AG螺纹中径的分析及测量要素研究

杨引锋，陶保平，翟婷婷，王 斐，刘 娜

（中国航发西安动力控制科技有限公司，陕西 西安 710077）

AG螺纹是过盈螺纹的一种，是采用中径过盈方法进行牢固连接的螺纹，采用了与普通螺纹相同的基本牙型，并从普通螺纹的直径与螺距系列中选取了部分尺寸作为过盈螺纹的尺寸，部分要素有所区别，尤其是过盈螺纹精度的要求和配合要求及对于螺纹装配的要求更有特色。过盈螺纹利用其中径的过盈量将外螺纹牢固的固定在螺孔之中。该形式的螺纹被广泛应用在航空、航天等行业[1]。文章对AG螺纹的中径进行了理解性分析以及影响螺纹中径的因素进行了研究，对于加工过程中控制螺纹合格性有很大的指导意义。

1 AG螺纹中径有关概念的理解及影响因素

中径的定义：一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽和突起宽度相等的地方，该假想圆柱称为中径圆柱。图1：

图1 型面图

1.1 单一中径

实际螺纹中一个假象圆柱的直径，该圆柱母线通过牙型上沟槽宽度等于L/2基本螺距的地方。由于单一中径只限槽宽等于基本螺距的一半，所以当螺纹存在螺距误差时，单一中径处的牙厚不等于基本螺距的一半[2]。

图2 单一中径示图

1.2 实际中径

实际螺纹具有的中径。是一个假象圆柱的直径，此圆柱的母线穿过牙型，使槽宽和牙厚相等。这也是一般出现的“螺纹中径”的定义。由于实际螺纹存在误差（主要是螺距误差和中径本身的误差），实际中径圆柱母线穿过牙型的槽宽和牙厚不等于基本螺距的一半。当有螺距增大误差（正误差）时，实际中径的槽宽和牙厚将大于基本螺距的一半；当有螺距减小误差（负误差）时，其实际中径的槽宽和牙厚将小于基本螺距的一半。

1.3 作用中径

作用中径是指在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假象螺纹的中径。这是在螺距误差、牙型半角误差综合影响下形成的实际中径，是螺纹旋合时起作用的中径。

图3 作用中径示图

1.4 AG螺纹中径误差的影响因素

影响AG螺纹装配的主要因素是中径误差、螺距误差和牙型半角误差。由于作为主要配合尺寸的中径公差是按照圆柱配合时直径公差来考虑的，它包括了螺距和牙型角所引起的形状误差，因此，中径、螺距和牙型角是相互影响、相互制约的。也就是说，螺距误差和牙型半角误差会影响螺纹的旋合性，但是这种影响会以一定数值作为补偿值体现在螺纹中径上，所以螺距误差和牙型半角误差是影响螺纹中径的因素。

2 AG螺纹的测量要素

AG螺纹的测量，首先要进行分组，标准中有规定的分组原则。

2.1 AG螺纹分组原则

HB6545中AG外螺纹在螺纹长度的中部按单一中径分组，内螺纹按作用中径分组。

HB243中外螺纹在螺纹长度的中部按作用中径（考虑螺距和牙型半角误差的中径的补偿值）分组，不包括镀层。允许外螺纹在螺纹长度中部按单一中径（不考虑螺距和牙型半角误差的中径的补偿值）分组，但必须包括镀层，内螺纹按航空业螺纹工具标准所规定的分组塞规（即作用中径）进行。按单一中径分组，一般采用准确性较高，测试误差较小的三针分组方法。按作用中径分组，一般采用分组塞规或环规进行分组，但量规制造困难。梳卡分组测量误差较大，页容易损伤镀层，一般不予采用。对于采用单一中径分组的，在保证装配扭矩符合过硬螺纹标准规定的前提下，为了检测方便、提高效率也可用螺纹分组综合量规进行分组，但必须保证装配和制造分组方法一致。

2.2 螺纹中径的测量

由于我公司螺纹综合分组仪在设计制造所存在的问题，使对表不稳，测量不准，影响分组，质量难保。所以目前采用的是三针分组测量。

用三针分组测量须按以下方法扣除因螺距和牙型半角误差的中径补偿值。

由三角形几何关系可知：ft=1.732△t、fα/2=0.364△α/2、d2´=d2-ft-fα/2、M=d2+3d-0.866t

其中：d2：标准中规定的中径即作用中径；d2´：用三针检查的中径；M：用三针检查时千分尺直接读数；ft：装配时由于△t影响需对中径的补偿值；fα/2：装配时由于△α/2影响需对中径的补偿值；△t：螺距t最大累计误差；△α/2：牙型半角误差，指同一牙型两半角（最大误差绝对值的平均值）；d：三针钢针直径；t：螺距。

根据多批投产零件，投影检查△t、△α/2得出其绝对值的平均数。见下表1、表2：

表1 半角误差△α/2需中径d2的补偿值单位：μm

15´´ 2.73 3.82 4.37 5.46 6.8316´´ 2.91 4.08 4.66 5.82 7.2817´´ 3.1 4.33 4.95 6.19 7.7418´´ 3.28 4.59 5.24 6.55 8.1919´´ 3.46 4.84 5.53 6.91 8.6520´´ 3.64 5.1 5.82 7.28 9.121´´ 3.82 5.35 6.12 7.64 9.5622´´ 4 5.61 6.14 8 1023´´ 4.19 5.86 6.69 8.37 10.4724´´ 4.37 6.12 6.99 8.74 10.9225´´ 4.55 6.37 7.28 9.1 11.3826´´ 4.73 6.62 7.57 9.46 11.8327´´ 4.91 6.88 7.86 9.83 12.2928´´ 5.1 7.13 8.15 10.19 12.7429´´ 5.28 7.4 8.44 10.6 13.1930´´ 5.47 7.64 8.74 10.92 13.65

表2 螺距误差△t需中径d2补偿值ft 单位：μm

2.3 AG螺纹形状的测量

AG螺纹除了测量中径尺寸外，还要求中径不允许有倒锥度。如图4是加工错误示例，当螺纹加工成倒锥时，参与配合的螺纹长度减少，当拧入时由于磨损容易造成装配扭矩不够或产生松动，影响装配质量。倒锥度的具体要求见表3，在生产过程中须对倒锥度进行抽样检查。

表3 中径锥度公差和中径圆度公差

图4 AG螺纹错误示例

除此之外，在生产过程中，还需对螺纹牙底圆弧半径进行抽样检查，对于螺纹中径及大径一般进行100%检查。

3 结语

对AG螺纹中径的分析及测量要素的研究，主要目的是正确的理解AG螺纹在装配中起关键作用的要素，只有正确的理解装配要求，才能很好的做好工艺技术工作，时刻正确的指导生产现场，加工好满足装配要求的产品，是工艺技术人员永恒的追求。