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螺纹及螺纹紧固件

在机器或仪器中，有些大量使用的机件，如螺栓、螺母、螺钉、键、销、轴承等，它们的结构和尺寸均已标准化，称为标准件。还有些机件，如齿轮、弹簧等，它们的部分参数已标准化，称为常用件。本章将分别介绍这些机件的结构、画法和标注方法。

第一节　螺纹及螺纹紧固件

电磁屏蔽罩螺纹是零件上常用的一种结构，如各种螺钉、螺母、丝杠等都具有螺纹结构。螺纹的主要作用是连接零件或传递动力(图13－1）。

图13－1 螺纹件的应用

图13－2 在车床上加工螺纹

a）加工外螺纹 b）加工内螺纹

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一、螺纹的基本知识

1．螺纹的形成

螺纹是根据螺旋线形成的原理而制作出来的。在车床上车削螺纹，是常见的形成螺纹的一种加工方法。如图13－2所示，将工件装夹在与车床主轴相连的卡盘上，使它随主轴作等速旋转，同时使车刀沿主轴轴线方向作等速移动，当车刀切入工件达一定深度时，就在工件表面上车制出螺纹。在圆柱体外表面上的螺纹叫外螺纹，在圆柱内表面上的螺纹叫内螺纹。

根据螺纹使用场合的不同，可选择不同的几何形状的刀具来得到各种牙型的螺纹(表13－1）。

表13－1 各种常用螺纹的牙型及其用途

2．螺纹的基本要素

螺纹的基本要素主要是牙型、直径、螺距、线数和旋向等。其意义分述如下：

(1）螺纹牙型。螺纹牙型是指螺纹轴向剖面的轮廓形状。常用的有三角形、梯形、锯齿形等(见表13－1）。

(2）直径。螺纹的直径有3个：大径(d、D）、小径(d1、D1）和中径(d2、D2)。螺纹的大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径(图13－3），即螺纹的最大直径。螺纹的小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径，即螺纹的最小直径，而螺纹中径近似或等于螺纹的平均直径。

图13－3 螺纹各部分的名称

(3）线数。螺纹有单线和多线之分。在同一螺纹件上只有一条螺纹的叫单线螺纹，(图13－4.a）在同一螺纹件上有几条螺纹的叫多线螺纹。如图13－4.b为一段双线螺杆，在它上面做了2条螺纹。一般连接用的螺钉，车床上的传动丝杠等都是单线螺纹，而摩擦压力机的螺杆是多线螺纹。

(4）导程和螺距。在车制螺纹时，工件旋转一周刀具沿轴线方向移动的距离叫导程，即同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。螺距是螺纹相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离，单线螺纹的螺距等于导程(图13－4.a）；如果是双线螺纹，由图13－4.b可知，一个导程包括两个螺距，则螺距＝导程/2；若是三线螺纹，螺距＝导程/3。因此，螺距和导程之间的关系可以用下式表示：螺距＝导程/线数。

(5）旋向。螺纹有右旋与左旋之分(图13－5）。


图13－4 螺纹的线数	图13－5 螺纹的旋向
a）单线螺纹 b）多线螺纹	a）左旋　 b）右旋

在上述5项要素中，改变其中任何一项，都会得到不同规格的螺纹。因此，相互旋合的内、外螺纹这五项要素必须相同。

为了方便于设计和制造，国家标准规定了一些标准的牙型、大径和螺距(参看附录二的表2－1大圆针织机）。凡是这3项都符合国家标准的称为标准螺纹；牙型符合标准而大径或螺距不符合标准的称为特殊螺纹；牙型不符合标准的称为非标准螺纹(如方牙螺纹）。

二、螺纹的规定画法

螺纹按其真实投影来画比较麻烦，实际上也没有必要。制图标准对螺纹（外螺纹和内螺纹）画法作了详细的规定，现简述如下：

1．内、外螺纹的规定画法(图13－6、7）。

图13－6 外螺纹的规定画法

图13－7 内螺纹的规定画法

(1）螺纹的牙顶圆的投影用粗实线表示，牙底圆的投影用细实线表示，在螺杆的倒角和倒圆部分也应画出。在垂直与螺纹轴线的投影面的视图中，表示牙底圆的细实线只画约3/4圈，此时螺杆或螺孔上的倒角投影不应画出(图13－6、图13－7）。

(2）有效螺纹的终止界线(简称螺纹终止线）用粗实线表示，外螺纹终止线的画法如图13－6、13－8(b）；内螺纹终止线的画法如图13－9(b)，13－11。螺纹收尾在图上一般不画。当需要表示螺尾时，该部分用于轴线成30°的细实线画出，如图13－6、图13－12。

(3）无论是外螺纹还是内螺纹，在剖视图或断面图中剖面线都必须画到粗实线(图13－7、图13－8）。


图13－8 螺纹剖视图中剖面符号的画法	图13－9 不穿通螺孔的画法
	a)钻孔深度 b）攻螺纹深度

(4）绘制不穿通的螺纹孔时，一般应将钻孔深度与螺纹部分的深度分别画出，并标上尺寸(图13－9）。加工不穿通的螺孔时，先按螺纹小径钻孔，后用丝锥攻丝(图13－9.b）。钻头的锥顶角一般做成118°，在孔底部形成118°的锥顶角。画图时此角按120°画出(图钢筋保护层塑料垫块13－9.a），但不必标注尺寸。

(5）螺孔不剖开时，不可见螺纹的所有图线均按虚线绘制(图13－10）。


图13－10 螺孔不剖开	图13－11 内外螺纹旋合时的画法

2．内、外螺纹旋合时的画法(图13－11），以剖视图表示内、外螺纹的连接，旋合部分按外螺纹的画法绘制，其余部分均按各自的画法绘制(图13－11、图13－12）。

图13－12 内外螺纹旋合时剖视图的画法

3．螺纹牙型的表示方法，需要表示螺纹牙型时，可采用局部剖视图或局部放大图绘制(图13－13）。

图13－13 螺纹牙型的表示法

三、螺纹的标注

螺纹的种类很多，但规定画法却相同，在图上对标准螺纹只能用螺纹代号或标记来区别它们的不同。普通螺纹、梯形螺纹及管螺纹的标注方法如下：

1．普通螺纹的标注

普通螺纹的完整标记由螺纹规格代号、螺纹公差代号及螺纹旋合长度代号3部分组成，其格式为：

螺纹规格代号螺纹公差带代号螺纹旋合长度代号

牙型代号公称直径 × 螺距旋向－中径公差带代号顶径公差带代号－旋合长度代号

(1）普通螺纹的牙型为“M”,公称直径指螺纹大径。

(2）螺纹公差带代号由公差等级代号和基本偏差代号组成。内、外螺纹的公差等级与基本偏差见表13－2、表13－3。

表13－2 普通螺纹的公差等级

表13－3 普通螺纹的基本偏差

螺纹副(内、外螺纹旋合在一起）标记中的内、外螺纹公差带代号用斜线分开，斜线前后分别表示内、外螺纹公差带代号。例如M20×2－6H/6g。

(3）旋合长度是指内、外螺纹旋合在一起的有效长度，普通螺纹的旋合长度分为3组，分别称为短旋合长度、中旋合长度和长旋合长度，相应代号S、N、L。相应的长度可根据螺纹公称直径及螺距从标准中查出。当为中旋合长度时，“N”不标注。

(4）普通螺纹精度等级：根据螺纹的公差带和短、中、长3组旋合长度，螺纹的精度又分为精密级、中等级和粗糙级3种。在一般情况下多采用中等级。

公称直径以毫米为单位的螺纹，其标记应直接注在大径的尺寸线上，或注在其引出线上。

表13－4 普通螺纹的标注示例

2．梯形螺纹的标注

梯形螺纹的完整标注的内容和格式为：

螺纹代号中径公差带代号旋合长度代号

其中螺纹代号内容：Tr 公称直径 × 导程（螺距）旋向

表13－5 梯形螺纹的标注示例

3．管螺纹的标注

其标记一律注在引出线上，引出线应由大径处引出，标注内容和方式如表13－6所示。

表13－6 管螺纹的标注示例

四、螺纹紧固件及其比例画法

1．螺纹紧固件螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈等零件尺寸都已标准化，在技术文件上只须注出其标记即可。表13－7列出了一些常用螺纹紧固件及其规定标记。

表13－7 常用螺纹紧固件及其规定标记

2．螺纹紧固件的比例画法

设计机器时，经常会用到螺栓、螺母、垫圈等螺纹紧固件，它们的各部分尺寸可以从相应的国家标准中查出，由螺栓的螺纹规格d、螺母的规格D、垫圈的公称尺寸d，按d或D进行比例折算，得出各部分尺寸后按近似画法绘制。

(1）六角头螺栓。六角头头部系由六棱柱经倒角30°而形成，故每个棱面上均产生双曲线(图13－14），这些曲线可由圆弧代替(图13－15）。


图13－14 六角头倒角后产生的曲线	图13－15 六角头部曲线的近似画法

画法步骤如下：

①画出六棱柱的投影。

②以R＝1.5d为半径画弧与顶面的投影相切，并与右边两棱线交于1、2两点。

③由2点做水平线，与相邻的棱线交于3点，平分线段2－3得点4。

④以点4为圆心，4点至1点，长为半径画弧1点至5点，最后过点5作30°的倒角线。左边一段曲线画法与此相同。

六角头螺栓的各部分尺寸与螺纹大径d的比例关系如图13－16.a所示。

(2）六角头螺母。六角头螺母各部分尺寸与螺纹大径D的比例关系如图13－16.b所示。表面交线的画法与六角头螺栓头部的画法相同。

(3）垫圈。垫圈各部分尺寸按与它相配的螺纹紧固件的大径d的比例关系画出(图13－16.c）。

(4）双头螺柱。双头螺柱的外形可按图13－16.d的简化画法给制。各部分尺寸与大径d的比例关系如图中所示。

图13－16 单个紧固件的比例画法

a）螺栓陶瓷纤维棉b）螺母 c）垫圈 d）螺柱

五、在装配图中螺纹紧固件的画法

1．螺栓连接是将螺栓杆身穿过2个零件的通孔，再用螺母旋紧而将两个零件固定在一起的一种连接方式(图13－17）。

图13－17 螺栓连接的画法

(1）螺栓、螺母、垫圈按大径d的比例关系绘制，其余部分的比例关系如图中所示。

(2）螺栓的有效长度l应先按下式求出：

l＝δ1＋δ2＋s+m+0.3d

然后再从附表2－4中选出相近的标准长度l。

(3）在装配图中，当剖切平面通过螺杆的轴线时，螺栓、螺柱、螺钉及螺母、垫圈等均按未剖切绘制。

2．螺柱连接

用螺柱连接零件时，先将螺柱的旋入端旋入主一个零件的螺孔中，再将另一个带孔的零件套入螺柱，然后放入垫圈、用螺母旋紧(图13－18）。

图13－18 螺柱连接的画法

(1）各部分画图尺寸的比例关系与螺栓连接相同。若采用平垫圈，其尺寸可按D＝2d、S＝0.15d绘制。

(2）双头螺柱的有效长度l可先按下式算出：

l＝δ＋s+m+0.3d

然后查附表2－5，选取相近的标准长度。

(3）双头螺柱旋入端长度bm的值与带螺孔的被连接件的材料有关。材料为钢或青铜时取bm=d，材料为铸铁时，取bm=1.25-1.5d，材料为铝时，取bm=2d。

(4）机件上螺孔的螺纹深度应大于旋入端螺纹长度bm，画图时，螺孔的螺纹深度可按bm+0.5d画出，钻孔深度可按bm＋d画出。

3．螺钉连接

用螺钉连接两个零件时，螺钉杆部穿过一个零件的通孔而旋入另一零件的螺孔，靠螺钉头部支承面压紧将两个零件固定一起。

螺钉根据头部形状不同有许多型式。图13－19是几种常见螺钉装配图的比例画法。

图13－19 三种螺钉连接装配的比例画法

画图时应注意下列几点：

(1）螺钉的有效长度l先按下式估算：l＝δ＋bm，bm根据带螺孔的被连接零件的材料而定，取值可参考双头螺柱中所述。

(2）为了使螺钉头能压紧被连接零件，螺钉的螺纹终止线应高出螺孔的端面(图灯头盒13－19.b），或在螺杆的全长上都有螺纹(图13－19.a、c）。

(3）螺钉头部的一字槽和十字槽在俯视图上，画成与中心线成45°(图13－19），可以涂黑。

4．制图标准规定：螺纹紧固件的某些结构在装配图中可以采用简化画法。如螺栓、螺柱、螺钉末端的倒角、螺栓头部和螺母的倒角可省略不画；未钻通的螺孔，可以不画出钻孔深度，仅按螺纹部分的深度(不包括螺尾）画出等(图13－20）。

图13－20 装配图中螺纹紧固件的简化画法

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