退刀槽和普通螺纹的检测

《机械零件测量与检验》退刀槽和普通螺纹的检测——电子教案

数控技术专业

名师课堂资源开发小组

2016年2月

子任务4：退刀槽和普通螺纹的检测

某公司承接了一批轴和球轴零件的加工，由于人手紧缺，特请我们协助对轴零件上的键槽和球轴

上的成形面尺寸误差进行检测。如图5-1，2

图5-1 轴

图5-2

一、 零件尺寸公差的分析

从图样分析可知，螺纹轴零件形状较复杂，由圆角、倒角、螺纹、退刀槽等常见结

构组成，定形尺寸要求较高有0052.038-φ、0052.032-φ，0052.027-φ，0

039.020-φ，M27X2-6g ，查标准数

值GB/T 1800.1-2009可得其尺寸精度均介于IT8-IT9，定位尺寸要求较高的有20±0.08，其尺寸精度接近于IT10；总体尺寸72±0.15的精度介于IT11-IT12；其它均为未注线性尺寸公差。

螺套结构简单，仅内螺纹为普通三角形螺纹，牙型角为60°，其公称直径为40，螺距为2，中径和顶径公差带为6H ； 螺纹的相关专业术语及知识点

1） 螺纹的种类和使用要求

按用途可分为三类：

①紧固螺纹 主要用于紧固和连接零件。其牙型为三角形，如普通螺纹。对紧固螺纹

的使用要求是可旋合性和连接的可靠性。

②传动螺纹 主要传递动力和位移。其牙型为梯形、矩形和锯齿形等。对传动螺纹的

使用要求是传递动力要可靠，传动比要稳定。

③密封螺纹 主要用于密封，如各种机械设备的液压、气动、润滑和冷却等管路系统。

对密封螺纹的使用要求是密封性和连接的可靠性。如表5—1。

表6—1 螺纹的种类和用途

2） 普通螺纹主要几何参数

普通螺纹的几何参数有十个：大径（D 、d ）、小径（1D 、1d ）、中径（2D 、2d ）、 单一中径（S D 2、s d 2）、螺距（P ）和导程（Ph ）、牙型角（α）和牙侧角（1α、2α）、螺纹旋合长度、螺纹升角（?）、最大实体牙型、最小实体牙型。

图5—3 普通螺纹大径、小径

图5—4 普通螺纹中径、单一中径

中径（2D 、2d ）：一个假想的圆柱直径。牙型上：沟槽宽度=凸起宽度。注意：中径不是大径和小径的平均值。

单一中径（S D 2、s d 2）：一个假想的圆柱直径。牙型上：沟槽宽度=

P 2

1

。注意：螺距无误差，中径就是单一中径；螺距有误差，两者不相等。单一中径测量简便，可用三针法测得，

通常把单一中径近似看做实际中径。

图5—5 普通螺纹线数、螺距

对单线螺纹：Ph =P 对双线螺纹：Ph =n P

图5—6 普通螺纹牙型角、牙侧角

图5—7 普通螺纹旋合长度

互换性要求螺纹连接具有装配过程中的可旋合性、使用过程中的连接可靠性。影响螺纹

互换性的几何参数有五个：大径、中径、小径、螺距和牙侧角。因大径和小径处均留有间隙，一般不会影响其配合性质，故影响螺纹互换性的主要几何参数有三个：螺距、牙侧角和中径。 3）普通螺纹主要几何参数对互换性的影响 ①螺距误差对互换性的影响

螺距误差包括螺距偏差（P ?）和螺距累积误差（∑?P ）。螺距偏差（P ?）是指单个

螺距的实际尺寸与其基本尺寸之差。螺距累积误差（∑?P ）是指在规定的旋合长度内螺距偏差的累积值。螺距累积误差（∑?P ）为影响螺纹互换性的主要因素。

影响：螺距累积误差（∑?P ）使内、外螺纹牙侧产生干涉，影响装配的旋合性，从而影响使用的连接可靠性。如图5—7。

图5—8 螺距误差对互换性的影响 解决措施：

对于外螺纹：把外螺纹的中径2d 减少一个数值p f 至'2d 。 对于内螺纹：把内螺纹的中径2d 加大一个数值p f 至'

2d 。

p f 被称为螺距误差中径当量，)2

c o t (α

∑?=P f p ，对于牙型角

60=α的普通螺纹，

∑?=P f p 732.1。

②牙侧角偏差对互换性的影响

牙侧角偏差是指牙侧角的实际值与其基本值之差。它包括螺纹牙侧的形状误差和牙侧相对于螺纹

轴线的垂直的位置误差。

影响：牙侧角偏差会使内、外螺纹接合时发生干涉，接触面积减少，从而影响装配的旋合性和连接可靠性。如图5—8。

图5—9 牙侧角偏差对互换性的影响

解决措施：

对于外螺纹，把外螺纹的中径2d 减少一个数值αf 至'2d 。 对于内螺纹，把外螺纹的中径2d 增大一个数值αf 至'2d 。

αf 被称为牙侧角偏差中径当量。)(073.02211ααα?+?=K K P f ，1K 、2K 为左、右牙侧角偏差补偿系数。

对于外螺纹，当)21αα??（或为正值时，)(21K K 或取2；当)21

αα??（或为负值时，)(21K K 或取3。

对于内螺纹，当)21αα??（或为正值时，)(21K K 或取3；当)21

αα??（或为负值时，)(21K K 或取2。

③中径误差对互换性的影响

中径误差是指中径实际尺寸与中径基本尺寸的代数差。

影响：当外螺纹中径大于内螺纹中径时，影响螺纹装配的旋合性；当外螺纹中径过小，内螺纹中径又过大，则配合太松，会降低连接的可靠性。

五、普通螺纹的公差与配合 1、普通螺纹的公差带

（1）螺纹的公差等级：3、4、5、6、7、8、9，其中6级为基本级 外螺纹的公差等级：3、4、5、6、7、8、9； 内螺纹的公差等级：4、5、6、7、8。 （2）普通螺纹的公差特点

①内螺纹的基本偏差为上偏差，基本偏差代号有G 、H ，ES>0； ②外螺纹的基本偏差为下偏差，基本偏差代号有e 、f 、g 、h ，ei<0； ③查螺纹公差时，基本尺寸为公称直径（D 、d ）或螺距（P ）； ④螺纹公差值比同等尺寸公差值大；

⑤同一等级的内、外螺纹公差值也不同；

⑥内螺纹小径和外螺纹大径有公差。保证旋合不干涉。

（3）旋合长度

①短旋合长度S

容易加工和旋合，但联接稳定性差。

②长旋合长度L

内外螺纹旋合后，稳定性好，有足够的联接强度，但加工困难。

③中等旋合长度N

通常省略不写。

2、螺纹公差带的选择

普通螺纹的配合精度分为三个等级：精密级、中等级、粗糙级。

螺纹配合选择原则：满足使用要求，保证足够的联接强度，常选用的配合代号有：H/g、H/h、G/h等。

3、螺纹标记

（1）普通螺纹标记

举例：M10×1—5g6g—L、M12×1—6H—LH、M20×2—6H/5g6g—LH

（2）梯形螺纹标记

举例：Tr18×4LH—7h、T55×12—6

二、选用计量器具

根据零件尺寸精度要求，可选择以下量具进行测量：

零

件名称序

号

检测项目量具类别量具名称规格数量备注

螺纹轴

10

052

.0

38

-

φ

千分尺

外径千分尺

25-50（0.01）10把

如图5-6

20

052

.0

32

-

φ外径千分尺如图5-4

30

052

.0

27

-

φ外径千分尺

40

039

.0

20

-

φ外径千分尺0-25（0.01）10把

5 M27X2-6g 量规螺纹塞规M27X2-6g 10把

6 R5

量规半径规R1-7 5套

7 R5.5

8 R7

9 20±0.08

卡尺游标卡尺0-150（0.01）10把如图5-2 10 72±0.15

螺套

1 M40X2-6H 量规 螺纹塞规 M40X2-6H 5套 如图5-5

2 40±0.

3 卡尺

游标卡尺

0-150（0.01）

10把

3

60±0.3

相关技术测量知识 1、计量器具选用

选择计量器具时，要结合被测工件的外形、被测量位置、尺寸的大小和公差等级、生产类

型、具体检测条件等因素。以轴类零件中02

.005+为例，该尺寸为键槽宽度、公称尺寸为5mm ，公

差等级为IT8-IT9，生产类型为小批量，检测室内有5-30mm 的内测千分尺7把，50-250mm 内径千分尺5把，三爪内径千分尺暂无，18-35mm 内径百分表10套，常选用18-38内径百分表进行测量，其采用的测量方法有接触测量、相对测量和被动测量等,综合考虑选用5-30mm 的内测千分尺进行测量。

球轴零件中的圆弧面尺寸精度较高的有

033.014-R ，根据尺寸精度要求，选择特制V 形铁和百分表进行测量 ；其余R9、R2均为未注线性尺寸公差可按GB/T 1804-m 处理，故可选用R1-14.5的半径规进行测量。

1．测量方法

（1）综合检测

通常用螺纹量规，分为塞规和环规，如图5-10所示。

图5-10螺纹量规 （2）单项测量

①使用螺纹千分尺测量普通外螺纹中径； ②利用三针测量法测量梯形（普通）螺纹中径； ③使用工具显微镜测量螺距、中径、牙型半角等。

2、计量器具使用方法

3．测量步骤

（1）利用三针量法检测梯形螺纹的测量步骤

图5-2 三针量法检测梯形螺纹

①根据图纸中梯形螺纹的M值选择合适规格的公法线千分尺；

②擦净零件的被测表面和量具的测量面，按图将三针放入螺旋槽中，用公法线千分尺测量值记录读数；

③重复步骤②，在螺纹的不同截面、不同方向多次测量，逐次记录数据；

④判断零件的合格性。

（2）使用螺纹千分尺测量普通外螺纹中径的测量步骤

图5-3

①根据图纸上普通螺纹基本尺寸，选择合适规格的螺纹千分尺；

②测量时,根据被测螺纹螺距大小按螺纹千分尺附表选择1、2的测头型号,依图所示的方式装入螺纹千分尺,并读取零位值；

③测量时，应从不同截面、不同方向多次测量螺纹中径，其值从螺纹千分尺中读取后减去零位的代数值，并记录；

④查出被测螺纹中径的极限值，判断其中径的合格性。

（3）使用工具显微镜测量螺距、中径、牙型半角等的测量步骤

图5-4

①将工件安装在工具显微镜两顶尖之间，同时检查工作台园周刻度是否对准零位；

②接通电源，调节光源及光栏，直到螺纹影像清晰； ③旋转手轮，按被测螺纹的螺旋升角调整立柱的倾斜度；

④调整目镜上的调节环使米字线，分值刻线清晰，调节仪器的焦距，使被测轮廓影像清晰； ⑤测量螺纹各参数。 螺纹中径测量

图5-5 螺纹中径测量 （a ）将立柱顺着螺纹方向倾斜一个螺旋升角ψ；

（b ）找正米字线交点位于牙型沟槽宽度等于基本螺距一半的位置上，如上图所示；

（c ）将目镜米字线中两条相交60度的斜线分别与牙型影象边缘相压：记录下横向千分尺读数，得到第一个横向数值a1、a2 ；

（d ）将立柱反射旋转到离中心位置一个螺纹升角ψ，依照上述方法测量另一边影象，得到第二个横向读数a3、a4 ；

（e ）两次横向数值之差，即为螺纹单一中径：d2左=a4－a2 ，d2右=a3－a1，最后取两者平均值作为所测螺纹单一中径。

牙形半角测量

图5-6 牙形半角测量

（a ）调节目镜视场中的米字线的中虚线分别与牙型影象的边缘相压，此时角度目镜中显示的读数。即为该牙侧的半角数值；

（b ）分别测量相对的两个左半角和两个右半角，取代数和求均值，得出被测螺纹牙型左、右半角的数值。

螺距测量

图5-7 角度目镜

2)

4(2)1(2

)(2α

αα+＝左2

)

3(2)2(2)(2α

αα+＝

右

（a ）使目镜米字线的中心虚线与螺纹牙型的影象一侧相压；

（b ）记下纵向千分尺的第一次读数，然后移动纵向工作台，使中虚线与相邻牙的同侧牙型相压，记下第二次读数，两次读数之差即为所测螺距的实际值；

（c ）在螺纹牙型左右两侧进行两次测量，取其平均值为螺距的实测值：

（d ）根据螺纹精度要求，判定螺纹各参数的合格性。

三、零件尺寸精度的测量与检验

零件检测表(试件)：

注：1、评定结果：合格为OK,不合格为NG,重修为CG,特采为TG ；

2、检测量具：“A ”为0-25mm 外径千分尺；“B ”为0-125mm 游标卡尺；“C ”为5-30内测千分尺；“D ”为R1-7半径规；“E ”为R7-15半径规；“F ”为千分表+特制V 形块；

普通螺纹的检测方法

主要检测螺纹的螺距、牙型角和中径，此外，还有螺纹表面粗糙度等。

对于普通螺纹（三角螺纹），一般是采用综合测量法。而传动螺纹（梯形螺纹、锯形螺纹、蜗杆螺纹等），则是采用分项测量法，即分别测量螺纹的螺距、牙型角和中径。 1）综合测量法

用标准螺纹量规进行测量。通规（通端）通，止规（止端）止，则合格，否则，不合格。如图5—10。

图5—10 综合测量法 2）单项测量法

零件 图号

检测项目

实测值 评定结果 量具 量仪

检测

者

备注 尺寸

d max/l max dmin/lmin 轴

02

.00

5+ 5.02 4.98 5 OK C 王五

01.017-

17 16.9 16.95 OK A 12±0.2 12.2 11.8 11.96 OK B 3±0.1 3.1 2.9 2.98 OK B 球轴 R9±0.5

R9.5 R8.5 R9 OK E 李六 R2±0.25

R2.25 R1.75 R2 OK D 0033.014-R

R14

R13.967

R13.98

OK

E

2

)

n(n 右（左）实＋＝

P P P

①螺距测量用螺距规和样板测量，如图5—11。用专用装置测量，如图5—12。

图5—11 用螺距规和样板测量螺距

图5—12 用专用装置检测螺距

②牙型角测量用样板检测；用万能角度尺检测，如图5—13。

图5—13 用万能角度尺检测牙型角

③中径测量用螺纹千分尺测量，如图5—14；用三针法测量，如图5—15。

图5—14 螺纹千分尺

图5—15 用三针测量法

3）实际生产中普遍应用的单项测量方法——影像法

用万能工具显微镜测量螺距、牙型角和中径，如图5—16。

图5—16 万能工具显微镜

四、螺纹合格性判断

1．作用中径

当内外螺纹旋合时，实际起作用的中径。

（1）外螺纹螺距和牙型半角有误差时，须将外螺纹的中径减少一个值，才能旋合。所以，外螺纹的实际作用中径增大了。

d2m=d2单一+（f2/α+fp）

（2）内螺纹螺距和牙型半角有误差时，须将外螺纹的中径增大一个值，才能旋合。所以，外螺纹的实际作用中径变小了。

D2m=D2单一+（f2/α+fp）

2．合格性判断

——依据泰勒原则

外螺纹合格性判断：D2m≥D2min且D2单一≤D2max

内螺纹合格性判断：d2m≤d2max且d2单一≥ d2min