石油螺纹量规测量技术培训资料1第一章 普通螺纹螺纹产品是制造业中应用最为广泛的一种产品，是一种重要的、常用的结构要素，螺纹主要用于结构联接、密封联接、传动、读数和承载等场合。从一般使用条件到恶劣条件（高温、高压、严重腐蚀），从粗糙级别到很精密，从日常生活用品到精密机械，总之应用广泛。螺纹的设计人员、使用人员和测量人员对螺纹知识的关注点是不一样的，一般来讲，螺纹测量人员应熟悉螺纹的术语、螺纹的种类、螺纹的几何特征、螺纹的公差以及螺纹的测量方法。1、常用螺纹术语螺纹术语概括了螺纹的几何特征和螺纹技术特征，常用螺纹术语见表 1-1 表 1-1 常用螺纹术语术语 描述螺旋线 沿着圆柱或圆锥表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移和相应的角位移成定比螺纹 在圆柱或圆锥表面上，沿螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。 （注：凸起是指螺纹两侧面间的实体部分，又称牙）螺纹牙型 在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状原始三角形 形成螺纹牙型的三角形，其底边平行于中径圆柱或中径圆锥的母线基本牙型 削去原始三角形的顶部和底部所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。设计牙型 设计给定的牙型，该牙型相对于基本牙型规定出功能所需的各种间隙和圆弧半径。它是内、外螺纹基本偏差的起点最大实体牙型 由设计牙型和各直径的基本偏差及公差所决定的最大实体状态下的螺纹牙型最小实体牙型 由设计牙型和各直径的基本偏差及公差所决定的最小实体状态下的螺纹牙型牙型高度 在螺纹牙型上，牙顶到牙底在垂直于螺纹轴线方向上的距离牙型角 在螺纹牙型上， 两相邻牙侧间的夹角牙型半角 牙型角的一半牙侧角 在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角公称直径 代表螺纹尺寸的直径（注：管螺纹用尺寸代号表示）中径 一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。该假想圆柱或圆锥称为中径圆柱或中径圆锥大径 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径小径 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径2术语 描述单一中径 一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽宽度等于 1/2 基本螺距的地方作用中径 在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径 ，这个假想螺纹具有理想的螺距、半角及牙型高度，并另在牙顶处和底处留有间隙，以保证包容时不与实际螺纹的大、小径发生干涉螺距 相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离旋合长度 两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度基准平面 垂直于锥螺纹轴线，具有基准直径的平面，简称基面螺纹精度 由螺纹公差带和旋合长度共同组成的衡量螺纹质量的综合指标螺距偏差 螺距的实际值与其基本值之差N 个螺距偏差系指 N 牙螺距的实际值与基本值之差螺距累积误差 在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点的实际轴向距离与其基本值之差的最大绝对值螺距误差中径当量将螺距误差换算成中径的数值牙侧角偏差 牙测角的实际值与其基本值之差牙侧角误差中径当量将牙侧角误差换算成中径的数值2、螺纹的种类常用螺纹种类、特点及其应用见表 2-1表 2-1 常用螺纹种类、特点及其主要用途种类 牙型 特点 主要用途普通螺纹 60Pd 牙型角 =60按螺距大小分为粗牙和细牙螺纹。应用广泛，一般用于连接和紧固。梯形螺纹 d 30P 牙型角 =30牙根强度高。螺纹副精度高，轴向分力大。用于传递运动和动力锯齿形螺纹 Pd 303 工作面牙侧角 =3，非工作面牙侧角 =30，一般为大径定心牙根强度高，螺纹副精度高，传动效率高，轴向分力大。用于单向受力的传力机构3种类 牙型 特点 主要用途55圆柱管螺纹Pd 5 牙型角 =55公称直径近似为管子内径。(源于英制管螺纹)主要用于非密封管子的连接,与圆锥外螺纹配合可用于密封管子的连接55圆锥管螺纹 P90 一一一一5 1一16英制管螺纹，牙型角 =55公称直径近似为管子内径。用于密封管子的连接管螺纹60圆锥螺纹P9060 一一一一1一16 与 55圆锥管螺纹相似但牙型角 =60 (源于美制管螺纹)用于密封管子的连接3、螺纹的公差和标记3.1 普通螺纹的公差螺纹的公差带是由其相对于基本牙型的位置（基本偏差）和大小（公差等级）组成。普通螺纹国家标准(GB/T197-2003)规定外螺纹的上偏差（es）和内螺纹的下偏差（EI）为螺纹基本偏差。对于内螺纹规定了 G 和 H 两种位置，H 的基本偏差为零，G 的基本偏差为正值（见图 3-1） 。对于外螺纹规定了 e、f、g 和 h 四种位置，h 的基本偏差为零，e、f、g 的基本偏差为负值（见图 3-2） ，具体数值可查阅国标 GB 2516-2003普通螺纹 极限偏差EI 2TD2 2TD1 2 TD1 2TD2 2一 一 一 一0D D2D1D D2D1一 一 一 一HG一 3-1 一 一一一 一一一 一一TD1-一 一一一一 一一一 TD2-一 一一一 一一一4dTd2 2Td2es2d2 d1一 3-2 一一一一一一一一一Td-一一一一一一一一 Td2-一一一一一一一0e f gdTd2 2d2 d1h一 一 一 一 一 一 一 一 一 一Td2一 一 一 一 一 一 一 一螺纹公差带的大小由螺纹公差值确定，并按大小分为若干等级，内、外螺纹各直径的公差等级规定如表 3-1 所列。其中三级精度最高，9 级精度最低，具体数值可查阅国标 GB 197-2003普通螺纹 公差与配合表 3-1 螺纹公差等级螺纹直径 公差等级外螺纹中径 d2 3、4、5、6、7、8、9外螺纹大径 d 4、5、6内螺纹中径 D2 4、5、6、7、8内螺纹小径 D1 4、5、6、7、8基本偏差和螺纹公差等级组成螺纹中径公差带，公差带的代号由公差等级数字和基本偏差代号组成，例如：6H，5g 等等。3.2 普通螺纹的标记普通螺纹的标记由螺纹特征代号、尺寸代号、公差代号、旋合长度代号和旋向代号组成，例如:M101-5g6g : 公称直径为 10mm，螺距为 1 mm 的单线细牙普通外螺纹，中径公差带为 5g 顶径公差带 6gM14ph6p27H-L-LH， 公称直径为 14mm，导程为 6mm，螺距为 2 mm，中径公差和顶径公差的基本偏差为 0，公差等级为 7 级，长旋合长度，左旋普通螺纹外螺纹4、普通螺纹的检验普通螺纹有 5 个几何参数，即中径、大径、小径、螺距和牙侧角，其中，中径、螺距和牙侧角对螺纹的互换性和工作质量影响较大。一般来讲螺纹有两种检测方法，对于螺纹量规、螺纹刀具、测微螺纹等精密螺纹，是分别对中径、螺距和牙侧角给出公差并分项检查，对于广泛使用的紧固和连接用螺纹，是用螺纹量规对螺纹的单一中径和作用中径进行检查。5螺纹作用中径是一个重要的概念，试想，一副 M10 的内螺纹和外螺纹，它们的中径、螺距、牙侧角和直线度都没有误差，在此条件下它们能够旋合，假设其他因素不变而只有外螺纹的牙侧角或螺距有误差，这时螺纹就无法旋合到一起了，当把内螺纹的中径适当的加大，这时螺纹副又可以旋合了，反之，当内螺纹的牙侧角或螺距有误差时，只要将外螺纹的中径适当的减小，这时螺纹副也可以旋合。这说明螺距误差和牙侧角误差可以转化中径当量加以考虑。普通螺纹作用中径的定义是：在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径 ，这个假想螺纹具有理想的螺距、半角及牙型高度，并另在牙顶处和底处留有间隙，以保证包容时不与实际螺纹的大、小径发生干涉。参考图 3-1。从这个定义可以得出一个结论，既对于内螺纹，作用中径小于单一中径；对于外螺纹，作用中径大于单一中径。一一一一一一一一一3-14.1 普通螺纹的综合检验普通螺纹的综合检验是用螺纹量规对螺纹的单一中径和作用中径进行检查。对于内螺纹作用中径，是用一个具有基本牙型和一定圈数的外螺纹量规来检验，合格的标志是能够顺利的与被检的内螺纹旋合通过，这个外螺纹量规叫作通端螺纹塞规。用通端螺纹塞规检验合格的内螺纹，说明其作用中径没有过小，当然单一中径也没有过小。但单一中径也不能过大，因此还要用一个止端螺纹塞规来检验，合格的标志是不能完全旋合通过被检内螺纹，故称止端塞规。止端塞规的功能是控制被检内螺纹单一中径不能过大，它应与螺距和牙侧角无关，因此它做成不完整的截短牙型和减少螺牙扣数。检验外螺纹是用螺纹环规，螺纹环规也分通端螺纹环规和止端螺纹环规。通端螺纹环规具有完整的牙型，用以控制被检外螺纹的作用中径，防止其过大，止端螺纹环规具有具有截短牙型，用以控制被检外螺纹的单一中径，防止其过小。4.2 螺纹量规的分类和使用规则螺纹量规分为以下三类:(1)工作量规 加工操作者在制造螺纹工件过程中所使用的螺纹量规(2)验收量规 检验部门或用户代表在验收螺纹工件时所使用的螺纹量规(3)校对量规 制造工作量规时和检验使用中的工作量规磨损情况时所使用的螺纹量规国家标准”普通螺纹量规”(GB3934-2003)对螺纹量规的名称、代号、功能和使用规则都作出了规定，有关内容见表 4-16表 4-1 螺纹量规的名称、代号、功能和使用规则螺纹量规名称 代号 功能 特征 使用规则通端螺纹塞规 T 检查工件内螺纹的作用中径和大径具有完整的外螺纹牙型应与工件内螺纹旋合通过止端螺纹塞规 Z 检查工件内螺纹的单一中径具有截短的外螺纹牙型允许与工件内螺纹两端的螺纹部分旋合，旋合量应不超过两个螺距，对于三个或少于三个螺距的工件内螺纹，不应完全旋合通过通端螺纹环规 T 检查工件外螺纹的作用中径和小径完整的内螺纹牙型应与工件外螺纹旋合通过止端螺纹环规 Z 检查工件外螺纹的单一中径截短的内螺纹牙型允许与工件外螺纹两端的螺纹部分旋合，旋合量应不超过两个螺距，对于三个或少于三个螺距的工件外螺纹，不应完全旋合通过校通-通螺纹塞规TT 检查新的通端螺纹环规的作用中径完整的外螺纹牙型应与新的通端螺纹环规旋合通过校通-止螺纹塞规TZ 检查新的通端螺纹环规的单一中径截短的外螺纹牙型允许与新的通端螺纹环规两端的螺纹部分旋合，旋合量应不超过一个螺距校通-损螺纹塞规TS 检查使用中通端螺纹环规的单一中径截短的外螺纹牙型允许与通端螺纹环规两端的螺纹部分旋合，旋合量应不超过一个螺距校止-通螺纹塞规ZT 检查新的止端螺纹环规的单一中径完整的外螺纹牙型应与新的止端螺纹环规旋合通过校止-止螺纹塞规ZZ 检查新的止端螺纹环规的单一中径完整的外螺纹牙型允许与新的止端螺纹环规两端的螺纹部分旋合，旋合量应不超过一个螺距校止-损螺纹塞规ZS 检查使用中止端螺纹环规的单一中径完整的外螺纹牙型允许与止端螺纹环规两端的螺纹部分旋合，旋合量应不超过一个螺距从表 4-1 中可以看出国家标准没有验收螺纹量规，制造者和验收者都使用通、止螺纹量规检验螺纹工件，为了减少检验中的争议，标准中规定：操作者在制造工件螺纹的过程中应使用新的或磨损较少的通端螺纹量规和磨损较多或接近磨损极限的止端螺纹量规。对于检验部门或用户代表在验收工件螺纹时，应使用磨损较多或接近磨损极限的通端螺纹量规和新的或磨损较少的止端螺纹量规。标准还规定：当检验中发生争议时，若判断工件螺纹为合格的螺纹量规是符合国家标准规定的，则该工件螺纹应作合格处理。对于工件内螺纹小径 D1 和外螺纹大径 d 规定有公差，它们是在加工螺纹的前一道工序加工出来的，在加工螺纹的过程中尺寸会有些变化，这两个尺寸是用光滑极限量规检验的，这种量规的名称、代号、功能和使用规则见表 4-27表 4-2 光滑极限量规的名称、代号、功能和使用规则量规名称 代号 功能 特征 使用规则通端光滑塞规 T 检查内螺纹小径 外圆柱面 应通过内螺纹小径止端光滑塞规 Z 检查内螺纹小径 外圆柱面 可以进入内螺纹小径的两端，但进入量不应超过一个螺距通端光滑环规或卡规T 检查外螺纹大径 内圆柱面或平行的两个平面应通过外螺纹大径止端光滑环规或卡规Z 检查外螺纹大径 内圆柱面或平行的两个平面不应通过外螺纹大径螺纹的综合检验是以螺纹量规的实际