論牙型。它是確定螺紋設(shè)計牙型的基礎(chǔ)。,1.基本牙型,相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點間的軸向距離稱為螺距；同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上，對應(yīng)兩點間的軸向距離稱為導(dǎo)程。,2.螺距P與導(dǎo)程Ph,3.原始三角形高度H,4.牙型高度5H/8,與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相切的假想圓柱的直徑。普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋的公稱直徑。外螺紋的大徑d又稱為頂徑；內(nèi)螺紋的大徑D又稱為底徑。,5.大徑D或d,與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑。外螺紋的小徑d1又稱為底徑；內(nèi)螺紋的小徑D1又稱為頂徑。,6.小徑D1或d1,外螺紋最大小徑，應(yīng)小于螺紋環(huán)規(guī)通端的最小小徑。以保證通端螺紋環(huán)規(guī)能通過。,7.外螺紋最大小徑D3max,一個假想圓柱的直徑。該圓柱的母線通過牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方。該假想圓柱稱為中徑圓柱。在基本牙型上，該圓柱的母線正好通過牙型上溝槽和凸起寬度等于1/2基本螺距的地方。,8.中徑D2或d2,一個假想圓柱的直徑。該圓柱的母線通過牙型上溝槽寬度等于1/2基本螺距的地方。由于該直徑在槽寬為固定值處測量，因此測量方便，而且還可以有效地控制中徑本身的尺寸，是最實用的中徑尺寸。,9.單一中徑D2s或d2s,當螺距無誤差時，螺紋的中徑就是螺紋的單一中徑。但螺距有誤差時，單一中徑與中徑是不相等的，如圖所示。,在螺紋牙型上，兩相鄰牙側(cè)間的夾角稱為牙型角。普通螺紋的牙型角=60。牙型角的一半稱為牙型半角/2。,10.牙型角和牙型半角/2,在螺紋牙型上，牙側(cè)與螺紋軸線的垂線間的夾角。1表示左牙側(cè)角、2表示右牙側(cè)角，普通螺紋的基本牙側(cè)角1=2=30。,11.螺紋旋合長度兩個相互配合的螺紋沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。12.螺紋最大實體牙型由設(shè)計牙型和各直徑的基本偏差和公差所決定的最大實體狀態(tài)下的螺紋牙型。13.螺紋最小實體牙型由設(shè)計牙型和各直徑的基本偏差和公差所決定的最小實體狀態(tài)下的牙型。,影響螺紋結(jié)合互換性的主要幾何參數(shù)誤差有大徑誤差、中徑誤差、小徑誤差和螺距誤差、牙型半角誤差。,三、螺紋幾何參數(shù)誤差對螺紋互換性的影響,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，就會造成負荷分布不均，勢必降低螺紋的配合均勻性和聯(lián)接強度。因此對螺紋互換性影響較大的參數(shù)是中徑、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。,1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。國標中規(guī)定了普通螺紋的中徑公差。,2螺距偏差的影響：,螺距偏差可分為單個螺距偏差和螺距累積偏差兩種。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)。螺距累積偏差：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，它與旋合長度有關(guān)。螺距累積偏差對互換性的影響更為明顯。,如圖所示，假設(shè)內(nèi)螺紋具有基本牙型，僅與存在螺距偏差的外螺紋結(jié)合。外螺紋N個螺距的累積誤差為P(m)。內(nèi)、外螺紋牙側(cè)產(chǎn)生干涉而不能旋合。為防止干涉，為使具有P的外螺紋旋入理想的內(nèi)螺紋,就必須使外螺紋的中徑減小一個數(shù)值fp(m)。,螺距累積偏差對旋合性的影響示例：,螺距累積偏差對旋合性的影響示例：,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)螺紋與其結(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，就必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個數(shù)值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量。兩種情況下的當量計算公式為：,3牙型半角偏差的影響：,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)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。,牙型半角偏差對旋合性影響示例：,外螺紋：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，該值稱為牙型半角偏差的中徑當量。牙型半角偏差的計算公式如教材P159所示。,作用中徑：在旋合時，在旋合長度內(nèi)實際起作用的中徑。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），它可以表達為：外螺紋：內(nèi)螺紋：,4普通螺紋實現(xiàn)互換性的條件,中徑公差：,對于普通螺紋，影響其互換性的主要參數(shù)是中徑、螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙型半角偏差對螺紋互換性的影響均可以折算成中徑當量，并與中徑尺寸偏差形成作用中徑?？紤]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。,螺紋中徑合格性判斷原則：,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。用表達式即為：外螺紋：內(nèi)螺紋：,螺紋中徑合格性判斷示例：,例有一螺栓M2426h，中徑基本尺寸d2=22.701mm，測得其單一中徑d2S=22.5mm，螺距誤差P=+35m，牙型半角誤差/2（左）=-30，/2（右）=+65，試判斷其合格性。解：1）查附表9-49-7，得：中徑上偏差es=0中徑公差Td2=170m，經(jīng)計算可得外螺紋中徑極限尺寸d2max=22.701mm，d2min=22.531mm.2）計算螺距累積偏差和牙型半角誤差的中徑當量及作用中徑為fP=1.73235m=0.061mmfa/2=0.0732（3-30+265）m=0.032mmd2m=22.5+0.061+0.032=22.593mm3）判斷合格性d2m=22.593mmd2max=22.701mm，d2S=22.5mmd2min=22.531mm，故該螺紋中徑不合格。,第二節(jié)普通螺紋的公差及基本偏差,一、螺紋公差,從互換性的角度來看，螺紋的基本幾何要素有五個，即大徑、小徑、中徑、螺距和牙側(cè)角。但普通螺紋在內(nèi)、外螺紋配合以后，在大徑之間和小徑之間實際上都是有間隙的，對螺距和牙側(cè)角不單獨規(guī)定公差，而是用中徑公差來綜合控制。這樣，在普通螺紋中，為了滿足互換性的要求，就只須規(guī)定大徑、中徑和小徑公差。但由于外螺紋和內(nèi)螺紋的底徑（d1和D）是在加工時和中徑一起由刀具切出，其尺寸由刀具保證，因此也不規(guī)定公差。,這樣在螺紋公差標準中，就只規(guī)定了d、d2和D2、D1的公差。,二、普通螺紋的基本偏差,內(nèi)、外螺紋的公差帶相對于基本牙型的位置與圓柱體的公差帶位置一樣，由基本偏差來確定。對于外螺紋，基本偏差是上偏差(es)；對于內(nèi)螺紋，基本偏差是下偏差(EI)。外螺紋下偏差：eiesT內(nèi)螺紋上偏差：ESEIT式中，T是螺紋公差。,在普通螺紋標準中，對內(nèi)螺紋規(guī)定了兩種公差帶位置，其基本偏差分別為G、H；,對外螺紋規(guī)定了四種公差帶位置，其基本偏差分別為e、f、g、h。,第三節(jié)標準推薦的公差帶及其選用,用標準規(guī)定的各種基本偏差、頂徑公差和中徑公差可以組成很多種公差帶。若不加以限制就會使螺紋公差帶種類繁多，給組織專業(yè)化生產(chǎn)帶來困難。為此，標準規(guī)定了內(nèi)、外螺紋的選用公差帶。,標準中將螺紋的旋合長度分為三組，即短旋合長度（S）、中等旋合長度(N)和長旋合長度(L)。一般采用中等旋合長度。螺紋的旋合長度與螺紋的精度密切相關(guān)。旋合長度增加，螺紋牙側(cè)角誤差和螺距累積誤差就可能增加，要求同樣的中徑公差值加工就會更困難。所以，衡量螺紋的精度應(yīng)包括旋合長度。,內(nèi)、外螺紋選用的公差帶可以任意組合，為了保證足夠的接觸高度，加工好的內(nèi)、外螺紋最好組成H/g、Hh或Gh的配合。一般情況采用最小間隙為零的H/h配合；對用于經(jīng)常拆卸、工作溫度高或需涂鍍的螺紋，通常采用H/g或G/h具有保證間隙的配合。,第四節(jié)螺紋標記,普通螺紋的完整標記由螺紋代號、螺紋公差帶代號和螺紋旋合長度代號所組成。,在裝配圖上，內(nèi)、外螺紋公差帶代號用斜線分開，左邊表示內(nèi)螺紋公差帶代號，右邊表示外螺紋公差帶代號,如:M6-6H/6g。舉例：外螺紋：M205g6gS內(nèi)螺紋：M201.5左6H內(nèi)外螺紋配合時：M2026H/5g6gS,螺紋是多參數(shù)零件，有綜合檢驗和單項測量兩種檢測方法。,第六節(jié)螺紋檢測,一、綜合檢驗,綜合檢驗是指檢驗螺紋上各參數(shù)誤差的綜合質(zhì)量是否符合螺紋標注要求的測量，也稱性能檢驗，適用于檢驗大批量生產(chǎn)的精度不太高的螺紋。,生產(chǎn)中，主要用螺紋極限量規(guī)來作綜合檢驗。螺紋極限量規(guī)分為“通規(guī)”和“止規(guī)”。通規(guī)控制被測螺紋的作用中徑不超過最大實體牙型的中徑（d2max或D2min），同時控制被測螺紋的外螺紋小徑或內(nèi)螺紋的大徑不超過其最大實體尺寸（d1max或Dmin）。止規(guī)控制被測螺紋的實際中徑不超過最小實體牙型的中徑（d2min或D2max）。,量規(guī)的設(shè)計要根據(jù)“泰勒原則”，即通規(guī)要具有完整的形狀，以便能同時檢查最大實體狀態(tài)時的全部參數(shù)；止規(guī)用于分別檢查最小實體狀態(tài)時螺紋的各個參數(shù)。,檢驗時，若通規(guī)能通過（內(nèi)螺紋）或旋合（外螺紋）被測螺紋，止規(guī)不能通過（內(nèi)螺紋）或不能完全旋合（外螺紋），則被測螺紋是合格的。檢查外螺紋，最好使用通端螺紋環(huán)規(guī)，一般只在為了節(jié)省時間、檢驗方便以及在不宜采用螺紋環(huán)規(guī)進行大量檢查的情況下，才使用通端螺紋卡規(guī)。在使用通端螺紋卡規(guī)進行大量檢查時，要用通端螺紋環(huán)規(guī)作隨機抽樣的補充檢查，發(fā)生爭議時，用通端螺紋環(huán)規(guī)（最好用固定式螺紋環(huán)規(guī)）進行仲裁。,綜合檢驗除采用量規(guī)外，還可采用投影儀測量，即將被測螺紋的放大圖與螺紋公差放大圖比較，根據(jù)影像是否超出公差帶圖來判斷其合格性。,二、單項測量,單項測量是指對螺紋的幾何要素分別進行測量，量具或量儀測量螺紋每個參數(shù)（主要有中徑、螺距和牙型半角，其次為頂徑和底徑，有時還要測量平底的形狀）。這種方法可以找出螺紋不合格的原因或分析各項誤差，用以指導(dǎo)生產(chǎn)，又稱分析測量。單項測量適用于單件、小批量生產(chǎn)，尤其是精密螺紋（螺紋刀具、螺紋量規(guī)等）的測量。,低精度外螺紋的中徑常用螺紋千分尺測量。螺紋千分尺可以通過將外徑千分尺