螺纹孔系位置度量规的设计方法

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螺纹孔系位置度量规的设计

马凯聪，孙逢节王娟，

豫北转向系统股份有限公司

计量成本高、时间长，针对这个问题提出螺纹孔系位置度摘要：量产产品中螺纹孔系位置度采用三坐标计量，量规的设计方法，实现在线快速测量位置度。

关键词：螺纹孔系；位置度；量规中图分类号：TG85

文献标志码：A

DesignofGaugeofScrewThreadHolePosition

WangJuan，MaKaicong，SunFengjie

Abstract：Inthevolumeproduction，italwaysspendhighexpenseandalongtimetomeasurescrewthreadholeposi-tionincommonlymethodofusingthreecoordinatesmeasuringinstrument．Tosolvethisproblem，wedesignedaposition－gaugeandapplieditintoproductionmeasurementtoguaranteethequickinspectiononline．

Keywords：threadhole；position；gauge

1引言

孔相对于基准的位置度要求控制在0．1以内。目前没有专业的螺纹孔系位置度量规的设计标准，因此依据现有的《位置量规》设计螺纹孔系位置度量规。量具的设计主要包括定位部分、螺纹测量部分和导向部分，通过对这三部分的计算，明确螺纹孔系位置度量规的设计原则和过程。

（1）定位部分的设计与计算

定位基准采用测量基准与设计基准重合的原则，根据装配要求，零件端面需要与另一个耦合件贴合，因此端面也需要作为限位基准面。设计基准孔

+0．03

，根据位置量规的定位部分的尺寸与被为600

螺纹孔系的零部件常规采用三坐标计量，计量

单项参数的费用较高，从送检到出具检测报告需要20min，成本高、时间长，对于量产产品来说这种计量方式直接影响着生产线产品的有效产出。针对这种

（GB8069－87）设计状况，基于现有的《位置量规》原则，设计了螺纹孔系位置度量规，有效实现在线测

量，降低测量成本。

2螺纹量规设计

产品要两螺纹孔系产品结构简图如图1所示，

+0．03

求以内孔600为基准，两个M8×1．25的螺纹

收稿日期：2014年4月

测要素或者基准要求的实效边界或者最大实体边界的尺寸、形状、方向和位置相同，根据Tt=0．03，查TP=0．0025，WP=中表2得知，阅《位置量规》

0．0025，根据相应公式进行计算定位尺寸得

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第一作者：杨俊涛，硕士研究生，沈阳理工大学CAD/CAM研发中心，110159沈阳市

FirstAuthor：YangJuntao，Postgraduate，CAD/CAMTech-nologyＲ＆DCenter，ShenyangLigongUniversity，Shenyang110159，China

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dBP=DMMC=60

d=600

LP=dBP－T0P－0．0025

dWP=dBP－（Tp+Wp）=60－（0．0025+0．0025）=59．995

式中，

TP为定位部分的尺寸公差；WP为定位部分允许的最小磨损量；dBP为定位部分基本尺寸；dLP为定位部分的极限尺寸；dWP为定位部分的磨损尺寸。

但是在实际加工中，定位孔存在一定的形状公差，工艺员多次测量实际孔的大小，发现椭圆度主要

集中在0．025mm范围之内，因此考虑到实际存在的椭圆度，通过对装配的分析，对定位部分进行了修整即

dLP=d0BP－TP=（60－0．02）

－0．0025

=59．980－0．0025

dWP=dBP－（Tp+Wp）=59．98－（0．0025+0．0025）=59．975

定位部分的定位轴结构如图2所示

。

图

1

图2

（2）螺纹测量部分的计算

对于螺纹的测量，《位置量规》中没有说明和规定，为了能够实现测量，在现有位置度设计的基础

上，进行了一些转换。图中要求两个M8×1．25－6H相对于基准A的位置度不大于0．1，由于螺纹本身涉及参数较多较复杂，为了使量规的制造简单且测量快捷，将螺纹的测量部分按照螺纹塞规的通端进行计算，同时增加导向部分并将位置度公差换算到导向轴上，通过导向轴与导向孔的间隙有效控制位置度。

螺纹塞规通端的计算根据《普通螺纹量规》（GB3934－83）以及《圆柱螺纹量规检定规程》（JJG888－1995）。依据标准分别计算大径、中径、小径，有

大径=（D+EI+ZPL）±TPL中径=（D2+EI+ZPL）±TPL/2

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小径≤D1+EI

其中，

D2=D－2×3/8H；D1=D－2×5/8H；H=/2P。

根据JJG888－1995标准中的表6和表7，

M8×1．25－6H的中径公差为TD2=160、EI=0；螺纹中径公差与量规的位置度要素有一定的关系，表1列举了其中部分内容。

表1

普通螺纹量规的中径公差及位置要素

（μm）工件内、外螺WGO纹的中径公差

TＲTPLTCPmZPLT通端螺D2、Td2纹量规＞50－8010771269．5＞80－[1**********]12．5＞125－200

18

11

9

18

16

17．5

根据表1查得ZPL=12，

TPL=11，WGO=17．5。大径=（D+EI+ZPL）±TPL=（8+0+0．012）±0．011

=8．012±0．011

中径=（D2+EI+ZPL）±TPL/2=（D－2×3/8×2P+EI+ZPL）±TPL/2

=（8－2×3/8×2×1．25+0+0．012）±0．0055

=7．2±0．0055

磨损极限=7．2－0．0175=7．1825

小径≤D1+EI=D－2×5/8×/2P+EI=8－2×5/8×/2×1．25+0

=6．647

在实际制造、

检测和使用过程中，发现中径的制造公差非常严格，需要非常专业的设备以保证其精度。螺纹磨床磨削完成后将零件卸下并在万能工具显上计量，由于计量存在人为因素，同时温度也有影响，对于微米级别公差不容易保证，将制造公差进行修整，通过验证，将中径7．2±0．0055的制造公差进行了修整7．20

－0．01，

同时磨损极限按照《位置量规》计算7．2－0．01－0．01=7．180。螺纹的螺距公差仅与螺纹长度有关（见表2）。

表2

螺纹量规的螺距公差

（mm）螺纹量规螺纹＞

＞＞部分的长度≤1414－3232－5050－80螺距公差TP

0．004

0．005

0．006

0．007

该零件的螺纹长度为12，因此螺距公差为0．004。

螺纹量规仅为通端，因此牙型为完整的螺纹牙型，半角公差为13'螺纹量规的牙型角与螺距有一定的关系，根据表3进行查询。

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表3

半角公差

（'）螺距P

0．811．251．5完整螺纹牙型的半角公差Tα

/216151312截断螺纹牙型的半角公差Tα/2

16

16

16

16

按照标准GB3934－83查得间隙槽b2的最大值

为0．31，螺纹参数如图3所示。

图3

（3）导向部分设计与计算

导向部分按照常规仅起导向作用，导向间隙较小，需要配作研磨，其中尺寸、形状由设计者按照量规的要求进行确定，将导向部分作为位置度的测量部分，根据位置量规的标准，按照最大实体原则进行相关的计算，将导向孔定义为10，导向轴需要根据位置度进行计算。

M8×1．25－6H的中径公差为160，位置度要求为0．1。根据Tt=0．16+0．1=0．26，查阅《位置量

规》中表2得TM=0．005，WG=0．005，tp=0．012，并同时查询表3，得FM=0．036。

根据公式进行相关的计算

DBG=10+0．005

0dBM=DMMC－t=10－0．1=9．9

d0

LM=（dBM+FM）

－TM

=（9．9+0．036）

－0．005

=9．9360－0．005

dWM=（dBM+FM）－（TM+WM）=9．936－0．005－0．005=9．926

通过将螺纹孔系位置度的测量转化到导向孔位置度进行测量，简化了螺纹量规的计算过程，方便了标准螺纹量规的制造，降低了制造成本，同时可以实

现在线测量。位置度量规如图4所示。其中，TM为测量部分的尺寸公差；dBM为测量分基本尺寸；dLM为

测量部分的极限尺寸；dWM为测量部分的磨损尺寸；WM为测量部分允许的最小磨损量；TPL为螺纹塞规中径公差；ZPL为螺纹塞规中径公差带的中心线到工件内螺纹中径下偏差之间的距离；WGO为螺纹通规中径公差带的中心线到其磨损极限之间的距离。

（4）材料选择

量具要求测量准确，

因此测量部位和定位部位需要有一定的耐磨损度，并具有长期的稳定性。测量螺纹插销采用CrWMn，淬火处理，硬度为58－62HＲC，方便加工；定位板和定位轴较大，采用20

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钢，表面渗碳处理，硬度为58－62HＲC。同时对量具中非加工表面进行相关的防锈处理，如发蓝等。

图4

3

结语

在使用过程中首先量具定位轴插入被测零件基

准孔内，

端面贴合，然后两个螺纹插销同时旋入被测零件螺纹孔内即判断为合格，否则为不合格。该量具制造完成后，经过计量室计量，满足量具图纸要求，同时对50件零件进行了测量，并且对同批零件用三坐标进行对比复检，所测量的位置度100%合格，说明设计方法有效可行。使用该量具与采用三坐标测量的方法相比较，单件测量时间缩短了18min。

参考文献

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第一作者：王娟，工程师，豫北转向系统股份有限公司，453003河南省新乡市

FirstAuthor：WangJuan，Engineer，YuBeiPowerSteeringSystemCo．，Ltd．，Xinxiang，Henan453003，China

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