螺距与 TPI
M8 双头螺柱和 5/16-18 螺栓看上去一模一样:8.0 与 7.94 mm,螺距 1.25 与 1.41 mm。一个的螺母拧到另一个上,转一圈半到两圈就死死卡住。每一牙都增加 0.16 mm 的偏差,而螺纹中的间隙只有约十分之三毫米。
公制螺纹直接给出螺距:从牙顶到牙顶的毫米数。英制螺纹给出的是一英寸长度上的牙数,threads per inch。这是长度的倒数,换算靠除法:P = 25.4 / TPI。两个系列各为自己的体系而定,彼此几乎没有精确重合——只有危险地接近的配对。
| 记号 | P——螺距,mm · TPI,n——每英寸牙数 · Ph——多线螺纹的导程 |
| 公制 | ISO 261、GOST 8724:粗牙 M8 = 1.25 · M10 = 1.5 · M12 = 1.75;细牙——M8×1、M10×1.25 |
| 英制 | ASME B1.1:UNC 5/16-18 · 3/8-16 · 1/2-13;UNF 5/16-24;管螺纹 G 和 BSP——14 和 19 TPI |
| 牙型 | 公制和 UN——60°,惠氏管螺纹——55°,梯形螺纹 Tr——30°,Acme——29° |
| 换算 | P = 25.4 / TPI · TPI = 25.4 / P · 18 TPI = 1.4111 mm · 1.25 mm = 20.32 TPI |
| 典型值 | 钟表螺钉 0.2—0.3 · M3 0.5 · M8 1.25 · M20 2.5 · 丝杠 Tr20 4 mm |
01 · 定义
沿轴线的螺距与每英寸牙数
螺距是牙型上相邻两个同名点沿轴线的距离,例如两个牙顶之间。单线螺母每转一圈恰好前进一个螺距。多线螺纹的导程 Ph 大于螺距:双线时——是螺距的两倍。
英制体系数的是一英寸长度上的牙数。18 TPI 表示 25.4 mm 上有 18 个牙顶,螺距 1.4111 mm。“公制对英制”配对的误差线性累积:n 牙上的偏差等于 n·|P₁ − P₂|。只要偏差小于牙型两侧之间的间隙,螺母就能拧进;偏差吃掉间隙时,螺母就卡死。
不配套的螺母能拧进几牙
按钮——公制螺纹和英制螺纹。各行——啮合的牙数。条带——累积的螺距偏差;竖线——约 0.35 mm 的牙侧间隙。红色条带——螺母已经卡住。
五个零件、两种体系、一颗螺母不配套
主要操作是“开始检查”按钮。钳工先贴上螺纹规:先是公制规片,再是英制规片,看是否透光。游标卡尺测量大径——两种体系几乎相同。随后把一颗尺寸相近的英制螺母拧到零件上。剖面中可以看到螺母的每一牙相对零件牙底怎样错开;错位吃掉间隙时,牙变成红色,螺母卡住。最后拧上配套的螺母——它走完整段螺纹。场景下方可选择零件——双头螺柱 M8、吊环螺钉 M12、管接头 M20×1.5、丝杠 Tr20×4 或紧定螺钉 M3——以及螺纹公差等级:精密、中等或粗糙。滑块可把检查前后拖动。
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02 · 换算
精确重合很少见:1.27 mm 正好是 20 TPI,1.5875 mm 是 16 TPI。公制的 1.25 和 1.5 落不进任何 UNC 系列:分别是 20.32 和 16.93 牙每英寸。
管螺纹 G 按管子的公称通径计,而不是按外径:G1/2 是 20.955 mm、14 TPI。它常被与 M20×1.5 和英制 13/16 混淆。
| 螺纹 | d, mm | P, mm | TPI |
| {k} | {n} | {v} | {h} |
03 · 数量级
04 · 测量仪器
05 · 书写规则
系列 · 制图与 CAD
每页配套的案头提示06 · 相邻单位
07 · 历史部分
螺距不在一牙上测——钢尺的误差比两种体系的差别还大。在十牙或二十牙上量长度 L 再除:P = L / n。螺距误差的累积和配对误差一样:十牙上 1.25 和 1.411 相差 1.6 mm,不用放大镜也看得出。
螺纹是否合格,不只看螺距本身,而是看计入螺距误差和牙型角误差的中径 d₂——作用中径。所以螺纹用通规和止规检验:通端环规把所有误差一并收进来。自 1959 年起英寸精确等于 25.4 mm,把 TPI 换算成毫米本身不带来误差。
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