螺纹量规用户须知60.docx

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螺纹量规用户须知60

第一章螺纹量规的基本知识

螺纹量规是检验螺纹尺寸是否符合规定的量规。

螺纹塞规用于检验内螺纹。

螺纹环规用于检验外螺纹。

§1—1螺纹概述

螺纹是一种重要的、常用的结构要素。

螺纹主要用于结构联接、密封联接、传动、读数和承载等场合。

从一般使用条件到恶劣条件（高温、高压、严重腐蚀），从粗糙级别到很精密，从日常生活用品到精密机械，总之应用广泛。

螺纹按截形分，三角形（等边、等腰、锯齿等）和特形（如圆弧）螺纹。

螺纹又分圆柱和圆锥螺纹。

一、圆柱螺纹

1、普通螺纹（又称米制或公制螺纹）

轴向截形为等边三角形（基本牙型为平顶），牙型角60°。

新标GB192～197。

旧标GB192～197—63。

旧标分1、2和3级。

细牙还有2a级。

新标内螺纹4～8级，外螺纹3～9级。

2、美标统一螺纹（又称60°英制螺纹）

轴向截形为等边三角形（基本牙型为平顶），牙型角60°。

它是美、英和加拿大制定的60°英制系列螺纹。

美国联邦标准FED－STD－H28/2～3、美国国家标准ANSIB1.1。

它有UNC、UNF、UNEF、UN、UNS系列（旧标分别为NC、NF、NEF、N、NS）。

外螺纹级别1A～3A，内螺纹级别1B～3B。

3级最精密。

常用2级。

3、非螺纹密封的管螺纹（旧标称圆柱管螺纹）。

轴向截形为等腰三角形（基本牙型为圆顶圆底），牙型角55°。

新标GB7307。

旧标ГОСТ6357—52。

旧标分2和3级。

新标外螺纹分A和B级，内螺纹分标准级（无代号）和D级。

为了避免英寸符号“″”的出现，去掉它后只留下螺纹公称直径数值，并把它称为尺寸代号。

对于所述管螺纹，其尺寸代号为英寸公称孔径。

由于存在管壁厚度，因此管螺纹直径大于管螺纹公称直径。

例如，尺寸代号1（11牙/25.4mm）的管螺纹，大径33.249、中径31.77、小径30.291，这三个直径均大于管螺纹公称直径25.4。

而统一螺纹和55°英制螺纹不如此，它们的螺纹尺寸与公称直径直接相关。

4、梯形螺纹

轴向截形为等腰三角形（基本牙型为平顶平底），牙型角30°。

新标GB5796。

旧标GB784、785—65。

旧标分1、2和3级。

新标分7～9级，内螺纹7H、8H和9H，外螺纹7h、7e、8e、8c和9c。

美标梯形螺纹FED—STD—H28/12和短牙梯形螺纹FED—STD—H28/13（分别与美国国家标准ANSIB1.5和B1.8对应），牙型角29°。

尺寸为英寸。

一般用途的梯形螺纹有2G、3G和4G三个级别，对中梯形螺纹有2C、3C、4C、5C和6C五个级别。

其中2G和2C公差最大。

短牙梯形螺纹不分级。

5、其它螺纹

锯齿螺纹轴向截形为不对称三角形。

美标圆柱管螺纹NPSM和NPSL轴向截形为等边三角形，牙形角60°。

气瓶专用螺纹PG80，轴向截形为等腰三角形（基本牙型为圆顶圆底），牙形角55°。

特形螺纹如滚珠丝杆和钎杆螺纹属圆弧形螺纹。

二、圆锥螺纹

1、用螺纹密封的管螺纹（旧称圆锥管螺纹或威氏螺纹）

轴向截形为三角形（基本牙型为圆顶圆底），牙型角55°。

锥度1：

16。

新标GB7306。

旧标ГОСТ6211—52。

2、60°圆锥管螺纹（旧称圆锥螺纹或布氏螺纹）

轴向截形为三角形（基本牙型为平顶），牙型角60°。

锥度1：

16。

旧标ГОСТ6211—52。

新标GB/T12716—1991。

美标有NPT和NPTF两种。

其标准号分别为H28/7（或ANSIB2.1），H28/8（或ANSIB1.20.3/B1.20.5。

）

3、米制锥螺纹

轴向截形为三角形（基本牙型为平顶），牙型角60°。

锥度1：

16。

GB1415—78。

4、石油专用螺纹

石油专用螺纹包括钻杆、套管、油管和管线管等螺纹。

钻杆接头螺纹的轴向截形为三角形（基本牙型为平顶），牙型角60°。

锥度1：

6或1：

4。

GB9253.1。

旧标YB691—70。

旧标有内平（IF）、贯眼（FH）、正规（REG）三种接头。

新标增加一种—数字型（NC）。

套管圆螺纹（CSG）的轴向截形为三角形（基本牙型为圆顶圆底），牙形角60°，锥度1：

16。

GB9253.2。

旧标YB690—70。

套管偏梯形螺纹（BCSG）的轴向截形为（3°+10°）的特殊形状，锥度1：

16和1：

12。

GB9253.2。

油管螺纹的轴向截形为三角形（基本牙型为圆顶圆底），牙形角60°，锥度1：

16。

GB9253.3。

旧标YB239—63。

有不加厚（TBG）和外加厚（UPTBG）两个尺寸系列。

管线管螺纹的轴向截形为三角形（基本牙型为平顶），牙型角60°。

锥度1：

16。

它与NPT类似。

GB9253.4。

5、气瓶专用圆锥螺纹

轴向截形为三角形（基本牙型为圆顶圆底），牙形角55°，锥度3：

25。

螺纹牙形分角线垂直于中径线而不垂直于螺纹轴线，这与前述螺纹不同。

螺距基本值沿中径线给出，而不是沿轴线给出，这与前述螺纹不同。

GB8335。

§1—2螺纹量规慨述

螺纹量规根据使用性能分：

工作规、验收规、校对规和基准规。

工作规：

制造和检验工件螺纹所用螺纹量规。

验收规：

检验部门或用户代表验收工件螺纹时所用的螺纹量规。

校对规：

制造和检验工作规所用的螺纹量规。

对于圆柱螺纹，通常只有校对塞规，用于工作环规的检验。

某些圆锥螺纹（如石油专用螺纹），有校对塞规和校对环规，分别用于检验工作环规和工作塞规。

基准规：

某些圆锥螺纹（如石油钻杆接头螺纹和NPT螺纹）需要基准规，用于检验校对规。

用圆柱螺纹量规检验螺纹时，通端螺纹量规应完全旋入通过，止端螺纹量规不应旋入或允许部分旋入，则被检螺纹合格。

当发生争执时，按有关规定处理。

用圆锥螺纹量规检验螺纹时，有下述情况：

用极限量规检验被检螺纹测量面（内螺纹为大端，外螺纹为管端平面）位置是否在规定上、下限内；用标准式量规（如石油专用螺纹量规）检验被检螺纹测量面是否在规定范围内（石油专用螺纹检测紧密距是否合格）。

对于石油专用螺纹还要检测螺纹单项要素是否合格。

一、圆柱螺纹量规

1、普通螺纹量规

新标GB3934。

旧标JB785—70。

新标普通螺纹标志中径公差带代号和顶径公差带代号（若两者相同，只标前者）。

而普通螺纹量规只标被检螺纹中径公差带代号。

这是因为螺纹量规的直径是根据被检螺纹的中径公差带计算的，与被检螺纹的顶径公差带无关。

螺纹公差带代号与螺纹量规的对应标志见表1—1—1和表1—1—2。

表1—1—1内螺纹公差带与螺纹塞规标志

螺纹公差带

4H5H

5H6H

塞规标志

表1—1—2外螺纹公差带与螺纹环规标志

螺纹公差带

3h4h

5g6g

5h4h

5h6h

7g6g

环规标志

表1—1—2（续）

螺纹公差带

7h6h

环规标志

注：

校对螺纹塞规按被检螺纹环规标志。

螺纹中径合格性的判断原则：

实际螺纹的作用中径不能超出最大实体牙型的中径，而实际螺纹上任何部位的单一中径不能超出最小实体牙型的中径。

用螺纹圈数较多的全牙型的通端螺纹塞规或环规（标有字母T）检验工件螺纹的作用中径。

用螺纹圈数较少的截短牙型的止端螺纹塞规或环规（标有字母Z）检验工件螺纹的单一中径。

通端螺纹环规用校对螺纹塞规TT（通通）、TZ（通止）和TS（通损）检验。

止端螺纹环规用校对螺纹塞规ZT（止通）、ZZ（止止）和ZS（止损）检验。

其中TS和ZS用于检验环规磨损限。

TT和ZT应完全旋入通过，其余四种不应旋入或旋入量不大于一个螺距（按完整牙计）。

2、美标统一螺纹量规

常用美标统一螺纹量规，其标准号H28/6或ANSIB1.2。

美标螺纹环规为可调式。

我厂采用固定式螺纹环规（T和Z），并配有相应的校对螺纹塞规TT、TZ、TS、ZT、ZZ和ZS。

根据用户要求，我厂将通端螺纹塞规和环规中径公差带向被检螺纹中径公差带内移一个量规制造公差值。

这样，通端螺纹塞规有磨损裕度，通端螺纹环规能更好保证工件外螺纹尺寸。

英国统一螺纹量规标准B.S919：

Ⅰ。

从理论上讲，此标准最严谨，但校对规和环规制造较难。

3、非螺纹密封的管螺纹量规

新标GB10922。

旧标ГОСТ2533—54。

旧标为平顶量规。

新标通规要求圆顶圆底（尺寸代号1/16和1/8可为平顶），在过渡期也允许制造平顶量规。

平顶是削去螺纹圆顶后形成的。

因此，用平顶量规检验合格的工件螺纹，再用圆顶量规检验时，可能由于大径或小径干涉，不能合格。

4、梯形螺纹量规（GB8124）

梯形螺纹是传动螺纹，配合时保证大径和小径间间隙是重要的。

因此，通端螺纹塞规和环规顶径设计时予以保证是恰当的。

5、其它螺纹量规

美标圆柱管螺纹量规NPSM和NPSL标准为H28/7。

《普通间隙螺纹公差》GB964—67已由新标GB197—81代替。

因此，JB1128—70《间隙螺纹量规公差》失效。

而这种量规标记“JM”或带“J”，应予淘汰。

当螺纹镀前使用基本偏差G、e不能满足要求时，我厂推荐分别用6D、6d（或6c）代替。

此时，就使用标有6D、6d（或6c）的螺纹量规检验镀前螺纹。

二、圆锥螺纹量规

1、用螺纹密封的管螺纹量规

新标ZBJ42037—89。

旧标ГОСТ7157—54。

旧标为平顶量规。

新标要求圆顶圆底量规，允许制造平顶量规。

平顶是削去螺纹圆顶后形成的。

旧标量规有上限、下限和基面三个台阶面。

新标工作规只有上限和下限两个台阶面，校对塞规只有基面台阶（标准式）。

旧标塞规和环规基面设计中径相同，新标塞规基面设计中径大于环规。

2、60°圆锥管螺纹量规

旧标ГОСТ6485—53。

美标H28/7。

旧标只有极限式量规。

美标有标准式和极限式量规。

极限式一般有上限、下限和基面三个台肩面。

NPT量规传递：

基准（塞、环）规→校对（塞、环）规→工作规→工件螺纹。

同时要求量规螺纹单项要素合格。

3、米制锥螺纹量规（GB1581—79）

4、石油专用螺纹量规

钻杆接头螺纹量规标准GB4749。

有数字型、内平、贯眼和正规接头螺纹用螺纹量规。

紧密距传递：

原始规→地区规→校对规，校对规→工作规→工件螺纹。

套管圆螺纹量规标准GB9253.5。

量规为平顶。

紧密距传递：

校对规→工作规→工件螺纹。

套管偏梯形螺纹量规标准GB9253.5。

紧密距传递：

校对规→工作规→工件螺纹。

油管圆螺纹量规标准GB9253.6。

量规为平顶。

有TBG和UPTBG两个螺纹尺寸系列用螺纹量规。

紧密距传递：

校对规→工作规→工件螺纹。

管线管螺纹量规标准GB9253.7。

紧密距传递：

校对规→工作规→工件螺纹。

石油专用螺纹量规（塞、环规）要求检测其圆锥螺纹各单项要素。

5、气瓶专用圆锥螺纹量规

气瓶专用圆锥螺纹量规标准GB8336。

量规为平顶。

工作规为极限式。

校对塞规为标准式。

三、螺纹和螺纹量规代号

螺纹和螺纹量规代号见表1—1—3。

表1—1—3螺纹和螺纹量规代号

螺纹名称

标准

螺纹代号

螺纹量规代号

普通螺纹

新

旧

非螺纹密封的管螺纹

新

（1）

旧

梯形螺纹

新

旧

镀前普通螺纹

新

6G、6H、6D；6g、

6f、6e、6d、6c

（2）

6G、6H、6D；6g、

6f、6e、6d、6c

（2）

旧

JM或J

美标统一螺纹

新

UNC、UNF、UNEF、UN、UNS

旧

NC、NF、NEF、N、NS

用螺纹密封的管螺纹

新

R；RC、RP

R（3）

旧

WKG

60°圆锥管螺纹

美标

NPT、NPTF（4）

NPT、NPTF

旧

BKG

米制锥螺纹

石油钻杆接头螺纹

新

NC、IF、FH、REG

旧

IF、FH、REG

LP、GY、ZG

石油套管螺纹

新

CSG、BCSG

旧

CSG

石油油管螺纹

新

TBG、UPTBG

旧

TBG、UPTBG

BYG、JYG

石油管线管螺纹

气瓶专用螺纹

PZ、PG

（1）通规为平顶时，把标志T改为标TB。

（2）所列为公差带代号。

（3）量规为平顶时，标RB。

（4）GB/T12716—1991只有NPT。

§1—3螺纹互换性

互换性是组织成批、大量生产的技术基础。

圆柱螺纹的互换性应保证内、外螺纹的旋合性和满足配合要素的要求。

它应遵守泰勒原则。

由作用中径控制最大实体牙型中径，由单一中径控制最小实体牙型中径。

通常，用通端螺纹量规和止端螺纹量规分别控制。

螺纹的单项要素（螺距、半角）一般不再检测。

圆锥螺纹的旋合性一般不成问题。

配合要素的满足可由旋合引起的轴向相对位置调节。

也就是说，配合的松紧程度可用相对旋转从而改变轴向相对位置来适应。

所以，不必遵守泰勒原则。

圆锥螺纹的互换性是保证测量平面（一般为基面）轴向位置的正确性。

用螺纹量规综合检验指定平面的轴向位置，保证螺纹旋紧余量。

由此，保证圆锥螺纹联接的密封性能。

有些圆锥螺纹（如石油专用螺纹）规定要检验螺纹单项要素（螺距、牙型角、牙高、锥度）。

有些圆锥螺纹（如用螺纹密封的管螺纹）未规定单项要素检验。

一、圆柱螺纹的互换性

圆柱螺纹的互换性由在规定范围内的作用中径和单一中径保证。

1、作用中径、单一中径和中径

作用中径是内外螺纹在给定旋合长度上旋合（包括工件旋合、量规与工件旋合、量规间旋合）时，实际起作用的直径。

在估算时，内、外螺纹的作用中径分别计算。

对于外螺纹，其作用中径是在旋合长度上与实际外螺纹外包容的最小理想内螺纹的中径。

对于内螺纹，其作用中径是在旋合长度上与实际内螺纹内包容的最大理想外螺纹的中径。

单一中径是螺纹的实际尺寸，它是螺纹槽宽等于基本螺距一半的假想圆直径。

因此，单一中径与螺距误差无关。

而中径则是螺纹的槽宽和牙厚相等的假想圆直径。

因此，中径与螺距误差有关。

作用中径、单一中径和中径都是假想圆直径。

单一中径和中径存在于单件螺纹上，一般而言，它们的数值随螺纹轴向位置和径向相位而变。

作用中径是只有旋合时才起作用，且受实际螺纹限制的理想配对件的中径，它是单一值。

作用中径与配对旋合长度有关。

只有在没有螺距误差、半角误差和圆柱度误差情况下，三者（作用中径、单一中径和中径）才相等。

当存在螺距误差时，单一中径与中径不相等。

一般而言，外螺纹作用中径大于其单一中径，内螺纹作用中径小于其单一中径。

2、作用中径的估算

在剔除大径干涉和小径干涉情况下，作用中径除受螺纹单一中径影响外，还受螺距误差、牙侧角误差（对称螺纹为半角误差，下同）、螺旋线误差、单一中径圆柱度误差、牙侧直线度误差、边牙肥大或歪斜、毛刺等影响。

估算作用中径时，一般只计及单一中径、螺距和半角误差的影响。

1）螺距误差的作用中径当量fp

令δP为螺纹旋合长度范围内，任两扣（牙和槽）间在中径线上对应两点的距离偏差的的最大绝对值。

以mm计。

α1和α2分别表示左和右牙侧角（对称螺纹α1=α2=α/2，下同）。

螺距误差的作用中径当量fp见

表1—3—1。

2）牙侧角误差的作用中径当量fα（对称螺纹为fα/2，下同）

令hc和hr分别表示内外螺纹旋合的有效牙顶高和牙根高。

δα1和δα2分别表示左和右牙侧角偏差的绝对值。

在fα计算式中，与左和右牙侧角偏差符号对应的牙高hx1和hx2见表1—3—2。

牙侧角误差的作用中径当量fα（或fα/2）见表1—3—3。

大家知道，顶径是指外螺纹大径和内螺纹小径，底径是指外螺纹小径和内螺纹大径。

牙顶高是顶径与中径之差的绝对值的一半。

牙根高是底径与中径之差的绝对值的一半。

有效牙顶高和有效牙根高是指配对旋合时的实际值，计算时也可用可能值。

这对某些情况（如用校止通检验止端螺纹环规）是相当重要的。

因为这时，有效牙顶高和有效牙根高已不同于常规。

配对旋和时，可能产生大径或小径干涉。

内螺纹有效大径小于外螺纹大径，不能旋合，产生大径干涉。

内螺纹小径小于外螺纹有效小径，不能旋合，产生小径干涉。

大或小径干涉也可能由于螺纹轴线与大径轴线或小径轴线不同轴引起。

表1—3—1螺距误差的作用中径当量fp

螺纹

螺距误差的作用中径当量fp=

圆

柱

螺

纹

α1、α2

2δP/（tgα1+tgα2）

α1=α2=α/2

δP/tg（α/2）

α/2=30°

δP

α/2=27°30′

1.921δP

α/2=15°

3.732δP

圆

锥

螺

纹

α1、α2、λ

2δP（1+tgα1tgλ）（1-tgα2tgλ）/（tgα1+tgα2）

α1=α2=α/2、λ

δP[1-tg2λtg2（α/2）]/tg（α/2）

α/2=30°、K=1/16

1.731δP（NPT按圆柱螺纹计算）

α/2=27°30′、K=1/16

1.92δP

α/2=30°、K=1/6

1.728δP

α/2=30°、K=1/4

1.723δP

α1=（α/2）+λ、α2=（α/2）-λ

δP/[tg（α/2）cos2λ]

α/2=27°30′、K=3/25

1.928δP

表1—3—2与牙侧角偏差对应的牙高

牙侧角偏差

hx1

hx2

-δα1、-δα2

-δα1、+δα2

+δα1、+δα2

+δα1、-δα2

外螺纹作用中径［d2］按下式估计

［d2］=d2+fp+fα（1—3—1）

式中d2—旋合长度范围内的最大单一中径

内螺纹作用中径［D2］按下式估算

［D2］=D2-（fp+fα）（1—3—2）

式中D2——旋合长度范围内的最小单一中径

在间隙配合时，应满足［D2］-［d2］≥0。

作用中径对开始阶段的旋合影响是显著的。

但由于fp和fα（或fα/2）导致的牙面实际接触区域较小，故在多次旋合或加压旋合后，当量数值可能减少，从而作用中径更接近单一中径。

二、圆锥螺纹互换性简述

前已述及，圆锥螺纹互换性是保证给定测量平面（一般为基面）轴向位置的正确性。

例如，石油专用螺纹是在螺纹单项要素合格情况下检验紧密距值是否合格。

圆锥螺纹作用中径估算通常除计及螺纹单一中径误差、螺距误差和牙侧角误差的影响外，还应计及锥度误差影响（当内螺纹斜度偏差为负，外螺纹为正时不计及此影响）。

实际使用时，要把估算值换算为轴向当量（它等于前者除以圆锥度K，见式（1—3—3））。

中径和锥度误差对轴向位置的影响与光面圆锥直径和锥度误差对其配合影响类似。

半角和螺距误差对轴向位置的影响，可类似于圆柱螺纹求得螺距和半角误差的作用中径当量（见表1—3—1、表1—3—2和表1—3—3），再按中径误差对轴向位置影响处理。

表1—3—3牙侧角误差的作用中径当量fα（或fα/2）

螺纹

牙侧角误差的作用中径当量fα（或fα/2）

圆

柱

螺

纹

α1、α2

0.0005818

[

hx1

δα1

hx2

δα2

]

tgα1+tgα2

cos2α1

cos2α2

α1=α2=α/2

0.0005818

[

hx1δ（α1/2）+

hx2δ（α2/2）]

sinα

α/2=30°

0.0006718

[

hx1δ（α1/2）+

hx2δ（α2/2）]

α/2=27°30′

0.0007102

[

hx1δ（α1/2）

hx2δ（α2/2）

]

α/2=15°

0.0011636

[

hx1δ（α1/2）

hx2δ（α2/2）

]

圆

锥

螺

纹

α1、α2、λ

0.0005818

[

hx1δα1

hx2δα2

]

tgα1+tgα2

（1+tgλtgα1）cos2α1

（1-tgλtgα2）cos2α2

α1=α2=α/2、λ

0.0005818

[

hx1

δ（α1/2）

hx2

δ（α2/2）

]

sinα

1+tgλtg（α/2）

1-tgλtg（α/2）

α/2=30°、K=1/16

0.0006718

[

0.982hx1δ（α1/2）+

1.018hx2δ（α2/2）]

α/2=27°30′、K=1/16

0.0007102

[

0.984hx1δ（α1/2）+

1.017hx2δ（α2/2）]

α/2=30°、K=1/6

0.0006718

[

0.954hx1δ（α1/2）

1.051hx2δ（α2/2）

]

α/2=30°、K=1/4

0.0006718

[

0.933hx1δ（α1/2）

1.078hx2δ（α2/2）

]

α1=（α/2）+λ、

α2=（α/2）-λ

0.0005818

cos2λ

{

[1+tg（α/2）tgλ]

hx1δα1

[1-tg（α/2）tgλ]

hx2δα2

}

sinα

α/2=27°30′、K=3/25

0.0007077

[

1.031hx1δ（α1/2）+

0.969hx2δ（α2/2）]

1hx1、hx2、fα（或fα/2）单位mm。

δα1、δα2[或δ（α1/2）、δ（α2/2）]单位为分。

2圆锥螺纹牙侧短边角度为α1。

轴向位置偏移量（即轴向当量，下同）△A可按下式估算

△A=（±△d2+fp+fα+fk）/K（1—3—3）

式中K—中径锥度值

△d2—基面中径偏差

±—外螺纹取“＋”号，内螺纹取“－”号

fk—锥度误差的作用中径当量（注）

圆锥螺纹在保证联接的密封性方面比圆柱螺纹方便和有效。

圆柱螺纹中径控制要遵守泰勒原则，且为了密封，在螺纹牙面间缠涂填料。

而圆锥螺纹配合要素

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