普通螺纹公差与配合优化

1.普通螺纹的公差带

国家标准《普通螺纹》（GB/T 197—2003）将螺纹公差带的两个基本要素：公差带大小（公差等级）和公差带位置（基本偏差）进行标准化，组成各种螺纹公差带。螺纹配合由内、外螺纹公差带组合而成。考虑到旋合长度对螺纹精度的影响，由螺纹公差带与螺纹旋合长度构成螺纹精度，从而形成了比较完整的螺纹公差体制，如图8-39所示。

图8-39　普通螺纹公差制结构

国家标准规定了内、外螺纹的公差等级，其值和孔、轴公差值不同，有螺纹公差的系列和数值。普通螺纹公差带的大小由公差值确定，公差值又与螺距和公差等级有关。

GB/T 197—2003规定的普通螺纹公差等级如表8-12所示。各公差等级中3级最高，9级最低，6级为基本级。

表8-12　普通螺纹的公差等级

由于外螺纹的小径d1与中径d2、内螺纹的大径D和中径D2是同时由刀具切出的，其尺寸在加工过程中自然形成，由同刀具保证，因此国家标准中对内螺纹的大径和外螺纹的小径均没有规定具体的公差值，只规定内、外螺纹牙底实际轮廓的任何点均不能超过基本偏差所确定的最大实体牙型。同时内螺纹较难加工，因此同样公差等级的内螺纹中径公差比外螺纹中径公差约大32%，以满足工艺等价原则。

螺纹的公差值是由经验公式计算而来，普通螺纹的中径和顶径公差如表8-13和表8-14所示。

表8-13　普通螺纹的中径公差（摘自GB/T 197—2003）

续表

表8-14　普通螺纹的顶径公差（摘自GB/T 197—2003）

2.螺纹公差带的位置和基本偏差

普通螺纹公差带是以基本牙型为零线布置的，所以螺纹的基本牙型是计算螺纹偏差的基准。内、外螺纹的公差带相对于基本牙型的位置，与圆柱体的公差带位置一样，由基本偏差来确定。对于外螺纹，基本偏差是上极限偏差es，对于内螺纹，基本偏差是下极限偏差EI，则外螺纹下极限偏差ei＝es-T，内螺纹上极限偏差ES＝EI＋T（T为螺纹公差）。

国标对内螺纹的中径和小径规定了G、H两种公差带位置，以下极限偏差EI为基本偏差，由这两种基本偏差所决定的内螺纹的公差带均在基本牙型之上，如图8-40所示。

图8-40　内螺纹的基本偏差

国标对外螺纹的中径和大径规定了e、f、g、h四种公差带位置，如图8-41所示，以上极限偏差es为基本偏差，由这四种基本偏差所决定的外螺纹的公差带均在基本牙型之下。

图8-41　外螺纹的基本偏差

内、外螺纹基本偏差的含义和代号取自《公差与配合》标准中相对应的孔和轴，其值见表8-15。标准中对内螺纹的中径和小径规定采用G、H两种公差带位置，对外螺纹大径和中径规定了e、f、g、h四种公差带位置。

表8-15　普通螺纹的基本偏差（摘自GB/T 197—2003）

3.螺纹旋合长度及其配合精度

1）螺纹旋合长度

国家标准以螺纹公称直径和螺距为基本尺寸，对螺纹连接规定了三组旋合长度：短旋合长度（S）、中等旋合长度（N）和长旋合长度（L），其值可从表8-16中选取。一般情况采用中等旋合长度，其值往往取螺纹公称直径的0.5～1.5倍。(www.xing528.com)

螺纹的旋合长度与螺纹精度有关，当公差等级一定时，螺纹旋合长度越长，螺距累积偏差越大，加工就越困难。因此公差相同而旋合长度不同的螺纹精度等级就不相同。

2）配合精度

GB/T 197—2003将普通螺纹的配合精度分为精密级、中等级和粗糙级三个等级，见表8-17。螺纹精度等级的高低代表着螺纹加工的难易程度不同。精密级用于配合性质要求稳定的螺纹；中等级用于一般用途的螺纹；粗糙级用于精度要求不高（即不重要的结构）或制造较困难的螺纹（如在较深的盲孔中加工螺纹），也用于工作环境恶劣的场合。一般以中等旋合长度下的6级公差等级为中等精度的基准。

表8-16　螺纹的旋合长度（摘自GB/T 197—2003）　mm

表8-17　普通螺纹推荐公差带（摘自GB/T 197—2003）

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3）配合精度的选用

由表8-17所示的内、外螺纹的公差带组合可得到多种供选用的螺纹配合，螺纹配合的选用主要根据使用要求来确定。为了保证螺母、螺栓旋合后的同轴度及连接强度，一般选用最小间隙为零的H/h配合。为了便于装拆、提高效率及改善螺纹的疲劳强度，可以选用H/g或G/h配合。对单件、小批量生产的螺纹，可选用最小间隙为零的H/h配合。对需要涂镀或在高温下工作的螺纹，通常选用H/g、H/e等较大间隙的配合。

4.螺纹标注

普通螺纹的完整标记由螺纹代号、螺纹公差带代号和旋合长度代号组成。螺纹公差带代号包括中径公差带代号和顶径（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基本偏差代号组成。当中径和顶径不同时，应分别注出，前者为中径，如5g6g，当中径和顶径公差带相同时，合并标注即可，如6H、6g。对细牙螺纹还需要标注出螺距。

1）普通螺纹标记示例

外螺纹标记示例如下所示：

内螺纹标记示例如下所示：

必要时，在螺纹公差带代号之后加注旋合长度代号S或L（中等旋合长度不标注）。

例8-1　M30×2—5g6g表示：公称直径为30 mm，螺距为2 mm，中径和顶径公差带分别为5 g、6 g的短旋合长度的普通细牙外螺纹。

例8-2　M20×2LH—5H—L表示：公称直径为20 mm，螺距为2 mm，中径和顶径公差带都为5H的长旋合长度的左旋普通细牙内螺纹。

例8-3　M16×Ph3P1.5表示：公称直径为16 mm，导程为3 mm，螺距为1.5 mm普通细牙螺纹。

2）螺纹配合的标记示例

在装配图上，内、外螺纹公差带代号用斜线分开，左内右外，如M20×2—6H/5g6g。

例8-4　M20×2—5H/5g6g表示：公称直径为20 mm，螺距为2 mm，中径和顶径公差带都为5H的内螺纹与中径和顶径公差带分别为5g、6g的外螺纹旋合。

（3）螺纹在图样上的标注，见图8-42和图8-43。

图8-42　外螺纹标注

图8-43　内螺纹标注