螺纹详解——类型、标准及应用解析

螺纹是一种用于连接和传递动力的机械结构，其本质是一种螺旋形的连续凸起或凹槽。螺纹广泛应用于机械、建筑、管道、电子等多个领域。以下是关于螺纹的详细讲解：

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一、螺纹的基本概念

螺纹是一种沿着圆柱或圆锥表面螺旋形成的沟槽结构。它由螺纹大径、小径、中径、螺距、牙形角等多个参数决定。

1. 螺纹的基本参数

• 螺距（P）：相邻两牙对应点之间的轴向距离。

• 牙形角（θ）：螺纹侧面与螺纹轴线之间的夹角。

• 大径（D或d）：外螺纹的大径为外径，内螺纹的大径为内径。

• 小径（d1或D1）：外螺纹的小径为螺纹沟底的直径，内螺纹的小径为螺纹顶端的直径。

• 中径（d2或D2）：大径与小径的平均值，用于计算螺纹的咬合和强度。

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二、螺纹的分类

1. 按用途分类

• 普通螺纹：用于一般紧固连接，如螺栓、螺母等。

• 管螺纹：用于管道连接，保证密封性，如G螺纹（55°非密封管螺纹）、R螺纹（60°锥管螺纹）。

• 梯形螺纹：用于传动机构，如丝杠传动装置。

• 锯齿螺纹：单方向受力螺纹，多用于机床丝杠。

• 矩形螺纹：用于精密传动，如机床丝杠、丝杆升降器。

• 特殊螺纹：如滚珠丝杠螺纹、双头螺纹等，适用于特定场合。

2. 按牙型角分类

• 公制螺纹：牙型角60°，常见于全球工业标准。

• 美制螺纹（UN）：牙型角60°，以英寸表示。

• 惠氏螺纹（BSP）：牙型角55°，主要用于管道连接。

• 锯齿螺纹：单边牙型角3°-5°，适用于单方向受力的传动。

3. 按螺纹方向分类

• 右旋螺纹：顺时针方向拧紧（常见）。

• 左旋螺纹：逆时针方向拧紧（用于特殊场合，如气瓶连接）。

4. 按螺纹结构分类

• 外螺纹：如螺栓、螺杆等。

• 内螺纹：如螺母、螺纹孔等。

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三、常见螺纹标准

全球各个国家和地区针对不同用途制定了螺纹标准，常见的有以下几种：

1. 公制螺纹（ISO 68-1）

• 采用60°牙型角。

• 主要用于机械、汽车、航空等领域。

• 常见规格：M6×1、M10×1.5、M20×2.5等。

2. 美制螺纹（Unified Thread Standard，UTS）

• 采用60°牙型角，主要以英寸为单位。

• 主要用于北美市场。

• 细牙（UNF）、粗牙（UNC）、特细牙（UNEF）等不同规格。

3. 管螺纹（BSP和NPT）

• G（BSPP，英制直管螺纹）：55°牙型角，不密封。

• R（BSPT，英制锥管螺纹）：55°牙型角，密封性能较好。

• NPT（National Pipe Thread）：美国标准的锥管螺纹，60°牙型角，适用于气体、液体密封连接。

4. 梯形螺纹（Trapezoidal Threads, ISO 2901）

• 牙型角30°。

• 主要用于丝杠、升降机等传动机构。

• 常见规格：Tr20×4、Tr40×7等。

5. 矩形螺纹

• 牙型为矩形，主要用于高精度传动。

• 具有较高的机械效率，摩擦阻力较小。

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四、螺纹的加工方法

1. 车削

• 采用螺纹车刀在车床上加工螺纹。

• 适用于单件或小批量生产。

2. 磨削

• 采用螺纹磨床加工高精度螺纹。

• 适用于高要求螺纹，如滚珠丝杠。

3. 滚压

• 采用滚压模具冷加工螺纹。

• 适用于大批量生产，螺纹表面质量高，强度好。

4. 攻丝

• 采用丝锥加工内螺纹。

• 适用于批量螺孔加工。

5. 挤压

• 通过塑性变形形成螺纹。

• 适用于高强度螺纹制造。

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五、螺纹的检测

1. 量规检测

• 螺纹环规（外螺纹检测）

• 螺纹塞规（内螺纹检测）

• 螺纹卡规（螺距检测）

2. 三针法测量

• 通过三针测量螺纹中径。

3. 投影仪检测

• 用光学投影仪检测螺纹形状和尺寸。

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六、螺纹的应用

• 机械紧固：螺丝、螺栓、螺母。

• 传动装置：丝杠传动。

• 管道连接：气体和液体密封螺纹。

• 汽车制造：发动机部件、底盘紧固件

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总结

螺纹在工业生产中起着至关重要的作用，其分类众多，标准化程度高。掌握不同螺纹的特性、标准和加工方法，有助于提高机械连接的可靠性和制造精度。