公差 第九章 圆柱螺纹公差与检测

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第九章 圆柱螺纹公差与检测,1 概 述,螺纹的种类和对螺纹结合的使用要求,螺纹按用途可分为下列三类。,1紧固螺纹,通常采用三角形牙型的普通螺纹。,2传动螺纹,通常采用圆柱螺纹结合。,3紧密螺纹,通常采用三角形牙型的圆锥螺纹。,二、圆柱螺纹的牙型、基本牙型和主要几何参数,见图9-1。,GB192-81,普通螺纹 基本牙型规定的普通螺纹基本,牙型见图9-2，其原始三角形是等边三角形。,GB5796.1-86,梯形螺纹 牙型规定的梯形螺纹基本牙,型见图9-3，其原始三角形是顶角为30的等腰三角形。,圆柱螺纹的,几何参数是在过螺纹轴线的剖面上沿径向或,轴向计值的,。主要参数如下：,1大径,d、D,2,小径,d,1,、D,1,3,中径,d,2,、D,2,4,螺距,P,5,单一中径,d,2s,、D,2s,(,沟槽宽度=,P/2）,单一中径可以用三针法测得以表示螺纹的实际中径。,6牙型角和牙型半角,见图9-5,a。,7,牙侧角,1,、,2,8螺纹接触高度 普通螺纹接触高度的基本,值=5,H/8，,见图9-2。,9螺纹旋合长度,普通螺纹基本尺寸系列见附表9-1。,2 普通螺纹几何参数偏差对互换性的影响,要实现普通螺纹的互换性，必须满足其使用要求，,即保证其旋合性和连接强度。,旋合性：,指相互结合的内外螺纹能够自由旋入，并获,得指定的配合性质。,连接强度：,指相互结合的内外螺纹的牙侧能够均匀,接触，具有足够的承载能力。,在螺纹加工过程中，其几何参数会有误差，影响,其互换性 ，分析如下：,一、螺纹直径偏差的影响,内螺纹直径实际偏差为正值，外螺纹直径实际偏差为负值。螺纹直径的实际尺寸,不能过大,，,也不能过小,。,内螺纹实际中径不能过大，外螺纹实际中径不能过小，,否则，削弱连接强度。,如果使内螺纹的实际直径不小于其基本尺寸，,外螺纹实际直径不大于其基本尺寸，就能保证旋,合性。,在螺纹三个直径参数中，,中径的实际尺寸的,影响是主要,的，,它直接决定了螺纹结合的配合,性质,。,二、螺距误差的影响,螺距误差,分为,螺距偏差,和,螺距累积误差,。螺距累积误,差对互换性的影响比螺距偏差大。,参看图9-6，假设内螺纹具有理想牙型，与之相配合的,外螺纹只存在螺距误差，且,P,外,P,内,，则在,n,个螺牙的螺,纹长度内，,P,=| n P,外,-,n P |。,螺距误差的中径当量,f,P,和,F,P,。,由图9-6中的,ABC,可得出,f,P,（,或,F,P,）=1.732P,（9-1）,P,过大，将降低螺纹连接强度。,三、牙侧角偏差的影响,牙侧角偏差,包括,牙侧的形状误差,和,牙侧相对于螺纹轴线,的位置误差,。参看图9-7。牙侧角偏差的中径当量,f,和,F,。,f,（,或,F,）=0.073P（K,1,|,1,|+ K,2,|,2,| ) （9-2）,对于外螺纹，当,1,（,或,2,）,为正值时，在中径与,小径之间的牙侧产生干涉，相应的,K,1,（,或,K,2,）,取2；当,1,（,或,2,）,为负值时，在中径与大径之间的牙侧,产生干涉，相应的,K,1,（,或,K,2,）,取3。,对于内螺纹，当,1,（,或,2,）,为正值时，在中径,与大径之间的牙侧产生干涉，相应的,K,1,（,或,K,2,）,取3；,当,1,（,或,2,）,为负值时，在中径与小径之间的,牙侧产生干涉，相应的,K,1,（,或,K,2,）,取2。,螺纹存在牙侧角偏差时，将降低螺纹连接强度。,四、作用中径、中径公差及保证螺纹互换性的条件,1作用中径,实际螺纹是否符合旋合性的要求，,取决于中径实际尺寸,、,螺距累积误差,和,牙侧角偏差,的综合结果。,外螺纹的作用中径,d,2m,=d,2s,+（,f,p,+,f,） （9-3）,内螺纹的作用中径,D,2m,=D,2s,-（,F,p,+,F,） （9-4）,2,螺纹中径合格性判断条件,作用中径,是用来判断螺纹可否旋合的中径，外螺纹的作用,中径过大或内螺纹的作用中径过小都会影响旋合性。,外螺,纹单一中径过小或内螺纹单一中径过大，会影响螺纹连接,强度,。因此，中径合格与否直接影响着螺纹结合的互换性。,判断中径的合格性应遵循泰勒原则,，如图9-9所示。螺纹中,径的合格条件是：,对于外螺纹,d,2m,d,2max,且,d,2s,d,2min,对于内螺纹,D,2m,D,2min,且,D,2s,D,2max,3,中径公差,中径公差具有三个作用：控制中径本身的尺寸偏差、控制,螺距误差和控制牙侧角偏差。,当螺纹的单一中径偏离最大实体牙型的中径时，允许螺距,误差和牙侧角偏差适当增大。,3 普通螺纹的公差与配合,一、螺纹公差带及旋合长度,螺纹公差带,基 本 偏 差,（确定公差带,位置）,基 本 偏 差,（确定公差带,大小）,螺纹旋合长度,（,S、N、L）,公差精度,（精密、中等、粗糙）,螺纹公差带是沿基本牙型的,牙侧,、,牙顶,和,牙底,分布的公差带。它由相对于基本牙型的,位置和大小,两个,要素组成。即由基本偏差和公差两个要素构成。,在垂直于螺纹轴线的方向计量其大、中、小径的极限偏差和公差值。,1螺纹公差带的位置和基本偏差,螺纹公差带相对于基本牙型的位置由基本偏差确定,。,GB197-81,规定，,内螺纹中径和小径的下偏差,EI,与外螺纹中,径和大径的上偏差,es,为基本偏差,。内螺纹有代号为,G,和,H,的,两种基本偏差；外螺纹有代号为,e、f、g,和,h,的四种基本偏,差；内、外螺纹公差带位置分别如图9-10和图9-11所示。,公差数值见附表9-2。,2螺纹公差带的大小和公差等级,螺纹公差带的大小由公差值确定。,GB197-81,规定：,螺纹直径 公差等级,内螺纹中径,D,2,4、5、6、7、8,内螺纹小径,D,1,4、5、6、7、8,外螺纹中径,d,2,3、4、5、6、7、8、9,外螺纹大径,d 4、6、8,各个公差等级中，3级最高，等级依次降低，9级最低。,内外螺纹中径公差值,TD,2,、Td,2,和顶径,TD,1,、Td,分别见附,表9-2和9-3。,为了防止内、外螺纹的牙顶与牙底发生干涉,，,GB197-81,规,定了内螺纹大径的最小极限尺寸和外螺纹小径的最大极限,尺寸，见图9-10和图9-11。,将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合，就组成了螺纹,公差带代号。,3旋合长度,设计时一般采用,N,组旋合长度。,二、螺纹的选用公差带与精度等级,为了减少螺纹刀具和量规的品种、规格，普通螺纹公差,带一般应按表9-1选用。,螺纹精度等级与螺纹直径公差等级和旋合长度有关。,为了保证足够的接触高度，完工后的螺纹最好组成,H/g、,H/h,或,G/h,的配合。对于公称直径1.4,mm,的螺纹副，应,采用5,H/6h,或更精密的配合。对于需要涂镀保护层的螺纹，,如无特殊规定，涂镀前一般应按上列选用公差带制造，,涂镀后螺纹的实际轮廓上的任何点均不应超过按,H、h,确,定的最大实体牙型。,三、螺纹标记,普通螺纹的完整标记由螺纹代号（尺寸规格和左右旋）,螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号组成。,M105g 6g,顶径公差带代号,中径公差带代号,M1016H,中径和顶径公差带代号（两者相同）,内、外螺纹装配在一起：,M2026H/6h,M202,左6,H7H/6g7g,必要时在螺纹公差带代号后面加注旋合长度代号,S,或,L，,特殊需要时，可标注旋合长度数值（单位,mm）,例如：,M2025g6gS,M2027HL,M2027g6g40,四、螺纹的表面粗糙度要求,螺纹牙侧表面粗糙度主要根据中径公差等级确定,见表9-2.,工 件 螺纹中径公差等级,4，5 6，7 8，9,Ra,值,螺栓、螺钉、螺母,1.6 3.2 3.26.3,轴及套筒上螺纹,0.81.6 1.6 3.2,五、例题,有一普通螺纹配合,M1216H/6g。,加工后侧得参数实际,值如下。内螺纹：,D,2S,=11.441mm，,P,=,|,+0.03,|,mm，,1,= -110,，,2,= +130,；,外螺纹：,d,2S,=11.265mm，P,=,|,-0.04,|,mm，,1,= +40,2,= -1。,试计算内外螺纹的作用中径，并判断中径,合格性。,解,:(1)确定中径极限尺寸,由附表9-1查得,D,2,=d,2,=11.350mm，,由附表9-3和附表,9-2查得,TD,2,=160,m,，,Td,2,=118,m,；EI=0，,es,=-26,m。,因此，,D,2min,=,D,2,+0=,11.350mm， D,2max,= D,2min,+ TD,2,=11.350+0.16=11.510mm。,d,2max,=,d,2,+,es,=,11.350-0.026=11.324mm，d,2min,= d,2max,- Td,2,=11.324+0.118=11.206mm。,（2）,计算内螺纹的作用中径,由式（9-1）得,F,P,=1.732P,=1.732,0.03=0.052mm,由式（9-2）得,F,=0.073P（K,1,|,1,|+ K,2,|,2,| ),=0.073,1（2 ,|-70,|+,3 ,|+90,|）,=0.030mm,由式（9-4）得作用中径,D,2m,=D,2s,-（,F,p,+,F,）,=11.441-（0.052+0.030）=11.359mm,（3）,计算外螺纹的作用中径,由式（9-1）得,f,P,=1.732P,=1.732,0.04=0.069mm,由式（9-2）得,f,=0.073P（K,1,|,1,|+ K,2,|,2,| ),=0.073,1（2 ,|+40,|+,3 ,|-60,|）,=0.019mm,由式（9-4）得作用中径,d,2m,=d,2s,+（,f,p,+,f,）,=11.265+（0.069+0.019）=11.353mm,（4）,判断中径合格性,内螺纹,D,2m,=11.359 D,2min,=11.350mm，,且,D,2s,=11.441 d,2max,=11.324mm，,且,d,2s,=11.265 d,2min,=11.206mm，,所以外螺纹中径不合格。,由于,D,2m,=11.359 d,2m,=11.353mm，,因此，内、外,螺纹虽然能够自由旋合，但不能保证配合性质。,4 普通螺纹的检测,普通螺纹是多参数要素，有两类检测方法：综合检验和单,项测量。,综合检验,二、单项测量,5 机床梯形螺纹丝杠和螺母的精度与公差,机床采用梯形螺纹丝杠和螺母作传动用和定位用。丝杠,和螺母的中径的基本尺寸相同，螺母的大径和小径的基,本尺寸分别大于丝杠的大径和小径的基本尺寸。基本牙,型见图9-3，基本尺寸见附表9-4。,丝杠和螺母的精度等级,机床丝杠和螺母各分为七个精度等级，分别用3、4、5、,6、7、8、9表示。其中3级精度最高，9级精度最低。,二、丝杠公差,1螺旋线轴向公差,螺旋线轴向误差是指实际螺旋线相对于理论螺旋线在轴,向偏离的最大代数差值（图9-16），在丝杠螺纹的任意,2,rad,内、任意25,mm、100mm、300mm,螺纹长度内及螺纹,有效长度内考核且在螺纹中径线上测量。它们分别用代,号,l,2,、l,25,、l,100,、l,300,、,及,l,u,表示。螺旋线轴,向误差能够直接反映丝杠的位移精度。,螺旋线轴向公差是指螺旋线轴向实际测量值相对于理论,值允许的变动量，适用于36级精度丝杠。它包括任意,2,rad,内的螺旋线轴向公差、任意25,mm、100mm、300mm,螺纹长度内的螺旋线轴向公差及螺纹有效长度内的螺旋线,轴向公差。它们的数值见附表9-5。,2螺距公差和螺距累积公差,对于79级丝杠，用螺距偏差和螺距累积误差（图917）,反映丝杠的位移精度。这两项误差在螺纹中径线上测量，,分别用螺距公差和螺距累积公差控制。,螺距偏差是指各个螺距的实际值与基本值之差中的最大绝,对值，用代号,P,表示。螺距累积误差是指在规定长度内，,螺纹任意两同侧表面间的实际轴向距离与其基本值之差的,最大绝对值，在丝杠螺纹的任意60,mm、300mm,螺纹长度内,及螺纹有效长度内测量，分别用代号,P,l,和,P,lu,表示。,螺距公差和螺距累积公差的数值见附表96。,3中径尺寸的一致性公差,数值见附表97。,4大径表面对螺纹轴线的径向圆跳动公差,数值见附表98。,5牙侧角极限偏差,牙侧角极限偏差用于38级丝杠，数值见附表99。,各级精度丝杠的区别就表现在反映丝杠位移精度的上述,五个项目。,6大径、中径和小径的极限偏差,各级精度丝杠都取相同的数值，数值见附表910。大径,和小径的上偏差均为零，下偏差均为负值。中径的上偏差、,下偏差均为负值。,6级以上配置螺母的丝杠中径公差也按附表910规定，但,公差带的位置为它相对于以基本尺寸为零线的两侧对称分,布。,三、螺母公差,螺母螺纹大径和小径的极限偏差不分精度等级，只有一种，,数值见附表911。,非配置螺母螺纹中径的极限偏差分为6、7、8、9四个精度,等级。数值见附表912。,配置螺母中径的极限尺寸以丝杠中径的实际尺寸为基数，,按,JB288692,规定的螺母与丝杠配置的中径径向间隙来确,定，该径向间隙的数值见附表913。,四、丝杠和螺母螺纹的表面粗糙度要求,Ra,值的上限值见附表9-14。,五、丝杠和螺母螺纹的标记,例如：,T3666，T306LH6,5,滚珠丝杠副的精度与验收,滚珠丝杠副如图918所示。,滚道在节圆柱面上的法向截形如图919所示。常用的滚,道截形有单圆弧形和双圆弧形两种。,按用途可分为,P,型和,T,型。,特点：传动灵活、效率高、工作寿命长、运动平稳、同,步而无爬行、没有逆向间隙等特点。,GB175871998,滚珠丝杠副规定了滚珠丝杠副有关的,术语、定义及验收技术条件和验收方法。,滚珠丝杠副的主要几何参数,公称直径,节圆直径,行程,导程、公称导程和目标导程,公称直径和公称导程数值见附表915。,目标导程公称导程,公称行程、目标行程、实际行程、实际平均行程、有效,行程,行程补偿值,二、滚珠丝杠副的标准公差等级,GB/T17587.3-1998,对滚珠丝杠副规定了7个标准公差等级，,即1、2、3、4、5、7、10。,三、滚珠丝杠副的验收,四、滚珠丝杠副的标记,作业：,Page248：9-2、9-3,思考题：,Page248：9-1、9-4,