螺紋簡介
1 螺紋及螺紋構成要素
1.1 所謂螺紋即為在一圓柱物體上作出突起之螺旋山狀物.外螺紋適用於螺栓,螺絲及螺樁(牙
條),內螺紋適用於螺帽及螺紋孔. 螺紋線的一個例子就是一種圓柱形纏繞線圈彈簧, 例如圓珠筆的彈簧. 緊固件中的螺紋的作用就是將旋轉運動轉變為線型運動.在緊固件轉動同時,它進入組件直
到它到達作用點. 這就是旋轉運動轉變為線型運動.通過旋轉運動使緊固件到達定位.因此螺紋可用來做為轉移負荷,調整,固定,聯結等等之功能.
外螺紋 內螺紋 螺紋之構成要素
1.2 螺紋之構成要素:主要分為牙峰, 牙谷及牙腹等三部份,三者組成一V字型之構造.
1.2.1牙峰(Crest) : 螺紋部頂端稱之為牙峰.有平頂和圓弧頂兩種。
1.2.2 牙谷(Root) : 螺紋部底端稱為牙谷.有平底和圓弧底兩種。
1.2.3 牙腹(Flank) : 牙峰與牙谷之斜面稱為牙腹.
1.2.4 牙腹角(Flank Angle) : 牙腹與軸部所成之角度稱為牙腹角,軸部雙邊角度相等者稱為對
稱,在ISO螺紋系統中,牙腹角通常為30度且對稱,在機械螺紋中ISO及UN螺紋之角度均為60度.也有不對稱牙腹者,例如自攻螺絲之塑膠牙。
1.2.5 牙距(Pitch) : 牙峰與牙峰之距離為牙距,或垂直於螺絲(帽)軸螺紋上之任一點與鄰近螺
紋同一點之水平距離.在英制螺紋系統中,通常以每英吋幾個牙數(Thread Per Inch)表示.
1.2.6大徑及小徑(Major and Minor Dia.) : 在外螺紋系統中,牙峰之直徑稱為大徑,牙谷之直徑稱
為小徑.內螺紋類則正好相反,牙峰之直徑為小徑(孔徑),牙谷之直徑為最大徑.
1.2.7 螺紋高度H : 牙峰與牙谷之直線距離.
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1.2.8 有效徑(Pitch Diameter) : 理論上而言,為垂直於軸而通過牙峰及牙谷寬度相等處某點所
假想之圓柱體或圓錐體直徑.對標準螺紋而言,此點正好位於中點.但對非標準螺紋而言,此點可能位於中點附近之任一點,視實際製造狀況而定.
1.2.9導程(Lead) : 沿螺紋旋轉一周後所獲得的直線距離.單牙螺紋其導程與牙距相同,複螺紋
其導程就會與其螺紋數呈倍數增加.
1.3 螺紋之特徵:
1.3.1 單牙螺紋 : 全部的牙只有一個起始山脊纏繞一個圓柱體或錐狀表面.
1.3.2 複螺紋 : 全部的牙有二個以上起始山脊纏繞一個圓柱體或錐狀表面.具有組裝速度快,
及保有相同強度的特點.其牙距為同一螺紋線旋轉一圈的距離.
1.3.3 右螺紋 : 螺紋軸線,依順時鐘方向旋入,一般不特別聲明為右螺紋.
1.3.4 左螺紋 : 螺紋軸線,依逆時鐘方向繞(逆時鐘方向旋入),通常以LH字符區別之.
單牙螺紋 複螺紋 右螺紋 左螺紋
1.3.5完全與不完全螺紋 : 螺紋同時具有牙峰及牙谷之完整形狀時稱為完全螺紋,若牙
谷或牙峰未完全成型則稱為不完全螺紋.通常此現像發生在螺栓類的尾部,半牙螺紋與螺栓柄之連接部,螺帽及螺紋孔之承受面的倒角端.
1.3.6 滾製螺紋 : 使用牙板或牙輪將材料擠壓滾成螺紋形狀的製造過程.經過滾製後之螺紋強
度會比原材料高.通常使用於外螺紋.
1.3.7 切削(車削)螺紋 : 使用切削方法將材料從表面上移走的製造過程,經切削方法所製成之
產品強度與未切削前並無差別,通常使用於內螺紋.
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2螺紋系列及稱呼 : 目前所使用之螺紋系列及稱呼概略敘述如下:
2.1英制統一螺紋系列 (Unified Inch Screw Thread): UN系列之英制統一螺紋係基於國際標準
組織(ISO)所認定之60o角,三角形輪廓之徑距混合之英制螺紋.在1948年10月18日由美國,英國及加拿大標準組織在華盛頓特區簽署決定.英制統一螺紋在ANSI/ASME B1.1螺
紋規範中共規定了11種系列,包括3種等級牙距(粗牙,細牙及極細牙)及八種每英吋螺紋數( 4, 6, 8, 12, 16, 20, 28, 32 )但其中較重要者有三 : 粗螺紋( Coarse UNC ), 細螺紋( Fine UNF )及8螺紋系列 ( 8 – UN ) 8螺紋系列則不管其直徑為何,每英吋之螺紋數均為8個.
2.1.1 英制螺紋之稱呼方法 :
公稱尺寸(可任選分數,螺絲番號或小數)
每英吋牙數
螺紋形狀和系列
螺紋等級符號
1/4 - 20 UNC - 2A 或 0.250 - 20 UNC - 2A (21) #10 - 32 UNF - 2A 或 0.190 - 32 UNF - 2A (22) 7/16 - 20 UNRF - 2A 或 0.4375 - 20 UNRF - 2A (23) 7/16 - 20 UNF - 2A 或 0.4375 - 20 UNF - 2A (21)
2 – 12 UN - 2A 或 2.000 - 12 UN - 2A (23)
ANSI/ASME B1.3M 螺紋量測系統(System)
有21,22,23等三種量測系統
? 公稱徑 : 為基本大徑以分數或番號#表示或是以相等之小數表示之.當以小數表示時,應
顯示至小數以下四位,小數點四位以下捨去. (番號 # 之轉換尺寸為: #0 = 0.06” , 每增加 1番,公稱徑加上0.013”.
例 : #8之公稱徑 = 0.06” + 8 × 0.013” = 0.164”。
#10之公稱徑 = 0.06” + 10 × 0.013” = 0.190”。
? 每吋螺紋數 : 螺紋數與牙距及直徑有關,英制統一螺紋之螺紋牙距表示為每吋幾個螺紋.
牙距 = 1 / 每吋螺紋數.
例 : 1/4-20 UNC牙距 = 1 / 20 = 0.05” 3/4-16UNF牙距 = 1 / 16 = 0.0625”
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2.1.2螺紋系列符號及應用介紹 :
? UN/UNR : UN螺紋型為最早設計之英制統一螺紋, UN及UNR其不同點就在於牙谷,
UN之牙谷為平底或是選擇性的圓底, UNR之牙谷則只為圓底,牙谷半徑為0.108到0.144 Pitch . UNR僅適用於外螺紋.
依目前需要, 1”以下規格螺紋均需使用UNR螺紋. 1”以上之無法滾製螺紋而需切製時,
需UNR螺紋仍需聲明,否則應以UN螺紋為主.
UN及UNR螺紋及其前身( 美國國家螺絲螺紋 )因具有相同之螺紋型式,公稱徑,有效
徑,牙部外徑及牙底徑而可在機械使用狀況下互換使用.
? UNC/ UNRC : 英制統一螺紋粗牙系列. UNC及UNRC通常應用在螺絲,螺栓及螺帽大
量生產的場合,因為它比細牙系列或極細牙系列有著更好的內螺紋扯裂的抵抗性,所以它通常使用在強度相對上來說比較低的材料如鑄鐵,鋁,錳,黃銅,青銅及塑膠.在需要較快速組裝的場合或抵抗因搬運過程所產生的損傷粗牙系列的表現較佳.
? UNF/UNRF : 英制統一螺紋細牙系列. UNF及UNRF 通常應用在螺栓及螺帽需要高
強度場合,本系列具有比粗牙螺紋系列有較小的螺紋深度及較大的小徑. 一般而言,在同一公稱徑下,細牙螺紋系列比粗牙螺紋系列在內螺紋方面可以允許更薄的牆厚,在外螺紋方面則具有更高的強度.為保護內螺紋不致於被扯裂,在同一材料強度等級狀況下,細牙螺紋系列應該比粗牙螺紋系列需要更長的螺紋結合長.無論如何,細牙螺紋系列及粗牙螺紋系列這兩種系列,對攻牙孔的螺紋結合長度的選擇必需符合強度要求.因為導入角較小,細牙螺紋系列比粗牙螺紋系列在震動狀況下有更好的防鬆能力.這點同樣的也造成細牙螺紋系列在溝槽螺帽及開口銷的組合狀況下有更精細的調整精度.
? UNEF/ UNREF : 英制統一螺紋極細牙系列UNEF及UNREF使用在需要特別需要調
整精度的螺紋產品,如軸承用固定螺帽及調整螺絲等等以及薄牆類套管及薄型螺帽.
? UNS/ UNRS : 特殊徑距組合之螺紋系列.通常使用在1\規格上.
? 固定牙距系列 : 固定牙距系列( UN及UNR )有4, 6, 8, 12, 16, 20, 28及32等螺紋,在
粗牙, 細牙及極細牙等螺紋系列未能符合特定設計要求時提供了另一種徑距混合的選擇. 最通用的是8-UN, 12-UN及16-UN. 當固定牙距系列與UNC, UNF或UNEF規定中相同時, 則在這些螺紋系中所使用尺寸限制的公差及使用字符也都是一樣的.
? 8-UN螺紋系列 : 8-UN螺紋系列是一種使用在大直徑或在粗牙螺紋系列及細牙螺紋系
列折衷的一種齊一牙距螺紋系列. 雖然在最初用途係用於高壓應用狀況下螺栓與螺帽之組合, 但現在已經廣汎應用在公稱徑大於1英寸取代粗牙螺紋系列的應用.
? 12-UN螺紋系列 : 12-UN螺紋系列是一種使用在大直徑且需要中度細螺紋的一種齊
一牙距螺紋系列. 雖然在最初用途係用於鍋爐, 但現在已經應用在公稱徑大於1-1/2英寸以作為細牙螺紋系列的補充.
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? UNJ : UNJ螺紋為目前最適用之螺紋型式,一般使用於航太組裝件中,因為其對疲勞應
力之抵抗超過其它型式之螺紋.這個答案就是UNJ螺紋加大牙谷半徑.其螺谷半徑為0.150到0.180 Pitch. 理論上而言, UN內螺紋不能配合UNJ外螺紋, UNJ內螺紋可配合UN, UNR及UNJ外螺紋, 但配合UN及UNR螺紋時必須小心行之.
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