法多

２０１１．３江苏现代计量

螺纹量规的多参数测量方法研究

杨慧敏1武军2

1.江苏省计量科学研究院

，

南京210007；2.江苏省计量科学研究院

，

南京210007

摘要

：

简要介绍了螺纹测量的现状和目前存在的问题

，

讨论了螺纹测量需要研究的几个问题

，

分析了螺纹单项

参数测量和综合测量的关系以及螺纹量值传递技术

。

传统的检测方法大多只对螺纹的部分螺纹参数分别测量

，

缺少整

体的合格判定依据

，

已不能满足生产的实际需要

，

螺纹多参数检测已成为迫切需要解决的问题

，

本文重点介绍了主流的

两种多参数检测的方法

。

关键词

：

量规多参数测量方法

1引言

螺纹是机械工业中应用最为广泛的一类机械零件，

主要用途是紧固、密封、传递动力和位移，其质量直接影

响到产品的整体性能及长期有效性。目前，螺纹的参数检

测仅能覆盖某些指标，不能完全满足产品的质量安全保

证需求。螺纹的多参数检测已成为迫切需要，多家计量机

构正致力于此方向的研究。我院也正致力于通过技术改

造和设备更新，实现螺纹量规多参数乃至全参数的测量。

因此研究螺纹的多参数测量是一个非常重要的课题。

2正文

2.1

螺纹测量的现状

螺纹的基本参数有五项，包括大径、中径、小径、螺

距、牙型半角，其中影响螺纹互换性的参数有中径、螺距、

牙型半角。目前螺纹测量主要有综合测量和单项测量两

种方式。综合测量是采用极限量规

(

通、止规

)

进行检验，即

只能判断螺纹是否合格，不能给出各参数的具体数值。单

项测量是分别对各项参数进行测量，然后按其的公差要

求进行判断。

2.1.1

普通螺纹

对普通螺纹，国标没有规定螺纹的螺距公差和牙型

半角公差，只规定了螺纹的中径综合公差。利用这个公

差，采用工作螺纹量规来综合控制螺纹中径、螺距和牙型

半角公差。普通螺纹公差范围大，

批量大，这种方法较经济。

2.1.2

螺纹量规

国标上对螺纹量规各项基本参数分别作了公差要

求。为了保证其制造精度和使用上的要求

,

应采取单项测

量。测量工作螺纹塞规的中径

,

可以通过三针法用测长机

等实现，这是一种间接测量方法

,

测量不确定度可达到

2.5m

。对工作螺纹环规，目前大多采用校对螺纹塞规

(

以

下简称校对规

)

进行综合测量，这与国标中对工作环规的

公差要求不一致；同时

,

工作螺纹环规本身精度较高，而校

对规由于生产和校准技术的限制，其精度很难达到量值

传递的要求。

例如：

M10-6h

（

T

）的螺纹环规，其中径要求为：

(9.0180.009)mm

，用于对其进行检验的校对规的公差为

通端

(9.0000.0045)mm

，止端

(9.0270.0045)mm

，由此可以

看出，用校对规进行检验

,

中径在

8.9955～9.0315mm

的工作

螺纹环规都有可能被判断合格，这显然与规定的公差

9.009～9.027mm

不吻合。另外，由于校对规本身存在着公

差，香辣牛肉粒 在对中径为

(9.0000.0045)mm

及

(9.0270.0045)mm

的工

作螺纹量规进行判断时，经常会出现偏差。

2.1.3

校对螺纹塞规

校对螺纹塞规的测量方法与工作螺纹塞规相同，测

量不确定度可达到

2.5m

。

2.2

螺纹测量目前存在的局限性

螺纹测量有单项测量和综合测量两种方法。单项测

量常用于测量螺纹的中径、螺距和牙形半角等参数。常用

的圆柱螺纹中径测量方法有：

①

用螺纹千分尺测量。

②

把

3

个具有相同直径的圆柱体

──

三针，放在螺纹牙槽中然

后根据精度要求用千分尺、比较仪或测长仪测出

值，计

算后即可得出被测螺纹中径值

d2

。

③

在工具显微镜上用

影像法测量。

④

在工具显微镜上用轴切法测量。综合测量

是检验螺纹的实际中径误差和折算中径误差来控制螺纹

的旋合质量。折算中径误差是把螺距和牙形半角等的误

差折算在中径方向上的误差。

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学术交流

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２０１１．３江苏现代计量

生产螺纹量规的厂家较多，由于存在上述原因

,

各厂

家生产的量规量值很难统一。因此出现了这样的问题，同

一件工作螺纹环规，使用了不同的校对规进行测量，测量

结果很可能不一致。国防军工企业经常受到这个问题的

困扰，虽然开展了螺纹的测量工作，但没有建立统一的量

传标准。螺纹规格种类繁多，除了普通螺纹外，还有管螺

纹、梯形螺纹、锯齿螺纹、圆形螺纹以及各种专用螺纹。特

别是在国防工业中，与国际合作较多，常因需引进了各种

按国外标准制造的螺纹；由于军工的特殊需要，经常有非

标准螺纹，因此难以配全相应的螺纹量规。目前螺纹的测

量受到种种局限，特别是采用综合

测量的方法，存在难以覆盖所有螺纹种类以及结判

断不一致的问题，为了和国标要求一致，保证螺纹的

质量，同时解决军工产品的特殊需要，急需开展螺纹单项

参数测量和螺纹测量技术研究，并建立量值传递体系。对

低精度、规格单一、大批量生产，综合测量具有一定的优

势，但对于精度高、种类多、单件或小批量生产，直接将高

精度的工件螺纹或工作螺纹量规进行单项参数检定，显

然更合理。

2.3

螺纹多参数检测的意义

传统的检测方法多为单一参数的测量结果，不能完

整再现螺纹的螺纹情况，对螺纹的使用有潜在的质量影

响。用校对规检测时人为因素较大，校对规的质量不易控

制，工作规判定经常出现争议。同时对于一些内螺纹仅以

单一中径作为判定合格标准，存在技术风险。如实完整再

现螺纹的实际情况，以螺纹综合状态作为判定依据，才能

使螺纹的质量得到保证。

2.3.1

螺纹多参数检测是螺纹溯源的基础

螺纹作为几何量中重要的分支，是机械产品中的不

可缺少的元素，但由于测量设备的落后及检测手段的不

统一，我国一直没有进行量值传递工作。目前，国家计量

院等权威机构正组织有关部门着手进行螺纹量值传递的

准备工作。要实现量值传递，前提是有准确的测试参数，

才能保证量传关系能如实进行，故而螺纹多参数的准确

测量是实现螺纹溯源的基础。

2.3.2

螺纹多参数检测是与国际接轨的要求

随着我国加入世贸组织，很多机械加工企业承担许

多出口加工合同，需要按照国外的螺纹标准控制产品质

量。而由于生产企业对螺纹标准体系了解不够，仅购买相

应的工作量规用于产品检验，计量部门没有依据和手段

对其进行校准，造成生产和计量的脱节。只有实现螺纹的

多参数测量，与国际标准一致，才能达到产品的质量控制

要求。

2.4

螺纹多参数测量的趋势

由于传统检则方法的诸多不完善，目前有多家研究

机构正致力于螺纹多参数检测的探索，方向大多集中于

接触式扫描和非接触式扫描方向。

2.4.1

接触式检测

荷兰

IAC

公司生产的

MSXP

螺纹综合测量仪，借鉴轮

廓仪的扫描原理，以无测力的测针实时接螺纹牙型，通过

软件分析，得出螺纹量规的各项综合指标。该仪器配件较

多，针对不同规格的螺纹量规需更换相应的测cad指令 头组件，软

件采用

DOS

版本，目前该产品在市场上处于起步阶段。类

似形式的还有西安交大生产的石油管螺纹测量机，该测

量机专为现场测量石油管螺纹而设计，基于

DSP

的运动控

制器，

CNC

伺服系统及专用测量软件，实现整个测量过程

的自动化。该仪器应用

RENISHAWSP600m

扫描测头，可以

工作在自定心扫描及触发等模式。高中历史知识点 接触式扫描颠覆了传

统的检测方法，能够反映螺纹量规的综合指标，对螺纹的

正常使用有很大帮助。

2.4.2

非接触式检测

非接触式测量基本为光电测量系统，如光纤测量、光

学测量、激光测量等。应用较多的光学测量，即影像测量

法和激光三角测量法。

影像测量法多是应用在一些常规的光学检测设备

上，如投影仪或轴类检测仪等，螺纹检测只是作为其中的

一个专用程序，并且只能针对外螺纹的一些特定指标进

行检测，不能完全进行合格判定。吉林大学曾做过对内螺

纹进行影像测量的探索，通过加工一个特殊电极利用

CCD

对圆锥内螺纹进行采集数据，然后按相关原则对图像进

行处理，得到牙型的实际轮廓，由此对其进行综合参数指

标的计算。中航

304

所也对用

CCD

摄像头测量内径做过类

似研究。由于应用的是

CCD

成像原理，该方法对被检螺纹

的质量要求较高，实际使用会遇到一定限制。激光三角测

量法是近些年兴起的检测手段，目前国内有几家研究机

构正在探索研制非接触式扫描检测螺纹，如浙江大学、中

国科学研究院长春光学精密机械与物理研究所、上海交

通大学、深圳市计量质量检测研究院等。按激光三角原理

工作的激光扫描测头安装在运动机构上，由运动机构控

制其完成扫描过程，实际对螺纹牙型的实际描述。在此方

法中，激光扫描测头是测量精度能否保证的关键，由于螺

纹的型号规格、表面质量、螺旋升角等方面的影响，对激

光扫描测头的稳定性、响应速度、测量精度等都有很高的

要求。由于采用非接触式检测，检测过程无磨损，检测效

率高，该方法得到计量行业越来越多的重视。

3结论

综合测量方法主要适用于大批量的生产以及单项测

量无法实现的螺纹的测量。而单项参数测量方法，主要适

学术交流

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２０１１．３江苏现代计量

灌南质监局多措并举

开展添加剂使用专项整治行动

根据全省质监系统打击违法添加非食用物质和

滥用食品添加剂专项整治工作精神要求，近日，灌南

质监局组织全县小麦粉生产企业召开了食品生产加

工监管约谈企业会议，多措并举在全县范围内开展小

麦粉生产加工环节添加剂使用专项整治行动。

该局通过加强企业负责人及质量管理人员培训，

向企业宣贯《食品安全法》、《食品生产加工企业食品

添加剂使用备案管理办法》等相关法律、法规，提高了

企业负责人自律意识；对每一家面粉加工企业都确定

了具体监管人员和分管领导，并确定部分企业为重点

监控企业，实行分级应接不暇的意思是什么 负责、责任到人、监管到位。对小

麦粉重点生产区域的小麦粉生产加工企业组织地毯

式监督检查。加强小麦粉重点生产区域和重点监控企

业进行夜间巡查。加大对小麦粉产品质量监督专项抽

查力度，实施风险监控。重点对小麦粉中影响产品质

量打抱不平 、对消费者身体莲子功效与作用 健康造成危害的添加物质指标进行

检测。同时注重加强与相关部门的协调配合力度，提

升了专项整治工作的效率。注重制度创新，推行约请

法人谈话制。

（

夏玲

）

合于对单件或小批量的量规，螺纹生产厂家的质量控制

和工艺分析，特殊尺寸的螺纹量规的测量。随着计量仪器

的不断升级，新技术的广泛应用，计量手段也得到很大提

高，这些都对螺纹多参数检测提供了有利保障，从而能更

好地进行螺纹量值传递工作。我院也正将螺纹的多参数

及全参数测量作为今后重点发展的方向。

参考文献

徐孝恩

,

等

.

《螺纹测量》余志新

,

等

.

《螺纹量规检验手

册》徐爱群，项占琴，陈子辰

．

非接触式自动螺纹检测仪的

研制

[J].

浙江大学学报，

2005

，

39(8)

：

1180-1182.

学术交流

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