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互换性与测量技术 教学课件 ppt 作者 周彩荣 第10章

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    • 1、第十章 螺纹的公差与检测,第一节 概 述,第二节 螺纹几何参数偏差对互换性的影响,第三节 普通螺纹的公差与配合,第四节 螺纹的检测,学习要求: 了解螺纹的分类及作用 熟悉螺纹的基本参数 掌握螺纹公差带、基本偏差的选择方法 掌握螺纹的标记方法 重点: 螺纹公差带、基本偏差的选择方法 螺纹的基本偏差 难点: 螺纹公差带、基本偏差的选择方法 螺纹的基本偏差,第一节 概 述,一、螺纹的种类及使用要求 螺纹联接是一种可拆连接,在机器制造和仪器制造中应 用十分广泛。按其用途可分为普通螺纹、传动螺纹和紧密螺 纹。 1. 普通螺纹 2. 传动螺纹 3. 密封螺纹,主要用于水、油、气的密封 。螺纹结合应有一定的过盈,以保证足够的连接强度和密封性。,主要用于联接和紧固零件,其使用要求主要为可旋合性和联接的可靠性。,主要用于传递运动和动力 。其使用要求主要是传递运动和动力的可靠性、准确性及螺纹牙侧接触均匀性和耐磨性。,二、螺纹的主要几何参数,普通螺纹的基本牙型是在通过螺纹轴线的剖面 上,将高 度为H的原始等边三角形顶部截去H/8和底部截去H/4 后形成 的。,普通螺纹的主要几何参数有: 1. 大径 与外螺纹

      2、牙顶或内螺纹牙底相重合的理想圆柱或圆锥的 直径,内、外螺纹的直径分别用D和d表示,是螺纹的公称直径。 2. 小径 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的理想圆柱或圆锥的直 径。内、外螺纹的小径分别用D1和d1表示. 3. 中径 一个假想圆柱或圆锥的直径,在该圆柱或圆锥上,母线 通过牙型上的沟槽和凸起的宽度相等。内、外螺纹的小径分别用D2和d2 表示.,4. 单一中径(D2S或d2S) 指一个假想圆柱或圆锥的直径,在该圆 柱或圆锥上,母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距公称尺寸一半的地方。 单一中径用三针法测得,当螺距没有误差时,中径就是单一中径,螺距 有误差时,中径不等于单一中径。 P螺距误差,5. 螺距(P)和导程(Ph) 螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程是指在 同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。对于单线 螺纹,PhP;对于多线螺纹,PhnP,n指线数。螺距P应按国标规 定的系列选用 。 6. 牙型角()和牙型半角(/2) 牙型角是指螺纹轴向剖面内,螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角;牙 型半角是指牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角,米制普通螺纹牙型角 60,牙型半角/

      3、230。,7. 螺纹升角() 螺纹升角是指在中径圆柱或圆锥上,螺旋线的切线与与垂直于螺纹 轴线的平面的夹角。 8. 螺纹旋合长度(Le) 指内、外配合螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。,第二节 螺纹几何参数偏差对互换性的影响,影响螺纹互换性的几何参数有:螺纹的大径、中径、小径、螺距和牙型半角。影响螺纹互换性的主要因素是螺距误差、牙型半角误差和中径误差。但是,外螺纹的大径尺寸过小,内螺纹的小径尺寸过大,则影响联接强度,因此,必须规定顶径公差。 对于精密螺纹 ,为了满足其功能要求,对螺距、牙型半角和中径分别规定了较严的公差,按独立原则进行测量。 对于紧固螺纹,主要要求保证可旋合性和联接强度,应采用包容要求来处理。国标中规定了中径公差,螺距和牙型半角误差都由中径公差来综合控制。,一、螺距误差的影响,局部误差(P) 螺距误差 累积误差(P) 局部误差: 单个螺距的实际尺寸与公称尺寸的代数差 . 累积误差: 旋合长度内任意几个螺距的实际尺寸与公称尺寸的代数差,与旋合长度有关,是螺纹使用的主要影响因素。,螺距累积误差的中径当量 : 为了使有螺距累积误差的外螺纹可以旋入具有 理想形状的内螺纹,把

      4、内螺纹的中径增大一个数值 Fp或把外螺纹中径减小一个数值fp ,Fp(fp)为螺距 累积误差的中径当量,或称为中径补偿值。 fpPcos/2 对于普通螺纹,牙型角60, fp1.732P 螺距累积误差可以转换到中径上来。因此,在 国标中普通螺纹没有规定螺距公差。,螺距累积误差的中径当量 :,二、牙型半角误差的影响,/2 是实际牙型半角与公称牙型半角之差, 即/2是由于实际牙型角制造不准确(刀具的角 度误差引起)或牙型角平分线不垂直于螺纹轴线 (刀具的安装误差引起)造成的,或两者综合造成 的。 牙型半角误差同样会使牙侧干涉而影响螺纹的 旋合性、并由于牙侧间的接触面积减小而影响联结 强度。,二、牙型半角误差的影响,牙型半角误差对互换性的影响下图所示。,若将外螺纹中径减小f/2(或将内外螺纹中径增大 F/2),可以避免干涉。f/2(F/2)称为牙型半角误差的 中径当量,或称为牙型半角误差的中径补偿值 。 式中 f/2(F/2)牙型半角误差的中径当量,单位为m; P螺距,单位为mm; 1/2和2/2左右牙型半角误差,单位为; K1 、K2修正系数。对外螺纹,当1/2和2/2为正值时,K1 、K

      5、2取2,为负时,K1 、K2取3。内螺纹取值与外螺纹相反。,三、中径误差的影响,中径误差指中径的实际尺寸与其公称尺寸的差值。中径误差直接影响螺纹的互换性。当外螺纹中径大于内螺纹中径时就会产生干涉,影响旋合性。但是如果外螺纹中径过小,内螺纹中径过大,则会消弱联接强度。因此,中径误差必须加以控制。,第三节 普通螺纹的公差与配合,一、普通螺纹的公差带 普通螺纹的公差带是以基本牙型为零线布置的,与尺寸 公差一样,其位置由基本偏差决定,大小由公差等级决定。 1. 螺纹公差带的大小 GB/T 197-2003普通螺纹公差与配合规定普通螺纹 的公差等级(下表)及普通螺纹的基本偏差和顶径公差 、 中径公差 。其中6级为基本级;3级精度最高,9级精度最低 。由于内螺纹较难加工,故同一公差等级的内螺纹中径公差 比外螺纹中径公差大32%左右。 普通螺纹的公差等级表,2. 螺纹公差带的位置 国家标准GB/T 197-2003对内螺纹的中径和小径规定了G、 H两种公差带位置,基本偏差为下极限偏差EI。 内螺纹的基本偏差,普通螺纹的公差带,螺纹公差带的位置 国标对外螺纹的大径和中径规定了e、f、g、h四种公差 带

      6、位置,基本偏差为上极限偏差es,如下图所示。 外螺纹的基本偏差,普通螺纹的公差带由表示公差等级的数字和基 本偏差字母组成,如6h、5G等。,二、螺纹公差带的选用,国家标准规定了内、外螺纹的选用公差带,见下表。,1. 螺纹旋合长度的选用 国家标准按螺纹公称直径和公称螺距,对螺纹 联接规定了长、中等和短三组旋合长度,分别用S、 N、L表示 。一般选用中等旋合长度,当结构和强度 有特殊要求时,可选用长或短旋合长度。 2. 配合精度的选用 GB/T 1972003将普通螺纹的配合精度分为精 密级、中等级和粗糙级三个等级。精密级用于要求 配合性质变动较小的精密螺纹;中等级用于一般用 途的螺纹;粗糙级用于精度要求不高或制造较困难 的螺纹。,螺纹公差带的选用,3. 公差等级和基本偏差的确定 (1) 公差等级 螺纹公差带的大小由标准公 差确定。内螺纹中径D2和顶径D1的公差等级分为 4、5、6、7、8级;外螺纹中径d 2分为3、4、5、 6、7、8、9级,顶径d分为4、6、8级。,(2) 基本偏差 螺纹公差带相对于基本牙型的位置由基本偏差确定。国家标准中,对内螺纹规定了两种基本偏差,代号为G、H ;对

      7、外螺纹规定了四种基本偏差,代号为e、f、g、h 。,4. 配合的选用 由基本偏差和公差等级可以组成多种公差带。在实际生产中为了减少刀具及量具的规格和数量,便于组织生产,对公差带的种类予以了限制,国标推荐按下表选用。 大量生产的精制紧固螺纹,推荐采用带方框的公差带;带*号的公差带优先选用,加()的公差带尽量不用。,4. 配合的选用 螺纹配合的选用主要根据使用性能要求来确定。 为了保证螺母和螺栓旋合后的同轴度及联接强度, 选用最小间隙为零的H/h配合;为了装拆方便及改 善螺纹的疲劳强度,可选用小间隙配合H/g和G/h; 需要涂镀保护层或在高温下工作的螺纹,通常选用 H/g、H/e等较大间隙的配合。,三、普通螺纹的标记,普通螺纹的完整标记由螺纹代号、螺纹公差带代号和旋 合长度代号等组成。即: 特征代号 公称直径导程(P螺距)旋向公差带代号旋合长度代号 普通螺纹的特征代号为M,左旋加注“L”,细牙螺纹需注 出螺距。中径和顶径公差带代号相同时,可只标一个代号; 代号不同时,中径公差带代号在前,顶径公差带代号在后。 省略标注粗牙螺距、右旋螺纹和中等旋合长度N。,第四节 螺纹的检测,螺纹几何参数检测

      8、方法有单项检测和综合检测 两种。 一、综合检测 对于大量生产的普通紧固螺纹,其螺距误差和 牙型半角误差应按包容要求,由中径公差综合控制。 因此,检测时应按照泰勒原则,用螺纹极限量规 (综合极限量规)来检验。 通规用来控制被测螺纹的作用中径不得超越最 大实体牙型的极限尺寸(d2max或D2max)以及同时 控制被测螺纹底径的极限值,通规应具有完整的牙 型,且量规的长度应等于被测螺纹的旋合长度。,止规用来控制被测螺纹的单一中径不得 超过最小实体牙型的极限尺寸(d2min或D2min), 止规牙型应做成截短牙型的不完整轮廓,以 减小螺距误差和牙型半角误差对检测结果的 影响。 综合测量时,若螺纹通规能顺利地与被测螺纹 旋合,而止规不能通过或不能完全旋合,表示被测 螺纹的作用中径和单一中径合格。螺纹量规有塞规 和环规,分别用来检验内、外螺纹。 螺纹量规主要检验螺纹的中径,同时检验外螺 纹的小径和内螺纹的大径。,用环规检验外螺纹,用塞规检验内螺纹,二、单项检测 常见的测量方法有三针法和影像法。 1.三针法 三针法是一种较为常用的精密测量外螺纹中径 的方法。测量时,将三根直径相同的精密量针分别 放在外螺纹的两侧牙槽中,然后用精密量仪测出针 距M值,然后根据已知的螺距、牙型半角和量针直径 计算出被测单一中径值。,为了减少牙型半角误差对测量结果的影响,应选择适当 直径的量针,使其与螺纹牙侧面恰好在中径线上接触,量针 的最佳直径为d0cos,2. 影像法 影像法是用万能工具显微镜将被测螺纹的牙型 轮廓放大城成像,按被测螺纹的影像测量其螺距、 牙型半角和中径,是一种广泛采用的测量方法。,螺纹检测仪器,螺纹样板(测量范围:螺距1.75-6mm)用于比较测量。 螺纹千分尺(测量范围:螺距0.4-6mm)用于测螺纹中径。,

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