第八节 螺纹螺纹是人类最早发明的简单机械之一，在古代，人们利用螺纹固定战袍的铠甲、提升物体、压榨油料和酒制品等。18世纪末，英国工程师亨利莫斯利（Henry Maudslag）发明了螺纹丝杠车床。第一次工业革命后，英国人又发明了车床、板牙和丝锥，为螺纹件的大批生产奠定了技术基础。1841年，英国人约瑟夫惠特沃斯（Joseph Whitworth）提出了世界上第一份螺纹国家标准(BS84,惠氏螺纹，B.S.W.和B.S.F.)从而奠定了螺纹标准的技术体系。1905年，英国人泰勒（William Taylor）发明了螺纹量规设计原理（泰勒原理）。从此，英国成为世界上第一个全面掌握螺纹加工和检测技术的国家，英制螺纹标准是世界上现行螺纹标准的祖先，英制螺纹标准最早得到了世界范围的认可和推广。 世界上最有影响的紧固螺纹有三种，它们是：英国的惠氏螺纹、美国的赛氏螺纹、法国的米制螺纹。最有影响的管螺纹有两种：英国的惠氏管螺纹、美国的布氏管螺纹。这五种影响最广的螺纹均于19世纪问世，它们奠定了螺纹标准化的技术体系，其它绝大多数螺纹均采用或借鉴了它们的标准结构。美国的国家螺纹（N）标准是在英制惠氏螺纹基础上发展起来的。二战后，它转化为二战盟国共同使用的统一螺纹（UN）。这是世界上 第一份得到国际组织认可的国际标准。美国的管螺纹标准是由美国人独立研制出来的，它与英制管螺纹共同构成了当今世界管螺纹标准领域的两大支柱。美制梯形螺纹(Acme)和锯齿形螺纹也同样得到了二战盟国的认可。 所以，美制标准螺纹对现代国际贸易有着极为重要的影响。米制普通螺纹（M）来源于美制国家螺纹（N）,在欧洲大陆得到了广泛使用，并纳入了ISO标准。当公制单位制（米制是其中长度单位）被确定为国际法定计量单位后，又进一步提升了米制普通螺纹在国际贸易中的地位。现在，米制普通螺纹不但可以与美制和英制螺纹进行对抗，而且还显示出逐步取代美制和英制螺纹的势头。将来，美国和英国会提高采用米制螺纹标准的比例，米制螺纹标准是未来的发展方向。但在实际生产和应用中，要根据英制、美制、米制螺纹的特点，妥善处理三种螺纹的使用问题。任何偏激行为都是不正确和不可取的。 螺纹是零件上常见的一种结构，它被广泛地用于零件之间的联接，也可传递运动和动力的作用。国家标准对螺纹的结构、尺寸、画法和标注都作了相应的规定。一、螺纹的形成平面图形（三角形、矩形、梯形等）绕一圆柱（圆锥）作螺旋运动，形成一圆柱（圆锥）螺旋体。工业上，常将螺旋体称为螺纹。在圆柱（或圆锥）外表面上所形成的螺纹称外螺纹；在圆柱（或圆锥）内表面上所形成的螺纹称内螺纹。螺纹的加工方法很多，具体有：车制、碾压及丝锥、板牙等工具加工。内、外螺纹可以通过车削获得（如下图a），而内螺纹可以通过钻孔后攻丝获得（如下图b）。(a)车削螺纹 (b)加工内螺纹在加工螺纹的过程中，由于刀具的切入（或压入）构成了凸起和沟槽两部分，凸起的顶端称为螺纹的牙顶，沟槽的底部称为螺纹的牙底。刀尖的形状不同，车制出的螺纹牙型也不同，如三角形螺纹、梯形螺纹、方牙螺纹和锯齿形螺纹等。二、螺纹的基本要素A、螺纹牙型螺纹牙型是指通过螺纹轴线的螺纹牙齿的剖面形状、如三角形、梯形、锯齿形等。如下图所示的螺纹为三角形螺纹。B、螺纹直径螺纹直径有三种，具体如下：1、大径螺纹的最大直径，也称公称直径，指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径。代号为d(外螺纹)、D（内螺纹）；2、小径与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径。代号为d1(外螺纹)、D1（内螺纹）；3、中径通过牙型上沟槽和凸起宽度相等处的一个假想圆柱面的直径。代号为d2(外螺纹)、D2（内螺纹）。C、旋向螺纹分左旋和右旋，逆时针旋转时旋入的为左旋，顺时针旋转时旋入的为右旋。工程上常用右螺纹。D、线数在同一圆柱面上切削螺纹的条数。 只切削一条的称为单线螺纹，切削两条的称为双线螺纹。通常把切削两条以上的称为多线螺纹。E、螺距和导程螺纹相邻两牙对应点间的轴向距离称为螺距，用“P”表示。导程为同一条螺旋线上相邻两牙对应两点间的轴向距离，用“Ph”表示。单线螺纹螺距和导程相同，如右图（a），而多线螺纹螺距等于导程除以线数，如右图（b）。注意：内、外螺纹成对使用时，只有牙型、大径、旋向、线数和螺距等五要素相同时，才能旋合在一起。三、螺纹的分类螺纹按用途分为两大类，即连接螺纹和传动螺纹。1、连接螺纹常用的有四种标准螺纹，即：粗牙普通螺纹、细牙普通螺纹、管螺纹、锥管螺纹。上述四种螺纹牙型皆为三角形，其中普通螺纹的牙型为等边三角形（牙型角为60）。细牙和粗牙的区别是在大径相同的条件下，细牙螺纹比粗牙螺纹的螺距小。管螺纹和锥螺纹的牙型为等腰三角形（牙型角为55），螺纹名称以英寸为单位，并以25.4mm螺纹长度中的螺纹牙数表示螺纹的螺距。管螺纹多用于管件和薄壁零件的连接，其螺距与牙型均较小。2、传动螺纹用作传递动力或运动的螺纹。常用的有两种标准螺纹：（1）梯形螺纹 牙型为等腰梯形，牙型角为30，它是最常用的传动螺纹。（2）锯齿形螺纹 一种受单向力的传动螺纹，牙型为不等腰梯形，一边与铅垂线的夹角为30，另一边为3，形成33的牙型角。螺纹的分类螺纹分类螺纹种类外形及牙型图牙型符号螺纹种类外形及牙型图牙型符号连接螺纹粗牙普通螺纹M非螺纹密封的管螺纹G细牙普通螺纹用螺纹密封的管螺纹RcRpR传动螺纹梯形螺纹Tr锯齿形螺纹B以上是牙型、大径和螺距都符合国家标准的螺纹，称为标准螺纹。若螺纹仅牙型符合标准，大径或螺距不符合标准者，称为特殊螺纹。牙型不符合标准者，称为非标准螺纹（如方牙螺纹）。四、螺纹的标注螺纹采用规定画法后,在图上看不出它的牙型螺距和旋向等结构要素,需要用标记加以进行说明。国标规定，应标出：螺纹的牙型符号、公称直径导程（螺距）、旋向、螺纹的公差带代号、螺纹旋合长度代号。常用螺纹的标注内容和方法，如下表所示。常用螺纹的标注内容与标注方法螺纹种类图例说明普通螺纹粗牙不注螺距，细牙要标注螺距。右旋省略不注，左旋要标注“LH”。螺纹公差带由表示其大小的公差等级数字和基本偏差代号所组成（内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母）。中、顶径公差带相同时，只标注一个代号。普通螺纹的旋合长度规定为短（S）、中（N）、长（L）三组，中等旋合长度不必标注。 梯形螺纹要标注螺距，多线要标注导程。右旋省略不注，左旋要标注“LH”。螺纹公差带只注中径公差带（内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母）。非螺纹密封的管螺纹不注螺距右旋省略不注，左旋要标注“G”右边数字为管螺纹尺寸代号，是指管子内径（通径）的大小,其单位为英寸，不是螺纹大径，画图时大小应根据尺寸代号查出具体数值。非螺纹密封的管螺纹，其外螺纹有A级和B级，内螺纹只有一个公差等级，不必标出。五、螺纹的规定画法A、外螺纹的规定画法国标规定:螺纹的牙顶（大径）及螺纹终止线用粗实线表示，牙底（小径）用细实线表示。在平行于螺杆轴线的投影面的视图中，螺杆的倒角或倒圆部分也应画出；在垂直于螺纹轴线的投影面的视图中，表示牙底的细实线圆只画约3/4圈，此时螺纹的倒角圆规定省略不画，如下图所示。B、内螺纹的规定画法下图是内螺纹的画法。剖开表示时（图（a），牙底（大径）为细实线，牙顶（小径）及螺纹终止线为粗实线。不剖开时（图（b），牙底、牙顶和螺纹终止线皆为虚线。在垂直于螺纹轴线的投影面的视图中，牙底仍画成约为3/4圈的细实线，并规定螺纹孔的倒角圆也省略不画。绘制不穿通的螺孔时，一般应将钻孔深度和螺纹部分的深度分别画出，如下图（a）。当需要表示螺纹收尾时，螺尾部分的牙底用与轴线成30的细实线表示，如下图（b）。螺纹孔中相贯线的画法如下图（c）所示。C、内、外螺纹连接的画法国标规定：在剖视图中表示螺纹连接时，其旋合部分应按外螺纹的画法表示，其余部分仍按各自的画法表示。当剖切平面通过螺杆轴线时，实心螺杆按不剖绘制。下图为装配在一起的内、外螺纹连接的画法。D、非标准螺纹的画法画非标准牙型的螺纹时，应画出螺纹牙型，并标出所需的尺寸及有关要求，如右图所示。六、螺纹配合 螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。螺纹精度是由螺纹公差带和旋合长度共同组成衡量螺纹质量的综合指标。 对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级：1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。等级数字越高，配合越紧，加工要求高。在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。等级数目越大，公差越小。 公制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：4h、6h和6g，内螺纹有三种螺纹等级：5H、6 H、7H；日标螺纹精度等级分为I、II、III三级，通常状况下为II级；在公制螺纹中，H和h的基本偏差为零。螺纹配合最好组合成 H/g、H/h或G/h，对于大量生产的螺栓、螺母等精制紧固件螺纹，推荐采用6H/6g的配合。我国国标GB/T3103.1-2002规定了产品等级为A、B和C级。产品等级由公差大小确定，A级最精确，C级最不精确。附：螺纹牙距表公制螺纹牙距表 美制 统一标准螺纹牙数表 公称直径 牙距 mm 公称直径 直径尺寸 牙距每英寸牙数 毫米 粗牙 细牙 号 1/4 英寸 in 毫米 mm 粗牙 UNC 细牙 UNF M1 0.250.20#0.061.524-80M1.2 0.250.21#0.0731.8546472M1.6 0.350.22#0.0862.1845664M2 0.40.253#0.0992.5154856M2.5 0.450.354# 0.1122.8454048M3 0.50.355#0.1253.1754044M40.70.56#0.1383.5053240M50.80.58#0.1644.1663236M6 10.7510#0.194.8262432M81.25112# 0.216 5.4862428M101.51.251/4 0.25 6.3502028M121.751.255/16 0.3125 7.9381824M1421.53/8 0.375 9.5251624M1621.57/16 0.4375 11.1131420M182.51.51/2 0.5 12.7001320M202.51.59/16 0.5625 14.2881218M222.51.55/8 0.625 15.8751118M24323/4 0.75 19.0501016M273