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螺纹的类型 螺纹知识
螺纹在产品占有极其重要的位置, 就用途而言,目前公司产品中所用到的绝大部份螺纹属于连接用螺纹,它包括米制普通螺纹（公制螺纹）、惠氏螺纹、美国统一螺纹及“柱/柱”配合的管螺纹.而“柱/锥”和“锥/锥”配合的管螺纹则同时具有连接和密封之双重功效.另外,我公司部份产品中所用的慢开阀芯(螺旋阀芯)的螺纹副则属于传动类螺纹,这类螺纹多为梯形螺纹、矩形螺纹或锯齿形螺纹,它们主要用于传动类用途,但也可用于连接用途. 今天，我将简单介绍一下几类常用螺纹的基本知识及其相关的加工工艺。因为本人才识有限，所编讲稿中必有一些错误之处，希望各位能及时给予指出与纠正，谢谢！
螺纹的分类方法
1) 用途分类法分为:
紧固螺纹、密封螺纹、管螺纹、传动螺纹、普通(或一般用途)螺纹、专用螺纹等.
2) 牙型分类法分为:
梯形螺纹、锯齿形螺纹、矩形螺纹、三角形螺纹、短(或矮)牙螺纹、60∘及55∘螺纹等.
3) 配合性质或型式法分为:
过渡配合螺纹、过盈配合螺纹、间隙配合螺纹、“锥/锥”配合螺纹、“柱/锥”配合螺纹、“柱/柱”配合螺纹等.
4) 螺距或直径大小分类法分为: 粗牙螺纹、细牙螺纹、超细牙螺纹、小螺纹等.
5) 单位分类法分为: 英制螺纹和米制螺纹.
6) 发明者姓氏或发明国分类法分为: 惠氏螺纹、美制螺纹、英制螺纹、统一螺纹等.
上述六种分类法中,用途分类法为最基本的分类方法.
卫浴行业常用螺纹汇总
卫浴行业常用螺纹的标注形式举列
第一章 公制普通螺纹
1.1 公制普通螺纹综述
普通螺纹是联接螺纹的基本形式,其牙型呈三角形,牙型角为60∘,它是米制螺纹中应用最广的一种螺纹.公制普通螺纹是销住欧洲、澳洲和国内产品中应用最为广泛的一种螺纹.
中国的普通螺纹标准与ISO标准基本相同,其它各国的米制普通螺纹标准也基本上与ISO标准相同．我们在这里介绍的就是中国的普通螺纹国家标准.其系列标准代号可在后面附录中查询.其它国家的公制普通螺纹标准如下:英国BS 3643;德国DIN 13;法国NF E03-013;日本JIS B0205、JIS B0207;国际ISO 68、ISO 261、ISO 724、ISO 965/1~965/3.日常的设计工作中应依椐产品销售地的不同选择相应的标准进行设计和生产指导.
在世界主要工业国中，德国和法国的普通螺纹使用米制而不用英寸制；日本的普通螺纹是米制和英寸制并存且以米制为主；而美、英虽也颁布了米制普通螺纹国家标准,但美国实际使用却较少，他大量使用的是英寸制统一螺纹.在英国米制普通螺纹的应用范围正逐渐扩大,大部分厂家现在同时使用米制普通螺纹和英寸制统一螺纹,早期的英寸制惠氏螺纹正逐步被淘汰.
普通螺纹要素尺寸由直径和螺距二者所组成.普通螺纹将螺纹大径的基本尺寸作为代表螺纹尺寸的直径即公称直径.其直径分为三个系列,规定应优先选用第一系列,其次是第二系列,第三系列尽可能不用.普通螺纹有粗、细牙之分,其中对小于和等于68mm的直径,可分为粗牙和细牙两种.对于大于68mm的螺纹,标准给定的所有规格全部为细牙螺纹.
普通螺纹的螺纹代号是由字母“M”、“公称直径X螺距”及“旋向”所组成的.螺纹代号中普通螺纹的粗牙螺距不标示但细牙螺距必标示,右旋普通螺纹在螺纹代号中其旋向“右”不标示, 但左旋必标示“左”. 如:M24 表示公称直径为24mm的粗牙右旋普通螺纹,其螺距为3mm. M24X1.5左表示公称直径为24mm、螺距为1.5mm、方向为左旋的细牙普通螺纹.
普通螺纹中公差带的两个要素是公差等级(表示公差带大小)和基本尺寸偏差(表示公差带位置)(见表1-1和表1-2).
表1-1 内、外螺纹各直径的公差等级
螺 纹 直 径 公 差 等 级
内螺纹小径D1 4、 5、 6、 7、 8
内螺纹中径D2 4、 5、 6、 7、 8
外螺纹大径d 4、 6、 8
外螺纹中径d2 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9
表1-2内、外螺纹的基本偏差
螺 纹 基 本 偏 差 公 差 带 位 置 描 述
内 螺 纹 G、 H H的基本偏差是下偏差且为零 G的基本偏差为下偏差是正值
外 螺 纹 e、 f、 g、 h h的基本偏差是上偏差且为零 e、f、g的基本偏差为上偏差是负值
考虑到旋合长度对螺纹的配合精度有一定影响,新国标将同一直径螺纹的旋合长度分为短、中、长三组,其螺纹旋合长度代号列于表1-3中.一般情况下尽可能采用中等旋合长度.螺纹精度由公差带和旋合长度共同组合而定,可分为精密、中等和粗糙三种.
Q/GOBO JS006-2002 ~3~
表1-3螺纹旋合长度
分 组 短旋合长度 中等旋合长度 长旋合长度
代 号 S N L
普通螺纹的螺纹公差带代号包括中径公差带代号与顶径(指外螺纹大径和内螺纹小径)公差带代号.中径或顶径公差带代号由公差等级数字和公差位置字母所组成,数字在前,字母在后.
1.2 公制普通螺纹公差带的选择
为了减少量刃具的规格,对内、外螺纹规定了一些常用公差带作为选用公差带.同时按短、中、长三组旋合长度给定了精密、中等、粗糙三种精度,见表1-4和表1-5.
表1-4 内螺纹选用公差带(GB197-81)
精 度 公差带位置G 公差带位置H
S N L S N L
精 密 4H 4H5H 5H6H
中 等 (5G) (6G) (7G) *5H *6H *7H
粗 糙 (7G) 7H
表1-5 外螺纹选用公差带(GB197-81)
精 度 公差带位置e 公差带位置f 公差带位置g 公差带位置h
S N L S N L S N L S N L
精 密 (3h4h) *4h (5h4h)
中 等 *6e *6f (5g6g) *6g (7g6g) (5h6h) *6h (7h6h)
粗 糙 8g (8h)
精密级主要用于精密螺纹,当要求配合性质变动较小时采用;
中等精度用于一般用途;
粗糙级在对精度要求不高或制造比较困难时采用.
内螺纹选用公差带共11种,外螺纹选用公差带共13种.其中的中等旋合长度下的6级公差带是最常用、最基本的公差等级.
选用公差带的原则
(1) 带*的公差带应优先选用,不带*的公差带其次,括号内的公差带尽可能不用.
(2) 大量生产的精制紧固件螺纹,推荐采用带方框的公差带.
(3) 内、外螺纹的选用公差带可以任意组合,即并不一定要求所选内、外螺纹的公差带在表中所处的位置一一对应,但为了保证足够的接触高度(即保证螺纹有足够的连接强度),完工后的零件最好组合成H/g、H/h或G/h的配合.对直径小于和等于1.4mm的螺纹副,应采用5H/6h或更精密的配合.通常米制普通螺纹多组合成6H/6g和7H/8g,其中6H/6g属中等精度用于一般要求的螺纹,而7H/8g属粗糙级用于精度要求不高的螺纹.对于不同配合要求的螺纹应选择相适应的内、外螺纹公差带进行组合.特别是需要涂镀保护层的螺纹在组合选择中还应结合工厂镀前螺纹尺寸的控制方式及镀后的合格率情况做出综合评估和选择.这一点目前在公司也算是一大难题,虽然属于加工工艺方面的难题,但产品结构设计人员也可在平时的工作中加以关注和研究.
英国BS 5412和欧洲EN 817的水龙头标准中就明确规定起泡器产品上选公制普通细牙螺纹副M22X1-6H/6g 、M24X1-6H/6g或M28X1-6H/6g.
可见在水龙头行业中,公制普通螺纹一般应组合成6H/6g.对于精度要求不高的非重要用途的螺纹副,从制造成本上考虑可组合成7H/8g.卫浴配件产品上的公制螺纹一般均可组合成7H/8g.但对直径小于和等于1.4mm的螺纹副,应采用5H/6h或更精密的配合,以保证其有足够的连接强度.
1.3 公制普通螺纹的标记方法
a.螺纹的完整标记由螺纹代号、螺纹公差带代号和螺纹旋合长度代号所组成.
b.螺纹公差带代号包括中径公差带代号与顶径(指外螺纹大径和内螺纹小径)公差带代号.公差
带代号是由表示其大小的公差等级数字和表示其位置的字母所组成,例如:6H、6g、7H、8g等.
c.在一般情况下,不标注螺纹旋合长度,其螺纹公差带按中等旋合长度确定.必要时,在螺纹公差
带代号之后加注旋合长度代号S或L,中间用“-”分开.例如: M10-5g6g-S M10-7H-L
普通螺纹标记示例如下:
M10左-5g6g M10X1-6H
顶径公差带代号
中径公差带代号 中径和顶径公差带代号(相同)
螺纹代号 螺纹代号
d.内、外螺纹装配在一起,其公差带代号用斜线分开,左边表示内螺纹公差带代号,右边表示外
螺纹公差带代号.例如:
M20X2-6H/6g M10X2左-6H/5g6g
目前,我公司产品资料中，对于公制普通螺纹大多只是标注了螺纹代号如:M4、M5和M12X1等,实际上这只是标注了螺纹的规格，是一种不完整的标记,会给生产技术的准备工作带来不便,从而在一定程度上影响了产品的生产质量。因此，在今后有必要时，R&D部会逐步规范螺纹的标注，使螺纹要求的途述更为完整。.
1.4 公制普通内螺纹攻丝前底孔加工用钻头直径之经验计算公式(参考用)
加工钢件、紫铜等塑性材料时:
钻头直径D-p (单位:毫米)
加工铸铁、青铜及黄铜等脆性材料时:
钻头直径D-(1.05~1.1)p (单位:毫米)
式中D---内螺纹大径(毫米) p---螺纹螺距(毫米)
1.5 公制普通外螺纹套丝前圆杆直径的经验估算公式(参考用)
圆杆直径d-0.13p (单位:毫米)
式中d---外螺纹大径(毫米) p---螺纹螺距(毫米)
第二章 公制梯形螺纹
2.1 公制梯形螺纹综述
梯形螺纹属于传动螺纹的一种常见形式,牙型角呈30∘,中国梯形螺纹标准与ISO国际标准基本相同,而不同国家的梯形螺纹都存在一定的差异,使用时应注意相应的标准规范.我们在这里介绍的主要是中国的梯形螺纹国家标准（GB/T 5796-86）.公司在部份水龙头产品的慢开阀芯（螺旋阀芯）上有该种螺纹副的使用. 详情可查阅由中国计量出版社出版,徐孝恩等主编的《螺纹标准与检验手册》.其它国家的米制梯形螺纹标准如下:英国BS 5346:德国DIN 103;法国NF E03-615~618;日本JIS B0216;国际ISO 2901~2904.
梯形螺纹的直径分有三个系列,应优先选择第一系列直径.在每个直径所对应的诸螺距中应选择优先选择的螺距.符合GB/T 5796-86标准的梯形螺纹用“Tr”表示.单线螺纹的尺寸规格用“公称直径X螺距”表示;多线螺纹用“公称直径X导程(P螺距)”表示,单位均为MM.当纹为左旋时,需在尺寸规格之后加注“LH”,右旋不注出.
例如:单线螺纹 Tr40X7 多线螺纹 Tr40X14(P7)LH .
梯形螺纹中公差带的两个要素是公差等级(表示公差带大小)和基本尺寸偏差(表示公差带位置)(见表2-1和表2-2).
表2-1 内、外螺纹各直径所对应的公差等级
直 径 公 差 等 级
内螺纹小径D1 4
外螺纹大径d 4
内螺纹中径D2 7 8 9
外螺纹中径d2 (6) 7 8 9
外螺纹小径d3 7 8 9
注:6级公差仅是为了计算7、8、9级公差值而列出的.
表2-2 内、外螺纹中径的基本偏差
螺 纹 基 本 偏 差
内 螺 纹 H
外 螺 纹 c e h
注：内螺纹的大、中、小径只有一种公差带位置H,其基本偏差为零;外螺纹大径和小径也只有一种公差带位置h.外螺纹中径有三种公差带位置h、e和c,h的基本偏差为零、e和c的基本偏差为负值.螺纹直径的公差值和基本偏差值查表获得后便可计算出螺纹直径的另一偏差值．
本标准按公称直径和螺距的大小将旋合长度分为N、L两组．N代表中等旋合长度，L代表长旋合长度．旋合长度的数值可通过查表获取．
2.2 公制梯形螺纹精度与公差带的选用
由于标准对内螺纹小径D1和外螺纹大径d只规定一种公差带(4H、 4h),标准还规定外螺纹小径d3的公差位置永远为h,公差等级数与中径公差等级数相同,故梯形螺纹仅选择并标记中径公差带,代表梯形螺纹公差带.本标准对梯形螺纹规定了中等和粗糙两种精度,其选用原则是:中等级为一般用途中使用,粗糙级对精度要求不高时采用.一般情况下应按表2-3之规定选用中径公差带.
表2-3 内、外螺纹选用公差带
精 度 内 螺 纹 外 螺 纹
N L N L
中 等 7H 8H 7h 7e 8e
粗 糙 8H 9H 8e 8c 9c
公司水龙产品中的公制梯形螺纹副其公差带可组合成7H/7e.且产品图上应有牙型图并标注三径、螺距、牙型角及公差.
多线螺纹的顶径公差和底径公差与单线螺纹相同.多线螺纹的中径公差是在单线螺纹中径公差的基础上按线数不同分别乘一系数而得,各种不同线数的系数见表2-4.
表2-4 多线螺纹线数与中径公差之系数
线 数 2 3 4 ≥5
系 数 1.12 1.25 1.4 1.6
2.3 公制梯形螺纹的标记方法
梯形螺纹的完整标记是由梯形螺纹代号、公差带代号及旋合长度代号组成.梯形螺纹代号前面已描述过了,梯形螺纹公差带代号只标注中径公差带,当旋合长度为N组时,不标注旋合长度代号.当旋合长度为L组时,应将组别代号L写在公差带代号的后面,并用“-”隔开.特殊需要时可用具体旋合长度数值代替组别代号L.梯形螺纹副的公差带要分别注出内、外螺纹的公差带代号.前面的是内螺纹公差带代号,后面的是外螺纹公差带代号,中间用斜线公开.标记示例如下:
内螺纹 Tr40X7-7H 左旋外螺纹 Tr40X7LH-7e
外螺纹 Tr40X7-7e 螺 旋 副 Tr40X7-7H/7e
旋合长度为L组的多线螺纹 Tr40X14(P7)-8e-L 旋合长度为特殊需要时的螺纹 Tr40X7-7e-140
公司以往产品图中的公制梯形螺纹标记中都只是标注了梯形螺纹的代号如:Tr10X2-左旋 等, 实际上这只标注了螺纹的规格，是一种不完整的标记,会给生产技术的准备工作带来不便,以后在产品图中应做出完整的标记如: Tr10X2-左旋的正确标记应为Tr10X2LH-7e.
第三章 美国、英国和加拿大统一螺纹
3.1 统一螺纹综述
统一螺纹是北美地区产品上应用最为广泛的一种螺纹.其美国标准号为ANSI B1.1,它是起源于美国、英国和加拿大三国的一种一般用途的英制螺纹,用途及适用范围与普通螺类似,其牙型角呈60∘,它属于英寸制普通螺纹类.统一螺纹直径/螺距组合按螺距分级有3个系列,即粗牙UNC,细牙UNF和特细牙UNEF系列;不变螺距有8个系列,即4UN,6UN,8UN,12UN,16UN,20UN,28UN和32UN系列。
UNC粗牙螺纹系列通常在批量生产的螺栓、螺钉、螺母和其它一般工程上采用.低抗拉强度的材
料如铸铁、低碳钢和其它软材料上加工的内螺纹应采用粗牙螺纹,以使内螺纹获得最佳的脱扣强度.UNC螺纹适用于要求快速装拆或有可能产生腐蚀和轻微损伤的部位.
UNF细牙螺纹系列适用于不宜采用粗牙螺纹的螺栓、螺钉、螺母和其它应用场合.UNF螺纹具有比粗牙螺纹大的抗拉应力面积.当要求外螺纹和相配内螺纹的脱扣强度等于或高于外螺纹零件的抗拉承载能力时,宜采用细牙螺纹.细牙螺纹还适用于短旋合长度、小螺纹升角或壁厚要求细牙螺距的场合.若外螺纹的最大强度没有要求,则细牙螺纹也可用于低强度材料上加工的内螺纹,但必须选择合适的旋合长度,以满足上述脱扣强度要求.尺寸小于和等于1英寸的细牙螺纹适用于螺栓、螺钉、螺母和其它紧固件.尺寸大于1英寸,细牙螺纹不适用,除非内外螺纹的材料相同.
UNEF超细牙螺纹系列适用于薄壁管、薄螺母、短套筒或短接头等要求短旋合长度和更小螺距的场合.一般来说,它也适用于上面对细牙螺纹规定的几种情况.
UN不变螺距系列为UNC、UNF和UNEF系列无法满足的特殊设计要求提供了范围很广的直径/螺距组合.它用于多次装拆的零件或利于重新翻修螺纹的零件.从不变螺距系列中选择螺纹时,尺寸大于1英寸的大直径系列应尽可能优先选择8牙、12牙或16牙系列.
对于高温高强度使用场合,尺寸为0.25~1英寸的螺纹建议采用粗牙螺纹系列,而尺寸大于1英寸的,最好采用8牙系列.8UN现已广泛用来代替直径大于1英寸的粗牙螺纹系列.12UN现已成为直径大于1.5英寸的细牙系列的延续部份.16UN也成为了直径大于1.6875英寸超细牙系列的延续部份.
在统一螺纹中,UNS类属于特殊统一螺纹系列,其常被归类为薄壁管用类螺纹,但并非全为薄壁管用,只有27牙系列常被归类为薄壁管用螺纹.公司销售到北美地区的水龙头产品,其起泡器用螺纹多为27牙的UNS螺纹,且最常用的三种规格是:15/16-27UNS、55/64-27UNS和13/16-27UNS.
3.2 统一螺纹的精度等级及选择原则
统一螺纹规定了六个不同等级,即1A、2A、3A级(外螺纹)和1B、2B、3B级(内螺纹).
1A、1B级螺纹是针对武器装备和某些特殊使用之要求而规定的螺纹等级.即要求能简便迅速地装配或螺纹有轻微损伤和活动也能进行装配的场合.
2A、2B级螺纹是一般用途之螺栓、螺钉和类似之螺纹紧固件最常用的标准螺纹.
3A、3B级螺纹用于螺纹配合之松紧度、导程和半角的精度要求较高的场合,3A和3B级螺纹只用于高精度之设备,它要靠有效的测量和检测手段才能获得.
3.3 统一螺纹的标记方法
统一螺纹的标记顺序是:用分数(或小数或No.编号)表示的公称尺寸、每英寸牙数、螺纹系列代号、螺纹等级代号和螺纹旋向.
公称尺寸为基本大径,当不能用分数表示时,公称尺寸用四位小数表示,第四位小数为零可省略.
螺纹系列代号是指UNC、UNF、UNEF及其它UN系列.
螺纹等级代号为1A、1B、2A、2B、3A、3B,其中A和B分别指外螺纹和内螺纹.
例:No.10-32UNF-2B
0.6875-16UN-3A
3/8-16UNC-2A-LH
左旋螺纹(右旋螺纹不标注)
螺纹等级代号(内螺纹为B、外螺纹为A)
螺纹系列代号(UNC、UNF、UNEF、UN、UNS等)
每英寸牙数
公称尺寸(No.编号形式、分数形式、小数形式)
一般来讲，统一螺纹的公称尺寸要求用No.编号形式或分数形式表示. 无No.号或不能化成分数
式的才可用小数表示.如:1 1/4-18UNEF-2B、15/16-27UNS-2A、No.6-32UNC-2B、1 1/8-20UN-2A等.
3.4统一螺纹中内螺纹小径之孔刀尺寸经验计算公式(参考用)
孔刀尺寸Dx25.4-1.08x25.4/n+0.15 (单位:毫米)
D为统一螺纹公称尺寸(英寸) n为每英寸牙数
3.5统一螺纹中外螺纹大径之套刀尺寸经验计算公式（参考用）
套刀尺寸dx25.4-0.13x25.4/n (单位:毫米)
d为统一螺纹公称尺寸(英寸) n为每英寸牙数
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