軸承配套實用技術(shù):螺紋的公差配合與測量

一、螺紋的基本概述

1. 螺紋的分類及使用要求

螺紋結(jié)合再機械制造及裝配安裝中是廣泛采用的一種結(jié)合形式，按用途不同可分為兩大類：

（1）聯(lián)接螺紋

主要用于緊固和連接零件，因此又稱為緊固螺紋，如米制普通螺紋是使用最廣泛的一種。要求其有良好的旋入性和聯(lián)接的可靠性。牙型為三角形。

（2）傳動螺紋

主要用于傳遞動力或精確位移，要求具有足夠的強度和保證精確的位移。傳動螺紋牙型有梯形、矩形等。機床中的絲桿、螺母常用體型牙型，而在滾動螺旋副（滾珠絲桿副）則采用單、雙圓弧軌道。

本章主要討論普通螺紋，并簡要介紹絲杠、螺母。

2、普通螺紋結(jié)合的基本要求

普通螺紋，常用于機械設(shè)備、儀器儀表中，用于連接和緊固零部件，為使其實現(xiàn)規(guī)定的功能要求，須滿足以下要求：

（1）可旋入性，指同規(guī)格的內(nèi)、外螺紋在裝配時不經(jīng)挑選就能在給定的軸向長度內(nèi)全部旋合。

（2）聯(lián)接可靠性，指用于聯(lián)接和緊固時，應(yīng)具有足夠的連接強度和緊固性，確保機器或裝置的使用性能。

3、普通螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)

（1）普通螺紋的基本牙型

如圖7-1-1所示，普通螺紋基本牙型是指按規(guī)定將原始三角形按GB192-81規(guī)定的削平高度，截去頂部和底部所形成的螺紋牙型，稱為基本牙型。內(nèi)、外螺紋的大徑、中徑、小徑的基本尺寸都定義在基本牙型上。

（2）普通螺紋的幾何參數(shù)

1）原始三角形高度H　原始三角形高度為原始三角形的頂點到底邊的垂直距離。原始三角形為一等邊三角形，H與螺距P的幾何關(guān)系為（圖7-1-1）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　H＝P/2 （1-1）

2）大徑D（d）　螺紋的大徑指在基本牙型上，與外螺紋牙頂（內(nèi)螺紋牙底）相重合的假想圓柱直徑，如圖7-1-1所示。內(nèi)、外螺紋的大徑分別用D、d表示。外螺紋的大徑又稱外螺紋的頂徑。國標規(guī)定米制普通螺紋大徑的基本尺寸即為內(nèi)、外螺紋的公稱直徑。

3）小徑D1（d1）　螺紋的小徑指在螺紋的基本牙型上，與內(nèi)螺紋牙頂（外螺紋牙底）相重合的假想圓柱直徑。內(nèi)、外螺紋的小徑分別用D1、d1表示。內(nèi)螺紋的小徑又稱為內(nèi)螺紋的頂徑。

4）中徑D2（d2）　為一假想圓柱體直徑，其母線在H/2處，在此母線上牙體與牙槽的寬度相等。內(nèi)、外螺紋中徑分別用D2、d2表示。

5）螺距P　在螺紋中徑圓柱面的母線（即中徑線）上，相鄰兩牙同側(cè)面間的一段軸向長度稱為螺是距P，如圖7-1-1所示。國家標準中規(guī)定了普通螺紋的直徑與螺距系列。如表7-1-1所列。

6）單一中徑D2單一或d2單一，單一中徑是指螺紋的牙槽寬度等于基本螺距一半處所在的假想圓柱的直徑如圖7-1-2所示。當無螺距偏差時，單一中徑與中徑一致。因它在實際螺紋上可以測得，故用單一中徑代表螺紋中徑的實際尺寸。

圖7-1-2　螺紋的單一中徑與中徑

P－螺距　　△P－螺距偏差

7）牙型角α　螺紋的牙型角是指在螺紋牙型上，相鄰兩個牙側(cè)面的夾角，如圖7-1-1所示。米制普通螺紋的基本牙型角為60°。

8）牙型半角α/2　螺紋的牙型半角是指在螺紋牙型上，牙側(cè)與螺紋軸線垂直線間的夾角，如圖7-1-1所示。米制普通螺紋的基本牙型半角為30°。

9）原始三角型高度H? 原始三角型高度是指原始等三角形頂點到底邊的垂直距離。

10）牙型高度h? 牙型高度是指螺紋牙頂與牙底間的垂直距離。.

11)　螺紋的接觸高度　螺紋接觸高度是指在兩個相互旋合的螺紋的牙型上，牙側(cè)重合部分在螺紋軸向的距離，如圖7-1-3（a）所示。

12）螺紋的旋合長度　螺紋的旋合長度是指兩個相互旋合的螺紋，沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。如圖7-1-3（b）所示。

   （a）       （b）

圖7-1-3　螺紋的接觸高度與旋合長度

?表7-1-1普通螺紋的公稱直徑和螺距（摘自GB193－81）　　　　　　(mm)

注：括號內(nèi)螺距盡可能不用。

實際工作中，如要求某螺紋（已知公稱直徑即大徑和螺距）中徑、小徑尺寸時，可根據(jù)基本牙型按下列公式計算

D2(d2)＝D(d)－2×H=D(d)－0.6495P　　　　　　?。?-2）

D1(d1)＝D (d)－2×H＝D(d)－1.0825P　　　　　　（1-3）

如有資料，則不必計算，可直接查螺紋表格。

1. 普通螺紋幾何參數(shù)對互換性的影響

1、螺紋直徑誤差對互換性的影響

螺紋在加工過程中，不可避免地會有加工誤差，對螺紋結(jié)合的互換性造成影響。就螺紋中徑而言，若外螺紋的中徑比內(nèi)螺紋的中徑大，內(nèi)、外螺紋將因干涉而無法旋合從而影響螺紋的可旋合性；若外螺紋的中徑與內(nèi)螺紋的中徑相比太小，又會使螺紋結(jié)合過松，同時影響接觸高度，降底螺紋聯(lián)接的可靠性。

螺紋的大徑、小徑對螺紋結(jié)合的互換性的影響與螺紋中徑的情況有所區(qū)別，為了使實際的螺紋結(jié)合避免在大小徑處發(fā)生干涉而影響螺紋的可旋合性，在制定螺紋公差時，保證在大徑、小徑的結(jié)合處具有一定量的間隙。

為了保證螺紋的互換性，普通螺紋公差標準中對中徑規(guī)定了公差，對大徑、小徑也規(guī)定了公差或極限尺寸。

2、螺距誤差對互換性的影響

普通螺紋的螺距誤差可分為兩種，一種是單個螺距誤差△P，另一種是螺距累積誤差Σ△P。影響螺紋可旋合性的，主要是螺距累積誤差，故這里只討論螺距累積誤差的影響。

如圖7-1-4所示，假設(shè)內(nèi)螺紋無螺距誤差和半角誤差，并假設(shè)外螺紋無半角誤差但存在螺距累積誤差。因此內(nèi)、外螺紋旋合時，牙側(cè)面會干涉，且隨著旋進牙數(shù)的增加，牙側(cè)的干涉量會增大，最后無法再旋合進去，從而影響螺紋的可旋合性。由圖7-1-4可知，為了讓一個實際有螺距累積誤差的外螺紋仍能在所要求的旋合長度內(nèi)全部與內(nèi)螺紋旋合，需要將外螺紋的中徑減小一個量?p，該量稱為螺距累積誤差的中徑當量，由圖示關(guān)系可知，螺距累積誤差的中徑當量?p的值為（單位μｍ）：

　　　　?。?-4）

當＝600時 p＝｜△PΣ｜＝1.732｜△PΣ｜

圖7-1-4　螺距累積誤差對可旋合性的影響

同理，當內(nèi)螺紋存在螺距累積誤差時，為保證可旋合性，應(yīng)將內(nèi)螺紋的中徑增大一個量p。

3、螺紋牙型半角誤差對互換性的影響

螺紋牙型半角誤差等于實際牙型半角與其理論牙型半角之差。螺紋牙型半角誤差分兩種，一種是螺紋的左、右牙型半角不相等，即△≠△，如（圖7-1-5a)所示。車削螺紋時，若車刀未裝正，便會造成這種結(jié)果。另一種是螺紋的左、右牙型半角相等，但不等于30°，如（圖7-1－5b）所示。這是由于螺紋加工刀具的角度不等于60°所致。不論哪種牙型半角誤差，都對螺紋的互換性有影響。如圖7-1-6所示為外螺紋存在半角誤差時對螺紋旋合性的影響，具體分析如下。假設(shè)內(nèi)螺紋具有理想的牙型，且外螺紋無螺距誤差，而外螺紋的左半角誤差△＜0，右半角誤差△＞0。由圖7-1-6可見，由于外螺紋存在半角誤差，當它與具有理想牙型的內(nèi)螺紋旋合時，將分別在牙的上半部3H/8處和下半部2H/8處發(fā)生干涉（用陰影示出），從而影響內(nèi)、外螺紋的旋合性。為了讓一個有半角誤差的外螺紋仍

        a)                 b)

圖7-1-5螺紋的半角誤差

圖7-1-6　半角誤差對螺紋可旋合性的影響

能旋入內(nèi)螺紋中，須將外螺紋的中徑減小一個量，該量稱為半角誤差的中徑當量。這樣，陰影所示的干涉區(qū)就會消失，從而保證了螺紋的可旋合性。由圖中的幾何關(guān)系，可以推導(dǎo)出

在一定的半角誤差情況下，外螺紋牙型半角誤差的中徑當量（μｍ）為（推導(dǎo)過程略）

＝0.073P[K1｜△｜+K2△｜]　　　　　　　?。?-5）

式中 P--——螺距（mm）；

△——左半角誤差（'）；

△——右半角誤差（'）；

K1、K2——系數(shù)。

上式是一個通式，是以外螺紋存在半角誤差時推導(dǎo)整理出來的。當假設(shè)外螺紋具有理想牙型，而內(nèi)螺紋存在半角誤差時，就需要將內(nèi)螺紋的中徑加大一個，所以上式對內(nèi)螺紋同樣適用。關(guān)于式中K1、K2兩個系數(shù)的取法，規(guī)定如下：

不論是外螺紋還是內(nèi)螺紋存在半徑誤差，當左半角誤差（或右半角誤差）導(dǎo)至干涉區(qū)在牙型的上半部（3H/8處）時，K1（或K2）取3。當左半角誤差（或右半角誤差）導(dǎo)至干涉區(qū)在牙型的下半部（2H/8處）時，K1（或K2）取2。為清楚起見，將K1、K2的取值列于表7-1-2，供選用。

4、保證普通螺紋互換性條件

（1）普通螺紋作用中徑的概念

當普通螺紋沒有螺距誤差和牙型半角誤差時，內(nèi)、外螺紋旋合時起作用的中徑便是螺紋

表7-1-2　K1、K2值的取法

內(nèi)　　螺　　紋				外　　螺　　紋
△（左）>0	△（左） <0	△(右)＞0	△(右)＜ 0	△（左）>0	△（左）<0	△(右)＞0	△(右)＜0
K1		K2		K1		K2
3	2	3	2	2	3	2	3

的實際中徑。但當螺紋存在誤差時，如外螺紋有牙型半角誤差，為了保證其可旋合性，須將外螺紋的中徑減小一個當量，否則外螺紋將旋不進具有理想牙型的內(nèi)螺紋，即相當于外螺紋在旋合中真正起作用的中徑比實際中徑增大了一個值；同理，當該外螺紋同時又存在螺距累積誤差時，該外螺紋真正起作用的中徑又比原來增大了一個p值，即對于外螺紋而言，螺紋結(jié)合中起作用的中徑（作用中徑）為

d2作用＝d2單一＋（＋p）　　　　　　　　?。?-6）

對于內(nèi)螺紋而言，當存在牙型半角誤差和螺距累積誤差時，相當于內(nèi)螺紋在旋合中起作用的中徑值減小了，即內(nèi)螺紋的作用中徑為

D2作用＝D2單一－（ ＋P）　　　　　　　?。?-7）

因此，螺紋在旋合時起作用的中徑（作用中徑）是由實際中徑（單一中徑）、螺距累積誤差、牙型半角誤差三者綜合作用的結(jié)果而形成的。

（2）保證普通螺紋互換性的條件

對于內(nèi)、外螺紋來講，作用中徑不超過一定的界限，螺紋的可旋合性就能保證。而螺紋的實際中徑不超過一定的值，螺紋的連接強度就能保證。因此，要保證螺紋的互換性，就要保證內(nèi)、外螺紋的作用中徑和單一中徑不超過各自一定的界限值。在概念上，作用中徑與作用尺寸等同，而單一中徑與實際尺寸等同，因此，按照極限尺寸判斷原則，螺紋互換性條件為：螺紋的作用中徑不能超過螺紋的最大實體牙型中徑，任何位置上的單一中徑不能超過螺紋的最小實體牙型中徑。所謂最大（最?。嶓w牙型，指的是在螺紋中徑的公差范圍內(nèi)，螺紋含材料量最多（最少）、且與基本牙型一致的螺紋牙型。因此普通螺紋互換性合格的條件為：

對外螺紋：d2作用≤d2max　且d2單一≥d2min

對內(nèi)螺紋：D2作用≥D2min　且D2單一≤D2max

三、普通螺紋的公差與配合

要保證螺紋的互換性，必須對螺紋的幾何精度提出要求。對普通螺紋，國家頒布了GB197－81《普通螺紋公差與配合》標準，規(guī)定了供選用的螺紋公差帶及具有最小保證間隙（包括最小間隙為零）的螺紋配合、旋合長度及精度等級。

對螺紋的牙型半角誤差及螺距累積誤差應(yīng)加以控制，因為兩者對螺紋的互換性有影響。但國家標準中沒有對普通螺紋的牙型半角誤差和螺距累積誤差分別制定極限誤差或公差，而是用中徑公差綜合控制，即中徑相對于牙型半角的中徑當量、中徑相對于螺距累積誤差的中徑當量p及中徑實際誤差三者均應(yīng)在中徑公差范圍內(nèi)。

1、普通螺紋的公差帶

普通螺紋的公差帶是由基本偏差決定其位置，公差等級決定其大小的。普通螺紋的公差帶是沿著螺紋的基本牙型分布的，如圖7-1-7所示。圖中ES（es）、EI（ei）分別為內(nèi)（外）螺紋的上、下偏差，TD（Td）分別為內(nèi)（外）螺紋的中徑公差。由圖可知，除對內(nèi)、外螺紋的中徑規(guī)定了公差外，對外螺紋的頂徑（大徑）和內(nèi)螺紋的頂徑（小徑）規(guī)定了公差，對外螺紋的小徑規(guī)定了最大級限尺寸，對內(nèi)螺紋的大徑規(guī)定了最小的極限尺寸，這樣則可保證內(nèi)外螺紋有一定間隙，避免螺紋旋合時在大徑、小徑處發(fā)生干涉，以保證螺紋的互換性。同時在外螺紋的小徑處有刀具圓弧過渡，則可提高螺紋受力時的抗疲勞強度。

圖7-1-7普通螺紋的公差帶

（1）公差帶的位置和基本偏差

國家標準GB197－81中分別對內(nèi)、外螺紋規(guī)定了基本偏差，用以確定內(nèi)、外螺紋公差帶相對于基本牙型的位置。

對內(nèi)螺紋規(guī)定了兩種基本偏差，代號分別為H、G。由這兩種基本偏差所決定的內(nèi)螺紋的公差帶均在基本牙型之上，如圖7-1-8(a)所示。對外螺紋規(guī)定了四種偏差，代號分別為h、g、f、e。由這四種基本偏差所決定的外螺紋公差帶均在基本牙型之下，如圖7-1-8（b）所示。

圖7-1-8　內(nèi)、外螺紋的基本偏差

內(nèi)、外螺紋基本偏差的含義和代號取自《公差與配合》標準中的相對應(yīng)的孔和軸，但內(nèi)、外螺紋的基本偏差值系由經(jīng)驗公式計算而來，并經(jīng)過一定的處理。除H、h兩個所對應(yīng)的基本偏差值為0和孔、軸相同外，其余基本偏差代號所對應(yīng)的基本偏差值和孔、軸均不同而與其基本螺距有關(guān)。

規(guī)定諸如G、g、f、e這些基本偏差，主要是考慮應(yīng)給螺紋配合留著最小保證間隙，以及為一些有表面鍍涂要求的螺紋提供鍍涂層余量，或為一些高溫條件下工作的螺紋提供熱膨脹余地。內(nèi)、外螺紋的基本偏差值見表7-1-3。

表7-1-3　內(nèi)、外螺紋的基本偏差（摘自GB197－81）

（2）公差帶的大小和公差等級

國家標準規(guī)定了內(nèi)、外螺紋的公差等級，它的含義和孔、軸公差等級相似，但有自己的系列和數(shù)值，見表7-1-4。普通螺紋公差帶的大小由公差值決定。公差值除與公差等級有關(guān)外，還與基本螺距有關(guān)。考慮到內(nèi)、外螺紋加工的工藝等價性，在公差等級和螺距的基本值均一樣的情況下，內(nèi)螺紋的公差值比外螺紋的公差值大32%。內(nèi)螺紋的公差值是由經(jīng)驗公式計算而得的。一般情況下，螺紋的6級公差為常用公差等級。

普通螺紋中徑和頂徑公差見表7-1-5、表7-1-6所列。

表7-1-4　螺紋的公差等級

表7-1-5　內(nèi)、外螺紋中徑公差（摘自GB197－81） （μｍ）

　表7-1-6　內(nèi)、外螺紋頂徑公差TD1、Td（摘自GB197－81）?。?mu;ｍ）

2、螺紋旋合長度、螺紋公差帶和配合選用

（1）螺紋旋合長度

螺紋的旋合長度分為短旋合長度、中等旋合長度和長旋合長度三種，分別用S、N、L表示。中等旋合長度為螺紋公稱直徑的0.5~1.5倍。設(shè)計時一般選用中等旋合長度N，只有當結(jié)構(gòu)或強度上需要時，才選用短旋合長度S或長旋合長度L。各種旋合長度的數(shù)值見表7-1-7。

表7-1-7 螺紋的旋合長度(摘自GB197-81)(mm)

（2）螺紋公差帶及其選擇

螺紋基本偏差和公差等級相組合成許多公差帶，給使用和選擇提供了條件，但實際上并不能用這么多的公差帶，一是因為這樣一來，定值的量具和刃具規(guī)格必然增多，造成經(jīng)濟和管理上的困難，二是有些公差帶在實際使用中效果不太好。因此，須對公差帶進行篩選，國家標準對內(nèi)、外螺紋公差帶的篩選結(jié)果見表7-1-8和表7-1-9。選用公差帶時可參考表中的注解。除非特殊需要，一般不選用表7-1-8、表7-1-9規(guī)定以外的公差帶。

螺紋公差帶的寫法是公差等級在前，基本偏差代號在后，這與光滑圓柱體公差帶的寫法不同，須注意。外螺紋的基本偏差代號用小寫，內(nèi)螺紋用大寫，表7-1-8、表7-1-9中有些螺紋的公差帶是由兩個公差帶代號組成的，其中前面一個公差帶代號為中徑公差帶，后面的一個為頂徑公差帶（對外螺紋是大徑公差帶，對內(nèi)螺紋是小徑公差帶）。當頂徑與中徑公差帶相同時，合寫為一個公差帶代號。

（3）精度等級和旋合長度

從表7-1-8、表7-1-9中可看出，對同一精度級而旋合長度不同的螺紋，中徑公差等級相差一級，如中等級的S、N、L其對應(yīng)的精度等級分別為5、6、7、級。這是因為同一精度級代表了加工難易程度的加工誤差（即實際中徑誤差、牙型半角誤差和單個螺距誤差）的水平相同，但同一級的螺紋用于短的旋合和長的旋合而產(chǎn)生的螺距累積誤差△PΣ是不相同的，后者要大

表7-1-8　內(nèi)螺紋的選用公差帶

表7-1-9? 外螺紋的選用公差帶

些。這是因為△PΣ值隨螺距的增多而增大，這就必然影響中徑當量?△PΣ也要隨旋合長度的增加而增加。為了保證螺紋的互換性，控制中徑誤差，因此在規(guī)定中徑公差時，顯然也要符合螺距累積誤差隨旋合長度的增加而逐漸增大的規(guī)律。這就是在表中，中徑公差對雖然屬于同一等級精度的螺紋，根據(jù)不同的旋合長度采取了公差等級相差一級的原因。

在表7-1-8、表7-1-9中對螺紋精度規(guī)定了三個等級，即精密級、中等級和粗糙級，它代表了螺紋的不同加工難易程度，同一級則意味著有相同的加工難易程度。

對螺紋精度選擇的一般原則是：精密級用于配合性質(zhì)要求穩(wěn)定及保證定位精度的場合；中等級廣泛應(yīng)用于一般的聯(lián)接螺紋，如用在一般機械、儀器和構(gòu)件中；粗糙級用于不重要的螺紋及制造困難的螺紋（如在較深肓孔中加工螺紋），也用于使用環(huán)境較惡劣的螺紋（如建筑用螺紋）。通常使用的螺紋是中等旋合長度的6級公差螺紋。

（4）配合的選用

由表7-1-8、表7-1-9所列的內(nèi)、外螺紋公差帶可以組成許多供選用的配合，但從保證螺紋的使用性能和保證一定的牙型接觸高度考慮，選用配合最好是H/g，H/h，G/h。如為了便于裝拆，提高效率，可選用H/g或G/h的配合，原因是G/h或H/g配合所形成的最小極限間隙可用來對內(nèi)、外螺紋的旋合起引導(dǎo)作用，表面需要鍍涂的內(nèi)、外螺紋，完工后的實際牙型也不得超過H（h）基本偏差所限定的邊界。單件小批生產(chǎn)的螺紋，宜選用H/h配合。

3、螺紋在圖樣上的標記

（1）單個螺紋的標記

完整的螺紋標記由普通螺紋標記、螺紋公稱直徑、細牙螺紋螺距、左旋螺紋標記、中徑公差代號、頂徑公差代號、旋合長度代號組成。

當螺紋是粗牙螺紋時，螺距不寫出；當螺紋為左旋時，在左旋螺紋標記位置寫“LH”字樣，右旋螺紋則不標出；當螺紋的中徑和頂徑公差帶相同時，合寫為一個；當螺紋旋合長度為中等時，不寫出；當旋合長度需要標出具體值時，應(yīng)在旋合長度代號標記位置寫出其具體值。

示例1：M20×2LH－7g6g－L

示例2：M10－7H

示例3：M10×1－6H－30

（2）螺紋配合在圖樣上的標記

標注螺紋配合時，內(nèi)、外螺紋公差代號用斜線分開，左邊為內(nèi)螺紋公差代號，右邊為外螺紋公差代號。

示例4：M20×2－6H/6g

4、螺紋的表面粗糙度要求

螺紋牙型表面粗糙度主要根據(jù)中徑公差等級來確定。表7-1-10列出了螺紋牙側(cè)表面粗糙度參數(shù)Ra的推薦值。

表7-1-10　螺紋牙側(cè)表面粗糙度參數(shù)Ra值?? （）

四、螺紋的檢測

1、綜合檢驗

對螺紋進行綜合檢驗時使用的是螺紋量規(guī)和光滑極限量規(guī)，它們都由通規(guī)（通端）和止規(guī)（止端）組成。光滑極限量規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋頂徑尺寸的合格性，螺紋量規(guī)的通規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋的作用中徑及底徑的合格性，螺紋量規(guī)的止規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋單一中徑的合格性。

螺紋量規(guī)是按極限尺寸判斷原則而設(shè)計的，螺紋通規(guī)體現(xiàn)的是最大實體牙型邊界，具有完整的牙型，并且其長度應(yīng)等于被檢測螺紋的旋合長度，以用于正確的檢測作用中徑。若被檢的螺紋的作用中徑未超過螺紋的最大實體牙型中徑，且被檢螺紋的底徑也合格，那么螺紋通規(guī)就會在旋合長度內(nèi)與被檢螺紋順利旋合。

螺紋量規(guī)的止規(guī)用于檢測被檢螺紋的單一中徑。為了避免牙型半角誤差及螺距累積誤差對檢測的影響，止規(guī)的牙型常做成截短型牙型，以使止端只在單一中徑處與被檢螺紋的牙側(cè)接觸，并且止端的牙扣只做出幾牙。

圖7-1-9表示檢驗外螺紋的示例，用卡規(guī)先檢驗外螺紋頂徑的合格性，再用螺紋量規(guī)（檢驗外螺紋的稱為螺紋環(huán)規(guī)）的通端檢驗，若外螺紋的作用中徑合格，且底徑（外螺紋小徑）沒有大于其最大極限尺寸，通端應(yīng)能在旋合長度內(nèi)與被檢螺紋旋合。若被檢螺紋的單一中徑合格，螺紋環(huán)規(guī)的止端不應(yīng)通過被檢螺紋，但允許旋進最多2~3牙。

圖7-1-9　外螺紋的綜合檢驗

圖7-1-10為檢驗內(nèi)螺紋的示意。用光滑極限量規(guī)（塞規(guī)）檢驗內(nèi)螺紋頂徑的合格性。再用螺紋量規(guī)（螺紋塞規(guī)）的通端檢驗內(nèi)螺紋的作用中徑和底徑，若作用中徑合格，且內(nèi)螺紋的大徑不小于其最小極限尺寸，通規(guī)應(yīng)在旋合長度內(nèi)與內(nèi)螺紋旋合。若內(nèi)螺紋的單一中徑合格，螺紋塞規(guī)的止端就不通過，但允許旋進最多2~3牙。

圖7-1-10　內(nèi)螺紋的綜合檢驗

2、單項測量

（1）量針測量

量針測量螺紋中徑有單針測量和三針測量兩種測量方法。其特點是方法簡單，測量精度高。

單針法主要用于大直徑螺紋的中徑測量，其測量示意圖如圖7-1-11所示。

圖7-1-11　單針法測量螺紋中徑

圖7-1-12（a）為三針法測量螺紋中徑的示意圖。它是根據(jù)被測螺紋的螺距，選擇合適的量針直徑，按圖示位置放在被測螺紋的牙槽內(nèi)，夾在兩測頭之間。合適直徑的量針，是使量針與牙槽接觸點的軸間距離正好在基本螺距一半處，即三針法測量的是螺紋的單一中徑。從儀器上讀得M值后，再根據(jù)螺紋的螺距P、牙型半角及量針的直徑d0按下式（推導(dǎo)過程略）算出所測出的單一中徑d2s 。

d2s＝M－d01＋ ＋cot　　　　　　　?。?-8）

對于米制普通三角形螺紋，其牙型半角＝30°，代入上式得

d2s＝M－3 d0＋P　　　　　　　　　　（1-9）

當螺紋存在牙型半角誤差時，量針與牙槽接觸位置的軸向距離便不在處，這就造成了測量誤差，為了減小牙型半角誤差對測量的影響，應(yīng)選取最佳量針直徑d0（最佳）。由圖7-1-12（b）可知：

（a）　　　　　　　　　　?。╞）

圖7-1-12　三針法測量螺紋中徑

d0最佳＝P　　　　　　　

所以最后的計算公式可簡化為

d2s＝M－?d0(最佳)　　　　　　　　　　　　　（1-10）

（2）用工具顯微鏡測量螺紋各參數(shù)

用工具顯微鏡測量屬于影像法測量，能測量螺紋的各種參數(shù)。如測量螺紋的大徑、中徑、小徑、螺距、牙型半角等幾何參數(shù)。

圖7-1-13　大型工具顯微鏡

1－目鏡　2－旋轉(zhuǎn)米字線手輪　3－角度讀數(shù)目鏡光源　4－光學(xué)放大鏡組　5－頂尖座　6－圓工作臺　7－橫向千分尺　8－底座　9－圓工作臺轉(zhuǎn)動手輪　10－頂尖　11－縱向千分尺　12－立柱傾斜手輪　13－連接座　14－立柱　15－立臂　16－鎖緊螺釘　17－升降手輪　18－角度目鏡

圖7-1-13為大型顯微鏡外觀圖，其組成部分為： 底座，用以支撐量儀整體； 工作臺，用以放置工件，工作臺中央是一個透明玻璃板，以使該玻璃板下的光線能透射上來，在目鏡視場內(nèi)形成被測工件的輪廓影像，工作臺可作橫向、縱向、轉(zhuǎn)位移動，并能讀出其位移值。 光學(xué)顯微鏡組，用于把工件輪廓影像放大并送至目鏡視場以供測量。 立柱，用于按裝光學(xué)放大鏡組及相關(guān)部件。

現(xiàn)以測量螺紋牙型半角為例，簡單介紹一下用工具顯微鏡測量螺紋幾何參數(shù)。

先將工件頂在工具顯微鏡上的兩頂尖間，接通電源后根據(jù)被測螺紋的中徑尺寸，調(diào)好合適的光闌直徑，轉(zhuǎn)動手輪12，使立柱14傾斜一個被測螺紋的螺旋角，轉(zhuǎn)動目鏡1上的調(diào)整螺釘，使目鏡視場的米字線清晰，松開螺釘16，轉(zhuǎn)動升降手輪17，使目鏡視場內(nèi)被測螺紋的牙型輪廓變得清晰，再旋緊螺釘16。

當角度目鏡18中的示值為0°0′時，表示米字線中間虛線A－A垂直于工作臺縱向軸線。將A－A線與牙型輪廓影像的一個牙側(cè)面相靠如圖7-1-14（a）所示，此時角度讀數(shù)目鏡中的示值即為該側(cè)牙型的半角值。

（a）　　　　　　　　　　　　　?。╞）

圖7-1-14　螺紋牙型半角的測量

為了消除被測螺紋安裝誤差對測量結(jié)果的影響，應(yīng)在左、右兩側(cè)面分別測出（Ⅰ）、（Π）、（Ⅲ）、（Ⅳ），見圖7-1-14（b），并計算出其平均值

（左）＝[（Ⅰ）＋（Π）]　　（右）＝[（Π）＋（Ⅲ）]　　　　?。?-11）

將它們與牙型半角的基本值比較，得牙型半角誤差值為

△（左）＝（左）－　　△（右）＝　（右）－　　?。?-12）

五、機床絲杠、螺母公差簡介

1、機床絲杠、螺母的基本牙型及主要參數(shù)

機床上的絲杠螺母機構(gòu)用于傳遞準確的運動、位移及力。絲杠為外螺紋，螺母為內(nèi)螺紋，其牙型為梯形。GB5796.1－86《梯形螺紋》規(guī)定的其基本牙型見圖7-1-15。主要幾何參數(shù)也在圖中示出。由圖7-1-15可知，絲杠、螺母的牙型為30°，牙型半角為15°。絲杠的大徑、小徑的基本尺寸，分別小于螺母的大徑、小徑的基本尺寸，而絲杠、螺母的中徑基本尺寸是相同的。

圖7-1-15　梯形螺紋的基本牙型

2、對機床絲杠、螺母工作精度的要求

根據(jù)絲杠的功用，提出了軸向的傳動精度要求，即對螺旋線（或螺距）提出了公差要求。又因絲杠、螺母有相互間的運動，為保證其傳動精度，要求螺紋牙側(cè)表面接觸均勻，并使牙側(cè)面的磨損小，故對絲杠提出了牙型半角的極限偏差要求、中徑尺寸的一至性等要求，以保證牙側(cè)面的接觸均勻性。

3、絲杠、螺母公差（JB2886－92）

（1）絲杠、螺母的精度等級

機床絲杠、螺母的精度分七級，即3、4、5、6、7、8、9級。其中3級精度最高，9級精度最低。各級精度的常用范圍是：3級和4級用于超高精度的坐標鏜床和坐標磨床的傳動定位絲杠和螺母。5、6級用于高精度的螺紋磨床、齒輪磨床和絲杠車床中的主傳動絲杠和螺母。7級用于精密螺紋車床、齒輪機床、鏜床、外圓磨床和平面磨床等的精確傳動絲杠和螺母。8級用于臥式車床和普通銑床的進給絲杠和螺母。9級用于低精度的進給機構(gòu)中。

（2）絲杠的公差項目

1）螺旋線軸向公差　螺旋線軸向公差是指絲杠螺旋線軸向?qū)嶋H測量值對于理論值的允許變動量。用于限制螺旋線軸向誤差。對于螺旋線軸向誤差的評定，分別在任意一個螺距內(nèi)、任意25mm、100mm、300mm的絲杠軸向長度內(nèi)以及絲杠工作部分全長上進行評定。在中徑線上測量。對螺旋線軸向誤差的評定，可以全面反映絲杠螺紋的軸向工作精度。但因測量條件限制，目前只用于高精度（3~6級）絲杠的評定。

2）螺距公差　螺距公差分兩種，一種用于評定單個螺距的誤差，稱單個螺距公差。單個螺距誤差是指單一螺距的實際尺寸相對于基本值的最大代數(shù)差，經(jīng)△P表示。另一種公差用于評定螺距累積誤差，稱為螺距累積誤差。螺距累積誤差是指在規(guī)定的軸向長度內(nèi)及絲杠工作部分全長范圍內(nèi)，螺紋牙型任意兩個同側(cè)表面的軸向尺寸相對于基本值的最大代數(shù)差，分別用△Pl和△PLu表示。測量時規(guī)定長度為絲杠螺紋的任意60mm，300mm的軸向長度。

評定螺距誤差不如評定螺旋線軸向誤差全面，但其方法比較簡單。常用于評定（7~9）級的絲杠螺紋。

3）牙型半角的極限偏差　當絲杠的牙型半角存在誤差時，會使絲杠與螺母牙側(cè)接觸不均勻，影響耐磨性并影響傳遞精度。故標準中規(guī)定了絲杠牙型半角的極限偏差，用于控制牙型半角誤差。

4）絲杠直徑的極限偏差　標準中對絲杠螺紋的大徑、中徑、小徑分別規(guī)定了極限偏差，用于控制直徑誤差。

對于配作螺母的6級以上絲杠，其中徑公差帶相對于基本尺寸線（中徑線）是對稱分布的。

5）中徑的一致性公差　絲杠螺紋的工作部分全長范圍內(nèi)，若實際中徑的尺寸變化太大會影響絲杠與螺母配合間隙的均勻性和絲杠螺紋兩牙側(cè)面螺旋面的一致性。因此規(guī)定了中徑尺寸的一致性公差。

6）大徑表面對螺紋軸線的徑向圓跳動　絲杠為細長件，易發(fā)生彎曲變形，從而影響絲杠軸向傳動精度以及牙側(cè)面的接觸均勻性，故提出大徑表面對螺紋軸線的徑向圓跳動公差。

（3）螺母的公差

對于與絲杠配合的螺母規(guī)定了大、中、小徑的極限偏差。因螺母這一內(nèi)螺紋的螺距累積誤差和半角誤差難以測量，故用中徑公差加以綜合控制。與絲杠配作的螺母，其中徑的極限尺寸是以絲杠的實際中徑為基值，按JB2886－92規(guī)定的螺母與絲杠配作的中徑徑向間隙來確定。

（4）絲杠和螺母的表面粗糙度

JB2886－92標準對絲杠和螺母的牙側(cè)面、頂徑和底徑提出了相應(yīng)的表面粗糙度要求，以滿足和保證絲杠和螺母的使用質(zhì)量。

4、絲杠、螺母的標記

示例1：T55×12－6

示例2：T55×12LH－6

由示例可見，絲杠、螺母標記的寫法是：絲杠螺紋代號T后跟尺寸規(guī)格（標稱直徑×螺距）、旋向代號（右旋不寫出，左旋寫代號LH）和精度等級。其中旋向代號與精度等級間用短橫線“－”相隔。上面的示例1所表示的公稱直徑為55mm，螺距為12mm，6級精度的右旋絲杠螺紋。示例2所表示的是公稱直徑為55mm，螺距為12mm，6級精度的左旋絲杠螺紋。

以上介紹的機床用梯形螺紋絲杠、螺母的公差項目與一般梯形螺紋的公差項目是不同的。這里介紹的有關(guān)機床梯形絲杠、螺母的公差內(nèi)容，源自JB2886－92《機床梯形螺紋絲杠、螺母技術(shù)條件》。具體的公差值，請查閱該標準。

一、螺紋的基本概述

1. 螺紋的分類及使用要求

螺紋結(jié)合再機械制造及裝配安裝中是廣泛采用的一種結(jié)合形式，按用途不同可分為兩大類：

（1）聯(lián)接螺紋

主要用于緊固和連接零件，因此又稱為緊固螺紋，如米制普通螺紋是使用最廣泛的一種。要求其有良好的旋入性和聯(lián)接的可靠性。牙型為三角形。

（2）傳動螺紋

主要用于傳遞動力或精確位移，要求具有足夠的強度和保證精確的位移。傳動螺紋牙型有梯形、矩形等。機床中的絲桿、螺母常用體型牙型，而在滾動螺旋副（滾珠絲桿副）則采用單、雙圓弧軌道。

本章主要討論普通螺紋，并簡要介紹絲杠、螺母。

2、普通螺紋結(jié)合的基本要求

普通螺紋，常用于機械設(shè)備、儀器儀表中，用于連接和緊固零部件，為使其實現(xiàn)規(guī)定的功能要求，須滿足以下要求：

（1）可旋入性，指同規(guī)格的內(nèi)、外螺紋在裝配時不經(jīng)挑選就能在給定的軸向長度內(nèi)全部旋合。

（2）聯(lián)接可靠性，指用于聯(lián)接和緊固時，應(yīng)具有足夠的連接強度和緊固性，確保機器或裝置的使用性能。

3、普通螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)

（1）普通螺紋的基本牙型

如圖7-1-1所示，普通螺紋基本牙型是指按規(guī)定將原始三角形按GB192-81規(guī)定的削平高度，截去頂部和底部所形成的螺紋牙型，稱為基本牙型。內(nèi)、外螺紋的大徑、中徑、小徑的基本尺寸都定義在基本牙型上。

? ?

（2）普通螺紋的幾何參數(shù)

1）原始三角形高度H　原始三角形高度為原始三角形的頂點到底邊的垂直距離。原始三角形為一等邊三角形，H與螺距P的幾何關(guān)系為（圖7-1-1）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　H＝P/2 （1-1）

2）大徑D（d）　螺紋的大徑指在基本牙型上，與外螺紋牙頂（內(nèi)螺紋牙底）相重合的假想圓柱直徑，如圖7-1-1所示。內(nèi)、外螺紋的大徑分別用D、d表示。外螺紋的大徑又稱外螺紋的頂徑。國標規(guī)定米制普通螺紋大徑的基本尺寸即為內(nèi)、外螺紋的公稱直徑。

3）小徑D1（d1）　螺紋的小徑指在螺紋的基本牙型上，與內(nèi)螺紋牙頂（外螺紋牙底）相重合的假想圓柱直徑。內(nèi)、外螺紋的小徑分別用D1、d1表示。內(nèi)螺紋的小徑又稱為內(nèi)螺紋的頂徑。

4）中徑D2（d2）　為一假想圓柱體直徑，其母線在H/2處，在此母線上牙體與牙槽的寬度相等。內(nèi)、外螺紋中徑分別用D2、d2表示。

5）螺距P　在螺紋中徑圓柱面的母線（即中徑線）上，相鄰兩牙同側(cè)面間的一段軸向長度稱為螺是距P，如圖7-1-1所示。國家標準中規(guī)定了普通螺紋的直徑與螺距系列。如表7-1-1所列。

6）單一中徑D2單一或d2單一，單一中徑是指螺紋的牙槽寬度等于基本螺距一半處所在的假想圓柱的直徑如圖7-1-2所示。當無螺距偏差時，單一中徑與中徑一致。因它在實際螺紋上可以測得，故用單一中徑代表螺紋中徑的實際尺寸。

圖7-1-2　螺紋的單一中徑與中徑

P－螺距　　△P－螺距偏差

7）牙型角α　螺紋的牙型角是指在螺紋牙型上，相鄰兩個牙側(cè)面的夾角，如圖7-1-1所示。米制普通螺紋的基本牙型角為60°。

8）牙型半角α/2　螺紋的牙型半角是指在螺紋牙型上，牙側(cè)與螺紋軸線垂直線間的夾角，如圖7-1-1所示。米制普通螺紋的基本牙型半角為30°。

9）原始三角型高度H? 原始三角型高度是指原始等三角形頂點到底邊的垂直距離。

10）牙型高度h? 牙型高度是指螺紋牙頂與牙底間的垂直距離。.

11)　螺紋的接觸高度　螺紋接觸高度是指在兩個相互旋合的螺紋的牙型上，牙側(cè)重合部分在螺紋軸向的距離，如圖7-1-3（a）所示。

12）螺紋的旋合長度　螺紋的旋合長度是指兩個相互旋合的螺紋，沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。如圖7-1-3（b）所示。

   （a）       （b）

圖7-1-3　螺紋的接觸高度與旋合長度

?表7-1-1普通螺紋的公稱直徑和螺距（摘自GB193－81）　　　　　　(mm)

注：括號內(nèi)螺距盡可能不用。

實際工作中，如要求某螺紋（已知公稱直徑即大徑和螺距）中徑、小徑尺寸時，可根據(jù)基本牙型按下列公式計算

D2(d2)＝D(d)－2×H=D(d)－0.6495P　　　　　　?。?-2）

D1(d1)＝D (d)－2×H＝D(d)－1.0825P　　　　　?。?-3）

如有資料，則不必計算，可直接查螺紋表格。

1. 普通螺紋幾何參數(shù)對互換性的影響

1、螺紋直徑誤差對互換性的影響

螺紋在加工過程中，不可避免地會有加工誤差，對螺紋結(jié)合的互換性造成影響。就螺紋中徑而言，若外螺紋的中徑比內(nèi)螺紋的中徑大，內(nèi)、外螺紋將因干涉而無法旋合從而影響螺紋的可旋合性；若外螺紋的中徑與內(nèi)螺紋的中徑相比太小，又會使螺紋結(jié)合過松，同時影響接觸高度，降底螺紋聯(lián)接的可靠性。

螺紋的大徑、小徑對螺紋結(jié)合的互換性的影響與螺紋中徑的情況有所區(qū)別，為了使實際的螺紋結(jié)合避免在大小徑處發(fā)生干涉而影響螺紋的可旋合性，在制定螺紋公差時，保證在大徑、小徑的結(jié)合處具有一定量的間隙。

為了保證螺紋的互換性，普通螺紋公差標準中對中徑規(guī)定了公差，對大徑、小徑也規(guī)定了公差或極限尺寸。

2、螺距誤差對互換性的影響

普通螺紋的螺距誤差可分為兩種，一種是單個螺距誤差△P，另一種是螺距累積誤差Σ△P。影響螺紋可旋合性的，主要是螺距累積誤差，故這里只討論螺距累積誤差的影響。

如圖7-1-4所示，假設(shè)內(nèi)螺紋無螺距誤差和半角誤差，并假設(shè)外螺紋無半角誤差但存在螺距累積誤差。因此內(nèi)、外螺紋旋合時，牙側(cè)面會干涉，且隨著旋進牙數(shù)的增加，牙側(cè)的干涉量會增大，最后無法再旋合進去，從而影響螺紋的可旋合性。由圖7-1-4可知，為了讓一個實際有螺距累積誤差的外螺紋仍能在所要求的旋合長度內(nèi)全部與內(nèi)螺紋旋合，需要將外螺紋的中徑減小一個量?p，該量稱為螺距累積誤差的中徑當量，由圖示關(guān)系可知，螺距累積誤差的中徑當量?p的值為（單位μｍ）：

　　　　?。?-4）

當＝600時 p＝｜△PΣ｜＝1.732｜△PΣ｜

圖7-1-4　螺距累積誤差對可旋合性的影響

同理，當內(nèi)螺紋存在螺距累積誤差時，為保證可旋合性，應(yīng)將內(nèi)螺紋的中徑增大一個量p。

3、螺紋牙型半角誤差對互換性的影響

螺紋牙型半角誤差等于實際牙型半角與其理論牙型半角之差。螺紋牙型半角誤差分兩種，一種是螺紋的左、右牙型半角不相等，即△≠△，如（圖7-1-5a)所示。車削螺紋時，若車刀未裝正，便會造成這種結(jié)果。另一種是螺紋的左、右牙型半角相等，但不等于30°，如（圖7-1－5b）所示。這是由于螺紋加工刀具的角度不等于60°所致。不論哪種牙型半角誤差，都對螺紋的互換性有影響。如圖7-1-6所示為外螺紋存在半角誤差時對螺紋旋合性的影響，具體分析如下。假設(shè)內(nèi)螺紋具有理想的牙型，且外螺紋無螺距誤差，而外螺紋的左半角誤差△＜0，右半角誤差△＞0。由圖7-1-6可見，由于外螺紋存在半角誤差，當它與具有理想牙型的內(nèi)螺紋旋合時，將分別在牙的上半部3H/8處和下半部2H/8處發(fā)生干涉（用陰影示出），從而影響內(nèi)、外螺紋的旋合性。為了讓一個有半角誤差的外螺紋仍

        a)                 b)

圖7-1-5螺紋的半角誤差

圖7-1-6　半角誤差對螺紋可旋合性的影響

能旋入內(nèi)螺紋中，須將外螺紋的中徑減小一個量，該量稱為半角誤差的中徑當量。這樣，陰影所示的干涉區(qū)就會消失，從而保證了螺紋的可旋合性。由圖中的幾何關(guān)系，可以推導(dǎo)出

在一定的半角誤差情況下，外螺紋牙型半角誤差的中徑當量（μｍ）為（推導(dǎo)過程略）

＝0.073P[K1｜△｜+K2△｜]　　　　　　　?。?-5）

式中 P--——螺距（mm）；

△——左半角誤差（'）；

△——右半角誤差（'）；

K1、K2——系數(shù)。

上式是一個通式，是以外螺紋存在半角誤差時推導(dǎo)整理出來的。當假設(shè)外螺紋具有理想牙型，而內(nèi)螺紋存在半角誤差時，就需要將內(nèi)螺紋的中徑加大一個，所以上式對內(nèi)螺紋同樣適用。關(guān)于式中K1、K2兩個系數(shù)的取法，規(guī)定如下：

不論是外螺紋還是內(nèi)螺紋存在半徑誤差，當左半角誤差（或右半角誤差）導(dǎo)至干涉區(qū)在牙型的上半部（3H/8處）時，K1（或K2）取3。當左半角誤差（或右半角誤差）導(dǎo)至干涉區(qū)在牙型的下半部（2H/8處）時，K1（或K2）取2。為清楚起見，將K1、K2的取值列于表7-1-2，供選用。

4、保證普通螺紋互換性條件

（1）普通螺紋作用中徑的概念

當普通螺紋沒有螺距誤差和牙型半角誤差時，內(nèi)、外螺紋旋合時起作用的中徑便是螺紋

表7-1-2　K1、K2值的取法

內(nèi)　　螺　　紋				外　　螺　　紋
△（左）>0	△（左） <0	△(右)＞0	△(右)＜ 0	△（左）>0	△（左）<0	△(右)＞0	△(右)＜0
K1		K2		K1		K2
3	2	3	2	2	3	2	3

的實際中徑。但當螺紋存在誤差時，如外螺紋有牙型半角誤差，為了保證其可旋合性，須將外螺紋的中徑減小一個當量，否則外螺紋將旋不進具有理想牙型的內(nèi)螺紋，即相當于外螺紋在旋合中真正起作用的中徑比實際中徑增大了一個值；同理，當該外螺紋同時又存在螺距累積誤差時，該外螺紋真正起作用的中徑又比原來增大了一個p值，即對于外螺紋而言，螺紋結(jié)合中起作用的中徑（作用中徑）為

d2作用＝d2單一＋（＋p）　　　　　　　　?。?-6）

對于內(nèi)螺紋而言，當存在牙型半角誤差和螺距累積誤差時，相當于內(nèi)螺紋在旋合中起作用的中徑值減小了，即內(nèi)螺紋的作用中徑為

D2作用＝D2單一－（ ＋P）　　　　　　　　（1-7）

因此，螺紋在旋合時起作用的中徑（作用中徑）是由實際中徑（單一中徑）、螺距累積誤差、牙型半角誤差三者綜合作用的結(jié)果而形成的。

（2）保證普通螺紋互換性的條件

對于內(nèi)、外螺紋來講，作用中徑不超過一定的界限，螺紋的可旋合性就能保證。而螺紋的實際中徑不超過一定的值，螺紋的連接強度就能保證。因此，要保證螺紋的互換性，就要保證內(nèi)、外螺紋的作用中徑和單一中徑不超過各自一定的界限值。在概念上，作用中徑與作用尺寸等同，而單一中徑與實際尺寸等同，因此，按照極限尺寸判斷原則，螺紋互換性條件為：螺紋的作用中徑不能超過螺紋的最大實體牙型中徑，任何位置上的單一中徑不能超過螺紋的最小實體牙型中徑。所謂最大（最?。嶓w牙型，指的是在螺紋中徑的公差范圍內(nèi)，螺紋含材料量最多（最少）、且與基本牙型一致的螺紋牙型。因此普通螺紋互換性合格的條件為：

對外螺紋：d2作用≤d2max　且d2單一≥d2min

對內(nèi)螺紋：D2作用≥D2min　且D2單一≤D2max

三、普通螺紋的公差與配合

要保證螺紋的互換性，必須對螺紋的幾何精度提出要求。對普通螺紋，國家頒布了GB197－81《普通螺紋公差與配合》標準，規(guī)定了供選用的螺紋公差帶及具有最小保證間隙（包括最小間隙為零）的螺紋配合、旋合長度及精度等級。

對螺紋的牙型半角誤差及螺距累積誤差應(yīng)加以控制，因為兩者對螺紋的互換性有影響。但國家標準中沒有對普通螺紋的牙型半角誤差和螺距累積誤差分別制定極限誤差或公差，而是用中徑公差綜合控制，即中徑相對于牙型半角的中徑當量、中徑相對于螺距累積誤差的中徑當量p及中徑實際誤差三者均應(yīng)在中徑公差范圍內(nèi)。

1、普通螺紋的公差帶

普通螺紋的公差帶是由基本偏差決定其位置，公差等級決定其大小的。普通螺紋的公差帶是沿著螺紋的基本牙型分布的，如圖7-1-7所示。圖中ES（es）、EI（ei）分別為內(nèi)（外）螺紋的上、下偏差，TD（Td）分別為內(nèi)（外）螺紋的中徑公差。由圖可知，除對內(nèi)、外螺紋的中徑規(guī)定了公差外，對外螺紋的頂徑（大徑）和內(nèi)螺紋的頂徑（小徑）規(guī)定了公差，對外螺紋的小徑規(guī)定了最大級限尺寸，對內(nèi)螺紋的大徑規(guī)定了最小的極限尺寸，這樣則可保證內(nèi)外螺紋有一定間隙，避免螺紋旋合時在大徑、小徑處發(fā)生干涉，以保證螺紋的互換性。同時在外螺紋的小徑處有刀具圓弧過渡，則可提高螺紋受力時的抗疲勞強度。

圖7-1-7普通螺紋的公差帶

（1）公差帶的位置和基本偏差

國家標準GB197－81中分別對內(nèi)、外螺紋規(guī)定了基本偏差，用以確定內(nèi)、外螺紋公差帶相對于基本牙型的位置。

對內(nèi)螺紋規(guī)定了兩種基本偏差，代號分別為H、G。由這兩種基本偏差所決定的內(nèi)螺紋的公差帶均在基本牙型之上，如圖7-1-8(a)所示。對外螺紋規(guī)定了四種偏差，代號分別為h、g、f、e。由這四種基本偏差所決定的外螺紋公差帶均在基本牙型之下，如圖7-1-8（b）所示。

圖7-1-8　內(nèi)、外螺紋的基本偏差

內(nèi)、外螺紋基本偏差的含義和代號取自《公差與配合》標準中的相對應(yīng)的孔和軸，但內(nèi)、外螺紋的基本偏差值系由經(jīng)驗公式計算而來，并經(jīng)過一定的處理。除H、h兩個所對應(yīng)的基本偏差值為0和孔、軸相同外，其余基本偏差代號所對應(yīng)的基本偏差值和孔、軸均不同而與其基本螺距有關(guān)。

規(guī)定諸如G、g、f、e這些基本偏差，主要是考慮應(yīng)給螺紋配合留著最小保證間隙，以及為一些有表面鍍涂要求的螺紋提供鍍涂層余量，或為一些高溫條件下工作的螺紋提供熱膨脹余地。內(nèi)、外螺紋的基本偏差值見表7-1-3。

表7-1-3　內(nèi)、外螺紋的基本偏差（摘自GB197－81）

（2）公差帶的大小和公差等級

國家標準規(guī)定了內(nèi)、外螺紋的公差等級，它的含義和孔、軸公差等級相似，但有自己的系列和數(shù)值，見表7-1-4。普通螺紋公差帶的大小由公差值決定。公差值除與公差等級有關(guān)外，還與基本螺距有關(guān)?？紤]到內(nèi)、外螺紋加工的工藝等價性，在公差等級和螺距的基本值均一樣的情況下，內(nèi)螺紋的公差值比外螺紋的公差值大32%。內(nèi)螺紋的公差值是由經(jīng)驗公式計算而得的。一般情況下，螺紋的6級公差為常用公差等級。

普通螺紋中徑和頂徑公差見表7-1-5、表7-1-6所列。

表7-1-4　螺紋的公差等級

表7-1-5　內(nèi)、外螺紋中徑公差（摘自GB197－81） （μｍ）

　表7-1-6　內(nèi)、外螺紋頂徑公差TD1、Td（摘自GB197－81）?。?mu;ｍ）

2、螺紋旋合長度、螺紋公差帶和配合選用

（1）螺紋旋合長度

螺紋的旋合長度分為短旋合長度、中等旋合長度和長旋合長度三種，分別用S、N、L表示。中等旋合長度為螺紋公稱直徑的0.5~1.5倍。設(shè)計時一般選用中等旋合長度N，只有當結(jié)構(gòu)或強度上需要時，才選用短旋合長度S或長旋合長度L。各種旋合長度的數(shù)值見表7-1-7。

表7-1-7 螺紋的旋合長度(摘自GB197-81)(mm)

（2）螺紋公差帶及其選擇

螺紋基本偏差和公差等級相組合成許多公差帶，給使用和選擇提供了條件，但實際上并不能用這么多的公差帶，一是因為這樣一來，定值的量具和刃具規(guī)格必然增多，造成經(jīng)濟和管理上的困難，二是有些公差帶在實際使用中效果不太好。因此，須對公差帶進行篩選，國家標準對內(nèi)、外螺紋公差帶的篩選結(jié)果見表7-1-8和表7-1-9。選用公差帶時可參考表中的注解。除非特殊需要，一般不選用表7-1-8、表7-1-9規(guī)定以外的公差帶。

螺紋公差帶的寫法是公差等級在前，基本偏差代號在后，這與光滑圓柱體公差帶的寫法不同，須注意。外螺紋的基本偏差代號用小寫，內(nèi)螺紋用大寫，表7-1-8、表7-1-9中有些螺紋的公差帶是由兩個公差帶代號組成的，其中前面一個公差帶代號為中徑公差帶，后面的一個為頂徑公差帶（對外螺紋是大徑公差帶，對內(nèi)螺紋是小徑公差帶）。當頂徑與中徑公差帶相同時，合寫為一個公差帶代號。

（3）精度等級和旋合長度

從表7-1-8、表7-1-9中可看出，對同一精度級而旋合長度不同的螺紋，中徑公差等級相差一級，如中等級的S、N、L其對應(yīng)的精度等級分別為5、6、7、級。這是因為同一精度級代表了加工難易程度的加工誤差（即實際中徑誤差、牙型半角誤差和單個螺距誤差）的水平相同，但同一級的螺紋用于短的旋合和長的旋合而產(chǎn)生的螺距累積誤差△PΣ是不相同的，后者要大

表7-1-8　內(nèi)螺紋的選用公差帶

表7-1-9? 外螺紋的選用公差帶

些。這是因為△PΣ值隨螺距的增多而增大，這就必然影響中徑當量?△PΣ也要隨旋合長度的增加而增加。為了保證螺紋的互換性，控制中徑誤差，因此在規(guī)定中徑公差時，顯然也要符合螺距累積誤差隨旋合長度的增加而逐漸增大的規(guī)律。這就是在表中，中徑公差對雖然屬于同一等級精度的螺紋，根據(jù)不同的旋合長度采取了公差等級相差一級的原因。

在表7-1-8、表7-1-9中對螺紋精度規(guī)定了三個等級，即精密級、中等級和粗糙級，它代表了螺紋的不同加工難易程度，同一級則意味著有相同的加工難易程度。

對螺紋精度選擇的一般原則是：精密級用于配合性質(zhì)要求穩(wěn)定及保證定位精度的場合；中等級廣泛應(yīng)用于一般的聯(lián)接螺紋，如用在一般機械、儀器和構(gòu)件中；粗糙級用于不重要的螺紋及制造困難的螺紋（如在較深肓孔中加工螺紋），也用于使用環(huán)境較惡劣的螺紋（如建筑用螺紋）。通常使用的螺紋是中等旋合長度的6級公差螺紋。

（4）配合的選用

由表7-1-8、表7-1-9所列的內(nèi)、外螺紋公差帶可以組成許多供選用的配合，但從保證螺紋的使用性能和保證一定的牙型接觸高度考慮，選用配合最好是H/g，H/h，G/h。如為了便于裝拆，提高效率，可選用H/g或G/h的配合，原因是G/h或H/g配合所形成的最小極限間隙可用來對內(nèi)、外螺紋的旋合起引導(dǎo)作用，表面需要鍍涂的內(nèi)、外螺紋，完工后的實際牙型也不得超過H（h）基本偏差所限定的邊界。單件小批生產(chǎn)的螺紋，宜選用H/h配合。

3、螺紋在圖樣上的標記

（1）單個螺紋的標記

完整的螺紋標記由普通螺紋標記、螺紋公稱直徑、細牙螺紋螺距、左旋螺紋標記、中徑公差代號、頂徑公差代號、旋合長度代號組成。

當螺紋是粗牙螺紋時，螺距不寫出；當螺紋為左旋時，在左旋螺紋標記位置寫“LH”字樣，右旋螺紋則不標出；當螺紋的中徑和頂徑公差帶相同時，合寫為一個；當螺紋旋合長度為中等時，不寫出；當旋合長度需要標出具體值時，應(yīng)在旋合長度代號標記位置寫出其具體值。

示例1：M20×2LH－7g6g－L

示例2：M10－7H

示例3：M10×1－6H－30

（2）螺紋配合在圖樣上的標記

標注螺紋配合時，內(nèi)、外螺紋公差代號用斜線分開，左邊為內(nèi)螺紋公差代號，右邊為外螺紋公差代號。

示例4：M20×2－6H/6g

4、螺紋的表面粗糙度要求

螺紋牙型表面粗糙度主要根據(jù)中徑公差等級來確定。表7-1-10列出了螺紋牙側(cè)表面粗糙度參數(shù)Ra的推薦值。

表7-1-10　螺紋牙側(cè)表面粗糙度參數(shù)Ra值?? （）

四、螺紋的檢測

1、綜合檢驗

對螺紋進行綜合檢驗時使用的是螺紋量規(guī)和光滑極限量規(guī)，它們都由通規(guī)（通端）和止規(guī)（止端）組成。光滑極限量規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋頂徑尺寸的合格性，螺紋量規(guī)的通規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋的作用中徑及底徑的合格性，螺紋量規(guī)的止規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋單一中徑的合格性。

螺紋量規(guī)是按極限尺寸判斷原則而設(shè)計的，螺紋通規(guī)體現(xiàn)的是最大實體牙型邊界，具有完整的牙型，并且其長度應(yīng)等于被檢測螺紋的旋合長度，以用于正確的檢測作用中徑。若被檢的螺紋的作用中徑未超過螺紋的最大實體牙型中徑，且被檢螺紋的底徑也合格，那么螺紋通規(guī)就會在旋合長度內(nèi)與被檢螺紋順利旋合。

螺紋量規(guī)的止規(guī)用于檢測被檢螺紋的單一中徑。為了避免牙型半角誤差及螺距累積誤差對檢測的影響，止規(guī)的牙型常做成截短型牙型，以使止端只在單一中徑處與被檢螺紋的牙側(cè)接觸，并且止端的牙扣只做出幾牙。

圖7-1-9表示檢驗外螺紋的示例，用卡規(guī)先檢驗外螺紋頂徑的合格性，再用螺紋量規(guī)（檢驗外螺紋的稱為螺紋環(huán)規(guī)）的通端檢驗，若外螺紋的作用中徑合格，且底徑（外螺紋小徑）沒有大于其最大極限尺寸，通端應(yīng)能在旋合長度內(nèi)與被檢螺紋旋合。若被檢螺紋的單一中徑合格，螺紋環(huán)規(guī)的止端不應(yīng)通過被檢螺紋，但允許旋進最多2~3牙。

圖7-1-9　外螺紋的綜合檢驗

圖7-1-10為檢驗內(nèi)螺紋的示意。用光滑極限量規(guī)（塞規(guī)）檢驗內(nèi)螺紋頂徑的合格性。再用螺紋量規(guī)（螺紋塞規(guī)）的通端檢驗內(nèi)螺紋的作用中徑和底徑，若作用中徑合格，且內(nèi)螺紋的大徑不小于其最小極限尺寸，通規(guī)應(yīng)在旋合長度內(nèi)與內(nèi)螺紋旋合。若內(nèi)螺紋的單一中徑合格，螺紋塞規(guī)的止端就不通過，但允許旋進最多2~3牙。

圖7-1-10　內(nèi)螺紋的綜合檢驗

2、單項測量

（1）量針測量

量針測量螺紋中徑有單針測量和三針測量兩種測量方法。其特點是方法簡單，測量精度高。

單針法主要用于大直徑螺紋的中徑測量，其測量示意圖如圖7-1-11所示。

圖7-1-11　單針法測量螺紋中徑

圖7-1-12（a）為三針法測量螺紋中徑的示意圖。它是根據(jù)被測螺紋的螺距，選擇合適的量針直徑，按圖示位置放在被測螺紋的牙槽內(nèi)，夾在兩測頭之間。合適直徑的量針，是使量針與牙槽接觸點的軸間距離正好在基本螺距一半處，即三針法測量的是螺紋的單一中徑。從儀器上讀得M值后，再根據(jù)螺紋的螺距P、牙型半角及量針的直徑d0按下式（推導(dǎo)過程略）算出所測出的單一中徑d2s 。

d2s＝M－d01＋ ＋cot　　　　　　　?。?-8）

對于米制普通三角形螺紋，其牙型半角＝30°，代入上式得

d2s＝M－3 d0＋P　　　　　　　　　　（1-9）

當螺紋存在牙型半角誤差時，量針與牙槽接觸位置的軸向距離便不在處，這就造成了測量誤差，為了減小牙型半角誤差對測量的影響，應(yīng)選取最佳量針直徑d0（最佳）。由圖7-1-12（b）可知：

（a）　　　　　　　　　　?。╞）

圖7-1-12　三針法測量螺紋中徑

d0最佳＝P　　　　　　　

所以最后的計算公式可簡化為

d2s＝M－?d0(最佳)　　　　　　　　　　　　?。?-10）

（2）用工具顯微鏡測量螺紋各參數(shù)

用工具顯微鏡測量屬于影像法測量，能測量螺紋的各種參數(shù)。如測量螺紋的大徑、中徑、小徑、螺距、牙型半角等幾何參數(shù)。

圖7-1-13　大型工具顯微鏡

1－目鏡　2－旋轉(zhuǎn)米字線手輪　3－角度讀數(shù)目鏡光源　4－光學(xué)放大鏡組　5－頂尖座　6－圓工作臺　7－橫向千分尺　8－底座　9－圓工作臺轉(zhuǎn)動手輪　10－頂尖　11－縱向千分尺　12－立柱傾斜手輪　13－連接座　14－立柱　15－立臂　16－鎖緊螺釘　17－升降手輪　18－角度目鏡

圖7-1-13為大型顯微鏡外觀圖，其組成部分為： 底座，用以支撐量儀整體； 工作臺，用以放置工件，工作臺中央是一個透明玻璃板，以使該玻璃板下的光線能透射上來，在目鏡視場內(nèi)形成被測工件的輪廓影像，工作臺可作橫向、縱向、轉(zhuǎn)位移動，并能讀出其位移值。 光學(xué)顯微鏡組，用于把工件輪廓影像放大并送至目鏡視場以供測量。 立柱，用于按裝光學(xué)放大鏡組及相關(guān)部件。

現(xiàn)以測量螺紋牙型半角為例，簡單介紹一下用工具顯微鏡測量螺紋幾何參數(shù)。

先將工件頂在工具顯微鏡上的兩頂尖間，接通電源后根據(jù)被測螺紋的中徑尺寸，調(diào)好合適的光闌直徑，轉(zhuǎn)動手輪12，使立柱14傾斜一個被測螺紋的螺旋角，轉(zhuǎn)動目鏡1上的調(diào)整螺釘，使目鏡視場的米字線清晰，松開螺釘16，轉(zhuǎn)動升降手輪17，使目鏡視場內(nèi)被測螺紋的牙型輪廓變得清晰，再旋緊螺釘16。

當角度目鏡18中的示值為0°0′時，表示米字線中間虛線A－A垂直于工作臺縱向軸線。將A－A線與牙型輪廓影像的一個牙側(cè)面相靠如圖7-1-14（a）所示，此時角度讀數(shù)目鏡中的示值即為該側(cè)牙型的半角值。

（a）　　　　　　　　　　　　　?。╞）

圖7-1-14　螺紋牙型半角的測量

為了消除被測螺紋安裝誤差對測量結(jié)果的影響，應(yīng)在左、右兩側(cè)面分別測出（Ⅰ）、（Π）、（Ⅲ）、（Ⅳ），見圖7-1-14（b），并計算出其平均值

（左）＝[（Ⅰ）＋（Π）]　　（右）＝[（Π）＋（Ⅲ）]　　　　?。?-11）

將它們與牙型半角的基本值比較，得牙型半角誤差值為

△（左）＝（左）－　　△（右）＝　（右）－　　?。?-12）

五、機床絲杠、螺母公差簡介

1、機床絲杠、螺母的基本牙型及主要參數(shù)

機床上的絲杠螺母機構(gòu)用于傳遞準確的運動、位移及力。絲杠為外螺紋，螺母為內(nèi)螺紋，其牙型為梯形。GB5796.1－86《梯形螺紋》規(guī)定的其基本牙型見圖7-1-15。主要幾何參數(shù)也在圖中示出。由圖7-1-15可知，絲杠、螺母的牙型為30°，牙型半角為15°。絲杠的大徑、小徑的基本尺寸，分別小于螺母的大徑、小徑的基本尺寸，而絲杠、螺母的中徑基本尺寸是相同的。

圖7-1-15　梯形螺紋的基本牙型

2、對機床絲杠、螺母工作精度的要求

根據(jù)絲杠的功用，提出了軸向的傳動精度要求，即對螺旋線（或螺距）提出了公差要求。又因絲杠、螺母有相互間的運動，為保證其傳動精度，要求螺紋牙側(cè)表面接觸均勻，并使牙側(cè)面的磨損小，故對絲杠提出了牙型半角的極限偏差要求、中徑尺寸的一至性等要求，以保證牙側(cè)面的接觸均勻性。

3、絲杠、螺母公差（JB2886－92）

（1）絲杠、螺母的精度等級

機床絲杠、螺母的精度分七級，即3、4、5、6、7、8、9級。其中3級精度最高，9級精度最低。各級精度的常用范圍是：3級和4級用于超高精度的坐標鏜床和坐標磨床的傳動定位絲杠和螺母。5、6級用于高精度的螺紋磨床、齒輪磨床和絲杠車床中的主傳動絲杠和螺母。7級用于精密螺紋車床、齒輪機床、鏜床、外圓磨床和平面磨床等的精確傳動絲杠和螺母。8級用于臥式車床和普通銑床的進給絲杠和螺母。9級用于低精度的進給機構(gòu)中。

（2）絲杠的公差項目

1）螺旋線軸向公差　螺旋線軸向公差是指絲杠螺旋線軸向?qū)嶋H測量值對于理論值的允許變動量。用于限制螺旋線軸向誤差。對于螺旋線軸向誤差的評定，分別在任意一個螺距內(nèi)、任意25mm、100mm、300mm的絲杠軸向長度內(nèi)以及絲杠工作部分全長上進行評定。在中徑線上測量。對螺旋線軸向誤差的評定，可以全面反映絲杠螺紋的軸向工作精度。但因測量條件限制，目前只用于高精度（3~6級）絲杠的評定。

2）螺距公差　螺距公差分兩種，一種用于評定單個螺距的誤差，稱單個螺距公差。單個螺距誤差是指單一螺距的實際尺寸相對于基本值的最大代數(shù)差，經(jīng)△P表示。另一種公差用于評定螺距累積誤差，稱為螺距累積誤差。螺距累積誤差是指在規(guī)定的軸向長度內(nèi)及絲杠工作部分全長范圍內(nèi)，螺紋牙型任意兩個同側(cè)表面的軸向尺寸相對于基本值的最大代數(shù)差，分別用△Pl和△PLu表示。測量時規(guī)定長度為絲杠螺紋的任意60mm，300mm的軸向長度。

評定螺距誤差不如評定螺旋線軸向誤差全面，但其方法比較簡單。常用于評定（7~9）級的絲杠螺紋。

3）牙型半角的極限偏差　當絲杠的牙型半角存在誤差時，會使絲杠與螺母牙側(cè)接觸不均勻，影響耐磨性并影響傳遞精度。故標準中規(guī)定了絲杠牙型半角的極限偏差，用于控制牙型半角誤差。

4）絲杠直徑的極限偏差　標準中對絲杠螺紋的大徑、中徑、小徑分別規(guī)定了極限偏差，用于控制直徑誤差。

對于配作螺母的6級以上絲杠，其中徑公差帶相對于基本尺寸線（中徑線）是對稱分布的。

5）中徑的一致性公差　絲杠螺紋的工作部分全長范圍內(nèi)，若實際中徑的尺寸變化太大會影響絲杠與螺母配合間隙的均勻性和絲杠螺紋兩牙側(cè)面螺旋面的一致性。因此規(guī)定了中徑尺寸的一致性公差。

6）大徑表面對螺紋軸線的徑向圓跳動　絲杠為細長件，易發(fā)生彎曲變形，從而影響絲杠軸向傳動精度以及牙側(cè)面的接觸均勻性，故提出大徑表面對螺紋軸線的徑向圓跳動公差。

（3）螺母的公差

對于與絲杠配合的螺母規(guī)定了大、中、小徑的極限偏差。因螺母這一內(nèi)螺紋的螺距累積誤差和半角誤差難以測量，故用中徑公差加以綜合控制。與絲杠配作的螺母，其中徑的極限尺寸是以絲杠的實際中徑為基值，按JB2886－92規(guī)定的螺母與絲杠配作的中徑徑向間隙來確定。

（4）絲杠和螺母的表面粗糙度

JB2886－92標準對絲杠和螺母的牙側(cè)面、頂徑和底徑提出了相應(yīng)的表面粗糙度要求，以滿足和保證絲杠和螺母的使用質(zhì)量。

4、絲杠、螺母的標記

示例1：T55×12－6

示例2：T55×12LH－6

由示例可見，絲杠、螺母標記的寫法是：絲杠螺紋代號T后跟尺寸規(guī)格（標稱直徑×螺距）、旋向代號（右旋不寫出，左旋寫代號LH）和精度等級。其中旋向代號與精度等級間用短橫線“－”相隔。上面的示例1所表示的公稱直徑為55mm，螺距為12mm，6級精度的右旋絲杠螺紋。示例2所表示的是公稱直徑為55mm，螺距為12mm，6級精度的左旋絲杠螺紋。

以上介紹的機床用梯形螺紋絲杠、螺母的公差項目與一般梯形螺紋的公差項目是不同的。這里介紹的有關(guān)機床梯形絲杠、螺母的公差內(nèi)容，源自JB2886－92《機床梯形螺紋絲杠、螺母技術(shù)條件》。具體的公差值，請查閱該標準。

一、螺紋的基本概述

1. 螺紋的分類及使用要求

螺紋結(jié)合再機械制造及裝配安裝中是廣泛采用的一種結(jié)合形式，按用途不同可分為兩大類：

（1）聯(lián)接螺紋

主要用于緊固和連接零件，因此又稱為緊固螺紋，如米制普通螺紋是使用最廣泛的一種。要求其有良好的旋入性和聯(lián)接的可靠性。牙型為三角形。

（2）傳動螺紋

主要用于傳遞動力或精確位移，要求具有足夠的強度和保證精確的位移。傳動螺紋牙型有梯形、矩形等。機床中的絲桿、螺母常用體型牙型，而在滾動螺旋副（滾珠絲桿副）則采用單、雙圓弧軌道。

本章主要討論普通螺紋，并簡要介紹絲杠、螺母。

2、普通螺紋結(jié)合的基本要求

普通螺紋，常用于機械設(shè)備、儀器儀表中，用于連接和緊固零部件，為使其實現(xiàn)規(guī)定的功能要求，須滿足以下要求：

（1）可旋入性，指同規(guī)格的內(nèi)、外螺紋在裝配時不經(jīng)挑選就能在給定的軸向長度內(nèi)全部旋合。

（2）聯(lián)接可靠性，指用于聯(lián)接和緊固時，應(yīng)具有足夠的連接強度和緊固性，確保機器或裝置的使用性能。

3、普通螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)

（1）普通螺紋的基本牙型

如圖7-1-1所示，普通螺紋基本牙型是指按規(guī)定將原始三角形按GB192-81規(guī)定的削平高度，截去頂部和底部所形成的螺紋牙型，稱為基本牙型。內(nèi)、外螺紋的大徑、中徑、小徑的基本尺寸都定義在基本牙型上。

? ?

（2）普通螺紋的幾何參數(shù)

1）原始三角形高度H　原始三角形高度為原始三角形的頂點到底邊的垂直距離。原始三角形為一等邊三角形，H與螺距P的幾何關(guān)系為（圖7-1-1）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　H＝P/2 （1-1）

2）大徑D（d）　螺紋的大徑指在基本牙型上，與外螺紋牙頂（內(nèi)螺紋牙底）相重合的假想圓柱直徑，如圖7-1-1所示。內(nèi)、外螺紋的大徑分別用D、d表示。外螺紋的大徑又稱外螺紋的頂徑。國標規(guī)定米制普通螺紋大徑的基本尺寸即為內(nèi)、外螺紋的公稱直徑。

3）小徑D1（d1）　螺紋的小徑指在螺紋的基本牙型上，與內(nèi)螺紋牙頂（外螺紋牙底）相重合的假想圓柱直徑。內(nèi)、外螺紋的小徑分別用D1、d1表示。內(nèi)螺紋的小徑又稱為內(nèi)螺紋的頂徑。

4）中徑D2（d2）　為一假想圓柱體直徑，其母線在H/2處，在此母線上牙體與牙槽的寬度相等。內(nèi)、外螺紋中徑分別用D2、d2表示。

5）螺距P　在螺紋中徑圓柱面的母線（即中徑線）上，相鄰兩牙同側(cè)面間的一段軸向長度稱為螺是距P，如圖7-1-1所示。國家標準中規(guī)定了普通螺紋的直徑與螺距系列。如表7-1-1所列。

6）單一中徑D2單一或d2單一，單一中徑是指螺紋的牙槽寬度等于基本螺距一半處所在的假想圓柱的直徑如圖7-1-2所示。當無螺距偏差時，單一中徑與中徑一致。因它在實際螺紋上可以測得，故用單一中徑代表螺紋中徑的實際尺寸。

圖7-1-2　螺紋的單一中徑與中徑

P－螺距　　△P－螺距偏差

7）牙型角α　螺紋的牙型角是指在螺紋牙型上，相鄰兩個牙側(cè)面的夾角，如圖7-1-1所示。米制普通螺紋的基本牙型角為60°。

8）牙型半角α/2　螺紋的牙型半角是指在螺紋牙型上，牙側(cè)與螺紋軸線垂直線間的夾角，如圖7-1-1所示。米制普通螺紋的基本牙型半角為30°。

9）原始三角型高度H? 原始三角型高度是指原始等三角形頂點到底邊的垂直距離。

10）牙型高度h? 牙型高度是指螺紋牙頂與牙底間的垂直距離。.

11)　螺紋的接觸高度　螺紋接觸高度是指在兩個相互旋合的螺紋的牙型上，牙側(cè)重合部分在螺紋軸向的距離，如圖7-1-3（a）所示。

12）螺紋的旋合長度　螺紋的旋合長度是指兩個相互旋合的螺紋，沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。如圖7-1-3（b）所示。

   （a）       （b）

圖7-1-3　螺紋的接觸高度與旋合長度

?表7-1-1普通螺紋的公稱直徑和螺距（摘自GB193－81）　　　　　　(mm)

注：括號內(nèi)螺距盡可能不用。

實際工作中，如要求某螺紋（已知公稱直徑即大徑和螺距）中徑、小徑尺寸時，可根據(jù)基本牙型按下列公式計算

D2(d2)＝D(d)－2×H=D(d)－0.6495P　　　　　　?。?-2）

D1(d1)＝D (d)－2×H＝D(d)－1.0825P　　　　　?。?-3）

如有資料，則不必計算，可直接查螺紋表格。

1. 普通螺紋幾何參數(shù)對互換性的影響

1、螺紋直徑誤差對互換性的影響

螺紋在加工過程中，不可避免地會有加工誤差，對螺紋結(jié)合的互換性造成影響。就螺紋中徑而言，若外螺紋的中徑比內(nèi)螺紋的中徑大，內(nèi)、外螺紋將因干涉而無法旋合從而影響螺紋的可旋合性；若外螺紋的中徑與內(nèi)螺紋的中徑相比太小，又會使螺紋結(jié)合過松，同時影響接觸高度，降底螺紋聯(lián)接的可靠性。

螺紋的大徑、小徑對螺紋結(jié)合的互換性的影響與螺紋中徑的情況有所區(qū)別，為了使實際的螺紋結(jié)合避免在大小徑處發(fā)生干涉而影響螺紋的可旋合性，在制定螺紋公差時，保證在大徑、小徑的結(jié)合處具有一定量的間隙。

為了保證螺紋的互換性，普通螺紋公差標準中對中徑規(guī)定了公差，對大徑、小徑也規(guī)定了公差或極限尺寸。

2、螺距誤差對互換性的影響

普通螺紋的螺距誤差可分為兩種，一種是單個螺距誤差△P，另一種是螺距累積誤差Σ△P。影響螺紋可旋合性的，主要是螺距累積誤差，故這里只討論螺距累積誤差的影響。

如圖7-1-4所示，假設(shè)內(nèi)螺紋無螺距誤差和半角誤差，并假設(shè)外螺紋無半角誤差但存在螺距累積誤差。因此內(nèi)、外螺紋旋合時，牙側(cè)面會干涉，且隨著旋進牙數(shù)的增加，牙側(cè)的干涉量會增大，最后無法再旋合進去，從而影響螺紋的可旋合性。由圖7-1-4可知，為了讓一個實際有螺距累積誤差的外螺紋仍能在所要求的旋合長度內(nèi)全部與內(nèi)螺紋旋合，需要將外螺紋的中徑減小一個量?p，該量稱為螺距累積誤差的中徑當量，由圖示關(guān)系可知，螺距累積誤差的中徑當量?p的值為（單位μｍ）：

　　　　?。?-4）

當＝600時 p＝｜△PΣ｜＝1.732｜△PΣ｜

圖7-1-4　螺距累積誤差對可旋合性的影響

同理，當內(nèi)螺紋存在螺距累積誤差時，為保證可旋合性，應(yīng)將內(nèi)螺紋的中徑增大一個量p。

3、螺紋牙型半角誤差對互換性的影響

螺紋牙型半角誤差等于實際牙型半角與其理論牙型半角之差。螺紋牙型半角誤差分兩種，一種是螺紋的左、右牙型半角不相等，即△≠△，如（圖7-1-5a)所示。車削螺紋時，若車刀未裝正，便會造成這種結(jié)果。另一種是螺紋的左、右牙型半角相等，但不等于30°，如（圖7-1－5b）所示。這是由于螺紋加工刀具的角度不等于60°所致。不論哪種牙型半角誤差，都對螺紋的互換性有影響。如圖7-1-6所示為外螺紋存在半角誤差時對螺紋旋合性的影響，具體分析如下。假設(shè)內(nèi)螺紋具有理想的牙型，且外螺紋無螺距誤差，而外螺紋的左半角誤差△＜0，右半角誤差△＞0。由圖7-1-6可見，由于外螺紋存在半角誤差，當它與具有理想牙型的內(nèi)螺紋旋合時，將分別在牙的上半部3H/8處和下半部2H/8處發(fā)生干涉（用陰影示出），從而影響內(nèi)、外螺紋的旋合性。為了讓一個有半角誤差的外螺紋仍

        a)                 b)

圖7-1-5螺紋的半角誤差

圖7-1-6　半角誤差對螺紋可旋合性的影響

能旋入內(nèi)螺紋中，須將外螺紋的中徑減小一個量，該量稱為半角誤差的中徑當量。這樣，陰影所示的干涉區(qū)就會消失，從而保證了螺紋的可旋合性。由圖中的幾何關(guān)系，可以推導(dǎo)出

在一定的半角誤差情況下，外螺紋牙型半角誤差的中徑當量（μｍ）為（推導(dǎo)過程略）

＝0.073P[K1｜△｜+K2△｜]　　　　　　　?。?-5）

式中 P--——螺距（mm）；

△——左半角誤差（'）；

△——右半角誤差（'）；

K1、K2——系數(shù)。

上式是一個通式，是以外螺紋存在半角誤差時推導(dǎo)整理出來的。當假設(shè)外螺紋具有理想牙型，而內(nèi)螺紋存在半角誤差時，就需要將內(nèi)螺紋的中徑加大一個，所以上式對內(nèi)螺紋同樣適用。關(guān)于式中K1、K2兩個系數(shù)的取法，規(guī)定如下：

不論是外螺紋還是內(nèi)螺紋存在半徑誤差，當左半角誤差（或右半角誤差）導(dǎo)至干涉區(qū)在牙型的上半部（3H/8處）時，K1（或K2）取3。當左半角誤差（或右半角誤差）導(dǎo)至干涉區(qū)在牙型的下半部（2H/8處）時，K1（或K2）取2。為清楚起見，將K1、K2的取值列于表7-1-2，供選用。

4、保證普通螺紋互換性條件

（1）普通螺紋作用中徑的概念

當普通螺紋沒有螺距誤差和牙型半角誤差時，內(nèi)、外螺紋旋合時起作用的中徑便是螺紋

表7-1-2　K1、K2值的取法

內(nèi)　　螺　　紋				外　　螺　　紋
△（左）>0	△（左） <0	△(右)＞0	△(右)＜ 0	△（左）>0	△（左）<0	△(右)＞0	△(右)＜0
K1		K2		K1		K2
3	2	3	2	2	3	2	3

的實際中徑。但當螺紋存在誤差時，如外螺紋有牙型半角誤差，為了保證其可旋合性，須將外螺紋的中徑減小一個當量，否則外螺紋將旋不進具有理想牙型的內(nèi)螺紋，即相當于外螺紋在旋合中真正起作用的中徑比實際中徑增大了一個值；同理，當該外螺紋同時又存在螺距累積誤差時，該外螺紋真正起作用的中徑又比原來增大了一個p值，即對于外螺紋而言，螺紋結(jié)合中起作用的中徑（作用中徑）為

d2作用＝d2單一＋（＋p）　　　　　　　　?。?-6）

對于內(nèi)螺紋而言，當存在牙型半角誤差和螺距累積誤差時，相當于內(nèi)螺紋在旋合中起作用的中徑值減小了，即內(nèi)螺紋的作用中徑為

D2作用＝D2單一－（ ＋P）　　　　　　　?。?-7）

因此，螺紋在旋合時起作用的中徑（作用中徑）是由實際中徑（單一中徑）、螺距累積誤差、牙型半角誤差三者綜合作用的結(jié)果而形成的。

（2）保證普通螺紋互換性的條件

對于內(nèi)、外螺紋來講，作用中徑不超過一定的界限，螺紋的可旋合性就能保證。而螺紋的實際中徑不超過一定的值，螺紋的連接強度就能保證。因此，要保證螺紋的互換性，就要保證內(nèi)、外螺紋的作用中徑和單一中徑不超過各自一定的界限值。在概念上，作用中徑與作用尺寸等同，而單一中徑與實際尺寸等同，因此，按照極限尺寸判斷原則，螺紋互換性條件為：螺紋的作用中徑不能超過螺紋的最大實體牙型中徑，任何位置上的單一中徑不能超過螺紋的最小實體牙型中徑。所謂最大（最?。嶓w牙型，指的是在螺紋中徑的公差范圍內(nèi)，螺紋含材料量最多（最少）、且與基本牙型一致的螺紋牙型。因此普通螺紋互換性合格的條件為：

對外螺紋：d2作用≤d2max　且d2單一≥d2min

對內(nèi)螺紋：D2作用≥D2min　且D2單一≤D2max

三、普通螺紋的公差與配合

要保證螺紋的互換性，必須對螺紋的幾何精度提出要求。對普通螺紋，國家頒布了GB197－81《普通螺紋公差與配合》標準，規(guī)定了供選用的螺紋公差帶及具有最小保證間隙（包括最小間隙為零）的螺紋配合、旋合長度及精度等級。

對螺紋的牙型半角誤差及螺距累積誤差應(yīng)加以控制，因為兩者對螺紋的互換性有影響。但國家標準中沒有對普通螺紋的牙型半角誤差和螺距累積誤差分別制定極限誤差或公差，而是用中徑公差綜合控制，即中徑相對于牙型半角的中徑當量、中徑相對于螺距累積誤差的中徑當量p及中徑實際誤差三者均應(yīng)在中徑公差范圍內(nèi)。

1、普通螺紋的公差帶

普通螺紋的公差帶是由基本偏差決定其位置，公差等級決定其大小的。普通螺紋的公差帶是沿著螺紋的基本牙型分布的，如圖7-1-7所示。圖中ES（es）、EI（ei）分別為內(nèi)（外）螺紋的上、下偏差，TD（Td）分別為內(nèi)（外）螺紋的中徑公差。由圖可知，除對內(nèi)、外螺紋的中徑規(guī)定了公差外，對外螺紋的頂徑（大徑）和內(nèi)螺紋的頂徑（小徑）規(guī)定了公差，對外螺紋的小徑規(guī)定了最大級限尺寸，對內(nèi)螺紋的大徑規(guī)定了最小的極限尺寸，這樣則可保證內(nèi)外螺紋有一定間隙，避免螺紋旋合時在大徑、小徑處發(fā)生干涉，以保證螺紋的互換性。同時在外螺紋的小徑處有刀具圓弧過渡，則可提高螺紋受力時的抗疲勞強度。

圖7-1-7普通螺紋的公差帶

（1）公差帶的位置和基本偏差

國家標準GB197－81中分別對內(nèi)、外螺紋規(guī)定了基本偏差，用以確定內(nèi)、外螺紋公差帶相對于基本牙型的位置。

對內(nèi)螺紋規(guī)定了兩種基本偏差，代號分別為H、G。由這兩種基本偏差所決定的內(nèi)螺紋的公差帶均在基本牙型之上，如圖7-1-8(a)所示。對外螺紋規(guī)定了四種偏差，代號分別為h、g、f、e。由這四種基本偏差所決定的外螺紋公差帶均在基本牙型之下，如圖7-1-8（b）所示。

圖7-1-8　內(nèi)、外螺紋的基本偏差

內(nèi)、外螺紋基本偏差的含義和代號取自《公差與配合》標準中的相對應(yīng)的孔和軸，但內(nèi)、外螺紋的基本偏差值系由經(jīng)驗公式計算而來，并經(jīng)過一定的處理。除H、h兩個所對應(yīng)的基本偏差值為0和孔、軸相同外，其余基本偏差代號所對應(yīng)的基本偏差值和孔、軸均不同而與其基本螺距有關(guān)。

規(guī)定諸如G、g、f、e這些基本偏差，主要是考慮應(yīng)給螺紋配合留著最小保證間隙，以及為一些有表面鍍涂要求的螺紋提供鍍涂層余量，或為一些高溫條件下工作的螺紋提供熱膨脹余地。內(nèi)、外螺紋的基本偏差值見表7-1-3。

表7-1-3　內(nèi)、外螺紋的基本偏差（摘自GB197－81）

（2）公差帶的大小和公差等級

國家標準規(guī)定了內(nèi)、外螺紋的公差等級，它的含義和孔、軸公差等級相似，但有自己的系列和數(shù)值，見表7-1-4。普通螺紋公差帶的大小由公差值決定。公差值除與公差等級有關(guān)外，還與基本螺距有關(guān)?？紤]到內(nèi)、外螺紋加工的工藝等價性，在公差等級和螺距的基本值均一樣的情況下，內(nèi)螺紋的公差值比外螺紋的公差值大32%。內(nèi)螺紋的公差值是由經(jīng)驗公式計算而得的。一般情況下，螺紋的6級公差為常用公差等級。

普通螺紋中徑和頂徑公差見表7-1-5、表7-1-6所列。

表7-1-4　螺紋的公差等級

表7-1-5　內(nèi)、外螺紋中徑公差（摘自GB197－81） （μｍ）

　表7-1-6　內(nèi)、外螺紋頂徑公差TD1、Td（摘自GB197－81）?。?mu;ｍ）

2、螺紋旋合長度、螺紋公差帶和配合選用

（1）螺紋旋合長度

螺紋的旋合長度分為短旋合長度、中等旋合長度和長旋合長度三種，分別用S、N、L表示。中等旋合長度為螺紋公稱直徑的0.5~1.5倍。設(shè)計時一般選用中等旋合長度N，只有當結(jié)構(gòu)或強度上需要時，才選用短旋合長度S或長旋合長度L。各種旋合長度的數(shù)值見表7-1-7。

表7-1-7 螺紋的旋合長度(摘自GB197-81)(mm)

（2）螺紋公差帶及其選擇

螺紋基本偏差和公差等級相組合成許多公差帶，給使用和選擇提供了條件，但實際上并不能用這么多的公差帶，一是因為這樣一來，定值的量具和刃具規(guī)格必然增多，造成經(jīng)濟和管理上的困難，二是有些公差帶在實際使用中效果不太好。因此，須對公差帶進行篩選，國家標準對內(nèi)、外螺紋公差帶的篩選結(jié)果見表7-1-8和表7-1-9。選用公差帶時可參考表中的注解。除非特殊需要，一般不選用表7-1-8、表7-1-9規(guī)定以外的公差帶。

螺紋公差帶的寫法是公差等級在前，基本偏差代號在后，這與光滑圓柱體公差帶的寫法不同，須注意。外螺紋的基本偏差代號用小寫，內(nèi)螺紋用大寫，表7-1-8、表7-1-9中有些螺紋的公差帶是由兩個公差帶代號組成的，其中前面一個公差帶代號為中徑公差帶，后面的一個為頂徑公差帶（對外螺紋是大徑公差帶，對內(nèi)螺紋是小徑公差帶）。當頂徑與中徑公差帶相同時，合寫為一個公差帶代號。

（3）精度等級和旋合長度

從表7-1-8、表7-1-9中可看出，對同一精度級而旋合長度不同的螺紋，中徑公差等級相差一級，如中等級的S、N、L其對應(yīng)的精度等級分別為5、6、7、級。這是因為同一精度級代表了加工難易程度的加工誤差（即實際中徑誤差、牙型半角誤差和單個螺距誤差）的水平相同，但同一級的螺紋用于短的旋合和長的旋合而產(chǎn)生的螺距累積誤差△PΣ是不相同的，后者要大

表7-1-8　內(nèi)螺紋的選用公差帶

表7-1-9? 外螺紋的選用公差帶

些。這是因為△PΣ值隨螺距的增多而增大，這就必然影響中徑當量?△PΣ也要隨旋合長度的增加而增加。為了保證螺紋的互換性，控制中徑誤差，因此在規(guī)定中徑公差時，顯然也要符合螺距累積誤差隨旋合長度的增加而逐漸增大的規(guī)律。這就是在表中，中徑公差對雖然屬于同一等級精度的螺紋，根據(jù)不同的旋合長度采取了公差等級相差一級的原因。

在表7-1-8、表7-1-9中對螺紋精度規(guī)定了三個等級，即精密級、中等級和粗糙級，它代表了螺紋的不同加工難易程度，同一級則意味著有相同的加工難易程度。

對螺紋精度選擇的一般原則是：精密級用于配合性質(zhì)要求穩(wěn)定及保證定位精度的場合；中等級廣泛應(yīng)用于一般的聯(lián)接螺紋，如用在一般機械、儀器和構(gòu)件中；粗糙級用于不重要的螺紋及制造困難的螺紋（如在較深肓孔中加工螺紋），也用于使用環(huán)境較惡劣的螺紋（如建筑用螺紋）。通常使用的螺紋是中等旋合長度的6級公差螺紋。

（4）配合的選用

由表7-1-8、表7-1-9所列的內(nèi)、外螺紋公差帶可以組成許多供選用的配合，但從保證螺紋的使用性能和保證一定的牙型接觸高度考慮，選用配合最好是H/g，H/h，G/h。如為了便于裝拆，提高效率，可選用H/g或G/h的配合，原因是G/h或H/g配合所形成的最小極限間隙可用來對內(nèi)、外螺紋的旋合起引導(dǎo)作用，表面需要鍍涂的內(nèi)、外螺紋，完工后的實際牙型也不得超過H（h）基本偏差所限定的邊界。單件小批生產(chǎn)的螺紋，宜選用H/h配合。

3、螺紋在圖樣上的標記

（1）單個螺紋的標記

完整的螺紋標記由普通螺紋標記、螺紋公稱直徑、細牙螺紋螺距、左旋螺紋標記、中徑公差代號、頂徑公差代號、旋合長度代號組成。

當螺紋是粗牙螺紋時，螺距不寫出；當螺紋為左旋時，在左旋螺紋標記位置寫“LH”字樣，右旋螺紋則不標出；當螺紋的中徑和頂徑公差帶相同時，合寫為一個；當螺紋旋合長度為中等時，不寫出；當旋合長度需要標出具體值時，應(yīng)在旋合長度代號標記位置寫出其具體值。

示例1：M20×2LH－7g6g－L

示例2：M10－7H

示例3：M10×1－6H－30

（2）螺紋配合在圖樣上的標記

標注螺紋配合時，內(nèi)、外螺紋公差代號用斜線分開，左邊為內(nèi)螺紋公差代號，右邊為外螺紋公差代號。

示例4：M20×2－6H/6g

4、螺紋的表面粗糙度要求

螺紋牙型表面粗糙度主要根據(jù)中徑公差等級來確定。表7-1-10列出了螺紋牙側(cè)表面粗糙度參數(shù)Ra的推薦值。

表7-1-10　螺紋牙側(cè)表面粗糙度參數(shù)Ra值?? （）

四、螺紋的檢測

1、綜合檢驗

對螺紋進行綜合檢驗時使用的是螺紋量規(guī)和光滑極限量規(guī)，它們都由通規(guī)（通端）和止規(guī)（止端）組成。光滑極限量規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋頂徑尺寸的合格性，螺紋量規(guī)的通規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋的作用中徑及底徑的合格性，螺紋量規(guī)的止規(guī)用于檢測內(nèi)、外螺紋單一中徑的合格性。

螺紋量規(guī)是按極限尺寸判斷原則而設(shè)計的，螺紋通規(guī)體現(xiàn)的是最大實體牙型邊界，具有完整的牙型，并且其長度應(yīng)等于被檢測螺紋的旋合長度，以用于正確的檢測作用中徑。若被檢的螺紋的作用中徑未超過螺紋的最大實體牙型中徑，且被檢螺紋的底徑也合格，那么螺紋通規(guī)就會在旋合長度內(nèi)與被檢螺紋順利旋合。

螺紋量規(guī)的止規(guī)用于檢測被檢螺紋的單一中徑。為了避免牙型半角誤差及螺距累積誤差對檢測的影響，止規(guī)的牙型常做成截短型牙型，以使止端只在單一中徑處與被檢螺紋的牙側(cè)接觸，并且止端的牙扣只做出幾牙。

圖7-1-9表示檢驗外螺紋的示例，用卡規(guī)先檢驗外螺紋頂徑的合格性，再用螺紋量規(guī)（檢驗外螺紋的稱為螺紋環(huán)規(guī)）的通端檢驗，若外螺紋的作用中徑合格，且底徑（外螺紋小徑）沒有大于其最大極限尺寸，通端應(yīng)能在旋合長度內(nèi)與被檢螺紋旋合。若被檢螺紋的單一中徑合格，螺紋環(huán)規(guī)的止端不應(yīng)通過被檢螺紋，但允許旋進最多2~3牙。

圖7-1-9　外螺紋的綜合檢驗

圖7-1-10為檢驗內(nèi)螺紋的示意。用光滑極限量規(guī)（塞規(guī)）檢驗內(nèi)螺紋頂徑的合格性。再用螺紋量規(guī)（螺紋塞規(guī)）的通端檢驗內(nèi)螺紋的作用中徑和底徑，若作用中徑合格，且內(nèi)螺紋的大徑不小于其最小極限尺寸，通規(guī)應(yīng)在旋合長度內(nèi)與內(nèi)螺紋旋合。若內(nèi)螺紋的單一中徑合格，螺紋塞規(guī)的止端就不通過，但允許旋進最多2~3牙。

圖7-1-10　內(nèi)螺紋的綜合檢驗

2、單項測量

（1）量針測量

量針測量螺紋中徑有單針測量和三針測量兩種測量方法。其特點是方法簡單，測量精度高。

單針法主要用于大直徑螺紋的中徑測量，其測量示意圖如圖7-1-11所示。

圖7-1-11　單針法測量螺紋中徑

圖7-1-12（a）為三針法測量螺紋中徑的示意圖。它是根據(jù)被測螺紋的螺距，選擇合適的量針直徑，按圖示位置放在被測螺紋的牙槽內(nèi)，夾在兩測頭之間。合適直徑的量針，是使量針與牙槽接觸點的軸間距離正好在基本螺距一半處，即三針法測量的是螺紋的單一中徑。從儀器上讀得M值后，再根據(jù)螺紋的螺距P、牙型半角及量針的直徑d0按下式（推導(dǎo)過程略）算出所測出的單一中徑d2s 。

d2s＝M－d01＋ ＋cot　　　　　　　　（1-8）

對于米制普通三角形螺紋，其牙型半角＝30°，代入上式得

d2s＝M－3 d0＋P　　　　　　　　　?。?-9）

當螺紋存在牙型半角誤差時，量針與牙槽接觸位置的軸向距離便不在處，這就造成了測量誤差，為了減小牙型半角誤差對測量的影響，應(yīng)選取最佳量針直徑d0（最佳）。由圖7-1-12（b）可知：

（a）　　　　　　　　　　　（b）

圖7-1-12　三針法測量螺紋中徑

d0最佳＝P　　　　　　　

所以最后的計算公式可簡化為

d2s＝M－?d0(最佳)　　　　　　　　　　　　?。?-10）

（2）用工具顯微鏡測量螺紋各參數(shù)

用工具顯微鏡測量屬于影像法測量，能測量螺紋的各種參數(shù)。如測量螺紋的大徑、中徑、小徑、螺距、牙型半角等幾何參數(shù)。

圖7-1-13　大型工具顯微鏡

1－目鏡　2－旋轉(zhuǎn)米字線手輪　3－角度讀數(shù)目鏡光源　4－光學(xué)放大鏡組　5－頂尖座　6－圓工作臺　7－橫向千分尺　8－底座　9－圓工作臺轉(zhuǎn)動手輪　10－頂尖　11－縱向千分尺　12－立柱傾斜手輪　13－連接座　14－立柱　15－立臂　16－鎖緊螺釘　17－升降手輪　18－角度目鏡

圖7-1-13為大型顯微鏡外觀圖，其組成部分為： 底座，用以支撐量儀整體； 工作臺，用以放置工件，工作臺中央是一個透明玻璃板，以使該玻璃板下的光線能透射上來，在目鏡視場內(nèi)形成被測工件的輪廓影像，工作臺可作橫向、縱向、轉(zhuǎn)位移動，并能讀出其位移值。 光學(xué)顯微鏡組，用于把工件輪廓影像放大并送至目鏡視場以供測量。 立柱，用于按裝光學(xué)放大鏡組及相關(guān)部件。

現(xiàn)以測量螺紋牙型半角為例，簡單介紹一下用工具顯微鏡測量螺紋幾何參數(shù)。

先將工件頂在工具顯微鏡上的兩頂尖間，接通電源后根據(jù)被測螺紋的中徑尺寸，調(diào)好合適的光闌直徑，轉(zhuǎn)動手輪12，使立柱14傾斜一個被測螺紋的螺旋角，轉(zhuǎn)動目鏡1上的調(diào)整螺釘，使目鏡視場的米字線清晰，松開螺釘16，轉(zhuǎn)動升降手輪17，使目鏡視場內(nèi)被測螺紋的牙型輪廓變得清晰，再旋緊螺釘16。

當角度目鏡18中的示值為0°0′時，表示米字線中間虛線A－A垂直于工作臺縱向軸線。將A－A線與牙型輪廓影像的一個牙側(cè)面相靠如圖7-1-14（a）所示，此時角度讀數(shù)目鏡中的示值即為該側(cè)牙型的半角值。

（a）　　　　　　　　　　　　　?。╞）

圖7-1-14　螺紋牙型半角的測量

為了消除被測螺紋安裝誤差對測量結(jié)果的影響，應(yīng)在左、右兩側(cè)面分別測出（Ⅰ）、（Π）、（Ⅲ）、（Ⅳ），見圖7-1-14（b），并計算出其平均值

（左）＝[（Ⅰ）＋（Π）]　　（右）＝[（Π）＋（Ⅲ）]　　　　　（1-11）

將它們與牙型半角的基本值比較，得牙型半角誤差值為

△（左）＝（左）－　　△（右）＝　（右）－　　?。?-12）

五、機床絲杠、螺母公差簡介

1、機床絲杠、螺母的基本牙型及主要參數(shù)

機床上的絲杠螺母機構(gòu)用于傳遞準確的運動、位移及力。絲杠為外螺紋，螺母為內(nèi)螺紋，其牙型為梯形。GB5796.1－86《梯形螺紋》規(guī)定的其基本牙型見圖7-1-15。主要幾何參數(shù)也在圖中示出。由圖7-1-15可知，絲杠、螺母的牙型為30°，牙型半角為15°。絲杠的大徑、小徑的基本尺寸，分別小于螺母的大徑、小徑的基本尺寸，而絲杠、螺母的中徑基本尺寸是相同的。

圖7-1-15　梯形螺紋的基本牙型

2、對機床絲杠、螺母工作精度的要求

根據(jù)絲杠的功用，提出了軸向的傳動精度要求，即對螺旋線（或螺距）提出了公差要求。又因絲杠、螺母有相互間的運動，為保證其傳動精度，要求螺紋牙側(cè)表面接觸均勻，并使牙側(cè)面的磨損小，故對絲杠提出了牙型半角的極限偏差要求、中徑尺寸的一至性等要求，以保證牙側(cè)面的接觸均勻性。

3、絲杠、螺母公差（JB2886－92）

（1）絲杠、螺母的精度等級

機床絲杠、螺母的精度分七級，即3、4、5、6、7、8、9級。其中3級精度最高，9級精度最低。各級精度的常用范圍是：3級和4級用于超高精度的坐標鏜床和坐標磨床的傳動定位絲杠和螺母。5、6級用于高精度的螺紋磨床、齒輪磨床和絲杠車床中的主傳動絲杠和螺母。7級用于精密螺紋車床、齒輪機床、鏜床、外圓磨床和平面磨床等的精確傳動絲杠和螺母。8級用于臥式車床和普通銑床的進給絲杠和螺母。9級用于低精度的進給機構(gòu)中。

（2）絲杠的公差項目

1）螺旋線軸向公差　螺旋線軸向公差是指絲杠螺旋線軸向?qū)嶋H測量值對于理論值的允許變動量。用于限制螺旋線軸向誤差。對于螺旋線軸向誤差的評定，分別在任意一個螺距內(nèi)、任意25mm、100mm、300mm的絲杠軸向長度內(nèi)以及絲杠工作部分全長上進行評定。在中徑線上測量。對螺旋線軸向誤差的評定，可以全面反映絲杠螺紋的軸向工作精度。但因測量條件限制，目前只用于高精度（3~6級）絲杠的評定。

2）螺距公差　螺距公差分兩種，一種用于評定單個螺距的誤差，稱單個螺距公差。單個螺距誤差是指單一螺距的實際尺寸相對于基本值的最大代數(shù)差，經(jīng)△P表示。另一種公差用于評定螺距累積誤差，稱為螺距累積誤差。螺距累積誤差是指在規(guī)定的軸向長度內(nèi)及絲杠工作部分全長范圍內(nèi)，螺紋牙型任意兩個同側(cè)表面的軸向尺寸相對于基本值的最大代數(shù)差，分別用△Pl和△PLu表示。測量時規(guī)定長度為絲杠螺紋的任意60mm，300mm的軸向長度。

評定螺距誤差不如評定螺旋線軸向誤差全面，但其方法比較簡單。常用于評定（7~9）級的絲杠螺紋。

3）牙型半角的極限偏差　當絲杠的牙型半角存在誤差時，會使絲杠與螺母牙側(cè)接觸不均勻，影響耐磨性并影響傳遞精度。故標準中規(guī)定了絲杠牙型半角的極限偏差，用于控制牙型半角誤差。

4）絲杠直徑的極限偏差　標準中對絲杠螺紋的大徑、中徑、小徑分別規(guī)定了極限偏差，用于控制直徑誤差。

對于配作螺母的6級以上絲杠，其中徑公差帶相對于基本尺寸線（中徑線）是對稱分布的。

5）中徑的一致性公差　絲杠螺紋的工作部分全長范圍內(nèi)，若實際中徑的尺寸變化太大會影響絲杠與螺母配合間隙的均勻性和絲杠螺紋兩牙側(cè)面螺旋面的一致性。因此規(guī)定了中徑尺寸的一致性公差。

6）大徑表面對螺紋軸線的徑向圓跳動　絲杠為細長件，易發(fā)生彎曲變形，從而影響絲杠軸向傳動精度以及牙側(cè)面的接觸均勻性，故提出大徑表面對螺紋軸線的徑向圓跳動公差。

（3）螺母的公差

對于與絲杠配合的螺母規(guī)定了大、中、小徑的極限偏差。因螺母這一內(nèi)螺紋的螺距累積誤差和半角誤差難以測量，故用中徑公差加以綜合控制。與絲杠配作的螺母，其中徑的極限尺寸是以絲杠的實際中徑為基值，按JB2886－92規(guī)定的螺母與絲杠配作的中徑徑向間隙來確定。

（4）絲杠和螺母的表面粗糙度

JB2886－92標準對絲杠和螺母的牙側(cè)面、頂徑和底徑提出了相應(yīng)的表面粗糙度要求，以滿足和保證絲杠和螺母的使用質(zhì)量。

4、絲杠、螺母的標記

示例1：T55×12－6

示例2：T55×12LH－6

由示例可見，絲杠、螺母標記的寫法是：絲杠螺紋代號T后跟尺寸規(guī)格（標稱直徑×螺距）、旋向代號（右旋不寫出，左旋寫代號LH）和精度等級。其中旋向代號與精度等級間用短橫線“－”相隔。上面的示例1所表示的公稱直徑為55mm，螺距為12mm，6級精度的右旋絲杠螺紋。示例2所表示的是公稱直徑為55mm，螺距為12mm，6級精度的左旋絲杠螺紋。

以上介紹的機床用梯形螺紋絲杠、螺母的公差項目與一般梯形螺紋的公差項目是不同的。這里介紹的有關(guān)機床梯形絲杠、螺母的公差內(nèi)容，源自JB2886－92《機床梯形螺紋絲杠、螺母技術(shù)條件》。具體的公差值，請查閱該標準。