Допуска на шаг резьбы. Выбор норм точности деталей резьбового соединения. Рис.4.13. Профиль метрической резьбы

За долгие века своего развития человечество придумало множество способов соединения деталей. Деталью договоримся называть некий материальный объект, входящий в соединение, который не может быть разделен на более мелкие объекты. Соединение нескольких деталей условимся называть узлом, а совокупность узлов, способных при соединении выполнять определенные действия - механизмом.

Принято различать соединения деталей подвижные и неподвижные, В подвижных соединениях детали движутся друг относительно друга, а в неподвижных жестко скреплены друг с другом. Каждый из этих двух типов соединений подразделяют на две основные группы: разъемные и неразъемные.

Разъемными называются такие соединения, которые позволяют производить многократную сборку и разборку сборочной единицы без повреждения деталей. К разъемным неподвижным соединениям относятся резьбовые, штифтовые, шпоночные, шлицевые, профильные, клеммовые.

Неразъемными называются такие соединения, которые могут быть разобраны лишь путем разрушения. Неразъемные неподвижные соединения осуществляются механическим путем (запрессовкой, склепыванием, загибкой, кернением и чеканкой), с помощью сил физико-химического сцепления (сваркой, пайкой и склеиванием) и путем погружения деталей в расплавленный материал (заформовка в литейные формы, в пресс-формы и т. п.)

Подвижные неразъемные соединения собирают с применением развальцовки, свободной обжимки. В основном это соединения, заменяющие целую деталь, если изготовление ее из одной заготовки технологически невозможно или затруднительно и неэкономично.

Резьбовые соединения деталей являются наиболее распространенным видом разъемных соединений. Резьба - выступы, образованные на основной поверхности винтов и гаек и расположенные по винтовой линии. Несмотря на кажущуюся простоту резьбовые соединения весьма разнообразны. Поэтому в рамках текущего курса мы рассмотрим те из них, которые широко встречаются в нашем ассортименте. Но сперва дадим общую классификацию.

Р езьбы, допуски и посадки

По форме основной поверхности различают цилиндрические и конические резьбы. Наиболее распространена цилиндрическая резьба. Коническую резьбу применяют для уплотняющихся и герметичных соединений труб, масленок, пробок и т.п.

По профилю резьбы различают треугольные, прямоугольные, трапецеидальные, круглые и другие резьбы.

По направлению винтовой линии различают правую и левую резьбы. У правой резьбы винтовая линия идет слева направо и вверх, у левой - справа налево и вверх. Наиболее распространена правая резьба.

По числу заходов - однозаходная и многозаходная резьбы. Наиболее распространена однозаходная резьба.

Резьбу получают (формируют) несколькими способами:

• лезвийная обработка;
• накатывание;
• абразивная обработка;
• выдавливание прессованием;
• литьё;
• электрофизическая и электрохимическая обработка.

Наиболее распространённым и универсальным способом получения резьб является лезвийная обработка . К ней относятся:

нарезание наружных резьб плашками

нарезание внутренних резьб метчиками

точение наружных и внутренних резьб специальными резцами и гребенками

резьбофрезерование наружных и внутренних резьб дисковыми и червячными фрезами

нарезание наружных и внутренних резьб резьбонарезными головками

Накатывание является наиболее производительным способом обработки резьб, обеспечивающим высокое качество получаемой резьбы. К накатыванию резьб относятся:

накатывание наружных резьб двумя или тремя роликами с радиальной, осевой или тангенциальной подачей

накатывание наружных и внутренних резьб резьбонакатными головками

накатывание наружных резьб плоскими плашками;

накатывание наружных резьб инструментом ролик-сегмент

накатывание (выдавливание) внутренних резьб бесстружечными метчиками

К абразивной обработке резьб относится шлифование однониточными и многониточными кругами. Применяется для получения точных, в основном ходовых резьб.

Выдавливание прессованием применяется для получения резьб из пластмасс и цветных сплавов. Не нашло широкого применения в промышленности.

Литьё (обычно под давлением) применяется для получения резьб невысокой точности из пластмасс и цветных сплавов.

Электрофизическая и электрохимическая обработка (например, электроэрозионная, электрогидравлическая) применяется для получения резьб на деталях из материалов с высокой твердостью и хрупких материалов, например твёрдых сплавов, керамики и т. п.

Рассмотрим теперь основные геометрические параметры цилиндрических резьб . Они включают: наружный d, средний d2 и внутренний d1 диаметры резьбы, шаг резьбы р, угол профиля α.

Метрическая резьба ISO - основной вид резьбы крепежных деталей с углом профиля α = 600. Широко употребима в Европе и Азии. Профиль - равносторонний треугольник со срезанными вершинами. Размеры указываются в миллиметрах.

Метрическая резьба бывает с крупным и мелкими шагами. Чаще всего, наиболее износостойкую и технологичную резьбу выполняют с крупным шагом. Резьбы с мелким шагом используются реже. Ниже приводится таблица, составленная на основании ГОСТ 8724-81 «Резьба метрическая. Диаметры и шаги».

Шаг резьбы для крупной и мелкой резьбы (однозаходной)

(Размеры в скобках действительны для новых стандартов ISO)

Резьба	Шаг резьбы Р, мм
	Крупная резьба М	Мелкая резьба М
		Мелкая	Мелкая 2	Супермелкая
М1.2 М1.4 М1.6 М1.8	0.25 0.25 0.35 0.35	(0.2) (0.2) (0.2) (0.2) (0.2)
М2.2 М2.5 М3.5	0.45 0.45	(0.25) (0.25) (0.35) (0.35) (0.35)
М10	1.25	0.75 1.25	0.75	0.75
М12 М14 М16 М18 М20	1.75		1.25 1.25
М22 М24 М27 М30 М33
М36 М39 М42 М45 М48		(4)3 (4)3 (4)3
М52 М56 М60 М64 М68		(4)3	3(2) 3(2)	2(1.5) 2(1.5)

Кроме упомянутых выше основных характеристик существуют дополнительные: сбег, недорез и недовод.

Участок конечных витков резьбы, имеющих неполный профиль, называется сбегом резьбы. Сбег резьбы — участок неполного профиля в зоне перехода резьбы в гладкую часть детали, возникает при отводе режущего инструмента от изделия.

Недовод резьбы — величина ненарезанной части поверхности детали между концом сбега и опорной поверхностью детали (при переходе с одного диаметра на другой).

Недорез резьбы — участок поверхности детали, включающий сбег резьбы и недовод.

Величина недореза важна, например, при соединении двух тонких листов стали: при излишне большом недорезе соединение может быть неплотным.

Также встречаются также дюймовые резьбы нескольких видов (1 дюйм равен 25,4 мм).

Дюймовая резьба UTS, ISO 5864 . Используется преимущественно в США. Профиль - равносторонний треугольник (угол при вершине 60о) со срезанными вершинами. При одном диаметре резьба может иметь крупный (UNC) или мелкий (UNF) шаг. Размеры резьбы указываются в долях дюйма и в числе витков, приходящихся на дюйм. Для маленьких диаметров резьбы перед числом витков через дефис ставится порядковый номер резьбы: от 0 до 12.

Дюймовая резьба Витворта BSW . Используется преимущественно в Великобритании. Профиль - равнобедренный треугольник (угол при вершине 55 градусов). При одном диаметре резьба может иметь крупный (BSW) или мелкий (BSF) шаг. Размеры указываются в долях дюйма и в числе витков резьбы на дюйм.

Дюймы	Номинал мм	Число ниток на дюйм UNC	Число ниток на дюйм UNF	Номер-чн UNC	Номер-чн UNF	Чн на дюйм BSW	Чн на дюйм BSF
	1,524				0-80
	1,854			1-64	1-72
	2,184			2-56	2-64
	2,515			3-48	3-56
	2,844			4-40	4-48
	3,175			5-40	5-44
	3,505			6-32	6-40
5/32	3,969
	4,165			8-32	8-36
3/16	4,763
	4,826			10-24	10-32
	5,486			12-24	12-28
7/32	5,556
	6,350
9/32	7,144
5/16	7,938
	9,525
13/32	10,319
7/16	11,113
	12,700
9/16	14,288
	15,875
11/16	17,463
	19,050
	22,225
	25,400
1 1/8	28,575
1 1/4	31,750
1 3/8	34,925
1 1/2	38,100
1 3/4	44,450
	50,800
2 1/4	57,150
2 1/2	63,500
2 3/4	69,850
	76,200
3,25	82,550
	88,900
3,75	95,250
	101,600
4,25	107,950
	114,300
4,75	120,650
	127,000

Сводные таблицы используемых размеров дюймовых резьб и допустимых отклонений от них представлены ниже.

Кроме цилиндрических машиностроительных резьб в крепежных изделиях широко применяются шурупные и самонарезающие резьбы . Можно выделить четыре основных характеристики этой группы резьб.

диаметры: D 1 по гребням; D2 - стержня

шаг P ;

количество заходов n.

Кроме них существенное влияние на самонарезающие свойства изделия оказывает угол при вершине профиля резьбы α (на рисунке 60±3 градуса).

Чем меньше указанный угол, тем легче закручивается изделие и легче формируется резьба. Традиционные шурупы, выпускаемые отечественной промышленностью (ГОСТ 1144 -80, ГОСТ 1145-80), имеют этот угол равным 600, как у метрической резьбы. Современные саморезы изготавливаются с углом α=450 и меньше. Области их применения и конструкции весьма разнообразны, и, вследствие этого, мало стандартизованы. Саморезы же, предназначенные для вворачивания в металл (DIN 7976, 7981…7983), изготавливаются с большими углами (в основном 600) для повышения прочности нитки резьбы у основания профиля. Эти саморезы относятся к высоко стандартизованным изделиям и их резьбы изготавливаются по стандартам ISO 1478, EN 2478, DIN 7970. В чертежно-конструкторской документации перед диаметром их резьбы ставятся буквы ST.

В таблице представлены основные размеры резьбы ST и основные исполнения концов.

В рассмотренных выше таблицах допустимых размеров резьб разного типа для каждого номинального размера приводятся его максимальное и минимальное значения. И это очень разумно, т.к. практически изготовить какую-нибудь деталь абсолютно точно невозможно. Допустимую точность изготовления принято характеризовать полем допуска. Рассмотрим диаграмму. (ГОСТ 25346-89. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений ).

Пусть некоторая деталь имеет некоторый номинальный размер 10 мм. Примем его на диаграмме за нулевую линию. Будем откладывать вверх от нее положительное отклонение этого размера, а вниз - отрицательное. Поле допуска в координатах такого типа отображается заштрихованной полосой. Верхнее отклонение на диаграмме может иметь значение, например, 2, а нижнее - 1мм. Таким образом, при изготовлении этой детали с номиналом 10 мм, фактический ее размер должен попадать в интервал 11…12 мм. Собственно допуск в этом случае равняется 1 мм (12 - 11 = 1). Однако, есть еще и второй параметр, характеризующий нашу деталь - это положение поля допуска на оси отклонений.

В нашем примере поле допуска расположено целиком в области положительных отклонений.

Непосредственно для метрических резьб допуски регламентируются «ГОСТ 16093-81. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором».

Собственно допуски диаметров устанавливаются по степеням точности, обозначаемым числами. Совокупность допусков одного уровня точности называется квалитет (степень точности).

Положение поля допуска диаметра резьбы определяется основным отклонением и обозначается буквой латинского алфавита, строчной для наружной резьбы и прописной для внутренней.

Обозначение поля допуска диаметра резьбы состоит из числа, обозначающеего степень точности, и буквы, обозначающей основное отклонение. Например: 4h; 6g; 6H.

В зависимости от требований, предъявляемых к точности резьбового соединения, поля допусков резьбы болтов и гаек установлены в трех условных классах точности.

Крепежная деталь	Точный	Средний	Грубый
Болт или шпилька		6h; 6g; 6e; 6d	8h; 8g;
Гайка	4H; 5H	5H6H; 6H; 6G	7H; 7G

Расположение полей допусков для резьб схематично представлено на диаграмме.

Универсальная таблица размеров допусков для крепежных изделий приводится ниже. Она позволяет, зная поле допуска и номинальный размер измеряемой величины, определить размеры допустимых отклонений.

Аналогичная таблица существует и специально для резьб.

На выбор поля допуска резьбы влияет также покрытие детали . Для наружной резьбы, имеющей антикоррозионное металлическое покрытие, увеличивающее размеры деталей (цинкование, кадмирование, никелирование, серебрение, меднение и т.п.), или для деталей из нержавеющих, жаропрочных, кислотостойких сталей и титановых сплавов (независимо от вида покрытий) следует применять поля допусков: 6g (с шагом резьбы до 0.45 мм вкл.) и 6е (с шагом резьбы 0,5 мм и более). Для наружной резьбы, имеющей неметаллическое покрытие применяется поле допуска 5h и 6h (независимо от вида покрытия).

Система допусков на резьбу должна обеспечивать как свинчиваемость, так и прочность резьбового соединения. Наиболее широко применяются соединения с зазорами, однако могут быть соединения с натягами и с переходными посадками.

Система допусков для посадок с зазором установлена ГОСТ 16093. Все отклонения и допуски отсчитываются от номинального профиля в направлении, перпендикулярном оси резьбы

По ГОСТ 16093 установлены степени точности на средний диаметр резьбы с 3-й по 10-ю в порядке убывания точности. В качестве основного принят допуск 6-й степени точности. Резьбы 6-й степени могут быть получены фрезерованием, нарезанием резцом, гребенкой, метчиком, плашкой, при накатывании роликом. Более точные степени требуют после операций нарезания применять шлифование профиля резьбы. Степени 3,4,5 используются для коротких резьб с мелким шагом. Для резьб с крупным шагом, при увеличенной длине свинчивания, рекомендуется применять 7-ю или 8-ю степень точности.

В допуски среднего диаметра болта Td 2, а в допуски среднего диаметра гайки TD 2. Кроме этого, для болта установлены допуски по наружному диаметру Td (4, 6, 8 степени точности), а для гайки допуски по внутреннему диаметру TD 1 (4, 5, 6, 7, 8 степени точности) (см. табл. 5.5). По ГОСТ 16093 допуски на шаг резьбы и угол профиля не установлены, возможные отклонения по ним допускаются за счет изменения среднего диаметра резьбы и введения диаметральных компенсаций. Геометрически средний диаметр, шаг и угол профиля взаимозависимы. Поэтому стандартный (табличный) допуск на средний диаметр является суммарным и определяется по формуле:

Td 2(TD 2)=T" d 2 (T"D 2)+fp+f,

где T"d 2(T"D 2) - часть суммарного допуска, которая определяет допустимое отклонение собственно среднего диаметра болта (гайки);

fp - диаметральная компенсация погрешностей по шагу;

fp=Pn* ctg/2 , при =60° fp =1,732Pn ;

Pn - погрешность шага, в мкм, на всей длине свинчивания;

f - диаметральная компенсация погрешностей половины угла профиля:

при =60° f =0,36Р/2 ;

(угловые минуты).

Погрешность половины угла наклона боковой стороны профиля / 2 определяется как среднее арифметическое абсолютных величин отклонений правой и левой половин угла профиля резьбы. Диаметральная компенсация равна разности средних диаметров гайки и болта, что обеспечит их свинчиваемость. Для обеспечения свинчиваемости средний диаметр болта необходимо уменьшить, а средний диаметр гайки увеличить в процессе обработки.

Вводится понятие - приведенный средний диаметр - диаметр условной идеальной резьбы. Это значение измеренного среднего диаметра d2 изм(D2 изм), увеличенное для наружной резьбы (или уменьшенное для внутренней) на суммарную диаметральную компенсацию погрешностей по шагу и погрешностей половины угла профиля: d 2пр= d 2изм+(fp +f ); D 2пр=D 2изм - (fр+f ).

Оценка годности резьбы производится набором калибров: гладкие калибры для наружного диаметра болта и внутреннего? у гайки, резьбовые калибры (резьбовые пробки и кольца с проходной и непроходной сторонами)

Проходной резьбовой калибр имеет полный профиль и проверяет приведенный средний диаметр d2 пр(D2пр ) (см. рис. 2.3), т.е. верхний предел допуска у болта или нижний? у гайки. Он выполняет комплексный контроль всех элементов резьбы (d 2(D 2), P, )Непроходной резьбовой калибр имеет укороченную длину профиля, срезанный виток и направляющий поясок, контролирует наименьший средний диаметр у болта или наибольший у гайки.

Условия годности резьбы по среднему диаметру:

условие прочности условие свинчиваемости

• * для болта d2 изм d2 min, d2 пр d2 max;
• * для гайки D2 изм D2 max, D2 пр D2 min.

Положение полей допусков определяется значением основных отклонений. Для наружной резьбы предусмотрено пять верхних отклонений еs («в тело»), обозначаемых в порядке возрастания зазора буквами h; g; f; e; d . Для внутренней резьбы предусмотрено четыре нижних отклонения EI («в тело»), обозначаемых H; G; F; E

Таблица 2.1 - Диаметры и шаги по ГОСТ 8724

Номинальный диаметр d	Шаг резьбы Р	Номинальный диаметр d	Шаг резьбы Р
		1,25; 1; 0,75; 0,5
		1,5; 1,25; 1; 0,75; 0,5
		1,5; 1,.25; 1; 0,75; 0,5
		1,5; 1; 0,75; 0,5
			2; 1,5; 1;				6; 4; 3; 2; 1,5; 1
							8; 6; 4; 3; 2;1,5
						8; 6; 4; 3; 2;1,5.
						8; 6;4; 3;

Таблица 2.2 - Размеры диаметров метрической резьбы по ГОСТ 24705

	Диаметр резьбы	Внутренний диаметр болта по дну впадин d 3
Средний диаметр d 2(D 2)	Внутренний диаметр d 1(D 1)
	d - 1+0,675	d - 1+0,459	d - 1+0,386
	d - 1+0,513	d - 1+0,188	d - 1+0,080
	d - 1+0,480	d - 1+0,134	d - 1+0,018
	d - 1+0,350	d - 2+0,917	d - 2+0,773
	d - 1+0,188	d - 2+0,647	d - 2+0,466
	d - 1+0,026	d - 2+0,376	d - 2+0,160
	d - 2+0,863	d - 2+0,106	d - 3+0,853
	d - 2+0,701	d - 3+0,835	d - 3+0,546
	d - 2+0,376	d - 4+0,294	d - 4+0,933
	d - 2+0,051	d - 4+0,752	d - 4+0,319
	d - 3+0,727	d - 4+0,211	d - 5+0,706
	d - 3+0,402	d - 5+0,670	d - 5+0,093
	d - 3+0,077	d - 5+0,129	d - 6+0,479
	d - 4+0,752	d - 5+0,587	d - 7+0,866
	d - 4+0,428	d - 6+0,046	d - 7+0,252
	d - 4+0,103	d - 7+0,505	d - 8+0,639

Рис. 2.2

болта с основным отклонением g (f; e; d) и гайки с основным отклонением H

Таблица 2.3 - Допуск среднего диаметра болта Тd 2, мкм, по ГОСТ 16093

Номинальный диаметр резьбы d , мм	Шаг Р , мм	Степень точности
до 22,4

Примечания:1. Значения, указанные в скобках, по возможности не применять. метрический резьба допуск натяг

2. Для деталей из пластмасс использовать 10-ю степень точности.

Таблица 2.4 - Допуски среднего диаметра гайки Тd 2, мкм, по ГОСТ 16093

Номинальный диаметр резьбы d , мм	Шаг Р , мм	Степень точности
Свыше 11,2 до 22,4
Свыше 22,4
Свыше 45
Свыше 90

Таблица 2.5 - Допуски диаметров d и D 1, мкм

Шаг Р , мм	Степень точности
	Наружная резьба Тd	Внутренняя резьба TD 1

Примечание. Другие степени точности для диаметров d и D 1 не применяются.

Таблица 2.6 - Числовые значения основных отклонений диаметров наружной и внутренней резьбы, мкм, по ГОСТ 16093

Шаг резьбы Р , мм	Наружная резьба, es для d и d 2	Внутренняя резьба, EI для D и D 1

Система допусков на резьбу должна обеспечивать как свинчиваемость, так и прочность резьбового соединения. Наиболее широко применяются соединения с зазорами, однако могут быть соединения с натягами и с переходными посадками.

Система допусков для посадок с зазором установлена ГОСТ 16093. Все отклонения и допуски отсчитываются от номинального профиля в направлении, перпендикулярном оси резьбы (см.рис.5.2).

По ГОСТ 16093 установлены степени точности на средний диаметр резьбы с 3-й по 10-ю в порядке убывания точности. В качестве основного принят допуск 6-й степени точности. Резьбы 6-й степени могут быть получены фрезерованием, нарезанием резцом, гребенкой, метчиком, плашкой, при накатывании роликом. Более точные степени требуют после операций нарезания применять шлифование профиля резьбы. Степени 3,4,5 используются для коротких резьб с мелким шагом. Для резьб с крупным шагом, при увеличенной длине свинчивания, рекомендуется применять 7-ю или 8-ю степень точности.

В табл. 5.3 даны допуски среднего диаметра болта - Td 2 , а в табл.5.4 допуски среднего диаметра гайки - TD 2 . Кроме этого, для болта установлены допуски по наружному диаметру - Td (4, 6, 8 степени точности), а для гайки допуски по внутреннему диаметру - TD 1 (4, 5, 6, 7, 8 степени точности) (см. табл.5.5). По ГОСТ 16093 допуски на шаг резьбы и угол профиля не установлены, возможные отклонения по ним допускаются за счет изменения среднего диаметра резьбы и введения диаметральных компенсаций. Геометрически средний диаметр, шаг и угол профиля взаимосвязаны. Поэтому стандартный (табличный) допуск на средний диаметр является суммарным и определяется по формуле:

Td 2 (TD 2)=T’d 2 (T’D 2)+fp+fa,

где T’d 2 (T’D 2) – допуск на средний диаметр болта (гайки);

fp – диаметральная компенсация погрешностей по шагу;

fp=DPn* ctga/2 , при a=60° fp =1,732DPn ;

DPn - погрешность шага, в мкм, на всей длине свинчивания;

fa - диаметральная компенсация погрешностей половины угла профиля;

При a =60° fa =0,36Р Da/2

(угловые минуты);

Погрешность половины угла наклона боковой стороны профиля - Da/2 определяется как среднее арифметическое абсолютных величин отклонений правой и левой половин угла профиля резьбы.

Вводится понятие – приведенный средний диаметр – диаметр условной идеальной резьбы. Это значение измеренного среднего диаметра d 2 изм (D 2 изм), увеличенное для наружной резьбы (или уменьшенное для внутренней) на суммарную диаметральную компенсацию погрешностей по шагу и погрешностей половины угла профиля. d 2пр = d 2изм +(fp +fa ); D 2пр =D 2изм - (fр+fa ).

Для обеспечения свинчиваемости средний диаметр болта необходимо уменьшить, а средний диаметр гайки увеличить в процессе обработки. Оценка годности резьбы производится набором калибров. Проходная сторона которого,имеет полный профиль и проверяет приведенный средний диаметр d 2 пр (D 2пр ). (см. рис. 5.3). Непроходной калибр имеет укороченную длину профиля и срезанный виток, контролирует наименьший средний диаметр у болта или наибольший у гайки.

Условия годности резьбы по среднему диаметру: условие прочности и условие свинчиваемости:

для болта d 2 изм ³ d 2 min , d 2 пр £ d 2 max ;

для гайки D 2 изм £ D 2 max , D 2 пр ³ D 2 min ;

Положение полей допусков определяется значением основных отклонений. Для наружной резьбы предусмотрено пять верхних отклонений - еs - («в тело»), обозначаемых в порядке возрастания зазора буквами - h; g; f; e; d .

Для внутренней резьбы - четыре нижних отклонения EI - («в тело»), обозначаемых - H; G; F; E (см. табл. 5.6 и см. рис. 5.4).

Т а б л и ц а 5.1

Диаметры и шаги по ГОСТ 8724

Номинальный диаметр d	Шаг резьбы Р	Номинальный диаметр d	Шаг резьбы Р
1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд	Крупный	Мелкий	1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд	Крупный	Мелкий
			0,8	0,5
				0,75; 0,5				5,5	4 и др.
			1,25	1; 0,75				-	2; 1,5
			1,5	1,25 и др.				-	2; 1,5
			1,75	1,5 и др.					4 и др.
				1,5 и др.				-	2; 1,5
	18; 22		2,5	2 и др.	72;80			-	6 и др.
				2 и др.				-	2; 1,5
			-	2 и др.				-	6 и др.
			3,5	2 и др.				-	6 и др.
			-	1,5				-	6 и др.
				3 и др.				-	6 и др.
			-	1,5				-	6 и др.
			4,5	3 и др.				-	6 и др.
				3 и др.				-	6 и др.
			-	1,5				-	6 и др.
				3 и др.				-	6 и др.
			-	2; 1,5				-	6 и др.

Т а б л и ц а 5.2

Размеры диаметров метрической резьбы по ГОСТ 24705

Шаг резьбы, мм	Диаметр резьбы	Внутренний диаметр болта по дну впадин d 3
Средний диаметр d 2 (D 2)	Внутренний диаметр d 1 (D 1)
0,5	d - 1+0,675	d - 1+0,459	d - 1+0,386
0,75	d - 1+0,513	d - 1+0,188	d - 1+0,080
0,8	d - 1+0,480	d - 1+0,134	d - 1+0,018
	d - 1+0,350	d - 2+0,917	d - 2+0,773
1,25	d - 1+0,188	d - 2+0,647	d - 2+0,466
1,5	d - 1+0,026	d - 2+0,376	d - 2+0,160
1,75	d - 2+0,863	d - 2+0,106	d - 3+0,853
	d - 2+0,701	d - 3+0,835	d - 3+0,546
2,5	d - 2+0,376	d - 4+0,294	d - 4+0,933
	d - 2+0,051	d - 4+0,752	d - 4+0,319
3,5	d - 3+0,727	d - 4+0,211	d - 5+0,706
	d - 3+0,402	d - 5+0,670	d - 5+0,093
4,5	d - 3+0,077	d - 5+0,129	d - 6+0,479
	d - 4+0,752	d - 5+0,587	d - 7+0,866
5,5	d - 4+0,428	d - 6+0,046	d - 7+0,252
	d - 4+0,103	d - 7+0,505	d - 8+0,639

. Рис.5.2. Расположение полей допусков по профилю резьбы болта
Т а б л и ц а 5.3

Допуск среднего диаметра болта Тd 2 , мкм, по ГОСТ 16093

Номинальный диаметр резьбы d , мм	Шаг Р , мм	Степень точности
Свыше 5,6 до 11,2	0,5						(132)	-	-
0,75						(160)	-	-
1,25
1,5
Свыше 11,2 до 22,4	0,5						(140)	-	-
0,75						(170)	-	-
1,25
1,5
1,75
2,5
Свыше 22,4 до 45	0,5						-	-	-
0,75						(180)	-	-
1,5
3,5
4,5
Свыше 45 до 90	0,5						-	-	-
0,75						-	-	-
1,5
5,5
Свыше 90 до 180							-	-	-
1,5

Примечания: 1. Значения, указанные в скобках, по возможности не применять.

2. Для деталей из пластмасс использовать 10-ю степень точности.

Т а б л и ц а 5.4

Допуски среднего диаметра гайки Тd 2 , мкм, по ГОСТ 16093

Номинальный диаметр резьбы d , мм	Шаг Р , мм	Степень точности
Свыше 5,6 до 11,2	0,5					-
0,75					-
1,25
1,5
Свыше 11,2 до 22,4	0,5					-
0,75					-
1,25
1,5
1,75
2,5
Свыше 22,4 до 45	0,5				-	-
0,75					-
1,5
3,5
4,5
Свыше 45 до 90	0,5				-	-
0,75				-	-
1,5
5,5
Свыше 90 до 180						-
1,5

Т а б л и ц а 5.5

Допуски диаметров d и D 1 , мкм

Шаг Р , мм	Степень точности
Наружная резьба Тd	Внутренняя резьба TD 1
0,5			-					-
0,75			-					-
0,8
1,25
1,5
1,75
2,5
3,5
4,5
5,5

Примечаниe: Другие степени точности для диаметров d и D 1 не применяются.

Т а б л и ц а 5.6

Числовые значения основных отклонений диаметров наружной и внутренней резьбы, мкм, по ГОСТ 16093

Шаг резьбы Р , мм	Наружная резьба, es для d и d 2	Внутренняя резьба, EI для D и D 1
d	e	f	g	E	F	G
0,5	-	-50	-36	-20	+50	+36	+20
0,75	-	-56	-38	-22	+56	+38	+22
0,8	-	-60	-38	-24	+60	+38	+24
	-90	-60	-40	-26	+60	+40	+26
1,25	-95	-63	-42	-28	+63	+42	+28
1,5	-95	-67	-45	-32	+67	+45	+32
1,75	-100	-71	-48	-34	+71	+48	+34
	-100	-71	-52	-38	+71	+52	+38
2,5	-106	-80	-58	-42	+80	-	+42
	-112	-85	-63	-48	+85	-	+48
3,5	-118	-90	-	-53	+90	-	+53
	-125	-95	-	-60	+95	-	+60
4,5	-132	-100	-	-63	+100	-	+63
	-132	-106	-	-71	+106	-	+71
5,5	-140	-112	-	-75	+112	-	+75
	-140	-118	-	-80	+118	-	+80

Примечаниe: Основные отклонения для h и Н равны 0.

Т а б л и ц а 5.7

Длины свинчивания для групп S; N; L по ГОСТ 16093

Номинальный диаметр резьбы d , мм	Шаг Р , мм	Длина свинчивания, мм
S	N	L
До	Свыше	До	Свыше
Свыше 5,6 до 11,2	0,5	1,6	1,6	4,7	4,7
0,75	2,4	2,4	7,1	7,1
1,25
1,5
Свыше 11,2 до 22,4	0,5	1,8	1,8	5,5	5,5
0,75	2,8	2,8	8,3	8,3
	3,8	3,8
1,25	4,5	4,5
1,5	5,6	5,6
1,75
2,5
Свыше 22,4 до 45	0,5	2,1	2,1	6,3	6,3
0,75	3,1	3,1	9,5	9,5
1,5	6,3	6,3
	8,5	8,5
3,5
4,5
Свыше 45 до 90		4,8	4,8
1,5	7,5	7,5
	9,5	9,5
5,5
Свыше 90 до 180	1,5	8,3	8,3

Примечаниe: Номинальные диаметры в указанных пределах выбирать по табл. 5.1.

Гайка 2 DP =0 Da /2=0

	а)		б)

а)

Рис. 5.3. Схемы расположения полей допусков по среднему диаметру:

а - болта, б - гайки

Поле допуска метрической резьбы состоит из обозначения поля допуска среднего диаметра (d 2 или D 2), указанного на первом месте, и обозначения поля допуска наружного диаметра для болта d и поля допуска внутреннего диаметра для гайки D 1: Например: 7g 6g ; 5H 6H .

Если обозначение поля допуска диаметра выступов совпадает с обозначением поля допуска среднего диаметра, то оно в обозначении поля допуска резьбы не повторяется: 6g ; 6H

Точность резьбы зависит от длины свинчивания, (длины участка взаимного перекрытия наружной и внутренней резьбы в осевом направлении), так как чем длиннее резьба, тем больше накопленная погрешность шага. Три группы длин свинчивания устанавливает ГОСТ 16093: S - короткие; N - нормальные; L - длинные (см. табл.5.7). Для нормальной (N ) длины высота гайки равна 0,8d .

Нормальная длина свинчивания в обозначении резьбы не указывается, в остальных случаях необходимо указывать длину свинчивания, например:

М18 х 1,5-4Н 5Н -LH - гайка, шаг 1,5; D = 18; TD 2 по 4Н , TD 1 по 5Н , резьба левая; (завинчивают против часовой стрелки);

M18-6H - гайка с крупным шагом р = 2,5, 6-й степени точности: с основным отклонением Н для среднего и внутреннего диаметров;

M18-6g -40 - болт с крупным шагом р = 2,5, 6-й степени точности с основным отклонением g , для среднего и наружного диаметров, длина свинчивания 40 мм. В соответствии со сложившейся ранее практикой поля допусков условно сгруппированы в три класса точности и рекомендованы к применению в зависимости от длины свинчивания (см. табл. 5.8).

Рис. 5.4. Основные отклонения метрической резьбы с зазором:

а – для наружной; б – для внутренней

Т а б л и ц а 5.8

Поля допусков метрической резьбы с зазором по ГОСТ 16093

(ограниченный отбор)

Точный N ; 4h 4H 5H ; 5H L (5h 4h ) 6H S 5g 6g ; (5h 6h ) (5G ); 5H

6g

6H

Средний N 6d ; 6e ; 6f ; ; 6h 6G ; L (7e 6e ) 7g 6g (7h 6h ) (7G ); 7H S ----------- ----------- Грубый N 8g ; (8h ) 7G ; 7H L (9g 8g ) (8G ); 8H

Примечания: 1. В рамку заключены предпочтительные поля допусков.

2. Применение полей допусков, заключенных в скобки, не рекомендуется.

Точный класс применяется для резьбы с мелким шагом, для точной кинематической резьбы приборов и для резьбообразующего инструмента

Средний класс получил наибольшее применение. В машиностроении наиболее часто для резьбы с мелким шагом используют – для болтов поле допуска 5g6g, а для гайки – 5Н.

Грубый класс применяется для резьбы в длинных глухих отверстиях, при пониженных требованиях к точности.

Для метрической резьбы предусмотрены три класса точности

*Поля допусков предпочтительного применения.

Для трапецеидальной резьбы установлены два класса точности – средний и грубый, для упорной – кл.1 и кл.2, для трубной цилиндрической классы точности А и В.

1. Основные типы крепежных деталей.

Основными типами резьбовых крепежных деталей являются болты, винты, шпильки и гайки.

Для соединения деталей применяются болты, винты с гайками (П6а), винты (П6б), шпильки с гайками (П6в).

Болты и винты по форме головки разделяются на три группы:

с головкой, захватываемой инструментом снаружи;

с головкой, захватываемой инструментом с торца;

с головкой, препятствующей повороту болта.

Наибольшее распространение получили шестигранные головки (встречаются квадратные и др.), захватываемые ключом снаружи (П7а, б, в).

Головки с торцевым захватом изготавливаются с внутренним шестигранником или квадратом, шлицем под обычную отвертку (П7г) и с крестообразным шлицем.

Для фиксации положения деталей и предотвращения их взаимного сдвига применяют установочные винты (П7. 2Б). По характеру действия – это нажимные винты, работающие на сжатие, изготавливают их короткими с резьбой по всей длине.

К специальным болтам относятся:

Откидные (П7. 2в), болты с о станочным обработанным пазом (П7. 2а), конические (ГОСТ 15163 – 69), грузовые (П7. 3в рым-болт) и т.д.

Шпилькой называется цилиндрический стержень, снабженный резьбой на обоих концах (П7. 2г). Шпильки рекомендуется применять в тех случаях, когдасоединение подвергаетсячастой разборке и сборке, и резьба в детали в силу свойств материала (чугун, легкие сплавы и т.п.) не обладает прочностью и износостойкостью.

Основным типом гаек являются шестигранные (П7. 4б, в, г).

Высота нормальных гаек Н=0,8d, при частом завинчивании и отвинчивании и больших силах применяют высокие гайки Н=(1,2…1,6)d.

Гайки, подлежащие стопорению с помощью шплинтов, выполняют корончатыми или прорезными (П7. 4г) с увеличенной высотой.

Гайки, часто завинчиваемые и отвинчиваемые при малой силе затяжки, выполняют с накаткой (П7. 5б) или в виде барашка (П7. 5б) для завинчивания вручную.

Для предохранения крепёжных деталей от коррозии или улучшения внешнего вида их подвергают различным покрытиям.

Виды и условное обозначение покрытий болтов, винтов, шпилек и гаек.

Таблица 2

Обозначения

Виды покрытий

Без покрытия

Цинковое с хроматированием

Кадмиевое с хроматированием

Никелевое: многослойное – медь – никель

Многослойное – медь – никель – хром

Фосфатное с промасливанием

Оловянное

Цинковое

Окисное анодированное с хроматированием

Пассивное

Серебряное

Болты, винты, шпильки и гайки обозначаются по следующей схеме:

Болт 2М12 x 1,25.6 dx 60.58.С.029 ГОСТ.

Поле допуска 8q, 8H, крупный шаг резьбы, исполнение 1, вид покрытия 00 (без покрытия) в обозначении не указывается.

Классы прочности болтов и материалы резьбовых деталей.

Таблица 3

Класс прочности	Временное сопротивление σ u , МПа		Предел текучести σ y , МПа не менее	Марка стали
	наименьшее	наибольшее
				Ст.3кп;ст.3сп
				10; 10кп; 20;
				35;35х;38ха;45Г
				40Г2; 40Х; 16ХСН; 30ХГСА
					40Х; 30ХГСА
					35ХГСА; 40ХН2МА

Примечание:

Класс прочности обозначается двумя числами. Первое число, умноженное на 100, определяет величину минимального предела прочности в МПа; второе число, умноженное на 10, - отношение σ y /σ u в %; произведение чисел, умноженное на 10, определяет величину предела текучести σ y в MПа.

Определение длины: (см. журнал лабораторных работ).

Болта l = ∑δ + S + H + a + c

Винта l = δ + l 1 + S

Шпильки l = δ + S + H + a + c

∑δ – суммарная толщина скрепляемых деталей;

δ – толщина детали;

l 1 – глубина завинчивания винта (шпильки);

S – толщина шайбы;

Н = 0,8d – высота гайки;

а – выход конца болта из гайки;

с – величина фаски.

Запас нарезки, глубина сверления и другие элементы резьбовых соединений для метрической резьбы:

Шаг резьбы р мм	Запас глубины сверления L 1 мм	Выход конца винта из гайки а мм	Фаска с мм	Шаг резьбы р мм	Запас глубины сверления L ,мм	Выход конца винта из гайки а мм	Фаска с мм

Глубину завинчивания винтов и шпилек принимают:

В стальном корпусе l 1 = (0,8 . . . 1,0)d

В чугунном корпусе l 1 = (1,3 . . . 1,4)d

В алюминиевый сплав l 1 = (2,0 . . . 2,5)d

где d – диаметр резьбы.

Определение глубины сверления для винта и шпильки

где L – глубина сверления;

l 1 – глубина завинчивания винта или шпильки;

L 1 – запас глубины сверления.

Примечание:

Необходимые величины l 1 ; L; S; H; a и с принимают по соответствующим стандартам. При отсутствии стандартов – по эмпирическим соотношениям и по приведённой таблице.

При скреплении деталей из мягких сплавов, например, алюминиевых, кроме пружинной шайбы необходимо учитывать толщину подкладной шайбы.

Классы точности резьбы

Длина свинчивания

Степени точности резьбы

Стандартом установлено восемь степеней точности резьбы, на которые устанавливаются допуски. Обозначаются степени точности цифрами 3, 4, 5, …, 10 в порядке убывания точности. По диаметрам наружной и внутренней резьбы степени точности устанавливаются следующим образом.

Степень точности

Диаметр болта (наружная резьба) для длин свинчивания

наружный диаметр, d ………… 4; 6; 8,

средний диаметр d 2 …………… 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 10.

Диаметр гайки(внутренняя резьба)

внутренний диаметр D 1 ……… 4; 5; 6; 7; 8,

средний диаметр D 2 ………….. 4; 5; 6; 7; 8; 9.

Для определения степени точности в зависимости от длины свинчивания резьбы и требований к точности установлены три группы длин свинчивания: S – малые; N – нормальные; L – большие длины свинчивания. Длины свинчивания от 2,24Р·d 0,2 до 6,7Р·d 0,2 относятся к нормальной группе N. Длины свинчивания меньше 2,24Р·d 0,2 относятся к группе малых (S), а более 6,7Р·d 0,2 относятся к группе больших (L) длин свинчивания. В расчетных формулах длин свинчивания Р и d – в мм.

На резьбы установлено три класса точности: точный, средний и грубый. Деление резьб на классы точности условно. На чертежах и калибрах указывают не классы точности, а поля допусков. Классы точности используют для сравнительной оценки точности резьбы. Точный класс рекомендуют для ответственных резьбовых соединений, испытывающих статическую нагрузку, а также в случаях, требующих малые колебания характера посадки. Средний класс рекомендуется для резьб общего применения. Грубый класс применяется при нарезании резьбы на горячекатаных заготовках, в длинных глухих отверстиях и т. д. При одном и том же классе точности допуски среднего диаметра при длине свинчивания L (большой) необходимо увеличить, а при длине свинчивания S(малой) уменьшить на одну степень по сравнению с допусками для нормальной длины свинчивания. Например, для длины свинчивания S взять 5-ю степень точности, тогда для нормальной длины свинчивания N необходимо взять 6-ю степень точности, а для большой длины свинчивания L – 7-ю степень точности.

Поле допуска резьбы состоит из цифры, обозначающей степень точности и буквы обозначающей основное отклонение (например, 6g, 6H, 6G и т. д.). При обозначении сочетаний полей допусков по среднему диаметру и по d или D 1 состоит из двух полей допусков по среднему диаметру (на первом месте) и по d или D 1 . Например, 7g6g (где 7g – поле допуска среднего диаметра болта, 6g – поле допуска наружного диаметра болта d), 5Н6Н (5Н – поле допуска на средний диаметр гайки, 6Н – поле допуска внутреннего диаметра гайки D 1). Если поля допусков наружного диаметра болта и внутреннего диаметра гайки совпадают с полем допуска среднего диаметра, то их не повторяют (например, 6g, 6H). Обозначение поля допуска резьбы указывают после указания размера детали: М12 – 6g (для болта), М12 – 6H (для гайки). Если болт или гайка выполнены с шагом, отличающимся от нормального шага, то в обозначении резьбы указывается шаг: М12х1 – 6g; М12х1 – 6H.

Обозначение посадок резьбовых деталей производится дробью. В числителе указывается поле допуска гайки (внутренней резьбы), а в знаменателе поле допуска болта (наружной резьбы). Например, М12 х 1 – 6Н / 6g. Если резьба левая, то в обозначение ее вводится индекс LH (М12х1хLH – 6H/6g). Длина свинчивания вводится в обозначение резьбы только в случае, если она отличается от нормальной. В этом случае указывают ее величину. Например, М12х1хLH – 6H/6g – 30 (30 – длина свинчивания, мм).