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1、项目十二：螺纹的公差与配合,知识目标：1、熟悉螺纹的用途和分类;2、掌握螺纹的公差配合特点；3、掌握螺纹的测量方法技能目标：会测量螺纹公差。,项目内容1、熟悉螺纹的参数及用途；2、熟悉螺纹几何参数偏差对互换性的影响；3、掌握螺纹公差带的特点；4、学会螺纹的测量；,学习导航对照螺纹实物 讲解螺纹参数 螺纹用途几何参数对互换性的影响 螺纹公差带 螺纹的测量,一、螺纹的种类和使用要求 在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有很多，占有很重要的地位。按其轴向截面几何形状主要有四种：三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹。根据其用途可分为三类:普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹,任务一 熟悉螺纹的参数及用途,
2、1、普通螺纹：通常也称紧固螺纹，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可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性。如三角形螺纹。2、传动螺纹：这类螺纹通常用于传递运动或动力。螺纹联接的使用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性。如梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹等。3、紧密螺纹：这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合紧密，不漏水、不漏气和不漏油。如管螺纹。,二、普通螺纹的主要几何参数 螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型。其基本牙型是将原始三角形(等边三角形)的顶部截去H/8和底部截去H/4所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。该牙型是具有螺纹的基本尺寸。,图12-1
3、螺纹几何参数,大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的大径基本尺寸相等，即D=d。小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等,即D=d1。内螺纹的小径D1又称顶径,外螺纹的小径d1又称底径。中径是指一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此假想圆柱称为中径圆柱。中径圆柱的母线称为中径线，其轴线即为螺纹轴线,相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即D=d。螺距（P）是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。有细牙和粗牙之分。,导程（S）是指同一螺旋线上相邻两
4、牙在中径线上对应两点间的轴向距离。S=nP 其中n是螺旋线的数目。单一中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半地方的直径。用以表示螺纹中径的实际尺寸。螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴向长度。,图12-2螺纹的单一中径与中径,牙型半角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂直线间的夹角。普通螺纹的牙型半角为30。,图12-3牙型角、牙型半角和牙侧角,螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的联接强度。影响螺纹互换性的主要几何参数有五个:大径、小径、中径、螺距和牙型半角。这几个参数在加工过程中不通可避免地会产生一定的加工误差,不仅会影响螺纹
5、的旋合性、接触高度、配合松紧、还会影响联接的可靠性,从而影响螺纹的互换性。,任务二 熟悉螺纹几何参数偏差对互换性的影响,一、螺纹大、小径误差对互换性的影响 内、外螺纹加工后,外螺纹的大径和小径要分别小于内螺纹的大径和小径，才能保证旋合性。由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作，如果内、外螺纹的牙侧接触不均匀，就会造成负荷分布不均，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。因此对螺纹互换性影响较大的参数是中径、螺距和牙型半角。中径偏差是指中径的实际尺寸(以单一中径体现)与基本尺寸之代数差。就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，必然影响旋合性；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降低。要控制螺纹的中径偏差。
6、国标中规定了普通螺纹的中径公差。,二、螺距误差对互换性的影响 螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。单个螺距偏差：是指单个螺距的实际值与其基本值之代数差，它与旋合长度无关。螺距累积偏差：是指在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点间的实际轴向距离与其基本值的最大差值，它与旋合长度有关。螺距累积偏差对互换性的影响更为明显。如图所示，假设内螺纹具有基本牙型，仅与存在螺距偏差的外螺纹结合。外螺纹N个螺距的累积误差为P(m)。内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具有P的外螺纹旋入理想的内螺纹,就必须使外螺纹的中径减小一个数值fp(m)。,图12-4螺距累积偏差对旋合性的影响
7、示例,三、牙型半角误差对互换性的影响牙型半角偏差是指牙型半角的实际值对公称值的代数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。外螺纹存在牙型半角偏差时，必须将外螺纹牙型沿垂直螺纹轴线的方向下移，从而使外螺纹的中径减小一个数值f/2。内螺纹存在牙型半角偏差时，必须将内螺纹中径增大一个数值f/2，该值称为牙型半角偏差的中径当量。,四、作用中径：在旋合时，在旋合长度内实际起作用的中径。在规定的旋合长度内，恰好包容实际外（内）螺纹的一个理想内（外）螺纹的中径称为外（内）螺纹作用中径d2m（D2m），它可以表达为：外螺纹：d2作用=d2单一+(fp+f)内螺纹：D2作用=D
8、2单一+(fp+f),对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中径、螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影响均可以折算成中径当量，并与中径尺寸偏差形成作用中径。考虑到作用中径的存在，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用以控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的综合影响。,螺纹中径合格性判断原则：由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此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泰勒原则:实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。用表达式即为：外螺纹：d2max d
9、2作用 d2单一d2min内螺纹：D2minD2作用 D2单一D2max,一、角度和锥度的相对量法 角度和锥度的相对量法是指用角度或锥度的置具(如角度块规角尺，圆锥量规等)与被测的角度或锥度相比较，按涂色法或光隙法估计被测角度或锥度的偏差,任务三 掌握螺纹公差带的特点,公差带的大小和公差等级：公差带的大小由公差值确定，表示螺纹直径尺寸的允许变动量。内外螺纹直径的公差等级见下表。其中6级为基本级。公差带的位置和基本偏差:公差带的位置是指公差带相对与基本牙型的距离，该距离由基本偏差决定。规定内螺纹的下偏差（EI）和外螺纹的上偏差（es）为基本偏差。对内螺纹规定代号为H和G的两种基本偏差；对外螺纹规
10、定代号为e、f、g、h四种,图12-6 螺纹公差带,螺纹结合的精度不仅与螺纹公差带大小有关，还与螺纹的旋合长度有关。旋合长度愈长，螺距的累积误差愈大，较难旋合，且加工长螺纹比短螺纹难以保证精度。因此对不同的旋合长度规定不同大小的公差带，旋合长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素。国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度，分为短（S）、中（N）、长（L）三种旋合长度。国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种类型的公差带，分别是精密级、中等级和粗糙级，代表着不同的加工难度。,结合精度的确定：精密级用于精密联结螺纹。中等级用于一般用途联结。粗糙级用于要求不高及制造困难的螺纹。公差带的确定：是螺纹公差等级
11、和基本偏差的组合。表示方法是公差等级后加上基本偏差代号。,1、螺纹的公差带及选用GB.T1972003推荐了一些常用的公差带。螺纹公差带代号包括中径和顶径的公差等级和基本偏差代号，当中径和顶径公差带不同时，应分别注出，前者为中径，后者为顶径，如5g6g。当中径、顶径的公差带相同时，合并标注一个即可，如6H、6g。螺纹的公差带选用：内、外螺纹的选用公差带可以任意组合，为了保证足够的接触高度，加工好的内、外螺纹最好组成H.g、H.h或G.h的配合。一般情况采用最小间隙为零的H.h配合对用于经常拆卸或工作温度高的螺纹，通常采用H.g或G.h的配合对公称直径小于和等于1.4mm的螺纹，应选用5H.6h
12、、4H.6h或更精密的配合。,2、普通螺纹的标记完整的螺纹标记由螺纹特征代号、尺寸代号、螺纹公差带代号和其他有必要做进一步说明的个别信息组成。1）.螺纹特征代号螺纹特征代号用字母“M”表示。2）.螺纹尺寸代号单线螺纹的尺寸代号为“公称直径螺距”，公称直径和螺距数值的单位为毫米。对粗牙螺纹，可以省略标注其螺距项。示例:公称直径为16mm、螺距为1.5mm、导程为3mm的双线螺纹:M16Ph 3P1.5或M16P h 3P1.5（two starts）,3）.螺纹公差带代号示例:1.中径公差带为5g、顶径公差带为6g的外螺纹:M101-5g6g中径公差带和顶径公差带为6g的粗牙外螺纹:M10-6g
13、2.中径公差带为5H、顶径公差带为6H的内螺纹:M101-5H6H中径公差带和顶径公差带为6H的粗牙内螺纹:M10-6H在下列情况下，中等公差精度螺纹不标注其公差带代号。3.内螺纹:5H 公称直径小于和等于1.4mm时;6H 公称直径大于和等于1.6mm时。注:对螺距为0.2mm的螺纹，其公差等级为4级。,螺纹的测量方法有两种：综合测量法和分项测量法一、综合检验在实际生产中，通常采用螺纹量规和光滑极限量规联合检验螺纹的合格性。螺纹环规通端用来检验外螺纹作用中径和小径的最大极限尺寸，应有完整的牙型，其螺纹长度要与被测螺纹旋合长度相当（至少等于被测工件旋合长度的80%）。螺纹环规通端旋过被测螺纹为
14、合格。螺纹环规止端只用来检验外螺纹实际中径是否超过外螺纹中径的最小极限尺寸，螺纹环规止端不应旋过合格的螺纹，但可以旋入不超过两个螺距的旋合量。,任务四 学会螺纹的测量,图12-7 螺纹量规,二、单项测量单项测量，一般是分别测量螺纹的每个参数，主要测中径、螺距、牙型半角和顶径。1.用螺纹千分尺测量外螺纹中径螺纹千分尺的结构和一般外径千分尺相似，只是两个测量面可以根据不同螺纹牙型和螺距选用不同的测量头。,图12-8 螺纹千分尺,2.三针量法三针量法是一种间接测量方法，主要用于测量精密螺纹（如丝杠、螺纹塞规）的中径d 2,图12-9 三针量法测中径,3.用螺纹牙规测量螺纹各要素用螺纹牙规测量属于影像法测量，能测量螺纹的各种参数，如螺纹的大径、中径、小径、螺距和牙型半角等。,想一想、做一做,判断题：1)普通螺纹的中径公差，既包含半角的公差，又包含螺距公差。2)螺距误差和牙型半角误差，总是使外螺纹的作用中径增大，使内螺纹的作用中径减小。3)普通螺纹公差标准中，除了规定中径的公差和基本偏差外，还规定了螺距和牙型半角的公差。4)对一般的紧固螺纹来说，螺栓的作用中径应小于或等于螺母的作用中径。5)普通螺纹的中径公差，可以同时限制中径、螺距、牙型半角三个参数的误差。,用螺纹牙规和螺纹量规测量一下螺纹。,动动手、测一测,
