螺纹中径的测量方法

螺纹中径：螺栓连接的关键参数

传统上，判断螺栓螺纹精度主要依赖于螺纹通止规：只要通端顺利旋入、止端无法旋入，即被判定为合格。然而，螺纹中径作为螺纹几何参数中的核心指标，其重要性往往被低估。它在确保螺纹连接的完整性以及实现螺栓与配合部件的最佳啮合方面，起着决定性的作用。

无论是在汽车制造还是其他工业生产领域，透彻理解螺纹中径有助于为特定工况挑选合适的紧固件，从而显著提升产品的整体可靠性和耐用性。遗憾的是，许多制造领域的专业人员对螺纹中径的功能和测量技术尚不熟悉。

螺纹中径的定义

螺纹中径是指在螺纹的轴向截面上，牙厚和牙槽宽相等位置形成的假想圆柱体的直径。换句话说，它是通过螺纹牙型上凹槽与凸起宽度相等的点所构成的假想圆柱的直径。

螺纹中径的关键作用

螺纹中径在螺纹连接中扮演着至关重要的角色：

1. 影响强度与承载能力：螺纹中径的大小直接决定了螺纹的啮合面积。中径尺寸越大，啮合面积也随之增大，进而提高了螺纹的承载能力，使得连接能承受更大的拉力和压力，连接更加牢固。因此，合理控制中径的尺寸和公差是提高连接可靠性的关键。
2. 决定密封性能：在高压或特殊环境下的螺纹连接中，中径的尺寸公差和配合性质直接影响密封效果。通过精确设计和控制这些参数，可以提升螺纹连接的密封性，有效防止流体或气体的泄漏。
3. 影响拧紧扭矩：拧紧螺栓时，所需的扭矩主要用于克服螺纹副的摩擦阻力矩端面摩擦力矩螺纹中径的大小影响着螺纹副的接触面积和摩擦力，进而影响螺纹阻力矩。通常，中径越大，接触面积和摩擦力越大，所需的拧紧扭矩也越大
4. 关联预紧力与扭矩：螺栓的轴向预紧力F与施加的拧紧扭矩T成正比(T=KF，其中 K 是扭矩系数)。螺纹中径是决定摩擦阻力Fμ
   的重要因素。尽管螺栓和工件设计完成后，中径应为定值，但加工误差引起的中径变化会导致摩擦阻力改变，进而影响K。这可能导致相同的拧紧扭矩产生不同的预紧力，或相同的预紧力需要不同的拧紧扭矩

螺纹中径的测量方法

螺纹中径有多种精确的测量方法：

1. 螺纹环规/塞规与卡板测量

• 对外螺纹：使用**“通端”环规“止端”环规**。通规能顺利旋入且止规无法旋入，则判定合格。
• 对内螺纹：使用相应的螺纹塞规，采用同样的通止法进行判断。

2. 螺纹千分尺测量

这种专用千分尺适用于三角螺纹的精密测量。它结构类似于外径千分尺，但配有与螺纹牙形角相匹配的圆锥和凹槽触头。测量时，确保触头与螺纹牙形面贴合，直接读取的数值即为中径尺寸。可根据螺距和牙形角更换不同的触头。

3. 齿厚游标卡尺测量

该量具将高卡尺与齿厚卡尺垂直组合，专门用于测量梯形螺纹的中径牙厚和蜗杆的节径齿厚。

• 测量时，先将齿高卡尺调整到对应的齿顶高（梯形螺纹为 0.25× 螺距 t）。
• 然后，让齿厚卡尺与蜗杆轴线成一个近似的螺纹升角 B，轻微摆动以找到最小读数，此最小尺寸即为蜗杆轴线节径处的法向齿厚。

4. 三针测量法

这是一种经典的中径测量技术。操作时，需在螺纹凹槽中等距放置三根直径D相同的量针，然后利用千分尺等量具测量量针外部尺寸M，从而计算并验证螺纹中径的精度。

5. 螺纹指示量规测量法

此方法将螺纹测量分为单一中径（单牙中径）和作用中径（全牙中径）测量。

• 如果单一中径和作用中径的数值相同，则表明螺纹所有参数均合格
• 如果两者数值不同，则意味着螺纹存在误差（如螺距、牙型角或圆度误差），需进一步分析。

螺纹指示量规主要由数显指示表、测量本体、单一中径测头、作用中径测头以及世界最高等级的W级螺纹标准件组成。操作人员首先使用标准件对量规进行标定，然后对工件进行快速批量测量。通过数显表可获取具体中径值，并能分析螺纹的圆度、锥度、螺距和牙型角等误差。此外，通过加装跳动模块，还能实现以螺纹为基准的相关形状跳动误差测量。