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几何量计量培训讲义几何量计量培训讲义一、螺纹基础知识二、普通螺纹主要几何参数三、普通螺纹的标记四、螺纹量规五、三针法测量螺纹中径六、JJF1345-2012圆柱螺纹量规校准规范螺纹件是机械制造中应用非常广泛的一种零件。它的主要用途是：紧固、密封、传递动力和位移。外螺纹和内螺纹的形式外螺纹和内螺纹的形式普通螺纹基本牙型普通螺纹基本牙型 GB/T 14791-2013 螺纹术语普通螺纹的原始三角形普通螺纹的原始三角形普通螺纹的原始三角形为等边三角形普通螺纹为对称螺纹普通螺纹的牙型角为60普通螺纹的牙侧角为30普通螺纹原始三角形的高度：PH23 GB/T 192-2003 普通螺纹基本牙型螺纹代号螺纹代号内螺纹：外螺纹：PPDD649519.08332Pdd8332PPDD082532.18351Pdd8351PH23单一中径（单一中径（D D2s2s；d d2s2s /D2单一单一；d2单一单一）牙槽宽度等于半个基本螺距。通常采用最佳量针或量球进行测量。中径（中径（D D2 2；d d2 2 ）牙槽宽度等于半个实际螺距。u对于理想螺纹，其中径等于单一中径；当螺距没有误差时，单一中径等于中径。作用中径（作用中径（D2作用作用；d2作用作用）在规定的旋合长度内，恰好包容（没有过盈或间隙）实际螺纹牙侧的一个理想螺纹的中径。螺纹作用中径是包含有螺距误差和牙侧角误差影响的实际配合时起作用的中径。通常采用量规检验对内螺纹，作用中径小于单一中径；对外螺纹，作用中径大于单一中径。当没有螺距误差和牙侧角误差（以及其他形状误差）时，中径等于单一中径，等于作用中径。普通螺纹国家标准中规定的公差带是同时限制单一中径和作用中径的。升角（导程角升角（导程角 米制螺纹；米制螺纹；寸制螺纹寸制螺纹）在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线平面间的夹角。普通螺纹升角计算：普通螺纹升角计算：（单线外螺纹）（单线外螺纹）2tandP50+0.10 5050.1光滑工件光滑工件一般用一般用es，ei 表示轴的上、下极限偏差；表示轴的上、下极限偏差；用用ES，EI 表示孔的上、下极限偏差。表示孔的上、下极限偏差。p公称尺寸（基本尺寸）公称尺寸（基本尺寸）p尺寸公差（尺寸公差（T）p基本偏差基本偏差螺 纹 公 差 带由 其 相 对 于基 本 牙 型 的位 置 和 大 小组成。基 本偏差公差G H内螺纹 外螺纹外螺纹h g f e*螺纹公差带的大小由公差值确定，并按大小分为若干等级，用数字表示。螺纹的完整标记由螺纹代号、螺纹公差带代号及旋合长度组成。螺纹代号：粗牙用“M”（表示公制）及“公称直径”表示，如“M10”；细牙用“M”及“公称直径螺距”表示，如M202。M 20 M 20 2 2 左左55g6gSg6gS螺纹代号螺纹代号 旋合长度旋合长度公称直径（大径）公称直径（大径）2020mm mm （一般为一般为N N，不标注）不标注）螺距为螺距为2 2mmmm 顶径（外螺纹大径）公差顶径（外螺纹大径）公差带带 公差带代号（两者不同）公差带代号（两者不同）中径公差带代号中径公差带代号 左旋（右旋不标注）左旋（右旋不标注）M10 7H LM10 7H L 螺纹代号螺纹代号 旋合长度旋合长度(一般为一般为N N，不标注不标注)公称直径公称直径(大径大径)10)10mmmm 中径和顶径（内螺纹小径）中径和顶径（内螺纹小径）公差带代号（两者相同）公差带代号（两者相同）用螺纹量规对螺纹极限尺寸进行检验时，按照检验原则，工件必须进行下面两方面的检验：I.旋合性的检验，也就是检验作用中径；II.位置质量的检验，也就是检验精密的程度，即检验螺纹的单一中径。由螺纹作用中径的定义可知，它不是一个单纯的尺寸，而是代表一个正好包容实际螺纹的假想螺纹。因此，要控制作用中径，就要用一个模拟假想螺纹的实际螺纹来检验，它控制的不是一个单纯的尺寸，而是一个牙廓边界，故称综合检验。通规：利用具有完整轮廓的螺纹极限量规，检验螺纹的旋合性，可以反映工件螺纹的中径、螺距、牙侧角在旋合长度内的综合作用。对内螺纹，是用一个具有基本牙型的实际外螺纹量规（即螺纹塞规）来检验。这个螺纹塞规应该具有完整的牙型，同时还应具有足够的扣数。检验合格的标记是能够顺利地与被检内螺纹旋合通过，这说明被检内螺纹全部牙廓上的任何一点，都没有超过螺纹量规所模拟的基本牙型。这个螺纹塞规，就叫做通端螺纹塞规。对外螺纹，用具有完整的牙型的通端螺纹环规，控制被检外螺纹的作用中径，防止其过大。当然，通端螺纹环规也应该具有足够的扣数。止规：利用截短牙型螺纹量规，检验单一中径位置质量。对单一中径的检验，所检验的只是局部尺寸，而不是整体牙廓，原则上不允许有工件的螺距误差和牙侧角误差引入。因此，把螺纹量规牙数做得很少，以避免螺距误差的影响；把螺纹量规牙数做得很少，以避免螺距误差的影响；同时对量规牙廓做对称的缩短，以避免牙型角误差的影响。同时对量规牙廓做对称的缩短，以避免牙型角误差的影响。但严格说起来，螺纹单一中径用螺纹量规检验是不十分合适的，因为这里牙侧角误差和螺距误差还是有影响，在这时只是相当小就是了。对内螺纹，应使用具有截短牙型的止端螺纹塞规，用以控制被检内螺纹的单一中径，防止其过大，同时止端螺纹环规的扣数要尽量少。对外螺纹，应使用具有截短牙型的止端螺纹环规，用以控制被检外螺纹的单一中径，防止其过小，同时止端螺纹环规的扣数要尽量少。螺纹螺纹量规量规名称名称代代号号功能功能特征特征使用规则使用规则通端通端螺纹螺纹塞规塞规T 检查工件内检查工件内螺 纹 的 作 用螺 纹 的 作 用中径和大径中径和大径 完整的外完整的外螺纹牙型螺纹牙型 应与工件内螺纹旋合通过应与工件内螺纹旋合通过止端止端螺纹螺纹塞规塞规Z 检查工件内检查工件内螺 纹 的 单 一螺 纹 的 单 一中径中径 截短的外截短的外螺纹牙型螺纹牙型 允许与工件内螺纹两端的螺允许与工件内螺纹两端的螺纹部分旋合，旋合量应不超过纹部分旋合，旋合量应不超过两个螺距；对三扣或少于三扣两个螺距；对三扣或少于三扣螺距的工件内螺纹，不应完全螺距的工件内螺纹，不应完全旋合通过旋合通过通端通端螺纹螺纹环规环规T 检查工件外检查工件外螺 纹 的 作 用螺 纹 的 作 用中径和小径中径和小径 完整的内完整的内螺纹牙型螺纹牙型 应与工件外螺纹旋合通过应与工件外螺纹旋合通过止端止端螺纹螺纹环规环规Z 检查工件外检查工件外螺 纹 的 单 一螺 纹 的 单 一中径中径 截短的内截短的内螺纹牙型螺纹牙型 允许与工件外螺纹两端的螺允许与工件外螺纹两端的螺纹部分旋合，旋合量不应超过纹部分旋合，旋合量不应超过两个螺距；对三扣或少于三扣两个螺距；对三扣或少于三扣螺距的工件外螺纹，不应完全螺距的工件外螺纹，不应完全旋合通过旋合通过普通螺纹量规的种类普通螺纹量规的种类校通校通-通通螺纹螺纹塞规塞规TT 检查新的通检查新的通端 螺 纹 环 规端 螺 纹 环 规的作用中径的作用中径 完整的外完整的外螺纹牙型螺纹牙型 应与新的通端螺纹环规旋应与新的通端螺纹环规旋合通过合通过校通校通-止止螺纹螺纹塞规塞规TZ 检查新的通检查新的通端 螺 纹 环 规端 螺 纹 环 规的单一中径的单一中径 截短的外截短的外螺纹牙型螺纹牙型 允许与新的通端螺纹环规允许与新的通端螺纹环规两端的螺纹部分旋合，但两端的螺纹部分旋合，但旋合量应不超过一扣螺距旋合量应不超过一扣螺距校通校通-损损螺纹螺纹塞规塞规TS 检查使用中检查使用中的 通 端 螺 纹的 通 端 螺 纹环 规 的 单 一环 规 的 单 一中径中径 截短的外截短的外螺纹牙型螺纹牙型 允许与通端螺纹环规两端允许与通端螺纹环规两端的螺纹部分旋合，但旋合的螺纹部分旋合，但旋合量应不超过一扣螺距量应不超过一扣螺距校止校止-通通螺纹螺纹塞规塞规ZT 检查新的止检查新的止端 螺 纹 环 规端 螺 纹 环 规的作用中径的作用中径 完整的外完整的外螺纹牙型螺纹牙型 允许与新的止端螺纹环规允许与新的止端螺纹环规旋合通过旋合通过校止校止-止止螺纹螺纹塞规塞规ZZ 检查新的止检查新的止端 螺 纹 环 规端 螺 纹 环 规的单一中径的单一中径 完整的外完整的外螺纹牙型螺纹牙型 允许与新的止端螺纹环规允许与新的止端螺纹环规两端的螺纹部分旋合，但两端的螺纹部分旋合，但旋合量应不超过一扣螺距旋合量应不超过一扣螺距校止校止-损损螺纹螺纹塞规塞规ZS 检查使用中检查使用中的 止 端 螺 纹的 止 端 螺 纹环 规 的 单 一环 规 的 单 一中径中径 完 整 的完 整 的外螺纹牙外螺纹牙型型 允许与止端螺纹环规两端允许与止端螺纹环规两端的螺纹部分旋合，但旋合的螺纹部分旋合，但旋合量应不超过一扣螺距量应不超过一扣螺距 1.检验工件外螺纹用的螺纹环规和检验螺纹环规用的校对螺纹塞规中径公差带图。2.检验工件内螺纹用的螺纹塞规中径公差带图。检验工件外螺纹用的螺纹环规检验工件外螺纹用的螺纹环规和检验螺纹环规用的校对螺纹塞规中径公差带图和检验螺纹环规用的校对螺纹塞规中径公差带图 检验工件内螺纹用的螺纹塞规中径公差带图检验工件内螺纹用的螺纹塞规中径公差带图 量针法是一种精度较高的测量外螺纹中径的方法。测量时，把一定尺寸直径相同的量针，分别放在螺纹两侧的牙槽内，测出量针外表面之间的距离M，由M值即可计算出螺纹的中径值d2 来。量针法包括三针法三针法，两针法两针法，单针法单针法。其中三针法是实际工作中应用最广泛的方法。三针法三针法将三根公称直径将三根公称直径d d0 0相同的圆柱形测针如图所示相同的圆柱形测针如图所示放在被测螺纹的牙槽内，用两个平行的测砧测放在被测螺纹的牙槽内，用两个平行的测砧测出出MM值，就可以计算出被测螺纹的中径值，就可以计算出被测螺纹的中径d d2 2 或单或单一中径一中径d d2 2单一单一值来（值来（需注意：需注意：d d2 2 和和d d2 2单一单一的差别的差别）。计算公式如下：）。计算公式如下：222sin1102ctgPdMd（式 1）实际工作中，在进行高精度测量时，还应对测量结果进实际工作中，在进行高精度测量时，还应对测量结果进行修正，行修正，即即 （式2）式中：式中：MM 仪器给出的测量值（仪器给出的测量值（mmmm）；）；d d0 0 三针直径（三针直径（mmmm）；）；P P 螺距（螺距（mmmm）；）；牙型角（牙型角（）；）；A A1 1 螺纹升角修正值（螺纹升角修正值（mm）。）。A A2 2 测量力修正值（测量力修正值（mm）。）。2102222sin11AActgPdMd对普通螺纹，已知=60，所以上式简化成 d2=M-3d0+0.866P+C （式3）注意C的计算（见后）测量时，应使量针在中径线上与螺牙的侧面接触，因此测针直径和被测螺纹的基本螺距要保持一定关系，（式4）2cos2Pd佳针 对普通螺纹，已知=60，所以 d佳针=0.57735P （式5）这就是最佳三针。采用最佳三针，可以消除牙型角对测量结果的影响。实际中，是不可能针对每一个螺纹就作出一套量针的，就应该在已有的量针中选出接近最佳三针的来。当采用非最佳三针时，三针与牙侧的接触点偏离中径不应超出1/8角边长。三针法是一种间接测量方法，测量直接得到的是三针法是一种间接测量方法，测量直接得到的是MM值值，然后通过计算得到，然后通过计算得到d d2 2值。但是由公式（值。但是由公式（1 1）可以看）可以看到，计算得到的到，计算得到的d d2 2值不仅与值不仅与MM值有关，而且与值有关，而且与d d0 0、及及P P都有关系，实际上，除此以外，测量力以及螺纹都有关系，实际上，除此以外，测量力以及螺纹升角也将影响到测量的结果。在公式（升角也将影响到测量的结果。在公式（2 2）中，提出）中，提出了在进行高精度测量时，应对测量结果进行修正。了在进行高精度测量时，应对测量结果进行修正。（注意与（注意与圆柱螺纹量规圆柱螺纹量规校准规范校准规范的关系）的关系）综合修正值按下式求得：综合修正值按下式求得：C C=C C1 1+C C2 2+C C3 3+C C4 4+C C5 5 （式式6 6）修正值修正值“C”的计算的计算式中：式中：C C1 1 牙型角实际偏差牙型角实际偏差 P P引起的修正值（引起的修正值（mm）；）；牙型角实际偏差（牙型角实际偏差（）；）；当采用最佳三针时，则当采用最佳三针时，则C C1 1=0=0。即采用最佳三针时，将即采用最佳三针时，将量针放在螺纹沟槽内，与牙槽的接触点恰好在中径与量针放在螺纹沟槽内，与牙槽的接触点恰好在中径与牙侧的交点处，可以免除牙型角偏差牙侧的交点处，可以免除牙型角偏差 对测量结果的对测量结果的影响。影响。需注意，梯形螺纹量规只能用等于或大于最佳直径的需注意，梯形螺纹量规只能用等于或大于最佳直径的三针。三针。22cos2sin2291.0021PdC式中，式中，C C2 2 螺距实际偏差螺距实际偏差 P P引起的修正值（引起的修正值（mm）；）；P P 螺距实际偏差（螺距实际偏差（mm）。）。如果实际螺距大于基本螺距，如果实际螺距大于基本螺距，P P为正值，则中径处为正值，则中径处的螺牙槽宽（的螺牙槽宽（P P/2/2）增大，使测针深入螺牙槽内，这增大，使测针深入螺牙槽内，这时测得的时测得的MM值及计算的值及计算的d d2 2值都将变小，故应作正修正值都将变小，故应作正修正；如果；如果 P P为负值，则测量时测针位置将外移，这时为负值，则测量时测针位置将外移，这时测得的测得的MM值及计算的值及计算的d d2 2值都将变大，故应作负修正。值都将变大，故应作负修正。PctgC2212C C3 3 三针直径实际偏差三针直径实际偏差 d d0 0引起的修正值（引起的修正值（mm）；）；d d0 0 三针直径实际偏差（三针直径实际偏差（mm）。）。实际上，三根测针的直径偏差可能不同，而分别为实际上，三根测针的直径偏差可能不同，而分别为 d d0101、d d0202、d d0303（这里这里d d0101是单针，是单针，d d0202和和d d0303是放置在被测螺纹同一是放置在被测螺纹同一侧的两根测针侧的两根测针)，则，则测量时，如果三针直径测量时，如果三针直径d d0 0大于公称值，大于公称值，d d0 0为正值，则将使得为正值，则将使得测得的测得的MM值及算出的值及算出的d d2 2变大，故应对变大，故应对d d2 2作负修正；如果作负修正；如果 d d0 0为为负值，则应对负值，则应对d d2 2作负修正。作负修正。032sin11dC。2210302010dddd公式（公式（1 1）是假设量针为无限薄的圆片，放在螺纹轴向剖面的）是假设量针为无限薄的圆片，放在螺纹轴向剖面的沟槽内与螺牙接触。在实际测量中，量针是有一定长度的圆沟槽内与螺牙接触。在实际测量中，量针是有一定长度的圆柱，由于螺纹升角柱，由于螺纹升角 的存在，使测针放在螺纹牙槽内时，其轴的存在，使测针放在螺纹牙槽内时，其轴线不与螺纹轴线垂直，而是顺着螺纹升角的方向倾斜一个角线不与螺纹轴线垂直，而是顺着螺纹升角的方向倾斜一个角度。因此，测针与牙槽侧面的两接触点，不是如图表示的那度。因此，测针与牙槽侧面的两接触点，不是如图表示的那样，在螺纹的轴向截面内，而是在法向截面内，这将使测针样，在螺纹的轴向截面内，而是在法向截面内，这将使测针在牙槽中的位置略有升高，从而使测得的在牙槽中的位置略有升高，从而使测得的d d2 2值偏大，故应作值偏大，故应作负值修正。其修正公式计算如下：负值修正。其修正公式计算如下：式中，式中，C C4 4 螺纹升角螺纹升角 引起的修正值（引起的修正值（mm）；）；n n 多线螺纹的线数，对单线螺纹，多线螺纹的线数，对单线螺纹，n n=1=1 PtgddnPctgC221422222345 5测量力测量力F F作用下压陷变形引起的修正值作用下压陷变形引起的修正值C C5 5三针法测量外螺纹中径是接触测量，由于测量力的影响，三针法测量外螺纹中径是接触测量，由于测量力的影响，三针与螺纹牙侧接触点和与测量头平面接触处都存在一定三针与螺纹牙侧接触点和与测量头平面接触处都存在一定的压陷变形，这种压陷将是测得的的压陷变形，这种压陷将是测得的d d2 2值偏小，故应作正修值偏小，故应作正修正。修正值可用下列近似公式计算：正。修正值可用下列近似公式计算：式中，式中，C C5 5 测量力测量力F F作用下压陷变形引起的修正值（作用下压陷变形引起的修正值（mm）；）；F F 实际测量力（实际测量力（N N）；）；K K 陷压量系数陷压量系数当当=60=60 或或5555 时，时，当当=30=30 时，时，20358.91FdKC20358.914FdC20358.918FdC GB/T 14791-2013 螺纹术语螺纹术语GB/T 14791-2013螺纹术语螺纹术语 牙侧角符号牙侧角符号注意：注意：m 单一中径：标称螺距；中径：实际螺距；单一中径：标称螺距；中径：实际螺距；作用中径：牙侧角、螺距累积误差作用中径：牙侧角、螺距累积误差C1，C22cos2Pd佳针A1：符号：符号A1、A2：计算：计算C4，C5 最佳三针：标称最佳三针：标称牙型角牙型角C1 单一中径：标称螺距单一中径：标称螺距C2=0 螺距累积误差：符号螺距累积误差：符号 最佳三针：标称牙型角最佳三针：标称牙型角 中径：实际螺距；中径：实际螺距；C2 单一中径：标称螺距单一中径：标称螺距