NPT螺纹以及检测方法详解.docx
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NPT螺纹以及检测方法详解
一、目的：
规公司技术员，检验员，操作员对NPT螺纹的了解。
二、适用围：
适用于公司任何NPT螺纹类产品，参考资料为ANSI-ASMEB1.20.1-1983（R2013）通用管螺纹和国家标准GB/T12716-2011。
三、目录
1、NPT和NPTF介绍
2、螺纹技术参数参数讲解
3、NPT与NPTF加工工艺
4、NPT和NPTF的检测方法
四、容：
4.1NPT和NPTF螺纹介绍
NPT是National（American）PipeThread的缩写，属於美国标准的60度锥管密封螺纹，用於北美地区，美国标准为ANSI-ASMEB1.20.1-1983（R2013）通用管螺纹．国家标准可查阅GB/T12716-2011。
NPTF：
美制干密封圆锥管螺。
NPTF=NationalPipeThreadFine
NPT螺纹称之为一般用途的锥管螺纹，这也是我们以前称之为的布氏锥螺纹。
NPTF螺纹称之为干密封式锥管螺纹，它连接密封的原理是在没有润滑剂或密封填料情况下完全依靠螺纹自身形成密封，设计意图是使、外螺纹牙的侧面、牙顶和牙底同时接触，来达到密封的目的。
它们两者的牙型角、斜度等指标都是相同的，关键是牙顶和牙底的削平高度不一样，所以，量规的设计也是不一样的。
NPTF干密封管螺纹的牙形精度比NPT螺纹高，旋合时不用任何填料，完全依靠螺纹自身形成密封，螺纹间无任何密封介质。
干密封管螺纹规定有较为严格的公差，属精密型螺纹，仅用在特殊场合。
这种螺纹有较高的强度和良好的密封性，在具有薄截面的脆硬材料上采用此螺纹可以减少断裂现象。
NPTF、外螺纹牙顶与牙底间没有间隙，是过盈配合，而NPT螺纹是过渡配合。
NPTF螺纹主要用于高温高压对密封要求严格的场所。
NPT外螺纹均为圆锥，而NPTF外螺纹是圆锥，螺纹则有圆锥、圆柱两种；NPT有右旋也有左旋，NPTF只有右旋一种旋向。
用NPTF丝锥在攻NPT螺纹是可以接受的，但是NPT丝锥不能用于NPTF螺纹，因为它生产的螺纹会漏气。
NPT有右旋和左旋两种螺纹，而NPTF只有一种右旋螺纹。
4.2螺纹技术参数讲解
图1美国国家标准锥管螺纹（NPT）的基本形状
NPT螺纹参数：
H=0.866025p=60°尖角螺纹的高度
锥螺纹锥角β=1°47”（单边）,锥螺纹锥度比=1/16（直径：
长度）
h=0.8p=产品螺纹高度fc=齿顶削平深度
p=1/n=螺距（平行于轴测量）fr=齿底削平深度
n=每英寸螺纹数Fc=齿顶平面宽度
α=30°螺纹侧角Fr=齿底平面宽度
螺纹截断面的基本最大深度h（见图1），决定于加工中刀具的参数和锁紧连接的方式。
螺纹和外螺纹的顶部和根部，削牙时可以平行于螺距线或平行于轴线。
管螺纹的顶部和根部被削平最少0.033p。
这些管螺纹被削平的最大深度可以在下表中找到。
削平高度决定了外螺纹的大径和螺纹的小径的公差值。
NPT螺纹牙型基本信息（表1）
螺纹数/英寸（n）
尖角螺纹高度（H）（mm）
螺纹高度（牙高）
（h）（mm）
削牙高度围f
相应的削平宽度F
最小
最大
最小
最大
最大
最小
公式
公式
公式
公式
27
0.815
0.753
0.634
0.033p
0.096p
0.038p
0.111p
18
1.222
1.129
0.974
0.088p
0.102p
14
1.571
1.451
1.288
0.078p
0.090p
11.5
1.913
1.767
1.590
0.073p
0.084p
对于NPTF螺纹，它的牙顶和牙底的削平高度和NPT螺纹不一样，见表2。
简单的讲，和NPT螺纹比较，就是两者的中径一样，但NPTF的大径数值偏小，小径数值偏大。
螺纹高度h=尖角螺纹高度H-2*削牙高度f。
NPTF螺纹牙型基本信息（表2）
螺纹数/英寸（n）
尖角螺纹高度（H）（mm）
螺纹高度（牙高）（h）
削牙高度fmin
削牙高度fmax
公式
mm
牙顶
牙底
牙顶
牙底
27
0.815
0.678P
0.637
0.047P
0.094P
0.094P
0.140P
18
1.222
0.710P
1.004
0.047P
0.078P
0.078P
0.109P
14
1.571
0.746P
1.353
0.036P
0.060P
0.060P
0.085P
11.5
1.913
0.746P
1.649
0.040P
0.060P
0.060P
0.090P
NPT螺纹尺寸详解（表3）
尺寸代号
螺牙数/英寸（n）
螺距P（1圈的长度）
（mm）
基准面的基本直径理论值
（手动拧紧时的外螺纹啮合处的最大值）
倒角C（螺纹的小径倒角）X45度（大径-小径）/2+0.2
（mm）
螺纹的有效长度≥L1+L3，可以再长2-3牙
基准距离L1
（因为大端的小径倒角大于螺纹的大径，故螺纹基准面为螺纹在大端的起牙点，不是工件的大端面，但测量时可以借助工件的大端面）
装配余量L3
L1+L3的理论和（mm）
大径d=D（=小径+牙高*2）（理论值）（mm）
中径d2=D2（理论值）（mm）
小径d1=D1
Min（理论值）（mm）
小径Max（小径最小值+牙型高度公差）（mm）
标准圈数
标准圈数对应的长度（mm）
1/3圈数（mm）
1/2圈数（mm）
3圈（牙）（mm）
1/16
27
0.941
7.895
7.142
6.389
6.508
0.953
4.32
4.064
0.314
0.470
2.822
6.886
1/8
27
0.941
10.242
9.489
8.737
8.856
0.953
4.36
4.102
0.314
0.470
2.822
6.924
1/4
18
1.411
13.616
12.487
11.358
11.513
1.329
4.1
5.786
0.470
0.706
4.233
10.019
3/8
18
1.411
17.055
15.926
14.797
14.952
1.329
4.32
6.096
0.470
0.706
4.233
10.329
1/2
14
1.814
21.224
19.772
18.321
18.484
1.652
4.48
8.128
0.605
0.907
5.443
13.571
3/4
14
1.814
26.569
25.117
23.666
23.829
1.652
4.75
8.618
0.605
0.907
5.443
14.061
1
11.5
2.209
33.228
31.461
29.694
29.871
1.967
4.6
10.160
0.736
1.104
6.626
16.786
1-1/4
11.5
2.209
41.985
40.218
38.451
38.628
1.967
4.83
10.668
0.736
1.104
6.626
17.294
1-1/2
11.5
2.209
48.054
46.287
44.52
44.697
1.967
4.83
10.668
0.736
1.104
6.626
17.294
2
11.5
2.209
60.092
58.325
56.558
56.735
1.967
5.01
11.066
0.736
1.104
6.626
17.692
NPT外螺纹尺寸详解（表4）
尺寸代号（管子通经）
螺牙数/英寸（n）
螺距P（1圈的长度）
（mm）
螺纹基准面的基本直径
小端的尺寸（螺纹基准面尺寸-L1/16）
倒角C（外螺纹的大径倒角）X45度（（大径-小径）/2+0.2）
（mm）
螺纹的有效长度≥L1+L3，可以再长2-3牙
基准距离L1
（小端参考面距离螺纹基准面的距离，不管小端的倒角大小，工件参考面为小端端面）
装配余量L3（国标为3圈，美标在3圈左右。
现统一为3圈）
L1+L3的理论和（mm）
大径d=D（=小径+牙高*2）（理论值）（mm）
中径d2=D2（理论值）（mm）
小径d1=D1
Max（理论值）（mm）
小径Min（小径最大值-牙型高度公差）（mm）
大径d=D（=小径+牙高*2）（理论值）（mm）
中径d2=D2（理论值）（mm）
小径d1=D1
Max（理论值）（mm）
小径Min（小径最大值-牙型高度公差）（mm）
标准圈数
标准圈数对应的长度（mm）
1/3圈数（mm）
1/2圈数（mm）
3圈（mm）
1/16
27
0.941
7.895
7.142
6.389
6.270
7.641
6.888
6.135
6.016
0.953
4.32
4.064
0.314
0.470
2.822
6.886
1/8
27
0.941
10.242
9.489
8.737
8.618
9.986
9.233
8.481
8.362
0.953
4.36
4.102
0.314
0.470
2.822
6.924
1/4
18
1.411
13.616
12.487
11.358
11.203
13.254
12.125
10.996
10.841
1.329
4.1
5.786
0.470
0.706
4.233
10.019
3/8
18
1.411
17.055
15.926
14.797
14.642
16.674
15.545
14.416
14.261
1.329
4.32
6.096
0.470
0.706
4.233
10.329
1/2
14
1.814
21.224
19.772
18.321
18.158
20.716
19.264
17.813
17.650
1.652
4.48
8.128
0.605
0.907
5.443
13.571
3/4
14
1.814
26.569
25.117
23.666
23.503
26.030
24.578
23.127
22.964
1.652
4.75
8.618
0.605
0.907
5.443
14.061
1
11.5
2.209
33.228
31.461
29.694
29.517
32.593
30.826
29.059
28.882
1.967
4.6
10.160
0.736
1.104
6.626
16.786
1-1/4
11.5
2.209
41.985
40.218
38.451
38.274
41.318
39.551
37.784
37.608
1.967
4.83
10.668
0.736
1.104
6.626
17.294
1-1/2
11.5
2.209
48.054
46.287
44.52
44.343
47.387
45.620
43.853
43.677
1.967
4.83
10.668
0.736
1.104
6.626
17.294
2
11.5
2.209
60.092
58.325
56.558
56.381
59.400
57.633
55.866
55.690
1.967
5.01
11.066
0.736
1.104
6.626
17.692
4.3NPT和NPTF螺纹的加工工艺
螺纹轴或孔在车牙前必须要倒角。
倒角的目的在于引导车牙，去毛刺，引导孔或轴的装配。
螺纹孔如果没有倒角，螺纹连接在受力过程中根据应力分布发生的变形，还有可能会造成螺纹孔口的凸起变形，这对于压紧面需要贴合的场合，就不一定能满足。
无论是螺纹还是外螺纹，尽量要求装配时接触面多，所以对于外螺纹就是要求环规能多旋进一些，大径偏向中下差，偏小些；对于螺纹就是要求塞规可以多旋进一些，小径偏向中上差，偏大些。
注意，NPT螺纹刀和NPTF螺纹刀片不一样，不可通用。
不过两者的工艺类似。
下面的例子中的尺寸针对的是NPT螺纹。
4.3.1外螺纹工艺为：
车外径和倒角六步环规控制大径和锥度NPT螺纹刀车牙六步环规确认大径和锥度，L1规检测中径。
外螺纹基准面：
不管外螺纹小端的倒角如何，其基准面皆为小端的端面。
一般要求小端的倒角不小于小端的小径（底径），具体数值可以定为C（（大径-小径）/2+0.2）*45º，也就是倒角的最低点比小径还小0.2mm（单边）。
加工时，根据基准面的基准尺寸和基准距离L1，推算或查表得出小端的大径，中径和小径，然后根据小端的尺寸和锥度比16（长度：
直径）计算出小端到锥度和工件的圆柱面交接处的长度。
外螺纹的有效距离为不小于其基准距离的实际尺寸（L1）加装配余量（L3）。
根据国家标准不管是牙还是外牙都可以将装配余量L3统一为3牙，不过如果客户指定为ANSI-ASMEB1.20.1标准，按照客户的要求做或和客户协商。
加工后，尽量使得螺纹环规L1处于Basic，或Basic和Max之间；六部规要处于B和BT间，或Mx和Mxt间。
4.3.2螺纹工艺为：
车径和倒角六步塞规控制小径和锥度NPT螺纹刀车牙六步塞规确认小径和锥度，L1规检测中径.
倒角最大为（大端面的大径+0.6mm）*90º，目前我们规定大端面处的倒角为C（（大径-小径）/2+0.2）*45º，也就是倒角的最高点比大径还大0.2mm（单边）。
螺纹基准面：
如果倒角小于螺纹大径，则基准面为大端面；
如果大端处的小径倒角大于该处的螺纹大径（底径），故基准面为该螺纹在底孔上的起牙点。
根据我们的规定，NPT螺纹的倒角为C（（大径-小径）/2+0.2）*45º，也就是表明螺纹的基准面为从该工件螺纹底孔的大端面往里（往螺纹的小端面）偏0.206mm。
加工时，根据基准面的基准尺寸和基准距离L1，推算出小端的大径，中径和小径。
螺纹的有效距离为不小于其基准平面的实际偏差（根据我们倒角的定义，这个偏差为0.2mm）加基准距离的基本尺寸（L1）加装配余量（L3）。
螺纹塞规L1尽量处于Basic，或Basic和Max之间，对应的六部规要处于B和BT间，或Mx和Mxt间。
对于一般的金属材质，工件在从机床上取下前和取下后，工件的螺纹底孔和螺纹变化不大，主要注意的是卡爪对工件的夹持压力要控制好，谨防工件有椭圆变形。
对于PVCD，尼龙，特氟龙材料，我们一般是购买长棒料，在机床上是做好一个切下一个，毛坯材料的总长=（订单数量+1）X（3.5+工件成品宽度）+40mm（夹持余量）。
注意工件在从机床上测量的结果和切下后测量的结果不一定相同。
一般是取下后工件的螺纹和底孔变大，所以做首件时，尽量做的偏小，让螺纹和底孔处于下差，即L1测量时，工件的参考面处于L1的Min处（小1牙），六步规处于Mn和Mnt之间。
然后根据实际测量的偏差决定，工件在机床上测量时量具的位置。
一样要注意切下的工件掉头车时卡盘卡爪的压力控制，谨防工件夹伤和有椭圆变形。
注意：
当螺纹的基准面处于圆柱面时，我们规定底孔孔口的倒角的参考点为圆柱面上底孔的低点，也就是孔口的倒角比圆柱面与螺纹底孔交叉所得曲线的低点处的大径还大0.4mm。
当判断螺纹基准面比较困难时，也可以参考螺纹规旋入的圈数来判断螺纹是否符合要求，比规定的标准圈数多1圈或少1圈都符合要求，但是尽可能的做到符合要求的标准圈数或多一圈。
4.4NPT和NPTF螺纹的检验
1）对于一般的圆柱螺纹的检测一般使用通止规来确认螺纹中径是否合格，使用千分尺测量螺纹顶径（螺纹小径，外螺纹大径）来控制螺纹顶径尺寸。
防止出现螺纹通止规检测合格，但螺纹顶径不符合要求，从而导致批量报废。
2）一般说来，量规及零件的螺纹必须清洁、无毛刺。
检验时，对螺纹规不可用力过大。
不方便目测，可以用卡尺，高度尺或百分表等辅助测量。
3）对于NPT螺纹，中径d2=D2=d（D）-0.8P，其中d（D）为公差直径，P为螺距。
小径为D1=d1=d（D）-1.6P。
4）中国和美国的螺纹规可能有些差异，具体检验使用的螺纹规请和客户统一意见。
5）NPT和NPTF螺纹的牙型由螺纹规检验。
NPT螺纹规一般由螺纹规（L1）和光规（Crest，也叫六步规，直径与长度比为1：
16）组成。
NPTF螺纹和NPT螺纹的检测方式类似，只是NPTF螺纹规多了一个螺纹规（L2环规或L3塞规），而NPT不要使用L2环规或L3塞规检测。
注意：
NPT规和NPTF规并不通用，NPTF螺纹规可以测量NPT和NPTF螺纹，但NPT螺纹规只能测量NPT螺纹。
L1规是检验螺纹基面尺寸，控制NPT螺纹的手动拧紧即可的基准距离L1，类似公制螺纹的通止规。
L2环规或L3塞规检测的是靠扳手来拧紧的螺纹装配余量，对于螺纹该余量一般为3牙，外螺纹为3牙左右，根据国家标准不管是牙还是外牙可以将装配余量L3统一为3牙，不过如果客户指定为ANSI-ASMEB1.20.1标准，按照客户的要求做或和客户协商。
光规（Crest），也叫六步规，是检验螺纹顶径锥度和尺寸是否符合要求，类似测量公制外螺纹大径的环规或测量公制螺纹的针规（PIN规）。
6）L1规，无论是环规还是塞规，都是由Min（最小），Basic（基准），Max（最大）三个台阶组成，Min（最小）与Max（最大）之间的距离为2T（2个螺距）。
将L1规手动旋入后，被测螺纹端面应处在L1螺纹规的任意2个台阶之间，判定为合格；否则为不合格。
如果L1上没有Min，Max标识，只有一个平切口台阶，则该台阶为L1螺纹规上基准面。
用L1规旋入，被测螺纹端面在与L1螺纹规基准平面相距一个螺距（±1P）以，判定为合格，否则为不合格。
一般要求螺纹基准面尽量处于螺纹规的Basic和Max之间，目的是增加装配时的螺纹接触面。
注意：
L1规检验合格的螺纹，还要使用六步规确认，只有六步规测量合格的NPT螺牙才是符合要求的。
7）如果测量的是NPTF螺纹，则还要用L2（L3）螺纹规手动旋入螺纹，螺纹端面应处在L2螺纹环规或L3螺纹塞规任意2个台阶之间，或与L2（L3）螺纹规基准平面相距一个螺距（±1P）以，并且以L1规的测量位置为基准，L2环规或L3规塞规测量的位置与L1规的测量位置差异量应相距半个螺距（±0.5P），判定合格；否则为不合格。
8）注意：
当螺纹处于圆柱面上时，我们规定底孔孔口的倒角比圆柱面与螺纹底孔交叉所得曲线的低点处的大径还大0.4mm，这说明该倒角为完整的。
9）当判断螺纹基准面比较困难时，也可以参考螺纹规旋入的圈数来判断螺纹是否符合要求，比规定的标准圈数多1圈或少1圈都符合要求，但是尽可能的做到符合要求的标准圈数或多一圈。
10）L3光规（Crest）由Mn和 Mnt，B和 BT，Mx和 Mxt六个台阶组成。
a）端面倒角深度不超过螺纹的大径时，工件的基准面为工件螺纹的大端面，端面倒角深度大于超过螺纹的大径时，螺纹基准面在螺纹底孔上的螺牙的起牙点。
需要特别注意的是因为我们规定螺纹大端面的倒角为（（大径-小径）/2+0.2）*45º，也就是倒角的最高点比大径还大0.2mm（单边），所以我们在测量螺纹的基准面到L1规的0位距离时，如果使用工件的大端面为测量参考点，即测量工件大端面到L1规的0位距离，必须将该测量值减去0.206才是螺纹的基准面到L1规的0位距离。
外螺纹的基准面总是为工件螺纹的小端面。
b）用L1规检验螺纹；螺纹端面在最大（Max）与最小（Min）之间为合格，否则判定螺纹不合格；
c）L1使用后，会有三种情形出现：
①不到基准面在1圈（也就是说螺纹规L1低于基准面，低入到螺纹孔）；②与基准面平；③超过基准面在1圈（也就是说螺纹规L1高于基准面，高出螺纹孔外）。
对于螺纹规具体位置可借助游标卡尺（或高度表）进行测量，根据测量的实际数值来划分属于那个位置。
三者之间的具体区域划分如下：
对于第一种情况①，与L1螺纹规基准值比较,大于三分之一个螺距（+1/3P）到小于一个螺距（+1P）围是大尺寸段MX； 第二种情况②，与L1螺纹规基准值相距三分之一个螺距（±1/3P）围是基本尺寸段B；第三种情况③， 与L1螺纹规基准值比较大于三分之一个螺距（1/3P）到小于一个螺距（1P）位围是小尺寸段MN。
d）L1判定合格后，对于NPTF螺纹，使用L2环规或L3塞规检验螺纹。
e）L2（L3）规检验螺纹；螺纹端面在最大（Max）与最小（Min）之间为合格，否则判定螺纹不合格；
f）L2环规或L3塞规的位置为L1规检验时位置±1/2P（螺距），即根据L1规检验时的位置（可以做个标志），来确定L2环规或L3塞规是否在±1/2P（螺距），且不得超过1P。
L1＆L2判定合格后再用Crest规（六步规，也叫锥度规），六步规放入螺纹不可以有摆动，否则不合格。
g）----螺纹基准面在L1规Min区域时（2/3P-P），使用六步规，应在Mn和 Mnt之间，方可判定合格。
h）----螺纹基准面在L1规B区域时（±1/3P），使用六步规，应在B和 BT之间，方可判定合格。
i）----螺纹基准面在L1规Max区域时（2/3P-P），使用六步规，应在Mx和 Mxt之间，方可判定合格。
五、文件的生效日期
该文件从2017年9月11日开始生效，之前的A0版失效。
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