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欧美紧固件螺纹的检验方法研究
    发布日期:2018-08-30 

  1 紧固螺纹的分类

  紧固螺纹可分为:紧固螺纹、管螺纹及传动螺纹三大类。普通螺纹又可按计量单位和发明国分为三种螺纹,即米制、美制、英制螺纹。

  1.1 米制普通螺纹

  米制螺纹基本牙型是等边三角形牙顶牙底截短的轮廓,牙型角60°,螺纹用字母M(表示米制普通螺纹)标记,规格大小以公称直径和螺距表示,计量单位为毫米,即米制,主要标准有:

  1)国际标准 ISO68-1、ISO261、ISO965-1、-2、-3《米制普通螺纹》;

  2)中国标准 GB/T192~193、196~197、9145 《普通螺纹》;

  3)德国标准 DINISO68-1、261、965-1、-2、-3 《米制普通螺纹》;

  4)日本标准 JISB0205-1~-4、B0209-1~-5《米制普通螺纹》;

  5)澳大利亚标准 AS1275《米制普通螺纹》;

  6)美国米制标准 ASMEB1.1M《米制普通螺纹》;

  7)美国米制标准 ANSIB1.3M-1983(R2001)《米制螺纹量规和测量》。

  1.2 美制普通螺纹

  其螺纹基本牙型是等边三角形牙顶牙底截短的轮廓,牙型角60°(与米制螺纹牙型相同),螺纹规格用公称直径和每英寸内的牙数标记,计量单位为英寸。

  螺纹代号有:

  UNC/UNRC(统一粗牙螺纹/外螺纹牙底为圆弧的粗牙螺纹);

  UNF/UNRF(统一细牙螺纹/外螺纹牙底为圆弧的细牙螺纹);

  UNEF/UNREF(统一超细牙螺纹/外螺纹牙底为圆弧的超细牙螺纹);

  UN/UNR(统一恒定螺距螺纹/外螺纹牙底为圆弧的恒定螺距螺纹);

  UNS(特殊系列的统一螺纹)等。其中,商品紧固件常用粗牙和细牙(UNC/UNF、UNRC/UNRF)螺纹系列和4UN、6UN、8UN、12UN、28UN、32UN等恒定螺距系列螺纹。

  该螺纹和螺纹量规标准主要有:

  1)美国ASMEB1.1-2002《统一英寸螺纹》;

  2)美国ASMEB1.2-1983(R2001)《统一英寸螺纹量规和测量》;

  3)美国ASMEB1.3M-1992(R2001)《统一英寸螺纹尺寸接收检验方法》。

  1.3 英制普通螺纹

  英制螺纹基本牙型是等腰三角形牙顶和牙底圆弧过渡相切的轮廓,牙型角为55°,螺纹用公称直径和每寸内的牙数标记,计量单位为英寸。螺纹代号包括BSW(惠氏粗牙螺纹)、BSF(惠氏细牙螺纹)、Whit(非标准系列惠氏螺纹)和Whit.S(选择系列的惠氏螺纹)。其中,商品紧固件常用BSW和BSF系列。该螺纹的标准主要有:

  1)英国BS84-1966《圆柱惠氏螺纹》;

  2)英国BS919-2-1966《惠氏螺纹和BA螺纹量规极限和公差》。

  2 螺纹检验

  1)由于螺纹检测领域存在许多认识误区、一定的风险和经济性的要求,给螺纹产品验收带来许多麻烦,给机械产品质量埋下许多隐患。

  2)由于螺纹检验的不统一性给出口贸易双方的检验带来了许多质量的争议。

  3)为从根本上扭转这种被动局面,美国在螺纹检测方面进行了大量技术研究,提出了紧固螺纹检测体系标准。这在国际上是比较先进和完善的一套螺纹检验方法。

  2.1 螺纹检验目的

  美国ANSI/ASMEB1.3-1979《螺纹尺寸接收检验方法》标准中指出:

  任何螺纹配合均存在二个问题。

  1)内、外螺纹能否顺利装配在?(互换性或适配性)

  2)装配后的螺纹能否承受一定负荷?(机械强度)

  除以上二点之外,其它均是次要的。如果所用紧固件的内、外螺纹不能配合,就不能组装零件;如果装配后的螺纹不能承受一定负荷,或组装后早期就毁坏,就失去螺纹紧固的作用。

  2.2 美国规定螺纹检验的三种方法

  影响螺纹的装配,是由螺纹大径、中径、小径、牙侧角、导程角、螺距等各种螺纹参数相互的作用,直接反映到螺纹的作用中径上,即配合尺寸。

  一直以来螺纹各要素的检验和测量,判定螺纹的合格性,争议是比较大的,各国标准都不统一。为规范统一螺纹的检验测试方法,美国在1979年首先颁布了ANSI/ASMEB1.3-1979(2001年确认)《螺纹尺寸接收检验方法》标准,较好地解决统一了这个问题。该标准规定了螺纹三种测量方法,即“21”方法、“22”方法和“23”方法,具体内容是:

  1)方法“21”:为确保螺纹在规定的旋合长度范围内的互换性,通规检验螺纹的最大实体尺寸,止规LO或HI检查螺纹作用中径。

  2)方法“22”:为确保螺纹在规定的旋合长度范围内的互换性,通规检验螺纹的最大实体尺寸时,也要控制螺纹全长的最小实体尺寸,其它螺纹要素尺寸不检验。

  3)方法“23”:为确保螺纹在规定的旋合长度范围内的互换性,除用通规检验螺纹的最大实体尺寸,还要控制螺纹全长的最小实体尺寸和其它所有螺纹要素:如导程角、半角、椭圆度、锥度等。

  美国IFI-7版紧固件汇编中规定的商品紧固件的螺纹检验一般采用“21”方法。

  外螺纹检验标记方式:

  1/420UNC2A――(21)

  即用2A螺纹环规GO通规综合检验1/4-20-UNC螺纹各个要素的最大实体尺寸;用2ALO止规检查螺纹作用中径,还检查螺纹大径,作出合格与否的判断。

  内螺纹检验标记方式:

  1/420UNC2B――(21)

  即用螺纹塞规的2BGO通规综合检验1/4-20-UNC内螺纹各个要素的最大实体尺寸;2BHI止规检查螺纹作用中径,还检查螺纹小径,作出合格与否的判断。

  2.3 量规的使用原则

  2.3.1 工作量规和验收量规

  在螺纹的日常检验中,经常出现对使用量规的争议。也就是说检验螺纹时,在用新量规和旧量规检验同一工件的螺纹所出现不同的检验结论。这在出厂检验和日常出口贸易中是经常发生的,是争议最多的一项检验事件。

  国际标准ISO3269-2000《紧固件验收检查》(GB/T90.1-2002,IDT)及其它国外标准中,对螺纹的检验,及对其他尺寸的检验方法的要求是不同的。即采用螺纹量规检验商品紧固件螺纹是唯一可最终判定验收与否的测量方法。

  标准第4.4条规定:“检查中使用量规和测量仪器时,如果紧固件的尺寸和性能均在规定的极限范围内,则不应决定拒收任何紧固件。如有争议,应使用直接测量。但不适用于螺纹检查。用量规检验螺纹是决定性的”。

  为解决因采用的新旧不同程度的量规,其量规螺纹实际极限(新与旧的磨损)不同而产生的争议,这在我国GB/T3934--1983《普通螺纹量规》(ISO1502)中规定了“验收螺纹量规:系指检验部门或用户代表在验收工件螺纹时所用的螺纹量规”;同时在其第1.6条中还规定:“当检验中发生争议时,若判断工件螺纹为合格的螺纹量规是符合本标准规定的,则该工件螺纹应作为合格处理。”。在美国标准ANSI/ASME B1.2《统一UN/UNR英寸螺纹系列量规和测量》标准中,也提出量规分工作量规和验收量规的二种量规(X偏差)。在实际使用上,推荐采用如下方法。

  工作量规一般用于生产过程的螺纹检验的量规。

  即用新的或较新通规,旧的或接近磨损极限的止规作为工作量规。

  验收量规一般用于企业检验部门或用户代表判定螺纹是否合格的仲裁性的量规。

  即用旧的或接近磨损极限的通规,新的或较新的止规作为验收量规。

  2.3.2 检验方法

  1)用通规检验螺纹时,规定不借用任何工具,用手不用过大的力,将通规“GO”自由旋入螺纹全长。那么作用在量规上的力究竟应用多大?美国IFI紧固件协会提出螺纹检验时,作用在量规上允许最大扭矩为12倍公称直径英磅。

  2)用止规检验螺纹时,用手不用过大的力,将止规“NOGO”或“HI”旋入螺纹并止住,以退出螺纹考核。

  3)各国标准规定允许螺纹止规进入螺纹牙数和标准的依据:

  ① 米制螺纹通、止规的检验标准依据:

  国际标准ISO1502《普通螺纹量规与检验》(GB/T3934-1983)标准“总则”规定:

  内螺纹止规不允许进入2牙。对产品的有效螺纹少于3牙,止规不允许进入螺纹。

  外螺纹止规不允许进入2牙。对产品的有效螺纹少于3牙,止规不允许进入螺纹。

  ② 美制螺纹通、止规的检验标准据:

  美国标准ANSI/ASMEB1.2《统一螺纹量规》标准中规定:

  内螺纹在该标准的第4.2节规定:

  HI螺纹止规不允许进入3牙。

  外螺纹在该标准的第5.2节规定:

  LO螺纹止规不允许进入3牙。

  ③ 日本螺纹通、止规的检验标准依据

  日本标准JISB052《公制普通螺纹量规极限》,第9节“螺纹量规的使用目的与使用方法”中规定:

  内螺纹止规不允许进入2牙,对产品的螺纹小于3牙,止规不允许进入螺纹。

  外螺纹止规不允许进入2牙,对产品的螺纹小于3牙,止规不允许进入螺纹。

  ④ 光滑量规的通规自由通入螺纹全长

  光滑止规允许进入量:(Z1+Z2)≤1/2 H(或m)

  式中:Z1、Z2�D止规进入量;

  H(或m)�D指螺母高度。

  ⑤ 螺纹量规要自由通过产品有效螺纹全长。

  参考文献:

  [1]ASME B1.2 Gages and Gaging for Unified Inch Screw Threads.

  [2]ANSI B1.3MScrew Thread Gaging Systems for Dimensional Acceptability - Inch and Metric Screw Threads.

  [3]ISO 3269Fasteners -- Acceptance inspection.

  [4]ISO 1502 general-purpose metric screw threads -- Gauges and gauging.

  [5]GB/T 3934 《普通螺纹量规》.

  [6]GB/T 90.1《紧固件验收检查》.

  [7]JIS B052《公制普通螺纹量规极限》.

  [8]BS 84 Parallel screw threads of Whitworth form.

  [9]BS 919-2 Screw gauge limits and tolerances. Specification for gauges for screw threads of Whitworth and B.A. forms.

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