技术 | 紧固件螺纹基础知识

螺纹的用途十分广泛，从飞机、汽车到我们日常生活中所使用的水管、煤气等都广泛应用螺纹连接。螺纹的作用主要是紧固连接，其次是力量和运动的传递。此外，还存在一些特殊用途的螺纹，虽然种类繁多，但数量有限。螺纹之所以能经久不衰，主要是因为其结构简单、性能可靠、便于拆卸和制造，使其成为当今各种机电产品中不可或缺的结构要素。根据螺纹的用途，各种螺纹件都应具备两个基本功能：良好的旋合性和足够的强度。总的来说，螺纹在多个领域发挥着重要作用，对于实现紧固连接和力量传递至关重要。

螺纹的基础术语

螺纹：在圆柱或圆锥表面上，沿着螺旋线所形成的具有规定牙型的连续突起

外螺纹：在圆柱或圆锥外表面上所形成的螺纹

内螺纹：在圆柱或圆锥内表面上所形成的内螺纹

大径：与外螺纹牙顶或内螺纹的牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径

小径：与外螺纹牙底或内螺纹的牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径

中径：一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过牙型上的沟槽和凸起宽度相等的地方。该假想圆柱或圆锥称为中径圆柱或中径圆锥。

右旋螺纹：顺时针旋转时旋入的螺纹

左旋螺纹：逆时针旋转时旋入的螺纹

螺距：相邻两牙在中径线上对应两点间的的轴向距离
螺纹的分类

根据其结构特点和用途分类：

紧固螺纹：按配合使用可分间隙螺纹、大间隙螺纹、紧配合螺纹、超细螺纹以及小螺纹。间隙螺纹包括普通螺纹、统一螺纹和惠氏螺纹；大间隙螺纹包括热浸镀锌镀前螺纹和高温高压用大间隙螺纹；紧配合螺纹包括过渡配合与过盈配合螺纹；超细螺纹的牙距较普通螺纹更小，规格为≤M30的螺纹，牙距都是＜1mm，主要用于特殊的行业（参考GB 28272）；小螺纹是指直径范围在0.3~1.4mm的紧固件，一般用于钟表、照相机、仪器仪表和影音等产品上（参考GB 15054）。

传动螺纹：梯形螺纹、锯齿螺纹（可用于紧固连接）。

专用螺纹：石油螺纹、气瓶螺纹、航空螺纹（MJ）、消防螺纹、灯头螺纹等。

管螺纹：分为60°锥管螺纹（NPT）、55°密封圆锥管螺纹（PT）和55°非密封管圆柱螺纹（G）。

按照地区（国家）分类：

公制螺纹，即米制螺纹，是机械紧固螺纹中应用最广泛的一种。国际标准化组织、工业发达国家和我国都制定了自己的公制螺纹标准。公制螺纹的基本牙型为等边三角形，牙型角为60°，用字母M标记。公称直径则用D或d表示，螺距用P表示，计量单位为毫米（mm）。

英制螺纹，亦称惠氏螺纹，起源于英国，这个工业革命的故乡，也是第一个发达工业国家。英国人率先提出了螺纹的加工和检测技术，以及螺纹标准体系。他们的发明，像螺纹丝杠车床、死锥和板牙工具，为螺纹加工奠定了技术基础。为了保证螺纹加工的质量，他们还创立了泰勒量规体系。1841年，英国人提出了惠氏螺纹标准，这是世界上首个螺纹标准。以后，世界各国制定的螺纹标准基本上都是参照惠氏螺纹标准制定的。随着英国早期殖民地的不断扩张和工业产品的大量输出，惠氏螺纹标准在全球范围内得到了广泛的普及和认可，已成为机械紧固领域的主要螺纹标准。

英制螺纹的基本形状为等腰三角形，通过一条切线连接牙顶和牙底，从而形成具有圆弧过渡的轮廓。该牙型的夹角为55°。规格标记了螺纹的公称直径和每寸内的牙数，单位为英寸。

美制螺纹，亦称统一螺纹，是指第二次世界大战后，英国、美国和加拿大三国共同制定的标准，用于统一"盟军"的紧固螺纹。该螺纹采用等边三角形牙顶牙底截短的轮廓，牙型角为60°，螺纹规格以公称直径(D或d)和每英寸内的牙数(n)进行标记，计量单位为英寸。统一螺纹分为UN螺纹和UNR螺纹两种。UN螺纹的牙底是平的，存在应力集中问题，为减少螺栓在受力时的应力集中，UNR螺纹的牙底采用圆弧连接，但齿型根部仍然保持园弧状，其园弧半径不应小于0.108P。UNR螺纹主要用于外螺纹。与UN螺纹相比，UNR螺纹具有更高的抗疲劳强度，能更好地适用于凹口灵敏材料。根据美国IFI标准，螺栓和螺钉的强度等级必须大于或等于5级，才能采用UNR螺纹。（当螺钉为直径小于或等于1英寸的高强度内六角螺钉时，应采用UNRC/UNRF螺纹。）此外，根据米制标准，外螺纹的强度等级高于或等于10.9级时，其螺纹牙底形状必须为圆弧曲线，以承受一定的疲劳冲击载荷。

我们习惯上将英制螺纹和美制螺纹统称为英制螺纹，使用毫米为单位的也被称为普通螺纹。

螺纹的标识

公制螺纹

一般情况下，一个完整的公制螺纹标记应该包括：

1、表示螺纹特征的螺纹种类代号

2、螺纹的尺寸，一般应由直径和螺距组成，对于多线螺纹，还应包含导程和线数

3、螺纹的精度，多数螺纹的精度是由各直径的公差带（包含公差带位置和大小）和旋合长度共同决定的

公制螺纹的标识示例：

螺纹测量

对于一般标准螺纹，都采用螺纹环规或塞规来测量。

因螺纹参数众多，不可能逐个测量螺纹的每一个参数，通常我们采用螺纹量规（螺纹环规、螺纹塞规）对螺纹进行综合判定。这种检验方式属于模拟装配式的验收方法，不但方便、可靠，而且与普通螺纹的精度要求相当，因此已经成为目前实际生产中使用最普遍的验收方式

螺纹中径测量

单一中径的测量目前较方便的方法有两种，一种是采用三针法测量，一种是用螺纹中径千分尺测量中径。

螺纹配合等级

普通螺纹配合等级

公制螺纹，外螺纹有常用螺纹等级：4h、6e、6g 和6h ，内螺纹有常用螺纹等级：6G、6 H、7H。（日标螺纹精度等级分为I、II、III三级，通常状况下为II级）在公制螺纹中，H和h的基本偏差为零。G的基本偏差为正值，e、f和g的基本偏差为负值。

螺纹配合等级应用介绍

1、H是内螺纹常用的公差带位置，一般不用作表面镀层，或用极薄的磷化层。G位置基本偏差用于特殊场合，如较厚的镀层，一般很少用。

2、g常用来镀6-9um的薄镀层，如产品图纸要求是6h的螺栓，其镀前螺纹采用6g的公差带。

螺纹配合最好组合成 H/g、H/h或G/h，对于螺栓、螺母等精制紧固件螺纹，标准推荐采用6H/6g的配合。

普通螺纹的中等精度等级

螺母: 6H 

螺栓: 6g

具有厚覆盖层的螺纹的中等精度等级

螺母: 6G 

螺栓: 6e

高精度等级

螺母: 4H 

螺栓: 4h , 6h

有效径是依次增大，公差范围变小

统一螺纹配合等级

对统一螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级：1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。等级数字越高，配合越紧。在统一螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。等级数目越大公差越小.

统一螺纹配合等级应用介绍

1、1A和1B级，非常松的公差等级，其适用于内外螺纹的允差配合。

2、2A和2B级，是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。

3、3A和3B级，旋合形成最紧的配合，适用于公差紧的紧固件，用于安全性的关键设计。

对外螺纹来说，1A和2A级有一个配合偏差，3A级没有。1A级公差比2A级公差大50%，比3A级大75%，对内螺纹来说，2B级公差比2A公差大30%。1B级比2B级大50%，比3B级大75%。

惠氏螺纹配合等级

对惠氏螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：外螺纹规定了3个等级，即精密级（C）、中等级（M）和自由级（F）。内螺纹有两种等级：中等级（M）和标准级（N），全部都是间隙配合。其中外螺纹M级与F级的基本偏差相同。

惠氏螺纹配合等级应用介绍

1、粗制紧固件螺纹配合N/F级。

2、精制紧固件螺纹配合N/M级。

3、对外螺纹来说，F级和M级有一个配合偏差，C级没有。M级公差比C级公差大33%，比F级小150%，对内螺纹来说，M级比N级小150%。