螺纹与螺纹紧固件初探

一、螺纹

螺纹是指在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续凸起。凸起是指螺纹两侧面间的实体部分，又称牙。

在圆柱或圆锥外表面所形成的螺纹，称为外螺纹；在圆柱或圆锥内表面所形成的螺纹，称为内螺纹。如图10-1所示为车削加工内、外螺纹的情形。

图10-1 内、外螺纹的车削加工

1.螺纹的要素

（1）螺纹牙型。在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状称为螺纹牙型，如图10-2所示。

图10-2 螺纹的牙型

（2）螺纹直径

1）大径。螺纹的最大直径称为螺纹大径，即与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。外螺纹用“d”表示，内螺纹用“D”表示，如图10-3所示。

图10-3 螺纹各部分名称及代号

2）小径。螺纹的最小直径称为螺纹小径，即与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。外螺纹用“d1”表示，内螺纹用“D1”表示。

3）中径。一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。外螺纹用“d2”表示，内螺纹用“D2”表示。它是检验、测量螺纹的重要直径。

4）公称直径。代表螺纹尺寸的直径（管螺纹用尺寸代码表示），用d、D表示， 般基本尺寸指螺纹大径。

（3）线数（n）。是指在工件表面上加工螺纹的条数。沿条螺旋线所形成的螺纹称为单线螺纹，沿两条或两条以上且在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹称为多线螺纹，如图10-4所示。

（4）螺距（P）和导程（L）。

1）螺距。相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

2）导程。同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

对于单线螺纹L＝P，而面对多线螺纹L＝nP，如图10-4所示。

图10-4 单线螺纹和双线螺纹

（5）旋向。螺纹的旋向，分左旋和右旋。顺时针旋转时旋入的螺纹称为右旋螺纹；逆时针旋转时旋入的螺纹称为左旋螺纹，如图10-5所示。

内、外螺纹连接的条件是螺纹的五个要素必须完全相同。

2.螺纹的种类

在螺纹要素中，牙型、大径和螺距是最基本的三个要素，国家标准对这三个要素规定了标准值，见附录表。

图10-5螺纹的旋向

凡是牙型，直径和螺距都符合国家标准的称为标准螺纹；

凡是牙型符合标准，而直径或螺距不符合标准的称为特殊螺纹；

凡是牙型不符合标准的称为非标准螺纹。

标准螺纹中包括普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹等，这些螺纹的牙型都有规定的符号（即M、G、Tr、B）。方牙是非标准螺纹，它没有牙型符号。

普通螺纹又分为粗牙和细牙。粗牙和细牙的区别是螺纹大径相同而螺距不同，螺距最大的一种称为粗牙，其余的都称为细牙。

3.螺纹的规定画注

（1）外螺纹的画法

1）外螺纹的大径画粗实线。

2）外螺纹的小径画细实线，在投影为圆的视图内画约3/4圈，倒角圆省略不画。

3）有效螺纹终止线（简称终止线）画粗实线。外螺纹画为剖视图时，终止线只画一小段粗实线到小径处，剖面线应画到粗实线，如图10-6所示。

图10-6 外螺纹的画法

（2）内螺纹的画法

1）当用剖视图表示内螺纹时，其小径画粗实线、大径画细实线；投影为圆的视图上，表示大径的细实线圆只画约3/4圈，倒角圆也省略不画，螺纹终止线仍画粗实线，剖面线画到粗实线，如图10-7（a）所示。

2）不可见螺纹的所有图线均画虚线，如图10-7（b）所示。

（3）内、外螺纹连接的画法

以剖视图表示内、外螺纹的连接时，其旋合部分应按外螺纹的画法绘制，其余部分仍按各自的画法表示，如图10-8所示。

（4）锥管螺纹的画法，如图10-9所示。

图10-7内螺纹的画法

图10-8 内、外螺纹的连接画法

图10-9 锥管螺纹的画法

4.螺纹的局部结构

（1）倒角。为了便于内、外螺纹旋合，并防止端部螺纹损伤，在螺纹端部加工出倒角，如图10-10所示。

（2）螺尾和退刀槽

在加工螺纹时，由于工艺上的原因，螺纹的尾部向光滑表面过渡的牙底不完整的螺纹称为螺尾。要消除螺尾，在螺纹的终止线处加工出一槽，称为退刀槽，如图10-11所示。退刀槽尺寸标准见附录。

图10-10 螺纹的倒角

图10-11 具有退刀槽的螺纹画法

画内、外螺纹时， 般不画出螺尾，当需要表示螺尾时，该部分用与轴线成30°的细实线画出，如图10-12（a）所示。图样中标注的螺纹长度均不包括螺尾在内的有效长度L，如图10-12（b）所示。否则应另加说明或按实际需要标注，如图10-12（a）所示。

图10-12 螺纹有效长度

（3）不通的螺孔

加工不通的螺孔时，可先钻孔再攻丝，钻头端部的锥顶角约为118°。为作图简便，钻孔底部的圆锥孔均画成120°角，如图10-13（a）所示。为了便于攻丝，保证螺纹的有效长度，钻孔深度要大于螺纹长度，其多余部分的长度称钻孔余量。为简化作图，钻孔余量常取约0.5D（D螺纹大径），如图10-13（b）所示。

（4）螺纹孔相贯线画法如图10-14所示。

4.螺纹的标注方法

螺纹采用规定画法后，图上不能反映螺纹的牙型、螺距、线数、旋向和制造精度等内容，需要借助于代号的标记来加以说明，如表10-1所示。

（1）普通螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的标记和标注。

普通螺纹的牙角为60°，有粗牙和细牙之分；梯形螺纹的牙型角为30°，锯齿形螺纹的牙型角为3°，30°，后两种螺纹不按粗细牙分类。

图10-13 螺孔加工

图10-14 螺孔相贯线画法

表10-1 螺纹的标注法

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三种螺纹完整标记包括三部分内容：

1）螺纹代号。螺纹代号由螺纹特征代号（普通螺纹为“M”、梯形螺纹为“Tr”、锯齿形螺纹为“B”）和尺寸规格数字以及旋向组成。单线螺纹尺寸规格用“公称直径×螺距”表示，多线螺纹尺寸规格用“公称直径×导程（P螺距）”表示。粗牙普通螺纹不注螺距，左旋螺纹注代号“LH”，右旋省略不注。

2）公差带代号。螺纹公差带代号由表示公差等级的数字和表示公差带位置的字母组成，大写字母代表内螺纹、小写字母代表外螺纹，数字写在前、字母写在后。

普通螺纹注写顶径和中径公差带代号，如果二者相同，则只注写一次。梯形螺纹和锯齿形螺纹只注写中径公差带代号。

3）旋合长度代号。普通螺纹的旋合长度分短、中、长三组；梯形螺纹和锯齿形螺纹只分中和长两组。其代号用“S”（短）、“N”（中）、“L”（长）表示。旋合长度为中等旋合长度时“N”一般省略。

上述三种螺纹在图上的标注，应将其完整的标记直接注在大径的尺寸线上或其指引线上，如表10-1所示。

（2）管螺纹的标记和标注

1）非螺纹密封的管螺纹的标记为

螺纹特征代号用“G”表示。

螺纹公差等级有两种，对外螺纹分为A、B两级标记；对内螺纹则不标记。例如（内螺纹），（A级外螺纹）。

2）用螺纹密封的管螺纹标记为

螺纹特征代号用R表示圆锥外螺纹，RC表示圆锥内螺纹，RP表示圆柱内螺纹。例如（圆锥外螺纹），（圆锥内螺纹），（圆柱内螺纹）

尺寸代号不是螺纹的尺寸，而是管子孔径的英寸制代号，而螺纹的大径和小径尺寸应根据尺寸代号查表确定。

管螺纹的标记，应将其标准的标记注写在指引线的横线上，或指引线由大径处或对称中心线处引出。

（3）非标准螺纹的标记

非标准螺纹应画出螺纹的牙型，并注出所需的尺寸及有关要求，如表10-1所示。

二、螺纹紧固件

1.螺纹紧固件的标记

螺纹紧固件包括螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈等，它们都属于标准件，由专门的工厂生产。一般情况下都不需要单独画零件图，只需按规定进行标记，根据标记可从相应的国家标准中查到它们的结构形式和尺寸数据。如表10-2所示，为常见螺纹紧固件的简图和标记示例。

表10-2 常用螺纹紧固件的简图和标记

续表

2.在装配图中螺纹紧固件的画法

螺纹紧固件的基本连接形式有螺栓连接、螺柱连接和螺钉连接，如图10-15所示。

图10-15螺纹紧固件的连接形式

画螺纹紧固件的装配图时，国标有五条基本规定：

（1）在装配图中，当剖切平面通过螺杆的轴线时，对于螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈等剖开均按未剖切绘制，如图10-16等所示。

（2）两零件的接触面处画一条粗实线。

（3）在剖视图中，相邻两零件的剖面线方向应该相反，但同一零件在各个剖视图中，剖面线的方向和间隔应该相同。

（4）在装配图中，螺纹紧固件的工艺结构，如倒角、退刀槽、缩颈、凸肩等均可省略不画，如表10-3所示。

（5）在装配图中，不穿通的螺纹孔，可不画出钻孔深度，仅按有螺纹部分的深度（不包括螺尾）画出。

图10-16 六角头螺栓连接的简化画法

表10-3 常用螺栓、螺钉的头部及螺母的简化画法

1）螺栓连接画法

螺栓连接件有螺栓、螺母和垫圈，常用于被连接不太厚，并能加工成通孔的情况下。

①根据紧固件螺栓、螺母、垫圈的标记，在有关标准中，查出它们全部尺寸。

②确定螺栓杆长度L时，可以按以下方法计算，如图10-16所示。

计算：L≥δ1＋δ2＋h-m＋a，一般取a＝（0.2～0.5）d。

根据计算出的L值，在螺栓的标准值中，选取其近似的标准值L，作为最后确定的值

③按图10-17所示的画图步骤，画出螺栓连接的三视图。被连接件上光孔直径为d，可近似值d1＝1.1d。

图10-17 栓连接

六角螺栓头部和六角螺母上交线画法，如图10-18所示。

图10-18 六角螺栓头及六角螺母上交线的画法

2）双头螺柱连接画法

双头螺柱连接件有双头螺柱、弹簧垫圈（防松作用）和螺母，常用于被连接零件太厚或由于结构上限制，在不宜用螺栓连接的情况下，连接形式如图10-15（b）所示。双头螺柱是两端带有螺纹的螺杆，其中一端拧入不穿通的螺孔内，称为旋入端，另一端穿过被连接件的通孔，套上垫圈，拧紧螺母，该端称为紧固端。

采用双头螺柱连接时，被连接零件的材料不同，旋入端的长度也不同，表10-4给出了旋入端bm的参数值。

表10-4 螺柱的选用

双头螺柱连接可按图10-19所示，按画图步骤画出。

简化画法如图10-20所示。图中双头螺柱的公称长度L按下式计算，并查取标准长度。

图10-19 螺柱连接

图10-20螺柱连接的简化画法

L≥δ＋s＋m＋a

双头螺柱连接时，应注意几点：

①双头螺柱连接时，应使旋入端的螺纹旋紧，因此在图上应使旋入端的螺纹终止线与螺纹孔端面平齐。

②为保证旋入端在螺纹孔中旋紧，螺纹孔应有一余留长度，该余留长度可取0.5d。

3）螺钉连接

螺钉连接一般用于受力不大又不经常拆卸的场合，连接形式如图10-15（c）所示。

螺钉连接的简化画法如图10-21所示。螺钉旋入螺孔的深度bm的大小，也要根据螺纹大径和加工螺孔的零件材料决定，然后决定螺钉的标记。

图10-21螺钉连接的简化圆法

画螺钉连接要注意，螺钉头部起子槽的画法，它在主、俯两视图之间是不符合投影关系的，在俯视图中要画成45°倾斜线。

紧定螺钉用来固定两个零件的相对位置，使之不产生相对运动，如图10-22和图10-23所示。

图10-22锥端紧定螺钉紧定画法

图10-23 骑缝螺钉紧定画法