非標螺紋加工及測量

非標螺紋加工及測量摘要由于光學(xué)零件的特殊要求，非標螺紋在光學(xué)零件中應(yīng)用越來越多，同時由于螺紋為非標螺紋在加工和測量過程中均有其局限性，本文通過對螺紋的原理進行分析和推算，從而解決非標螺紋的加工與測量問題。關(guān)鍵詞非標螺紋三針螺紋導(dǎo)程序言隨差我公司加工光學(xué)零件和國外貿(mào)易零件越來越多，非標螺紋加工的種類越來越多，在開始時均是通過定制專用刀、量具來解決加工和測量問題，但隨著品種越來越多以及交貨進度的緊張，經(jīng)常是刀、量具還沒有采購回來，用戶就在急切的等待產(chǎn)品的交付，該問題已成了制約公司的瓶頸。本文通過對螺紋的原理進行分析和推算，從而解決非標螺紋的加工與測量問題。各類螺紋的計算2.1公制螺紋內(nèi)徑及中徑的計算公制螺紋的標準牙形如圖1所示。tTABCl-5I圖1螺紋牙形圖中t——螺距；H——螺紋的理論高度；h――工作高度；d――螺紋公稱直徑（外徑）；d1——螺紋內(nèi)徑；d2——螺紋中徑。螺紋牙形按標準規(guī)定，在外圓處削平1/8xH，在內(nèi)圓處削平1/4xH。因此牙形處尺寸之間的關(guān)系可處圖1中直角三角形ACD中計算出：H=t/2ctg30二t/2xl.732即H=0.866t （2-1）螺紋工作高度h二H—（H/8+H/4）=5/8x0.866即h=0.5413t （2-2）由此可計算出，螺紋內(nèi)徑為：

d二d—2h=d-2幻.541t31即d—d—1.082t5 （2-3）1式2-3為螺紋內(nèi)徑公稱尺寸的計算公式。對于外螺紋，實際內(nèi)徑只允許小于公稱尺寸；對于內(nèi)螺紋，內(nèi)徑偏差為正值。因此在實際加工中，內(nèi)螺紋底孔直徑d'可按下列公式計算：1d'—d—t （2-4）1按公式2-4計算出的內(nèi)徑尺寸均在內(nèi)螺紋內(nèi)徑最大極限尺寸之下。螺紋除了外徑（公稱直徑）d和內(nèi)徑d1之外，還有中徑d2,如圖1所示。中徑不是外徑和內(nèi)徑的平均直徑。在中徑處的牙形寬度和牙間寬度相等，即在三角形高1/2*H處的直徑為中徑。根據(jù)圖1可計算出：d—d42xH8—2xH/2—d—3/4H2由公式2-1可知H=0.866t，因此 d—d—3/4x0.86t62即d—d—0.649t5 （2-5）22.2英制螺紋高度計算圖2為英制螺紋的牙形，圖中設(shè)螺距為t,高度為h,牙形角為55°，由圖2中三角形ABC中計算HH二t/2ctg27.5二t/2xl.921t@5二DECDAB/4Z即H=0.96605t （2-6）螺紋高度為：h二H-2xl/6H二2/3x0.6905即h=0.64t （2-7）英制螺紋的螺距是以每英寸牙數(shù)n來表示的，則t=1/n（in）=25.4/nmm，將其代入公式2-7中得：螺紋高度為：h=16.257/n（mm） （2-8）螺紋內(nèi)徑為：d—d—2h—d-1.28 （2-9）1或d—d-32.512n/ （2-10）1英制螺紋由于牙頂和牙底削平高度相等，所以中徑為；d—d-h—d-0.64t （2-11）22.330°梯形螺紋寬度計算圖3所示為梯形螺紋的牙形，螺距為t,中徑上的齒厚為t/2,高度為h1，工作高度為h,間隙為乙tg15—AB/BC—ABt/4則AB—t/4xtg15—0.06t7所以f—t/2-2AB—0.36t6f—t/242AB—0.63t42從圖3中三角形CDE分析可知:因此DE—(t/44Z)坯5—0.0647 0.2何所以g—t/2-2DE—0.36t6-0.5Z361g—t/242DE—0.63t440.5Z362于是可計算出下列各式：牙頂寬f—0.3&或f—t—f (2-12)TOC\o"1-5"\h\z1 1 2牙頂間f—0.63或f—t—f (2-13)\o"CurrentDocument"1 2 1牙根寬g—0.63t40.5Z6g—t—g(2-⑷2 2 1牙根間g—0.36t—0.536g—t—g(2-15)1 1 2根所相關(guān)標準，t=2~4時取Z=0.25,貝9可計算出：g—0.63t440.134 (2-16)2g—0.36t6—0.134 (2-17)1t=5~12時取Z=0.5，則可計算出：g—0.63t440.268 (2-18)2g—0.36t6—0.268 (2-19)2.4螺紋升角和導(dǎo)程的計算螺紋升角是螺旋線與圓柱端面之間的夾角。導(dǎo)程是一條螺旋線沿圓周上升一周的軸向距離。當(dāng)螺紋是由一條螺旋線所形成時，導(dǎo)程等于螺距；當(dāng)螺紋是由幾條螺旋線形成時，導(dǎo)程等于螺距與螺紋頭數(shù)的乘積。圖4為螺紋的各個參數(shù)，左圖是一周螺紋的展開圖。它是一個直角三角形，斜邊即為螺旋線，d是所展開的圓柱面直徑，a是升角，t是螺距，n是螺紋頭數(shù)，數(shù)，s(1)螺紋升角由圖4所示的直角三角形可知：tgi=s/nd (2-20)式中s 導(dǎo)程，即s=nt。由2-20可知，不同的直徑d就有不同的升角a,因此，螺紋的外徑、中徑和內(nèi)徑的升角是不同的。螺紋升角一般是指中徑的升角而言，可用d2代入公式2-20中進行計算。對于模數(shù)制蝸桿T二nm，d二d代入公式2-20中sf可計算出：tga二nm/d (2-21)sf式中d——分度圓直徑，mm；fm——端面模數(shù)，mm。s對于徑節(jié)制蝸桿T二n/P，d二d代入公式2-20f中可計算出：tgx二n/dP (2-22)f式中d——分度圓直徑，in；fP 端面徑節(jié)，1/in。(2)螺紋導(dǎo)程螺旋線的導(dǎo)程一般是指外徑的導(dǎo)程而言，因此從公式2-20可計算出s=ndt(g (2-23)式中 d——螺紋外徑。非標螺紋加工過程中實例計算我公司在生產(chǎn)某型號紅外光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)品時，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的需要，有一系列非標螺紋的加工，本文以該型號中的M40X1.5內(nèi)螺紋的加工進行計算，計算其螺紋底孔的大小。根據(jù)公式(2-3)計算：d二40-1.082:51.5=38.37mm1再用近似公式(2-4)計算：d'=40-1.5=38.5mm1根據(jù)公式(2-3)、(2-4)計算出的結(jié)果均在公差內(nèi)，在實際工作中按公式(2-3)、(2-4)計算均可加工出合格產(chǎn)品。用三針測量螺紋中徑用三針測量是檢驗螺紋中徑的一種比較精密的方法。測量時，在螺紋螺旋槽內(nèi)放置具有同樣直徑(2W)的三個量針，如圖5所示，然后用千分尺量出尺寸M,經(jīng)過計算就能得出中徑尺寸。通過與螺紋的中徑公差對照，來檢驗是否在公差范圍之內(nèi)。圖5三針測量螺紋中徑三針測量螺紋中徑原理如圖6所示，測量尺寸的由圖6所所示可知，螺紋中徑為：d二M—2CF二M—(2OGOF)二M—2OC=2OF2=M—2W—2(AO—FA)在圖6所示的直角三角形ABO中，AO=OBsia(=2)Wdsi，從圖6所示可知，F(xiàn)點在螺紋中徑上，因此FA=DE/2，在直角三角形ADE中，DE=AEJctg(a/2)=t/2Q?tg(a/2)，F(xiàn)A=DE/2=l/2t/2tttga/2)。由此可知：d=M—2W—2W/sin(x/2)—1/2Zt/2!tga/2)]2因此d=M— 1/scn(/f2)]Zc/t2((421)2L式中d2——螺紋中徑；M――測量讀數(shù)；t――螺距；a――螺紋牙形角；Dl=2W——三針直徑。將各種螺紋的牙形角代入公式4-1中，并可計算出中徑計算公式：TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"普通螺紋d=M馬D40.866 (4-2)2L\o"CurrentDocument"梯形螺紋d=MM.863D+1.866 (4-3)2L英制螺紋、管螺紋\o"CurrentDocument"d二M-3.165D+0.9605 (4-4)2L在采用三針測量時，三針的直徑不能隨意選用。理論上要求三針與牙形相切于中徑，由此可推導(dǎo)三針直徑(Dl)的計算公式如下：從圖6所示，在直角三角形ABO中，OB/AB=tg(a/2)=sinQ/2)/cosQ/2)因為 OB=W=D/2L所以 D/2/AB=sinQ/2)/cosQ/2)LTOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"AB=D/2ftosQ/2)/sinQ/2) (I)L在直角三角形adc中，DCAD=t/2/2AB=sinQ/2)\o"CurrentDocument"AB-1/4Q/sinQ/2) (II)比較(I)(II)兩式，可計算出：D/2ftosQ/2)/sinQ/2)-t/[4SinQ/2)]L\o"CurrentDocument"因此 D—t/[2iosQ/2)] (4-4)L將各種螺紋的牙形角代入公式4-4中，并可計算出三針直徑的計算公式：普通螺紋D-0.57t7L(4-5)梯形螺紋D-0.51t8L(4-6)英制螺紋、管螺紋D-0.56t4(4-7)L由上列計算出三針直徑直徑的各個計算公式可以得出，其直徑是螺距的函數(shù)。為此我們可以根據(jù)標準所規(guī)定的各種螺距數(shù)值代入上列各式，得出其相應(yīng)的三針直徑。在測量時只要根據(jù)相關(guān)手冊查出相應(yīng)的三針直徑就可進行測量。在生產(chǎn)過程中，除了采用三針測量外，有時不采用雙針測量或單針測量。對于大直徑大螺距的螺紋，如采用三針時千分尺不能同時接觸到量針的最高點，則可用雙針來測量螺紋中徑，如圖7所示。d-M-3D-t2/[8(M-D)]+0.86t6 (4-8)2LL有些螺紋，象多頭螺紋、多頭蝸桿等，為了使測量簡便起見，也可用單針來測量，如圖8所示。圖中M也是利用千分尺量出的尺寸。在測量時為了消除由于外徑及中徑的橢圓度與偏心對測量結(jié)果的影響，尺寸M應(yīng)在兩個相互垂直的軸向截面內(nèi)測量兩次。圖6用單針測量螺紋中徑螺紋的中徑計算公式為：d-2M-d-D[1+1/sinQ/2)H〃2!tgQ/2) (4-9)2L式中d2——螺紋中徑；M――兩次測量結(jié)果的平均值；d――測出螺紋外徑實際尺寸；t――螺距；a――螺紋牙形角；dl——三針直徑。將各種螺紋的牙形角代入公式4-9中，并可計算出中徑計算公式：普通螺紋 d-2M-d-3D+0.86t6 (4-10)2L梯形螺紋d-2M-d-4.863D7+1.8t(664-11)2L英制螺紋、管螺紋d二2M—d—3.165D+0.9605 (4-12)2L例如：一多頭蝸桿，外徑d=34mm,模數(shù)m=2,壓力角a=20°，頭數(shù)n=2,以直徑Dl=3.106mm的一個量針，用千分尺第一次測得讀數(shù)M1=3