互换性A普通螺纹公差资料.pptx

几何量公差与测量技术几何量公差与测量技术8 8 普通螺纹公差普通螺纹公差本章基本内容本章基本内容w8.1 8.1 概概 述述w8.2 8.2 螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响w8.3 8.3 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合w8.6 8.6 普通螺纹的检测普通螺纹的检测w重点重点：掌握普通螺纹公差与配合的特点及标注。：掌握普通螺纹公差与配合的特点及标注。w难点难点：螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响。：螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响。8.1 概概 述述w一、螺纹的分类一、螺纹的分类 螺纹结合是机器制造中应用非常广泛的一螺纹结合是机器制造中应用非常广泛的一种结合形式，按其用途可分为三类：种结合形式，按其用途可分为三类：普通螺纹普通螺纹、传动螺纹传动螺纹和和紧密螺纹紧密螺纹。注意：注意：本讲仅研究普通螺纹本讲仅研究普通螺纹w二、普通螺纹及其使用要求二、普通螺纹及其使用要求 普通螺纹又称紧固螺纹，主要用于联接和紧普通螺纹又称紧固螺纹，主要用于联接和紧固各种机械零件。这类螺纹联接的使用要求是固各种机械零件。这类螺纹联接的使用要求是可可旋合性旋合性(为便于装、拆为便于装、拆)和和联接的可靠性联接的可靠性（保证螺（保证螺牙不会过早损坏和自动松脱）牙不会过早损坏和自动松脱）。其主要几何参数有：其主要几何参数有：大径大径 、小径小径、中径中径以及以及螺矩螺矩牙型角、牙型半角和螺纹旋合长度等牙型角、牙型半角和螺纹旋合长度等。普通螺纹的基本普通螺纹的基本牙型是在轴截面内定牙型是在轴截面内定义的。是在高为义的。是在高为H的的正三角形上截去顶部正三角形上截去顶部和底部形成的，该牙和底部形成的，该牙型具有螺纹各几何参型具有螺纹各几何参数的基本尺寸。数的基本尺寸。相互结合的内、相互结合的内、外螺纹具有相同的基外螺纹具有相同的基本牙形，故有相同的本牙形，故有相同的各参数基本尺寸。各参数基本尺寸。w三、普通螺纹三、普通螺纹的基本牙型和几何参数的基本牙型和几何参数8.1 8.1 概概 述述1、大径大径 (D，d)是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。故圆柱面的直径。故外螺纹外螺纹的大径的大径d 又称又称“顶径顶径”，内螺纹内螺纹的大径的大径D又称又称“底径底径”。注意：注意：大径基本尺寸为普通螺纹的公称尺寸。大径基本尺寸为普通螺纹的公称尺寸。2、小径小径 (D1，d1)是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。圆柱面的直径。内螺纹内螺纹的小径的小径D1又称又称“顶径顶径”，外螺纹外螺纹的小径的小径d1又称又称 底径底径。3、中径、中径 (D，d )是指通过螺纹牙型上是指通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等沟槽和凸起宽度相等地地方的一个假想圆柱面的直径。该圆柱面的母线称方的一个假想圆柱面的直径。该圆柱面的母线称为中径线，中径圆柱的轴线为螺纹轴线。为中径线，中径圆柱的轴线为螺纹轴线。注意：注意：这一定义这一定义既适用于没有误既适用于没有误差的理想螺纹，差的理想螺纹，也适用于有误差也适用于有误差的实际螺纹。的实际螺纹。4、单一中径单一中径 (D2s，d2s)=P/2注意：注意：单一中径是按三针法测量中径定义的最实用的中径尺寸。单一中径是按三针法测量中径定义的最实用的中径尺寸。因为该直径在槽宽为固定值处测量，测量方便；而且还因为该直径在槽宽为固定值处测量，测量方便；而且还 可以有效地控制中径本身的尺寸。可以有效地控制中径本身的尺寸。w 是通过螺纹牙型上是通过螺纹牙型上沟槽沟槽宽度等于宽度等于1/21/2基本螺距基本螺距地方地方的假想圆柱面的直径。的假想圆柱面的直径。w 无螺距误差时就等于螺无螺距误差时就等于螺纹中径；纹中径；w 有螺距误差与中径不等。有螺距误差与中径不等。5、作用中径作用中径 (D2m，d2m)w 外螺纹的作用中径外螺纹的作用中径是指在规定的旋合长度是指在规定的旋合长度内，与实际外螺纹外接内，与实际外螺纹外接的最小理想内螺纹的中的最小理想内螺纹的中径。径。w 内螺纹的作用中径内螺纹的作用中径是指在规定的旋合长度是指在规定的旋合长度内，与实际内螺纹内接内，与实际内螺纹内接的最大理想外螺纹的中的最大理想外螺纹的中径。径。6、螺距螺距 (P )是指相邻同名牙侧在中径线上对应两点间的轴是指相邻同名牙侧在中径线上对应两点间的轴向距离。向距离。8、牙型角和牙型半角牙型角和牙型半角（、/2）w 牙型角牙型角：是指在螺纹轴剖面内，螺纹牙型：是指在螺纹轴剖面内，螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。上相邻两牙侧间的夹角。普通螺纹的基本牙型角为普通螺纹的基本牙型角为 60w 牙型半角牙型半角：是在螺纹牙型上，牙侧与螺纹：是在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线的夹角。轴线的垂线的夹角。普通螺纹的基本牙型半角为普通螺纹的基本牙型半角为/2309、螺纹旋合长度、螺纹旋合长度 是指两个相互结合的内、外螺纹，沿螺纹是指两个相互结合的内、外螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。轴线方向相互旋合部分的长度。8.2 螺纹几何参数偏差螺纹几何参数偏差 对互换性的影响对互换性的影响w 各项几何参数在加工过程中不可避免地会产生一各项几何参数在加工过程中不可避免地会产生一定的加工误差。不仅会影响螺纹旋合性，还影响配合定的加工误差。不仅会影响螺纹旋合性，还影响配合松紧、接触高度、联接的可靠性松紧、接触高度、联接的可靠性,进而影响螺纹互换性。进而影响螺纹互换性。w二、螺纹作用中径的计算二、螺纹作用中径的计算 w三、螺纹中径合格性判断原则三、螺纹中径合格性判断原则w 一、螺纹几何参数偏差对互换性的影响一、螺纹几何参数偏差对互换性的影响w1、大、小径偏差的影响大、小径偏差的影响w2、中径偏差的影响、中径偏差的影响w3、螺距偏差的影响、螺距偏差的影响w4、牙型半角偏差的影响、牙型半角偏差的影响顶径公差顶径公差 中径公差中径公差（综合公差）（综合公差）1、大、小径偏差对螺纹互换性的影响大、小径偏差对螺纹互换性的影响 内、外螺纹加工后内、外螺纹加工后,外螺纹外螺纹的大径和小径要分的大径和小径要分别别小于内螺纹小于内螺纹的大径和小的大径和小径，使内、外螺纹在牙底径，使内、外螺纹在牙底和牙顶联接处留有一定间和牙顶联接处留有一定间隙，以隙，以保证旋合性保证旋合性。为了为了保证保证必要的必要的联接联接强度强度牙底和牙顶处的牙底和牙顶处的间隙间隙也不可过大也不可过大，所以内、外，所以内、外螺纹大、小径的尺寸必须螺纹大、小径的尺寸必须控制。控制。一、几何参数偏差对互换性的影响一、几何参数偏差对互换性的影响D d ，D1 d1 注意注意:国标对于外螺纹的小径（底径）只规定了最大极国标对于外螺纹的小径（底径）只规定了最大极 限尺寸限尺寸d1max;对于内螺纹的大径（底径）仅规定对于内螺纹的大径（底径）仅规定 了最小极限尺寸了最小极限尺寸Dmin。一般由刀具保证。一般由刀具保证。注意注意:国标仅规定了外螺纹大径和内螺纹小径（顶径）国标仅规定了外螺纹大径和内螺纹小径（顶径）的公差。的公差。2、中径偏差对螺纹互换性的影响中径偏差对螺纹互换性的影响 外螺纹中径大于内螺纹中径时，就会影响旋合性；外螺纹中径大于内螺纹中径时，就会影响旋合性；反之，则会使牙侧间间隙增大，联接强度降低。因此国反之，则会使牙侧间间隙增大，联接强度降低。因此国标中规定了普通螺纹中径公差用以控制螺纹的中径偏差。标中规定了普通螺纹中径公差用以控制螺纹的中径偏差。注意：注意：实际中径大小决定牙廓径向位置，与加工时进刀实际中径大小决定牙廓径向位置，与加工时进刀深度有关。进刀越深外螺纹中径越小、内螺纹中径越大。深度有关。进刀越深外螺纹中径越小、内螺纹中径越大。D2a=D2a-D2 d2a=d2a -d23、螺距偏差对螺纹互换性的影响、螺距偏差对螺纹互换性的影响 螺距局部偏差（螺距局部偏差（P）：）：是指在螺纹全长上，任是指在螺纹全长上，任意单个实际螺距对公称螺距的最大偏差值，它与旋合长意单个实际螺距对公称螺距的最大偏差值，它与旋合长度无关。度无关。螺距累积偏差（螺距累积偏差（P）：是指在旋合长度内，是指在旋合长度内，几个实际螺距对其公称值的最大差值。几个实际螺距对其公称值的最大差值。它与旋合长度有它与旋合长度有关。关。注意：注意：螺距累积偏差是影响螺纹互换性的主因之一。螺距累积偏差是影响螺纹互换性的主因之一。注注 意意w设在设在n个螺牙长度内，螺纹个螺牙长度内，螺纹存在存在P w外螺纹：中径相当于增大一个数值外螺纹：中径相当于增大一个数值 fp w内螺纹：中径相当于减小一个数值内螺纹：中径相当于减小一个数值 fp 螺距累积偏差的中径当量（螺距累积偏差的中径当量（fp ）：）：是为是为补偿螺距累积偏差而折算到中径上的数值，称为补偿螺距累积偏差而折算到中径上的数值，称为螺距偏差的中径当量。螺距偏差的中径当量。计算公式：计算公式：（=60普通螺纹普通螺纹）P184页页3、螺距偏差对螺纹互换性的影响螺距偏差对螺纹互换性的影响 4、半角偏差对螺纹互换性的影响、半角偏差对螺纹互换性的影响牙型半角偏差牙型半角偏差 （/2）是指实际牙型半角是指实际牙型半角对其公称牙型半角之差。对其公称牙型半角之差。是螺纹牙侧相对于螺纹是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对于轴线的位置误差。对于螺纹的旋合性和联接强螺纹的旋合性和联接强度均有影响。度均有影响。w外螺纹：中径相当于增大一个数值外螺纹：中径相当于增大一个数值 f/2 w内螺纹：中径相当于减小一个数值内螺纹：中径相当于减小一个数值 f/2 牙型半角偏差的牙型半角偏差的 中径当量中径当量 （f/2）：）：P185页页4 4、半角偏差对螺纹互换性的影响、半角偏差对螺纹互换性的影响注意：注意：由于螺距和半角偏差对螺纹互换性的影响可以转由于螺距和半角偏差对螺纹互换性的影响可以转换为中径当量，因此国标中是以一个具有综合控制功能换为中径当量，因此国标中是以一个具有综合控制功能的的螺纹中径公差综合控制螺纹中径公差综合控制中径中径、螺距螺距半角半角三项偏差三项偏差。二、螺纹作用中径的计算二、螺纹作用中径的计算 n外螺纹：外螺纹：n内螺纹：内螺纹：d2m=d2a (fp +f/2 )D2m=D2a (fp +f/2 )D2m d2m 可自由旋合可自由旋合注意：注意：螺纹的螺纹的作用中径是实际（单一）中径与螺距偏差、作用中径是实际（单一）中径与螺距偏差、半角偏差的综合结果。是在旋合中真正起作用的中径。半角偏差的综合结果。是在旋合中真正起作用的中径。三、螺纹中径合格性判断原则三、螺纹中径合格性判断原则w 由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径的合格性应遵循的合格性应遵循泰勒原则泰勒原则，即：，即：w螺纹中径合格性判断原则：螺纹中径合格性判断原则：就是要求实际螺纹的作用就是要求实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径（保证旋合），任中径不允许超出最大实体牙型的中径（保证旋合），任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径（保何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径（保证连接的可靠性）。表达式为：证连接的可靠性）。表达式为：n外螺纹：外螺纹：n内螺纹：内螺纹：d2m d2MMC (d2max )d2s d2LMC(d2min )D2m D2MMC (D2min)D2s D2LMC (D2max)8.3 8.3 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合w一、普通螺纹的公差带一、普通螺纹的公差带 w 普通螺纹的公差带与尺寸公差带一样，其大小由普通螺纹的公差带与尺寸公差带一样，其大小由公差决定，位置由基本偏差决定。标准公差决定，位置由基本偏差决定。标准(GBT1972003)规定了螺纹的中、顶径公差；由其形成螺纹的牙规定了螺纹的中、顶径公差；由其形成螺纹的牙形公差带。形公差带。1、普通螺纹公差带的大小普通螺纹公差带的大小表 8-2 螺纹公差等级(摘自摘自GB/T1972003)螺纹直径螺纹直径公差等级公差等级内螺纹内螺纹中中 径径 小径（顶径）小径（顶径）D2D14、5、6、7、84、5、6、7、8外螺纹外螺纹中中 径径 大径（顶径）大径（顶径）d2d3、4、5、6、7、8、94、6、8注意：注意：公差数值详见公差数值详见表表85和和表表86。注意：注意：国标只规定了国标只规定了内螺纹小径内螺纹小径D1和外螺和外螺 纹大径纹大径d（顶径顶径）的公差）的公差注意：注意：由于螺距和半角偏差对螺纹互换性的影响可以转由于螺距和半角偏差对螺纹互换性的影响可以转换为中径当量，因此国标中是以一个具有综合控制功能换为中径当量，因此国标中是以一个具有综合控制功能的的螺纹中径公差综合控制螺纹中径公差综合控制中径中径、螺距螺距、半角半角三项偏差三项偏差。2、普通螺纹的公差带位置、普通螺纹的公差带位置 螺纹公差带的位置是指牙型公差带相对与螺纹公差带的位置是指牙型公差带相对与基本牙型的位置，该位置由基本偏差（靠近零基本牙型的位置，该位置由基本偏差（靠近零线的那个偏差）决定。线的那个偏差）决定。由于普通螺纹联接的配合性质只能是间隙由于普通螺纹联接的配合性质只能是间隙配合，国标规定：配合，国标规定：内螺纹的基本偏差均为下偏差内螺纹的基本偏差均为下偏差（EI）外螺纹的基本偏差均为上偏差外螺纹的基本偏差均为上偏差（es）w一、普通螺纹的公差带一、普通螺纹的公差带 8.3 8.3 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合 内螺纹的基本偏差为下偏差内螺纹的基本偏差为下偏差（EI国标对内螺纹规定了两种基本偏差，代号为国标对内螺纹规定了两种基本偏差，代号为H 和和G2、普通螺纹的公差带位置、普通螺纹的公差带位置 外螺纹的基本偏差为上偏差（外螺纹的基本偏差为上偏差（es）：外螺纹规定了四种基本偏差，代号为外螺纹规定了四种基本偏差，代号为e、f、g、h 2、普通螺纹的公差带位置、普通螺纹的公差带位置二、螺纹的旋合长度二、螺纹的旋合长度 螺纹的精度不仅与螺纹公差等级有关，还与螺纹旋螺纹的精度不仅与螺纹公差等级有关，还与螺纹旋合长度有关。旋合长度愈长，螺距累积误差愈大，愈难合长度有关。旋合长度愈长，螺距累积误差愈大，愈难旋合；且加工长螺纹比短螺纹难以保证精度。因此旋合旋合；且加工长螺纹比短螺纹难以保证精度。因此旋合长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素。长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素。国标中将螺纹的旋合长度分为三组。国标中将螺纹的旋合长度分为三组。三、螺纹公差带与配合的选用三、螺纹公差带与配合的选用 根据使用场合，螺纹精度分为精密、中等、粗糙根据使用场合，螺纹精度分为精密、中等、粗糙三级。一般用途选用中等级；要求配合性质稳定、配合三级。一般用途选用中等级；要求配合性质稳定、配合间隙小，需要保证一定的定心精度的选用精密级；精度间隙小，需要保证一定的定心精度的选用精密级；精度要求不高或制造困难时，选用粗糙级。要求不高或制造困难时，选用粗糙级。四、普通螺纹的表面粗糙度四、普通螺纹的表面粗糙度 螺纹的表面粗糙度可根据下表所推荐的螺纹的表面粗糙度可根据下表所推荐的Ra的数值选用。对于疲劳强度要求高的螺纹牙底的数值选用。对于疲劳强度要求高的螺纹牙底表面，其表面，其Ra值不应大于值不应大于0.32m。8.3 8.3 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合螺 纹 Ra 工 不 作 大 表 于 面螺 纹 公 差 等 级4 56 77 9螺栓、螺钉、螺母1.63.23.2 6.3轴及套上的螺纹0.8 1.61.63.2表表 8-12 螺纹表面粗糙度螺纹表面粗糙度Ra m五、普通螺纹的标记五、普通螺纹的标记 普通螺纹的完整标记由螺纹的普通螺纹的完整标记由螺纹的特征代号、特征代号、尺寸代号、尺寸代号、公差带代号及公差带代号及螺纹旋合长度代螺纹旋合长度代号和号和旋向代号所组成。其中：旋向代号所组成。其中：w1.1.特征代号：特征代号：普通螺纹用普通螺纹用“M”w2.2.尺寸代号：尺寸代号：包括公称直径（包括公称直径（D或或d）、导程）、导程（Ph）和螺距（）和螺距（P），），粗牙螺纹可省略标注其粗牙螺纹可省略标注其螺距螺距。必要时，线数可在螺距数值后加括号用。必要时，线数可在螺距数值后加括号用英文说明。英文说明。8.3 8.3 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合五、普通螺纹的标记五、普通螺纹的标记 普通螺纹的完整标记由螺纹特征代号、尺普通螺纹的完整标记由螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号及螺纹旋合长度代号和旋向寸代号、公差带代号及螺纹旋合长度代号和旋向代号所组成。其中：代号所组成。其中：w3.3.公差带代号：公差带代号：包括中径公差带代号和顶径公包括中径公差带代号和顶径公差带代号，差带代号，中径在前中径在前，顶径在后顶径在后，若中、顶径代，若中、顶径代号号相同相同，则只，则只写一个写一个。与尺寸代号间用半字线。与尺寸代号间用半字线“-”分开。分开。下列情况下列情况不标注公差带代号不标注公差带代号：公称直径公称直径D1.4mm的的5H和和D1.6mm的的6H和螺距和螺距P=0.2mm且公差等级为且公差等级为4 4级之内螺纹；级之内螺纹；公称直公称直径径d1.4mm6h和和d1.6mm6g之外螺纹。之外螺纹。内、外螺纹配合内、外螺纹配合时，它们的公差带中间用时，它们的公差带中间用斜线分开，斜线分开，左为内，右为外左为内，右为外。w4.旋合长度代号：旋合长度代号：对短和长旋合组，要求在对短和长旋合组，要求在公差带代号后分别标注公差带代号后分别标注 “S”和和“L”，与公，与公差带代号间用半字线差带代号间用半字线“-”分开。分开。中等旋合长中等旋合长度不标注度不标注“N”。w5.旋向代号：旋向代号：对于左旋螺纹，要求在旋合长对于左旋螺纹，要求在旋合长度代号后加注度代号后加注“LH”代号。与旋合长度代号间代号。与旋合长度代号间用半字线用半字线分开。分开。右旋螺纹省略旋向代号右旋螺纹省略旋向代号。w标记示例如下标记示例如下：示例示例：M6表示普通、单线、粗牙螺纹，公称直径为表示普通、单线、粗牙螺纹，公称直径为 6mm，公差带代号，公差带代号6H或或6g（内或外螺纹），（内或外螺纹），中等旋合长度，右旋。中等旋合长度，右旋。五、普通螺纹的标记五、普通螺纹的标记示例示例：示例示例：8.6 8.6 普通螺纹的检测普通螺纹的检测综合检测综合检测 （工具工具螺纹极限量规螺纹极限量规）单项测量单项测量普通螺纹的检测方法普通螺纹的检测方法 是用螺纹的牙形公差带控制螺纹各参数误差是用螺纹的牙形公差带控制螺纹各参数误差综合形成的实际牙廓。综合形成的实际牙廓。高精度螺纹（如螺纹极限量规）应对各参数高精度螺纹（如螺纹极限量规）应对各参数分别进行检测。生产中主要采用工具显微镜测量分别进行检测。生产中主要采用工具显微镜测量螺纹的螺距、半角偏差；利用三针法测量螺纹单螺纹的螺距、半角偏差；利用三针法测量螺纹单一中径。按泰勒原则判断螺纹合格性。一中径。按泰勒原则判断螺纹合格性。通规通规按螺纹的最大实体牙型按螺纹的最大实体牙型制造、完整牙型，用来检验被测螺纹制造、完整牙型，用来检验被测螺纹的作用中径，控制其不得超出最大实的作用中径，控制其不得超出最大实体牙型中径。检验时要能顺利旋合体牙型中径。检验时要能顺利旋合（保证旋合性）。（保证旋合性）。止规止规按螺纹中径的最小实体按螺纹中径的最小实体尺寸制造、截短牙型，用来检验被测尺寸制造、截短牙型，用来检验被测螺纹的实际中径，控制其不得超出最螺纹的实际中径，控制其不得超出最小实体牙型中径。检验时不能旋合或小实体牙型中径。检验时不能旋合或不完全旋合（保证连接强度）。不完全旋合（保证连接强度）。综合检测综合检测（工具工具螺纹极限量规螺纹极限量规）单项测量单项测量思考与练习思考与练习w思考：思考：P198页页 8-1 8-4w作业：作业：P198页页 习题习题 8-1