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美制螺纹标准加工参考


统一螺纹标准(美制螺纹标准)加工参考 统一螺纹标准(美制螺纹标准)

统一螺纹标准(UTS)规定了一种标准螺纹形式和其他一系列数据,包括公 差、容差和名称,通常多用于美国和加拿大。它和世界其他地方常用的 ISO 公制 螺纹相同,有着 60°的牙型角,只是 UTS 螺纹的主要尺寸(外径和螺距)以英 寸为单位,用分数表示,而不是以毫米为单位的整数值。UTS 目前由

美国机械工 程师协会/美国国家标准化组织(ASME/ANSI)管理控制。

一. 1. 2. 二. 1. 2. 三. 1.

标准: 标准:ANSI B1.1 美国统一螺纹标准 统一螺纹(UN):1948 年 11 月 18 日美国、英国和加拿大三国标准机构代 统一螺纹的美国标准是 ANSI B1.1,英国标准是 BS 1580。 统一螺纹牙型 牙型角:60° 牙顶宽度:0.25P;牙底宽度:0.125P;牙底形状呈圆弧形。 统一螺纹直径/ 统一螺纹直径/螺距系列 统一螺纹直径/螺距组合按螺距分级有 3 个系列,即粗牙 UNC、细牙 UNF 和

表在华盛顿签订了协议,使三国的英制普通螺纹一致,这便是所谓的统一螺纹。

特细牙 UNEF 系列;不变螺距有 8 个系列,即 4UN、6UN、8UN、12UN、16UN、20UN、 28UN 和 32UN 系列。 四. 1. 统一螺纹的选择及应用 UNC 粗牙螺纹系列 该系列通常在批量生产的螺栓、螺钉、螺母和其它一

般工程上采用。低搞拉强度的材料,如铸件、低碳钢和其它软材料上加工的内螺 纹应采用粗牙螺纹,以使内螺纹获得最佳的脱扣强度。UNC 螺纹适用于要求快速 拆或有可能产生腐蚀和轻微损伤的部位。 2. UNF 细牙螺纹系列 该系列适用于不宜采用粗牙螺纹的螺栓、螺钉、螺母 和其它应用场合。UNF 外螺纹具有比粗牙螺纹大的抗拉应力面积。当要求外螺纹 和相配内螺纹的脱扣强度等于或高于外螺纹零件的抗拉承载能力时, 宜采用细牙 螺纹。细牙螺纹还适用于短旋合长度、小螺纹升角或壁厚要求细牙螺距的场合。 若外螺纹的最大强度没有要求,则细牙螺纹也可用于低强度材料上加工的内螺 纹,但必须选择合适的旋合长度,以满足上述脱扣强度要求。 尺寸小于和等于 1 英寸的细牙螺纹适用于螺栓、螺钉、螺母和其它螺纹紧固件。 尺寸大于 1 英寸,细牙螺纹不适用,除非内外螺纹的材料相同。 3. UNEF 超细牙螺纹系列 该系列适用于薄壁管、薄螺母、短套筒或短接头

等要求短旋合长度和更小螺距的场合。一般来说,它也适用于上面对细牙螺纹规 定的几种情况。 4. UN 不变螺距系列 每英寸 4、6、8、12、16、20、28 和 32 牙的各种不变 螺距系列为 UNC、 和 UNEF 系列无法满足的特殊设计要求提供了范围很广的直 UNF 径/螺距组合。不变螺距系列用于多次装拆的零件或利于重新翻修螺纹的零件。 从不变螺距系列中选择螺纹时,应尽可能优先选择表列的 8、12 或 16 牙系列。 5. 五. 1. 2. 3. 4. 5. 高温高强度使用场合 对这些使用场合,尺寸为 0.25~1 英寸的螺纹建议 采用粗牙螺纹系列,而尺寸大于 1 英寸的,最好采用 8 牙系列。 统一螺纹的螺纹等级、标记方法及极限尺寸 统一螺纹的螺纹等级、 等级:统一螺纹规定了六个不同的等级,即 1A、2A、3A(外螺纹)和 1B、 1A 和 1B 级螺纹是针对武器装备和某些特殊使用要求规定的,即要求简便 2A 和 2B 级螺纹是一般用途的螺栓、螺钉、螺母和类似的螺纹紧固件上最 3A 和 3B 级螺纹用于螺纹配合的松紧度和导程、半角的精度要求较高的场 标记示例:

2B、3B 级(内螺纹)。其中尾标 A 和 B 分别指外螺纹和内螺纹。 迅速装配或螺纹有轻微损伤和污迹也能装配的场合可以采用这种螺纹。 常用的标准螺纹。 合。3A 和 3B 级螺纹只有用高精度的设备、有效的测量和检测手段才能获得。 1-12 UNF-A(1 英寸 12 牙,A 表示外螺纹,B 表示内螺纹)。

基本齿廓 在本系列螺纹中,每个螺纹由大径 Dmaj 和螺距 P 规定。UTS 螺纹包括一个 对称的 V 形螺纹。在螺纹轴线 的平面上,V 形两边形成 60° 的夹角,V 形高度为 H,其最上 的 0.125 和最下的 0.25 被切 掉。 螺距 P 指两个螺纹顶端之 间的距离。UTS 螺纹为单线螺 纹,螺距等于导程(螺纹每 360°的轴向距离) UTS 螺纹通 。 常不用螺距这一参数,而用每 英寸的牙数(TPI) ,它与螺距

互为倒数。高度 H 和螺距 P 关系如下:

在外螺纹中(如螺栓) ,大直径 Dmaj 和小直径 Dmin 规定了螺纹的最大尺寸。 这也就是说,外螺纹直径最大为 Dmaj,但最小直径可小于小径 Dmin。相反,在 内螺纹中(如螺母) ,大径和小径为最小尺寸,因此螺纹最小尺寸为 Dmin,但最 大尺寸可大于 Dmaj。 小径 Dmin 和有效中径 Dp 是通过大径和螺距得来的,见下式:

名称 UTS 螺纹的标准名称由一个表示螺纹公称直径(大径)的数字,后跟每英寸 的牙数表示。对直径小于 1/4 英寸的,标准中规定用一个整数表示。所有其他直 径均以英寸表示。 这组数字后可跟字母 UNC、UNF 或 UNEF,分别表示“粗螺纹”“细螺纹”或 、 “超细螺纹” ,或者也可跟公差级别。 例: 6-32 UNC 2B (大径:0.1380 英寸,螺距:32 牙/英寸) 常用尺寸 大径(in) 圈/英寸 大径(mm) 粗 UNC 细 UNF 超细 粗 (UNEF

丝锥 细 超细

这些数字大致遵循一个对数级数,每增加一个螺纹尺寸,其螺纹抗拉强度约 增加一倍。 规格大于等于 0#的螺纹,可用下列公式计算其大径:大径=螺纹#×0.013" +0.060"。例如,规格为 10 的计算方法为:#10×0.013"+0.060"=0.190"大 径。 统一微型螺纹系列用于直径为 0.3~1.4mm(0.0118~0.0551in)的紧固件 上,其规定见美国国家标准化组织(ANSI)标准 B1.10。它们用于手表、仪器和 小型机械,与按 ISO 标准 68 制造的螺纹可以互换。这些螺纹型号用多个零表示, 如#000。小于 0#的螺纹大径计算公式为:大径=零型号×0.013"-0.060",其 中“零型号”指第一个零后面的零的个数。因此#00 螺纹直径为 0.047",#000 直径为 0.034"等。 机械螺纹系列以前曾包含奇数,并达 16#或以上。19 世纪末 20 世纪初将其 标准化,螺纹型号的范围大大缩小。现在大于 14#的机械螺纹或除 1#、3#、5# 外的奇数型号都比较少见。 尽管仍然可见到 14#和 16#螺纹, 但它们不如 0#到 12# 螺纹更常见。 有时要用特殊直径和螺距的螺纹(UNS) ,例如大径为 0.619 英寸(15.7mm), 20 牙/英寸。UNS 螺纹很少用于螺栓,而用于螺母、丝孔和其他螺纹外径上。UNS 丝锥可容易买到。 大多数 UNS 螺纹每英寸牙数要多于其相应的 UNF 或 UNEF 标准, 它们通常是可买到的强度最高的螺纹,因此常用在需要高应力的地方,如机械刀 轴或自动推进轴。

测量 一个螺纹测量体系包括一系列螺纹关键数据和用于检测这些数据的量规, 确定一个带螺纹的产品是否合格必需对这些关键数据进行检测。 目前, UTS 的测量通过下列标准进行控制:


ASME/ANSI B1.2-1983 统一螺纹量规和测量(英寸) ASME/ANSI B1.3M-1992 螺纹测量体系尺寸合格标准(英寸米制螺纹)



这些标准为内外螺纹产品上的统一英寸螺纹( (UN、UNR、UNJ 螺纹)提供了 必要的测量规格和尺寸,包括量规和测量设备的规格和尺寸,并描述了每种量规 的基本目的和用途,而且建立了一个测量体系的螺纹合格标准。 公差级别 对螺纹进行分级是为了制造方便以及螺纹结构的可互换性。大多数螺纹(不 是所有)都属于一个级别标准,称为统一螺纹标准系列。这个体系和组装件的配 合类似。 1A、2A、3A 级别用于外螺纹,1B、2B、3B 级别用于内螺纹。 1 级螺纹较松,方便组装或用于较脏的环境中。 2 级螺纹最常见,他们设计时考虑到典型的机加车间能力和加工惯例使强度 最大化。 3 级螺纹公差较小。 螺纹级别指螺纹中径的可接受范围。螺纹中径在上图中用 Dp 表示,有几种 测量方法,生产中最常用的方法是使用过规和不过规。 加工中心攻美制螺纹的进给量和转速: 加工中心攻美制螺纹的进给量和转速: 进给量的值=转速*螺距 螺距=25.4/牙数。 比如 1 1/2-12UNF-2A 转速是 150 转 进给量 =150*(25.4/12)=317.5 名称 标注方式 说明 (右手)-(单头螺纹)-(公制 粗牙) (公称直径 20mm) (牙距 2.5mm) (内螺纹配合等级 6H) (外螺纹配合等级 7g) (左手)-(双头螺纹)-(公制 细牙) (公称直径 20mm) (牙距

公制螺纹(MM 公制螺纹(MM 牙) 牙深=0.6495*牙距 P (牙角 60 度) 内牙孔径= 公称直径-1.0825*P

M20x2.5-6H/7g

左-双头-M20x1.5

1.5mm) 美制螺纹 (统一标准螺纹) 牙深= 0.6495*(25.4/每吋牙 数) (牙角 60 度) 管螺纹( 管螺纹(英制 PT) 牙深= 0.6403*(25.4/每吋牙 数) (牙角 55 度) 管螺纹 (PS 直螺纹)(PF 细牙) 牙深= 0.6403*(25.4/每吋牙 数) (牙角 55 度) 管螺纹( 管螺纹(美制 NPT) (牙角 60 度) 梯形螺纹 (30 度 公制) 梯形螺纹 (29 度 爱克姆螺纹) 方形螺纹 车牙的计算 考虑条件 3/4-10UNC-2A (UNC 粗牙)(UNF 细牙) UNC 美制统一标准 粗牙螺 (1A 2A 3A 外牙公差配合等 纹 级) 外径 3/4 英吋,每英吋 10 牙 (1B 2B 3B 内牙公差配合等 外牙 2 级公差配合 级) 锥度管螺纹,锥度比 1/16 3/4 英吋管用,每英吋 14 牙

PT 3/4-14 (锥度管螺纹)

PS 3/4-14 (直形管螺纹) 直形管螺纹 PF1 1/8-16 (直形管螺纹) 3/4 英吋管用,每英吋 14 牙 1 1/8 英吋管用,每英吋 16 (细牙) 牙 NPT 3/4-14 (锥形管螺纹) TM40*6 TW26*5 锥形管螺纹,锥度比 1/16 3/4 英吋管用,每英吋 14 牙 公称直径 40mm 牙距 6.0mm 外径 26mm,每英吋 5 牙

计算公式 每吋螺纹数 n = 25.4 / 牙距 P 公制牙与英制牙的转换 牙距 P = 25.4 / 每吋螺纹数 n 因为工件材料及刀具所决定的 转速 N = (1000 周速 V ) / (圆周率 p * 直径 转速 D ) 因为机器结构所决定的转速 车牙最高转速 N = 4000/ P 刀座快速移动的影响 下刀最小距离 L1 刀座快速移动加减速的影响 L1 = (牙距 P ) * (主轴转速 S ) / 500 下刀点与退刀点的计算 退刀最距离 L2 (不完全牙的计算) L2 = (牙距 P ) * (主轴转速 S ) / 2000 牙深 h =0.6495 * P 牙深及牙底径 d 牙底径 d =公称外径 D - 2 * h 车制外牙 3/4"-10UNC 20mm 长 牙距 P = 25.4 / (吋螺纹数 n) 公制牙与英制牙的转换 P = 25.4 / 10 = 2.54mm 例:

因为工件材料及 刀具所决定的转速 因为机器结构所决定的转 速 刀座快速移动的影响 综合工件材料刀具及机械 结构 所决定的转速

外径 D = 3 / 4 英吋 = 25.4 * (3/4) =19.05MM 转速 N = (1000 周速 V) / (圆周率 p * 直径 D ) N = 1000V / pD = 1000 * 120 / (3.1416*19.05) =2005 rpm (转/分) 车牙最高转速 N = 4000 / P N = 4000/2.54 = 1575 rpm N = 1575 转 N = 2005 转 两者转速选择较低者,即 1575 转

下刀最小距离 L1 刀座快速移动加减速的影 L1 = (牙距 P) * (主轴转速 S) / 500 响 L1 = 2.54*1575/500=8.00mm 下刀点与退刀点的计算 退刀最小距离 L2 (不完全牙的计算) L2 = (牙距 P) * (主轴转速 S) / 2000 L2 = 2.54*1575/2000=2.00mm 牙深径 d = 公称外径 D-2*h =19.05-2*1.65 = 牙深及牙底径 d 15.75mm 车牙的程式 O1905 (3/4”-10UNC 用 G32 车牙) N1 G0 X120. Z120. T0 T0101 G97 S1575 M3 G0 X23. Z8. M8 G车牙起始点 G0 X18.5 G 1.下刀 G32 Z-19. F2.54 G 2.车牙进给 G0 X23. G 3.起刀 G0 Z8. G 4.退回起始点 G0 X18.0 G 1.下刀 G32 Z-19. F2.54 G2.车牙 G0 X23. G 3.起刀 G0 Z8. G 4.退回起始点 G0 X17.6 G0 X16.1 G32 Z-19. F2.54 G32 Z-19. F2.54 G0 X23. G0 X23. G0 Z8. G0 Z8. G0 X17.2 G0 X16. G32 Z-19. F2.54 G32 Z-19. F2.54 G0 X23. G0 X23. G0 Z8. G0 Z8. G0 X15.9 G0 X16.9 G32 Z-19. F2.54 G32 Z-19. F2.54 G0 X23. G0 X23.

O1905 (3/4”-10UNC 用 G92 车牙) N1 G0 X120. Z120. T0 T0101 G97 S1575 M3 G0 X23. Z8. M8 G车牙循环起始点 G92 X18.5 Z-19. F2.54 G车牙循环 X18. X17.6 X17.2 X16.9 X16.4 X16.2 X16. X15.9 X15.8 X15.75 M9 G0 Z20. M5 G0 X120. Z120. T0 M30 O1905 (3/4”-10UNC 用 G76 车牙) X16.65

G0 Z8. G0 Z8. G0 X15.8 G0 X16.65 G32 Z-19. F2.54 G32 Z-19. F2.54 G0 X23. G0 X23. G0 Z8. G0 Z8. G0 X16.4 G0 X15.75 G32 Z-19. F2.54 G32 Z-19. F2.54 G0 X23. G0 X23. M9 G0 Z8. G0 Z8. M5 G0 X16.2 G32 Z-19. F2.54 G0 X120. Z120. T0 G0 X23. M30 G0 Z8.

N1 G0 X120. Z120. T0 T0101 G97 S1575 M3 G0 X23. Z8. M8 G车牙循环起始点 G76 P000060 Q50 R50 G76 X15.75 Z-19. P1650 Q350 F2.54 G0 Z20. M5 G0 X120. Z120. T0 M9 M30

螺纹切削(G32) 螺纹切削(G32) 除了等导程直螺纹外,斜螺纹和涡形螺纹亦能用 G32 指令切削。 以下列指令切削螺纹,导程以数字接在位址 F 后面来指定。 F 轴向导程 G32 X(终点座标) Z(终点座标) F(导程) 程式范例> < G32 螺纹 程式范例> G0 X23. Z8. M8 G0 X18.5 G32 Z-19. F2.54 G0 X23. G0 Z8. G0 X18.0 G32 Z-19. F2.54 G0 X23. G0 Z8. 车牙起始点 1.下刀 2.车牙进给 3.起刀 4.退回起始点 1.下刀 2.车牙 3.起刀 4.退回起始点 字无出口) 车 8 字油沟 (单 8 字无出口)

字有出口) 车 8 字油沟 (单 8 字有出口)

N3 G0 X50. Z120. T0 N3 G0 X50. Z120. T0 T0101 T0101 G97 S140 M3 G97 S160 M3 G0 X30. Z9. G00 X30. Z20. 车牙起始点 (X30. Z9.) M8 M8 车牙起始点 (X30. G0 X31. 1.下刀 Z2. Z-2.) G32 Z-28. 2.车牙前进 G01 X31. 1.下刀 F28.

G32 Z9.F28.

3.车牙往回(在-14MM 处 G32 Z-28. 有交叉) F26. (-28+28/2) G32 Z2.F26.

2.车牙前进 (-28+26/2) 3.车牙往回(在-15MM 处 有交叉) 1.下刀 (用 G00 取消车 牙状态)

1.下刀 (用 G00 取消车 G00 X31.3 牙状态) G32 Z-28. G32 Z-28. 2.车牙 (前进) 2.车牙 (前进) F28. F26. Z9. 3.车牙 (往回) Z9. 3.车牙 (往回) ... ... G0 Z20. M5 G0 Z20. M5 X50. Z120. T0 X50. Z120.T0 M1 M1 G00 X31.3


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