眾所周知,螺紋標(biāo)記是螺紋設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。了解螺紋的標(biāo)記方法正確設(shè)計(jì)和識(shí)別螺紋具有很大意義。近年來,隨著標(biāo)準(zhǔn)的修訂,螺紋標(biāo)記方法發(fā)生了很大變化。本文根據(jù)最新國家標(biāo)準(zhǔn)和國外螺紋標(biāo)準(zhǔn),對(duì)普通螺紋、統(tǒng)一螺紋、惠氏螺紋、小螺紋、管螺紋及米制錐螺紋等常用螺紋的標(biāo)記方法及應(yīng)用做一簡(jiǎn)要介紹。
1、普通螺紋的標(biāo)記
普通螺紋是應(yīng)用最廣的一種緊固件螺紋。目前,我國關(guān)于普通螺紋的系列國家標(biāo)準(zhǔn)共有10項(xiàng)。其中,GB/T197—對(duì)普通螺紋的標(biāo)記方法作出了規(guī)定。該標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)行版本是GB/T197—2003《普通螺紋 公差》。與1981版舊標(biāo)準(zhǔn)相比,2003版新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)普通螺紋標(biāo)記方法的規(guī)定有多處改變。
首先,GB/T197—2003版新將原來的不允許省略公差帶代號(hào)修改為允許省略常用的公差帶代號(hào)。對(duì)內(nèi)螺紋而言,公稱直徑小于或等于1.4mm時(shí),常用螺紋公差帶代號(hào)為5H:公稱直徑大于或等于1.6mm時(shí),常用螺紋公差帶代號(hào)為6H;對(duì)外螺紋而言,公稱直徑小于或等于1.6mm時(shí),常用螺紋公差帶代號(hào)為6g。其次,GB/T197—2003將原來的允許在特殊需要時(shí)注時(shí)旋合長度數(shù)值修改為不標(biāo)注旋合長度數(shù)值,只標(biāo)注旋合長度代號(hào)即可。標(biāo)準(zhǔn)還進(jìn)一步規(guī)定,對(duì)常用的中等旋合長度組別的螺紋可以省略標(biāo)注旋合長度代號(hào)。從而,使普通螺紋標(biāo)記更加簡(jiǎn)練。此外,新標(biāo)準(zhǔn)在原來基礎(chǔ)上,增加了多線螺紋標(biāo)記方法規(guī)定。
按GB/T197—2003/《普通螺紋公差》的規(guī)定,完整的普通螺紋標(biāo)記由螺紋特征代號(hào)、尺寸代號(hào)、公差帶代號(hào)及其他有必要做進(jìn)一步說明的個(gè)別信息組成。普通紋的特征代號(hào)用字母:“M”表示。單線螺紋的尺寸代號(hào)為“公稱直徑×Ph螺距”。對(duì)粗牙螺紋,可以省略標(biāo)注螺距項(xiàng)。多線螺紋的尺寸代號(hào)為“公稱直徑×Ph導(dǎo)程P螺距”。如果要進(jìn)一步說明螺紋的線數(shù),可在后面加括號(hào)用英文說明。雙線螺紋為“two starts”、三線螺紋為“three starts”、四線螺紋為“four starts”,等等。例如,公稱直徑為16mm、螺距為1.5mm、導(dǎo)程為3mm的雙線普通螺紋應(yīng)標(biāo)記為M16×Ph3P1.5(two starts)。
普通螺紋尺寸代號(hào)中的公稱直徑是指螺紋的大徑。內(nèi)螺紋的公稱直徑為螺紋底徑(D),外螺紋的公稱直徑為螺紋頂徑(d)。GB/T193—2003《普通螺紋直徑與螺距系列》將普通螺紋的公稱尺寸分為三個(gè)系列。應(yīng)用時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用一系列,其次選用第二系列,最后選用第三系列。GB/T9144—2003《普通螺紋優(yōu)選系列》給出了普通螺紋公稱尺寸和螺距的優(yōu)選系列。該標(biāo)準(zhǔn)的所有數(shù)據(jù)均來自GB/T193—2003《普通螺紋直徑與螺距系列》,適用于公稱直徑范圍為1mm~64mm的螺釘、螺栓、螺母等一般工程用螺紋。GB/T193—2003是首次發(fā)布的推薦性國家標(biāo)準(zhǔn),代替原機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7912—1999《商品緊固件的普通螺紋選用系列》。
普通螺紋的螺紋公差帶代號(hào)包含中徑公差帶代號(hào)和頂徑公差帶代號(hào)。中徑公差帶代號(hào)標(biāo)在前面,頂徑公差帶代號(hào)標(biāo)在其后。各公差帶代號(hào)均由表示公差等級(jí)的數(shù)值和表示公差帶位置的字母(內(nèi)螺紋用大寫字母,外螺紋用小寫字母)組成。如果中徑公差帶代號(hào)與頂徑公差帶代號(hào)相同,則只標(biāo)記一個(gè)公差帶代號(hào)。螺紋尺寸代號(hào)與公差帶代號(hào)之間用短橫線“-”分隔。螺紋公差帶代號(hào)按GB/T197—2003標(biāo)準(zhǔn)選擇。例如:中徑公差帶代號(hào)為5g、頂徑公差帶代號(hào)為6g的細(xì)牙外螺紋,應(yīng)標(biāo)記為M10×1-5g6g。又如:中徑公差帶代號(hào)和頂徑公差帶代號(hào)均為6g的普通螺紋應(yīng)標(biāo)記為M10×1-6g。對(duì)于公差帶代號(hào)5H且公稱直徑≤1.4mm的內(nèi)螺紋、公差帶代號(hào)6H且公稱直徑≥1.6mm的內(nèi)螺紋、公差帶代號(hào)6h且公稱直徑≥1.4mm的外螺紋、公差帶代號(hào)6g且公稱直徑≥1.6mm的外螺紋,不標(biāo)記公差帶代號(hào)。
在螺紋標(biāo)記中“有必要說明的其他信息”一項(xiàng)指螺紋的旋合長度代號(hào)和旋向兩個(gè)內(nèi)容。螺紋的旋合長度分為短旋合長度、中等旋合長底和長旋合長度三組。組別代號(hào)分別為字母S、L、N。對(duì)短旋合長度和長旋合長度組別的普通螺紋,標(biāo)記時(shí)相應(yīng)的組別代號(hào)S和L應(yīng)標(biāo)記在公差帶代號(hào)之后。而中等旋合長度組別的普通螺紋則不標(biāo)記組別代號(hào)。關(guān)于螺紋的旋向,左旋螺紋在旋向在旋向代號(hào)后標(biāo)記符號(hào)“LH”,兩者之間用短橫線“-”分隔。例如短旋合長度的左旋普通螺紋應(yīng)標(biāo)記為M6×0.75-5h6h-S-LH。右旋螺紋不標(biāo)記旋向代號(hào)。
2、統(tǒng)一螺紋的標(biāo)記
統(tǒng)一螺紋是目前上最有影響的緊固螺紋之一,也是被ISO最早接受的螺紋標(biāo)準(zhǔn)。它是以英寸為單位的美制螺紋的典型代表,牙形角為60°,是二戰(zhàn)后由美國、英國和加拿大共同制定的。第二次世界大戰(zhàn)前美國使用國家螺紋(賽氏螺紋),而英國等國則使用惠氏螺紋。二戰(zhàn)中由于這兩種螺紋不能互換,給盟軍前方的補(bǔ)給線帶來了極大的困難,由此造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。因此,二戰(zhàn)結(jié)束后美國、英國和加拿大三國馬上著手起來草統(tǒng)一螺紋國家標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一螺紋由此產(chǎn)生。統(tǒng)一螺紋誕生后,當(dāng)時(shí)世界上提出最早、影響較大的惠氏螺紋使用范圍開始縮小,漸漸被統(tǒng)一螺紋所取代。
統(tǒng)一螺紋現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)由美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASMEB1.1-1989《英寸制統(tǒng)一螺紋》制定的。美國機(jī)械的工程師協(xié)會(huì)(ASME)成立于1881年12月24日,會(huì)員約有12.5萬人。在在化方面主要制定機(jī)械規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。該協(xié)會(huì)是美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)(ANSI)五個(gè)發(fā)起單位之一。美國國家標(biāo)準(zhǔn)中的機(jī)械類標(biāo)準(zhǔn)主要由該協(xié)會(huì)助提出,并代表ANSI技術(shù)顧問小組參加國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的活動(dòng)。
ASME B1.1-1989《英寸制統(tǒng)一螺紋》對(duì)統(tǒng)一螺紋的標(biāo)記方法做出規(guī)定。統(tǒng)一螺紋的標(biāo)記方法分為基本標(biāo)記方法、涂鍍螺紋的標(biāo)記方法、特殊系列螺紋的標(biāo)記方法以及具有特殊旋合長度螺紋的標(biāo)記方法等。由于篇幅所限,本文只介紹常見的“基本標(biāo)記方法”,它適用于采用標(biāo)準(zhǔn)系列、標(biāo)準(zhǔn)旋合長度和標(biāo)準(zhǔn)公差的統(tǒng)一螺紋。
統(tǒng)一螺紋的基本標(biāo)記由公稱尺寸、每英寸所含牙數(shù)、螺紋系列代號(hào)、公差帶代號(hào)和檢驗(yàn)體系代號(hào)組成。其中,公稱尺寸、每英寸所含牙數(shù)、螺紋系列代號(hào)及公差帶代號(hào)在ASME B1.1-1989《英寸制統(tǒng)一螺紋》中可以查到。統(tǒng)一螺紋分為UNC、UNF、UNEF及UN四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)系列,相應(yīng)的螺紋列代號(hào)為UNC、UNF、UNEF及UN等,分別代表粗牙系列、細(xì)牙系列、超細(xì)牙系列及恒定螺距系列。關(guān)于公差帶代號(hào),外螺紋分為1A、2A、3A三種公差帶,內(nèi)螺紋分為1B、2B、3B而絕大部分統(tǒng)一螺紋的公差帶代號(hào)為2A、2B、3B。公差帶代號(hào)數(shù)字越大公差要求越嚴(yán)。
檢驗(yàn)體系代號(hào)在美國國家標(biāo)準(zhǔn)ANSI/ASME B1.3M中有相應(yīng)規(guī)定。美國將螺紋的檢驗(yàn)體系分為三個(gè)等級(jí),分別是從21體系、22體系、和23體系。規(guī)定螺紋的檢驗(yàn)體系是為保證緊固件的產(chǎn)品質(zhì)量。從21體系至23體系,螺紋的質(zhì)量保證水平逐漸提高,檢驗(yàn)成本也隨之加大。采用后面檢驗(yàn)體系檢驗(yàn)合格的螺紋產(chǎn)品,可以保證此產(chǎn)品也能滿足前面體系的檢驗(yàn)要求。
標(biāo)記示例:公稱尺寸為1/4、每英寸所含牙數(shù)為20、公差帶代號(hào)和檢驗(yàn)體系代號(hào)分別為2A和22的恒定螺距系列統(tǒng)一螺紋應(yīng)標(biāo)記為1/4-20UN-2A(22)。從該標(biāo)記中可以看出,統(tǒng)一螺紋標(biāo)記中,公稱尺寸和牙數(shù)之間、螺紋系列代號(hào)與公差帶代號(hào)之間一律用短橫線“-”隔開,檢驗(yàn)體系代號(hào)用圓括號(hào)括上。這一點(diǎn)應(yīng)加以注意。
3、惠氏螺紋的標(biāo)記
惠氏螺紋是問世最早的緊固螺紋,是目前英制緊固螺紋的典型代表,其牙形角55°,由英國人約瑟夫?惠特沃斯發(fā)明的,主要用于英聯(lián)邦和歐洲市場(chǎng)。英國國家標(biāo)準(zhǔn)BS 84—1956《惠氏螺紋》對(duì)惠氏螺紋的牙形、直徑與螺距系列、基本尺寸、公差及標(biāo)記方法等做出了規(guī)定。
惠氏螺紋的基本標(biāo)記由公稱尺寸、每英寸所含牙數(shù)、螺紋系列代號(hào)、旋向代號(hào)、公差帶代號(hào)以及內(nèi)螺紋或外螺紋的英文單詞組成。公稱尺寸指標(biāo)準(zhǔn)中的公稱直徑,如1/4、3/8、3等。標(biāo)記時(shí)應(yīng)注意,公稱直徑后面應(yīng)標(biāo)注英寸的單位符號(hào)“in”如1/4 in、3/8 in等。
惠氏螺紋的螺紋系列代號(hào)有B.S.W、B.S.F、Whit.S及Whit。依次代表粗牙系列、細(xì)牙系列、選擇組合系列以及選擇螺距系列。其中,粗牙系列和細(xì)牙系列屬于標(biāo)準(zhǔn)系列,選擇組合系列及選擇螺距系列屬于特殊系列。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)系列,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)系列不適用時(shí),則選用選擇組合系列。如果標(biāo)準(zhǔn)系列和選擇組合系列均無法滿足使用要求時(shí),則采用選擇螺距系列。左旋螺紋的旋向代號(hào)為LH,右旋螺紋不標(biāo)記。
惠氏螺紋采用相應(yīng)的英文單詞區(qū)分內(nèi)、外螺紋。內(nèi)螺紋的公差帶分為中等和普通兩個(gè)級(jí)別,外螺紋公差帶分為緊密、中等和自由三個(gè)級(jí)別。中等級(jí)的內(nèi)螺紋和外螺紋適用于質(zhì)量較高的一般螺紋件,普通級(jí)的內(nèi)螺紋和自由級(jí)的外螺紋適用于大量生產(chǎn)的商品螺紋緊固件。而緊密級(jí)的外螺紋只適用于對(duì)螺距和牙形有特別高的精度要求、要求良好的緊密配合的螺紋件。內(nèi)、外螺紋的英文單詞以及相應(yīng)的螺紋公差帶代號(hào)見表1。
示例:公稱直徑為1/4,每英寸所含牙數(shù)為20,粗牙系列、右旋、緊密公差帶的惠氏外螺紋應(yīng)標(biāo)記為:1/4in-20B.S.W (close) bolt。
4、小螺紋的標(biāo)記
公稱直徑小于1.5mm的螺紋稱為小螺紋,其牙形角為60°,是由普通螺紋派生出來的,主要用于儀器、儀表和鐘表等行業(yè)。目前,ISO小螺紋標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被廢止,原因并不是該標(biāo)準(zhǔn)不好用,而是因?yàn)槊字坡菁y國家與英寸制螺紋國家在1mm~1.4mm公稱直徑段內(nèi)的系列方面一直無法達(dá)成一致協(xié)議,致使ISO小螺紋標(biāo)準(zhǔn)長期處于ISO/R階段。在我國,規(guī)定小螺紋的國家標(biāo)準(zhǔn)共有五項(xiàng),是參照ISO/R1501-70《ISO小螺紋》制定的,目前均未做修訂,仍為1994版本。其中,GB/T15054.4—1994《小螺紋公差》規(guī)定了小螺紋的標(biāo)記方法。
小螺紋的標(biāo)記由小螺紋代號(hào)和公差帶代號(hào)兩部分組成。其中,小螺紋代號(hào)包含字母“S”、公稱直徑及旋向三項(xiàng)內(nèi)容。當(dāng)為左旋螺紋時(shí),需在公稱直徑后面標(biāo)注符號(hào)“LH”右旋螺紋不標(biāo)記旋向。小螺紋的公差帶代號(hào)包含中徑公差帶代號(hào)和頂徑公差等級(jí)。例如,公稱直徑0.9mm、左旋、中徑公差帶代號(hào)和頂徑公差等級(jí)分別為4H和5H級(jí)的小螺紋應(yīng)標(biāo)記為S0.9LH-4H5。對(duì)手螺紋副,內(nèi)、外螺紋的公差帶代號(hào)應(yīng)分別注出。內(nèi)螺紋的公差帶代號(hào)標(biāo)在前面,外螺紋的公差代號(hào)標(biāo)在后面,兩者之間用斜線“/”分開,如某小螺紋副標(biāo)記為S0.9LH-4H5/5h3。
5、管螺紋的標(biāo)記
管螺紋按牙形角的分為55°和60°兩種。55°管螺紋又稱為惠氏管螺紋,由英國發(fā)明,60°管螺紋又稱為布氏管螺紋,由美國發(fā)明。這兩種管螺紋根據(jù)用途不同,又分為密封管螺紋和非密封管螺紋。55°的密封管螺紋、55°非密封管螺紋以及60°密封管螺紋均有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn),而60℃非密封管螺紋尚無相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)。2000年以來,管螺紋國家標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)得到了修訂。現(xiàn)行的管螺紋國家標(biāo)準(zhǔn)如下:
GB/T7306.1-2000《55°密封管螺紋第1部分:圓柱內(nèi)螺紋和圓柱外螺紋》;
GB/T7306.2-2000《55°密封管螺紋第2部分:圓錐內(nèi)螺紋和圓錐外螺紋》;
GB/T7307-2001《55°非密封管螺紋》;
GB/T12716-2002《60°密封管螺紋》;
我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的管螺紋標(biāo)記一般由管螺紋特征代號(hào)、尺寸代號(hào)及旋向代號(hào)組成。管螺紋特征代號(hào)及標(biāo)記示例等見表2。
從表2可以看出,右旋螺紋一律不標(biāo)記,左旋螺方應(yīng)標(biāo)記符號(hào)LH。55°非密封圓柱管螺紋的外螺紡應(yīng)在特征代號(hào)后增加標(biāo)記公差等級(jí)代號(hào),而內(nèi)螺紋則不標(biāo)記該項(xiàng)內(nèi)容。管螺紋的公差等級(jí)指外螺紋的中徑公差等級(jí),分為A、B兩級(jí)。具體的公差等級(jí)按GB/T7307-2001選擇。55°密封圓柱管螺紋螺紋副的特征代號(hào)為RP/R1、RC/R2,前面為內(nèi)螺紋的特征代號(hào),后面的為外螺紋的特征代號(hào)。例如,尺寸代號(hào)為3的右旋圓錐外螺紋與圓柱內(nèi)螺紋所組成的螺紋副的標(biāo)記為RP/R13。55°非密封圓柱管螺紋螺紋副只需標(biāo)記外螺紋的標(biāo)記代號(hào)。
從表2還可以看出,修訂后的我國管螺紋標(biāo)準(zhǔn)對(duì)管螺紋的特征代號(hào)有所改動(dòng)。對(duì)于55°密封管螺紋,舊標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定字母“R”一律不加角標(biāo),而新標(biāo)準(zhǔn)則規(guī)定字母“R”要加相應(yīng)角標(biāo)。與圓柱內(nèi)螺紋配合的圓錐外螺紋有“R1”表示,與圓錐內(nèi)螺紋配合的圓錐外螺紋用“R2”表示。55°非密封管螺紋的特征代號(hào)沒變,仍用字母“G”表示。對(duì)于60°密封管螺紋,由于舊標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了60°圓錐管螺紋一種,因此,只相應(yīng)給出了60°圓錐管螺紋的特征代號(hào)“NPT”。即代號(hào)NPT代表一般用途型60°密封圓錐管螺紋。新標(biāo)準(zhǔn)增加了一般用60°密封圓柱管螺紋的特征代號(hào)“NPSC”。而對(duì)于干密封60°管螺紋我國沒有相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn),因此,也就沒有相應(yīng)的特征代號(hào)。美國標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的60°干密封圓柱管螺特征代號(hào)為“NPTF”。
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