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

000构组成，定形尺寸要求较高有3800.052、320.052，270.052，200.039，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（D1、d1）、中径（D2、d2）、 单一中径（D2S、d2s）、螺距（P）和导程（Ph）、牙型角（）和牙侧角（1、2）、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（D2、d2）：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。

1P。注意：螺距无2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，

单一中径（D2S、d2s）：一个假想的圆柱直径。牙型上：沟槽宽度=

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=nP

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d2减少一个数值fp至d2。 对于内螺纹：把内螺纹的中径d2加大一个数值fp至d2。

 fp被称为螺距误差中径当量，fpPcot()，对于牙型角60的普通螺纹，

2fp1.732P。

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d2减少一个数值f至d2。 对于内螺纹，把外螺纹的中径d2增大一个数值f至d2。

f被称为牙侧角偏差中径当量。f0.073P(K11K22)，K1、K2为左、右牙侧角偏差补偿系数。

对于外螺纹，当（或2)为正值时，K1(或K2)取2；当（或2)为负值时，11K1(或K2)取3。

对于内螺纹，当（或2)为正值时，K1(或K2)取3；当（或2)为负值时，11K1(或K2)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： 零件序检测项目 量具类别 量具名称 名号 称 1 2 3 4 螺纹轴 5 6 7 8 9 10 规格 数量 备注 3800.052 3200.052 千分尺 外径千分尺 外径千分尺 25-50（0.01） 外径千分尺 外径千分尺 量规 螺纹塞规 0-25（0.01） M27X2-6g 10把 10把 10把 如图5-6 如图5-4 2700.052 2000.039 M27X2-6g R5 R5.5 R7 20±0.08 72±0.15 卡尺 量规 半径规 R1-7 5套 游标卡尺 0-150（0.01） 10把 如图5-2 1 螺套 2 3 M40X2-6H 40±0.3 60±0.3 量规 卡尺 螺纹塞规 游标卡尺 M40X2-6H 0-150（0.01） 5套 10把 如图5-5 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

0.02型、具体检测条件等因素。以轴类零件中50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。

0R140.033，根据尺寸精度要求，选择特制V形铁和球轴零件中的圆弧面尺寸精度较高的有

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。

(1)(4)螺距测量 2(左)＝222

(2)(3) 22

2(右)＝2 图5-7 角度目镜

（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：

P实＝Pn（左）＋Pn(右)2（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)：

零件 图号 检测项目 尺寸 0.02 50dmax/lmax 5.02 17 12.2 3.1 R9.5 R2.25 R14 dmin/lmin 4.98 16.9 11.8 2.9 R8.5 R1.75 R13.967 实测值 5 16.95 11.96 2.98 R9 R2 R13.98 评定OK OK OK OK OK OK OK 量具 检测者 C A B B E D E 李六 王五 结果 量仪 备注 轴 1700.1 12±0.2 3±0.1 R9±0.5 球轴 R2±0.25 R1400.033 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

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

②牙型角测量 ③中径测量 图5—12 用专用装置检测螺距 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

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