第七章第七章 零件典型表面的公差配合与检测零件典型表面的公差配合与检测圆柱螺纹结合的公差与配合圆柱螺纹结合的公差与配合1 概论2 螺纹主要几何参数误差对互换性的影响3 普通螺纹的公差与配合标准螺纹的种类和使用要求螺纹的种类和使用要求 1、普通螺纹、普通螺纹 通常也称紧固螺纹，主要用于联接和紧固各种机通常也称紧固螺纹，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械零件。这类螺纹联接的使用要求是可旋合性(便于便于装配和拆换装配和拆换)和联接的可靠性。（如：螺栓、螺母）和联接的可靠性。（如：螺栓、螺母） 2传动螺纹传动螺纹 这类螺纹通常用于传递运动或动力。螺纹联接的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。使用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性。 （具有一定的间隙，如丝杠螺母）（具有一定的间隙，如丝杠螺母）3紧密螺纹紧密螺纹 这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合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。紧密，不漏水、不漏气和不漏油。 （具有一定的过盈，（具有一定的过盈，如管螺纹连接）如管螺纹连接）HHH/4H/8大径大径小径小径轴线轴线轴线轴线轴向剖面的轴向剖面的原始三角形原始三角形(等边三角形等边三角形) 轴向剖面轴向剖面基本牙型基本牙型的形成的形成普通螺纹的基本牙型及几何参数H=P/2*ctg30=0.866P（mm)PP 螺纹的几何参数螺纹的几何参数单一中径单一中径D2S、d2S螺距螺距PD1=d1=D-2*5H/8=D-1.082PD2=d2=D-2*3H/8=D-0.6495PH=P/2*ctg30轴线轴线小径小径D1、d1大径大径 D、d中径中径中径中径D D2 2、d d2 2H/8H3/8H/4P/2P/2 /2底径底径D顶径顶径d顶径顶径D1底径底径d1HP/4P/8牙型角牙型角1、大径（、大径（D或或d）:与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的理想圆柱面的直径。公称直径，数值标准化，见表7.11。2、小径（、小径（D1或或d1）是于外螺纹的牙底或内螺纹的牙顶相重合的假象的圆柱面的直径。3、中径（、中径（D2或或d2）：）：是一个假象的圆柱面的直径。该圆柱面的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此假设圆柱为中径圆柱，中径圆柱的母线为中径线。4、螺距（、螺距（P）：）：是相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。（数值标准化，表7.10）5、牙型角（、牙型角（）：）：和牙型半角（/2）是在过螺纹轴线的剖面内，螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。公制普通螺纹的牙型角为606、螺纹接触高度：、螺纹接触高度：两个相互配合的螺纹牙型上，牙型重合的部分在垂直与轴线的距离见图图7、螺纹旋合长度（、螺纹旋合长度（L）：）：两个相配合的螺纹沿螺纹轴向方向相互旋合部分的长度见图图。图72图图 螺纹接触高度螺纹接触高度公制螺纹基本牙型接触高度为0.541P即5/8H图73图图 螺纹旋合长度螺纹旋合长度螺纹主要几何参数误差对互换螺纹主要几何参数误差对互换性的影响性的影响 螺纹在加工过程中不可辟免产生一定误差。螺纹几何参数对零件影响最大是螺距、牙型半角和中径误差，这三个参数误差反映了牙型的位置和形状误差从而影响螺纹的可旋合性和连接的可靠性。螺距误差螺距误差牙型半角误差牙型半角误差中径误差中径误差1）螺距偏差的影响）螺距偏差的影响 螺距偏差螺距偏差螺距偏差螺距偏差PP是指实际螺距是指实际螺距是指实际螺距是指实际螺距P Pa a 与基本螺距与基本螺距与基本螺距与基本螺距P P 之差：之差：之差：之差：P =PP =Pa a P P 螺距偏差的影响与旋合长度有关：螺距偏差的影响与旋合长度有关：螺距偏差的影响与旋合长度有关：螺距偏差的影响与旋合长度有关： 假设内螺纹理想，外螺纹螺距偏差大于零假设内螺纹理想，外螺纹螺距偏差大于零P 0，则内、外螺纹在螺牙的则内、外螺纹在螺牙的右侧产生干涉右侧产生干涉右侧产生干涉右侧产生干涉（反之，内、外（反之，内、外螺纹在螺牙的左侧产生干涉螺纹在螺牙的左侧产生干涉 ），干涉量可用旋合长度），干涉量可用旋合长度上的上的n个螺牙的累计偏差个螺牙的累计偏差P 表示。表示。图74螺距积累误差对互换性的影响螺距积累误差对互换性的影响P外P内=P在N个螺距长度上螺距积累误差为：P= nP外nP内螺纹不能旋入内螺纹图75螺距累积误差的中径当量螺距累积误差的中径当量为了螺纹旋入，外螺纹必须在中径方向上减小一个fp， fp螺距积累误差的中径当量：fp=Pctg(/2) =1.732P(um)测量时，为了消除螺纹的安装误差对螺距测量结果的影响，测量时，为了消除螺纹的安装误差对螺距测量结果的影响，P取螺纹旋合长度范围内牙型左、右两侧距积累误差的取螺纹旋合长度范围内牙型左、右两侧距积累误差的绝对值。即：绝对值。即： P=1/2（P左左+P右右）2 2）牙型半角偏差的影响）牙型半角偏差的影响 牙型半角偏差（牙型半角偏差（牙型半角偏差（牙型半角偏差（ /2/2）是指实际牙型半角（）是指实际牙型半角（）是指实际牙型半角（）是指实际牙型半角（ a a / /2 2）与基本牙型半角（与基本牙型半角（与基本牙型半角（与基本牙型半角（ / /2 2）之差）之差）之差）之差 ： /2=/2=（ a a / /2 2）- -（ / /2 2） 由于由于由于由于 / /2=302=30，所以，所以，所以，所以 a a / /2 2可简写为可简写为可简写为可简写为 / /2 2，则：，则：，则：，则： /2=/2=（ / /2 2）-30-30 设设内螺纹内螺纹内螺纹内螺纹理想，理想，外螺纹外螺纹外螺纹外螺纹的的 /20，则内、，则内、外螺纹在螺牙的外螺纹在螺牙的中径以下部位中径以下部位中径以下部位中径以下部位干涉；干涉；若牙型半角偏差小于零，偏差若牙型半角偏差小于零，偏差 /20，则内、，则内、外螺纹在螺牙的外螺纹在螺牙的中径以上部位中径以上部位中径以上部位中径以上部位干涉干涉. 2）牙型半角偏差的影响）牙型半角偏差的影响当当 时，如图时，如图7.13(a)所示，将会在外螺纹的顶部所示，将会在外螺纹的顶部3H/8处发生处发生干涉干涉当 时，如图7.13(b)所示，将会在外螺纹的底部H/4处发生干涉2）牙型半角偏差的影响）牙型半角偏差的影响但实际情况是，同一牙型的左右半角并不一定对称，左右半角误差也并不一定相等，对互换性的影响也就不同。如图7.13(c)所示，中径当量值 可根据具体情况按下式计算：图76外螺外螺纹半角半角 内螺内螺纹半角半角3030度度时，牙型半角误差的中径当量时，牙型半角误差的中径当量ABC外螺纹中径须减少一个外螺纹中径须减少一个f/2，由正弦定理在，由正弦定理在ABC中中单位单位 (分分) 单位单位 (mm) 内外螺纹的左右半角一个大于内外螺纹的左右半角一个大于30度一个小于度一个小于30度度实际应用中内外螺纹都有误差，因此牙型半角误差中径当量为（72）和（73）的平均当量即： 它适用与内外螺纹的左右半角一个大与30度一个小于30度，当左右半角不相等时，以上三式/2应取左右牙型半角误差的平均值，即：分分() f f / /2 2 = 0.073= 0.073P P（K K1 1 左左左左/2/2+ +K K2 2 右右右右/2/2) ) (um)(um) 左左/2、 右右/2 0( +) dmax，规定了外螺纹的顶径d1maxD1min。使螺纹在大径和小径处均不发生干涉满足旋合性的要求。2、基本偏差和极限偏差、基本偏差和极限偏差国标规定内螺纹下偏差EI,和外螺纹上偏差es为基本偏差。为了满足松紧不同的各种配合性质的要求，国标对内螺纹规定了G和H两种基本偏差对内螺纹规定了e、f、g、h四种基本偏差。图712图图7.14 内螺纹公差带位置内螺纹公差带位置国标对内螺纹规定了G和H两种基本偏差G阴影部分：实际牙型的变动范围阴影部分：实际牙型的变动范围公差带特点：公差带特点：公差带特点：公差带特点：沿基本牙型分布；沿基本牙型分布；沿基本牙型分布；沿基本牙型分布； 位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值图713对外螺纹规定了e、f、g、h四种基本偏差图图7.14 外螺纹公差带的位置外螺纹公差带的位置阴影部分：实际牙型的变动范围阴影部分：实际牙型的变动范围图714若已知基本偏差和公差T则有：外螺纹下偏差：ei=es-T内螺纹上偏差：ES=EI+T（螺纹的极限偏差表（螺纹的极限偏差表7.19）二、旋合长度二、旋合长度国标将螺纹旋合长度分为三组：国标将螺纹旋合长度分为三组：短旋合长度（代号短旋合长度（代号S）中等旋合长度（代号中等旋合长度（代号N），应用最为普遍），应用最为普遍长旋合长度（代号长旋合长度（代号L）中等旋合长度的值中等旋合长度的值(LN)是根据粗牙螺纹的一般常用旋合长度是根据粗牙螺纹的一般常用旋合长度的范围的范围0.5d1.5d而定，其最大最小长度为：而定，其最大最小长度为：各种旋合长度的数值见表7.17。三、螺纹的选用公差带与配合三、螺纹的选用公差带与配合将不同的公差等级和不同的基本偏差组合可形成各种公差带，由内外螺纹的各种公差带又可分成各种组合为了减少刀具、量具的规格的数量必须对公差带的种类进行限制。国标规定内外螺纹公差带选用见表7.18。螺纹的公差带与精度、旋合长度和基本偏差有关。1、螺纹精度的确定、螺纹精度的确定 国标规定了精度级、中等精度级、和粗糙级三种精度。 同一精度等级，旋合长度长的螺纹公差等级要比旋合长同一精度等级，旋合长度长的螺纹公差等级要比旋合长度短螺纹公差等级要低度短螺纹公差等级要低2、旋合长度的确定、旋合长度的确定 一般选用中等旋合长度N，特殊条件下选用短旋合长度S和长旋合长度L3、螺纹偏差及配合的选用、螺纹偏差及配合的选用内外螺纹公差带可以任意组成各种不同的配合为了保护牙型有足够的高度，完工后的零件最好组成H/g、H/h、G/h的配合。其中H/h的最小间隙为零，一般情况选用此配合。对中径小于1.4mm的螺纹副应用5H/6h或更高精度的配合。H/g、G/h和其他配合都具有保证间隙，主要用于一下情况：（1）需要镀保护层的螺纹配合（2）要求易安装的螺纹配合（3）需要在高温下装卸的螺纹配合（4）需要改善劳动强度的螺纹配合普通螺纹的标注普通螺纹的标注记住：记住：螺纹公差带代号螺纹公差带代号与与尺寸尺寸公差带代号公差带代号次次序序相反相反！ 公差带代号公差带代号5g ?标注方法见书标注方法见书P250螺纹特征代号螺纹特征代号-尺寸代号尺寸代号-公差带代号公差带代号-旋合长度代号旋合长度代号-旋向代号旋向代号M 16 Ph3P1.5 -5g 6g S -LH例：例： 螺距螺距P=1.5mm,导程导程=3,多线多线普通螺纹普通螺纹大径大径d16mm中径公差带代号中径公差带代号顶径公差带代号顶径公差带代号短旋合长度短旋合长度左旋左旋普通螺纹标记的一般规则（补充）普通螺纹标记的一般规则（补充）完整的螺纹标记由螺纹代号、公差代号和旋合长度代号组成各代号用“-”分开；中径公差带一定位于顶径公差带之前。若中径公差带和顶径公差带相同时只需标注一个公差带即可，旋合长度为N时，可不标注。右旋螺纹不标注粗牙螺距不标注。例：M20-6H. (见表见表7.10)必要时可直接标注旋合长度数值例如： M202-6H-24，其中旋合长度为24mm。内外螺纹装配在一起时的标记是将内外螺纹公差带代号用斜线分开，左边为内螺纹右边为外螺纹例：M202-6H/5g6g。图057外螺纹标注实例外螺纹标注实例公称直径：公称直径：公制普通螺纹大径的基本尺寸公制普通螺纹大径的基本尺寸http:/内、外螺纹装配标记示例内、外螺纹装配标记示例n：五、螺纹表面粗糙度和形位公差五、螺纹表面粗糙度和形位公差要求要求螺纹表面粗糙度，主要根据其公差等级来确定，可查表确定表面粗糙度Ra推荐值。对于疲劳强度要求高的螺纹牙底表面，其Ra值不大于 0.32um。对于普通螺纹一般不规定形位公差，但标准规定形位公差不得超过螺纹轮廓公差带所限定的区域。对于高精度的螺纹，形位误差应按包容原则控制。概念辨析概念辨析螺纹中径是螺纹大径和小径的平均值。螺纹中径是螺纹大径和小径的平均值。普通螺纹公差标准中，除了规定中径和顶径的公差普通螺纹公差标准中，除了规定中径和顶径的公差和基本偏差外，还规定了螺距和牙型角的公差。和基本偏差外，还规定了螺距和牙型角的公差。螺纹的单一中径不超出中径公差带，则该螺纹的中螺纹的单一中径不超出中径公差带，则该螺纹的中径一定合格。径一定合格。内螺纹的作用中径不大于其单一中径。内螺纹的作用中径不大于其单一中径。在普通螺纹结合中，如果内螺纹的单一中径大于外在普通螺纹结合中，如果内螺纹的单一中径大于外螺纹的单一中径，那么它们一定是无过盈的结合。螺纹的单一中径，那么它们一定是无过盈的结合。中径和顶径公差带不同的两种螺纹，螺纹精度等级中径和顶径公差带不同的两种螺纹，螺纹精度等级却可能相同。却可能相同。图711例题例题加工M16-6g的螺栓，已知下列数据：Td2=0.16mm, P=0.01mm, f/2 =0.0252 mm。问这种加工方法允许实际中径变化范围是多少？fp=1.732|P|=0.0173(mm)d2ad2min 且 d2m=d2a+(fp+ f/2)d2maxd2min d2ad2max- (fp+ f/2)d2max-(fp+ f/2)-d2min=Td2- (fp+ f/2)例题：书P324 问答题（4）已知螺纹的基本尺寸和公差要求，测得螺距误差、牙型半角误差和实际中径，判断螺纹的合格性。1）由表7.19查出中径和顶径的极限偏差。2）由表7.11查出基本中径的值，计算极限中径。3）由测得的误差计算中径当量和作用中径。(见公式7-7)4）由作用中径和中径极限偏差判断合格性。思考题思考题有一外螺纹M242-6g，加工后量得实际中径d2a=22.450mm，P左=-50um， P右=+30um 左/2 = -30， 右/2 = +70。试判断螺纹是否合格。查表求查表求d2的的es，ei；查表求查表求d2，计算，计算d2max，d2min计算计算fp，f/2/2，d d2m2m=22.555mm=22.555mm；判断合格性；判断合格性；