螺纹中径测量时最佳测针或测球直径的判据分析

时间:2019-06-09 17:36:11 来源:自信新闻网 作者:匿名



当测量单个中等直径或中等直径的螺纹时,最佳触针或球直径的计算应首先基于被测螺纹的基本齿形,然后根据待测螺纹的基本参数的定义,最后引用要测试的单线程。计算直径或中等直径的公式。

如果单个介质或中等直径的计算公式是近似简单公式而不考虑螺旋角,例如,JJF1345-2012《圆柱螺纹量规校准方法》第4页的中等直径计算公式(1),则“几何标准”可以使用。或“差异化标准”。

如果单个中等或中等直径的计算公式是精确的公式,例如,JJF1345-2012第5页的中等直径计算公式(3)至公式(5),则计算最佳触针或球直径为只能使用编程计算,本文中描述的最后三个标准可用于编程。另外,这三个标准主要用于具有大螺旋角的不对称圆柱形螺纹。

首先,根据螺纹的基本几何形状或齿几何设计“几何标准”

图1普通圆柱形外螺纹的基本齿形

图1显示了公制对称圆柱形螺纹的基本齿形。当不考虑螺旋角的影响时,针和侧面的切割点位于中间直径线上。根据几何原理很容易推导出最佳的针头直径。计算公式(1)。

公式(1)中的参数的含义在JJF1345-2012中详述。由于等式(1)没有考虑螺旋角的影响,因此该公式仅是近似计算并且适用于具有较小螺旋角的对称螺纹。

其次,基于单个中等或中等直径螺纹的计算公式的“微分标准”

以美国NPT锥螺纹(外螺纹基本齿形见图2)和家用气瓶锥形螺纹PZ为例,最佳测针直径“微分判据”的计算方法是给出,它澄清了线程的基本线程形状和线程。定义基本参数的重要性。

图2 NPT密封锥形外螺纹的基本形状

其中: d2——测量的NPT密封锥度外螺纹给出测量部分的中值直径; M——使用“手写笔法”测量根据测量值计算的虚拟值; d——手写笔直径; P——音高;——齿半角; β——锥角。等式(2)是美国NPT锥形外螺纹给定截面上的中值直径的计算公式。当不考虑螺旋螺旋角的影响时,严格按照数学原理,在公式(2)中,得到d2到α的偏导数。 ,使其为零,很容易得到最佳的手写笔直径计算公式(3)。

式(3)的参数由相同的式(2)定义。

NPT密封锥螺纹的角度为60°,齿角与锥螺纹的轴线垂直,锥度为1:16,螺距在锥螺纹轴线方向上定义。

国标气瓶锥螺纹(PZ),其参数定义不同于NPT密封锥螺纹,齿角为55°,齿角平分线垂直于锥形外螺纹的锥形外螺纹,锥度锥度是3:25。间距在外部锥形的母线方向上定义。

虽然国标气瓶的特殊外锥和NPT螺纹均为锥形外螺纹,但由于两个螺纹的基本齿形和参数定义不同,因此无法通过公式(3)计算出最佳的触针直径。当最好的测针用于国标标准气瓶的特殊外锥时,测针和侧面的两个切割点位于中间直径线上。这与NPT线程不同。 NPT螺纹具有测量针和两个侧面的切点。不可能同时在中间直径线上。另外,由音调参数定义的方向也不同。

结合图3的基本齿廓的几何关系和参数定义,最佳的触针直径只能使用等式(1)来计算而不考虑螺旋角的影响,并且这里不做详细的推导。

图3国标气瓶专用锥形外螺纹的基本齿形

由于等式(3)没有考虑螺旋角的影响,因此该公式也是近似的并且仅适用于具有较小螺旋角的锥形螺纹。

第三,根据《锯齿螺纹跨线测量的最佳量针》“两个侧面角度的误差系数之和的标准是零”

在《锯齿螺纹跨线测量的最佳量针》(苏宗康,机械工业标准化与质量,2012(6): 44-46,51,以下称为“苏文1”)中,两个侧面角的误差系数之和为零作为最佳测试。根据针标准,这里的“传递系数”是国家标准GB/T28703-2012《圆柱螺纹检测方法》中的“灵敏度系数”。苏文1考虑了由侧面角度偏差引入的中值直径校正值。当两个侧面角度的误差系数之和为零时,认为两个侧面角度偏差的中值直径的校正可以部分地相互抵消,假设两个如果侧面角度偏差值完全相等,他们都可以抵消。假设两个侧翼偏差的符号相反,则它们不能被抵消。

可以看出,该标准具有局限性,只有当两个齿侧角的偏差角的绝对值相同,并且两个齿侧角的偏差绝对值相等时才有效。 。

单侧面的传递系数或灵敏度系数计算如下::

其中:cαi——的侧翼角估计值的灵敏度系数,(i=1,2); dTi——针和包皮环切直径。

其中,1,2表示两个侧面角。

对于不对称公制圆柱形锯齿螺纹(B)(3°/30°),n=6,p=8,d2=54.545。根据最佳测针直径的验证过程,按照苏文1的标准,最佳测针直径为Ф3.928mm。

四,按GB/T28703-2012“侧面角度偏差引入的标准测量不确定度分量标准”

GB/T28703-2012给出了“由侧面角度偏差引入的标准测量不确定度分量标准”。以下是对称公制梯形圆柱螺纹(Tr)的示例,α=30°,n=1,p=9,D2=55.5。根据GB/T28703-2012中的标准,最佳测针直径为Ф4.652mm,假设侧面角度公差为Tα/2=±11',测量前的估计值为Tα/2 /,假设为非最佳测针直径为Ф4.773mm,由侧面角度偏差估计引入的标准测量不确定度分量为0.006mm。根据实际Ф4.773mm测针,测量外螺纹时测针垂直于螺纹轴的中心距也可计算为57.169294mm。另外,建议特别注意:。当使用实际触针或球的直径为“非最佳直径”时,建议检查所选直径并确定是否需要根据测量任务的目标不确定度测量侧面角度。 。这同样适用于公制圆柱形锯齿螺纹(B)。根据GB/T28703-2012的标准,最佳测针直径为Ф4.009mm。

为了比较最佳触针直径的计算精度,计算出根据《使用基线法测量圆柱螺纹量规中径指南》中的不对称圆柱螺纹的最佳触针的公式。:

其中: d——最佳手写笔直径; p——音高; α——是齿侧角α1和齿侧角α2之和。

根据公式(5),最佳触针直径的计算结果为4.036mm,计算结果接近根据GB/T28703-2012中的标准获得的4.009mm。

5.由《锯齿螺纹M值的测量》和《非对称阿基米德螺纹的精密测量》“单侧面零灵敏度系数标准”给出的非对称圆柱螺纹

例如,公制锯齿线(3°/30°)(B),在《锯齿螺纹M值的测量》(张成玉,计量技术,2015(2): 47-51,以下简称“张文”)和《非对称阿基米德螺纹的精密测量》(苏宗康,计量技术,1995(2): 6-9,以下简称“苏文2”),认为30°侧翼的灵敏度系数对(dT-d2)更敏感并且30°侧面的灵敏度系数为零,即当dT=d2时获得最佳的触针直径。

类似地,使用公制圆柱形锯齿螺纹(B)。根据张文和苏文2的说法,得到了“单齿面零灵敏度系数准则”,最佳测针直径为Ф4.173mm。

摘要

本文根据不同的最佳触针直径标准,特别是后三种标准,对于同一锯齿螺纹(B)实例,由三个标准计算出的最佳触针直径为Ф3.928mm,Ф4.009mm,Ф4.1373mm。后三种类型的前三个标准具有局限性,并且仅在两个侧翼偏差值的符号值相同时才有效。后三种类型的第三个标准仅考虑侧面的灵敏度系数为零的情况,并且存在限制。最后三种类型的第二个标准是估计由侧面角度偏差的估计值引入的标准测量不确定度分量,并且当估计值最小时获得最佳触针直径。因此,最佳手写笔直径应比4.009mm更合理。然而,前三个标准在分析线程过程中非常有用。后三者的第三个标准在快速计算方面具有优势。

总之,五种最佳的触针或球标准旨在提高螺纹的单个中值或中值直径的测量精度,尤其是在侧面角度可能存在偏差的情况下。当没有最佳的触针或球,并且使用了具有非最佳直径值的针时,GB/T28703-2012根据测量任务的目标推荐所选针直径的相应测量不确定度估计值。不确定度用于确定是否需要测量侧面角度,并且根据实际测量的侧面角度偏差来补偿所测量的螺纹的单中值直径,即,校准组合2中的方法。需要JJF1345-2012的测量特性。 。

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