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。
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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.
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.
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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.
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
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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
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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”
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.
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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.
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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2.1.3螺紋等級符號 : 有1A,2A,3A及,1B,2B,3B等, A代表外螺紋B代表內螺紋.
2.2公制螺紋系列 : M系列,與英制統一螺紋系列60o角之三角形輪廓相同,但統一英制螺紋與
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ISO公制螺紋不能互換使用. 公制螺紋之標呼方法及順序如下:
公稱徑 : 為基本大徑以M開頭,接下來書寫公稱徑以數字表示.例如：M8、M10。
牙距 : 以整數或小數表示,牙距與公稱徑之間應以“×”分開,例如 : M 8 × 1。 如果不書寫牙距的話一般是代表粗牙螺紋, 例如 : M 8 則代表M 8×1.25
2.2.1螺紋公差等級 : 包含有效徑公差級數,再接上外徑公差級數標示.每一級數標示包含了：
公差等級之代表數字.(4,5,6,7,8等)
公差位置之代表文字,螺帽使用大寫H ;G ,螺絲使用小寫,h ; g等
如果螺紋使用之公差級數標示均相同( 有效徑及外徑 ), 那麼標示之數字符號不
必重覆書寫兩次. 例如 :
螺絲有效徑公差標示字符
螺絲外徑公差標示字符 M 6 - 5g 6g
M 6 - 6g 6g 可寫成M 6 - 6g 代表有效徑及外徑均使用6g之公差
M20 × 2 - 6H
螺帽有效徑及內徑公差標示字符(公差相同)
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如果必要的話,結合長度代表字符也可以加進標示系統中.至於螺紋緊固件之代表字
符則是先書寫螺帽公差字符再書寫螺絲公差字符,中間並以斜線分隔, 如 :
M 6 - 6H / 6g M20 × 2 - 6H / 5g6g
2.3惠氏螺紋系列(British Standard Whitworth) : B.S.W.牙山角度 55度,牙峰與牙谷為圓弧形,與
基準三角形各有一H/6之間隙(參考BS 84之規範).惠氏螺紋之稱呼方法及順序如下:
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公稱徑 : 為基本大徑以分數表示之.
每吋螺紋數 : 螺紋數與牙距及直徑有關,惠氏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 BSW牙距 = 1 / 20 = 0.05”
螺紋系列符號 : 可分為BSW(粗牙)與BSF(細牙)兩種.
螺紋等級符號 : 螺帽有Medium Class(中等級);及Normal Class (一般等級)兩種, 螺絲有Close Class(緊等級); Medium Class(中等級);及Free Class (鬆等級)等三種.
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公稱徑
每英吋螺紋數
螺紋系列符號
1/4 in. – 20 B.S.W. (Close) bolt 1/2 in. – 16 B.S.F. LH (Free) nut
左螺紋 螺紋等級符號
2.4英國國協螺紋 : B.A.(British Association)螺紋之牙山角度為 47.5度,牙峰與牙谷為圓弧形,
尺寸由0 B.A.到16B.A. 螺絲有Close Class(緊等級);及Normal Class (一般等級)兩種,螺帽僅有一種等級(參考BS 93之規範).
2.5自行車螺紋 : B.S.C (British Standard Cycle)螺紋之牙山角度為 60度,牙峰與牙谷為圓弧形,
與基準三角形各有一P/6之間隙.尺寸由1/8”.到3/4” .螺絲和螺帽各有Close Class(緊等級); Medium Class(中等級);及Free Class (鬆等級)等三種(參考BS 811之規範).日本規格無等級區分(參考JIS B0225之規範) 稱呼方法及順序如下:
英國規格 例 : 1/4 – 26 BSC – Free. 日本規格 例 : BC 5/16 – 26
2.6管用螺紋系列 : 可分為美國系列(60度角) 與ISO系列(55度角)兩種,另日本系列也 與ISO系列相同. 螺紋有平行管用螺紋與推拔管用螺紋兩種. (參考ANSI/ASME
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B1.20.1 ; B1.20.3 ;B1.20.4 ;B1.20.5 , ISO 228/1; 7/1及JIS B0202 , B0203之規範) 美國系列的稱呼方法及順序如下:
螺紋系列字符代表意義 公稱徑 N=National(American)Standard 每英吋螺紋數 P=Pipe(管) 1/8 – 27 NPSL T=Taper (錐形) C=Coupling(聯結) 1/2 – 14 NPTR S=Straight(垂直) 螺紋系列符號 M=Mechanical(機械) L=Locknut(防鬆)
H=Hose Coupling(水管聯結) R=Railing Fittings(欄杆配件)
日本系列的稱呼方法及順序如下:
平行管用螺紋使用G稱呼 稱呼規格
螺紋等級分為A及B兩種 G 1/2 A或B
R 1/2 (註.無等級區分)
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推拔管用螺紋
2.7縫紉機螺紋 : SM (Sewing Maching)螺紋之牙山角度為 60度,牙峰與牙谷與基準三角形各
有一H/8之間隙. (參考JIS B0202 , B0226之規範). 稱呼方法為 SM 5/16。
2.8 自攻螺絲螺紋：自攻螺絲是在金屬或非金屬材料之預鑽孔中自行攻鑽出所配合陰螺紋之
一種有螺紋緊固件,由於其自行成型或攻出其配合螺紋，因此自攻螺絲螺紋因應用功能而具有多樣性。比較常見的有螺紋成型自攻螺絲(Type A和AB)、螺紋切削自攻螺絲(Type BF、BT、D、F、G和T)、螺紋滾成自攻螺絲(Type TT)、鑽尾自攻螺絲(TEC)、高低牙自攻螺絲(High – Low)等等。
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3 600螺紋之基本尺寸(Basic) ;公差(Tolerance) ;裕度(Allowance) ;等級(Class) 與配合(Fit)
3.1螺紋級數是用來標稱螺紋之裕度及公差的,螺紋配合意味著外螺紋及內螺紋在其最大材料狀況時結合之裕度,換言之即為結合時內螺紋及外螺紋之鬆緊程度.對緊固件而言, 裕度通
常由外螺紋提供,這表示外螺紋之大徑,有效徑,小徑均需比基本螺紋輪廓為小,而內螺紋之這三種直徑則等於基本螺紋輪廓尺寸.
600螺紋之基本尺寸輪廓圖
D : 內螺紋基本最大徑 d : 外螺紋基本最大徑
D2 : 內螺紋基本有效徑 d2 : 外螺紋基本有效徑 D1 : 內螺紋基本最小徑 d1 : 外螺紋基本最小徑
H : 基本輪廓牙高 P : 牙距(英制 = 1/每英吋牙數) 其中 D2 , d2 , D1 , d1 計算公式如下 : H = 3 / 2 P = 0.866025 P .
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D2 = D－2 × 3/8H = D－0.6495P d2 = d－2 × 3/8H = d－0.6495P D1 = D－2 × 5/8H = D－1.0825P d1 = d－2 × 5/8H = d－1.0825P
例：1/4-20 UNC 之有效徑(D2 d2)和小徑(D1 d1)基準尺寸為: D = 基本最大徑 = 0.25 P = 1 / 20 = 0.05 D2 (d2)= D－0.6495P = 0.25－(0.6495 × 0.05 ) = 0.2175 D1 (d1)= D－1.0825P = 0.25－(1.0825 × 0.05 ) = 0.196 M8×1.25 之有效徑(D2 d2)和小徑(D1 d1)基準尺寸為: D = 基本最大徑 = 8 P = 1.25
D2 d2 = D－0.6495P = 8－(0.6495 × 1.25 ) = 7.188 D1 d1 = D－1.0825P = 8－(1.0825 × 1.25 ) = 6.647 3.2 英制系列螺紋級數,裕度及公差 :
3.2.1 螺紋級數 :英制統一螺紋之外螺紋有1A, 2A, 3A三種,內螺紋亦有1B, 2B, 3B三種等級.
這些級數是用來表示其配合程度,級數數字越高,配合之鬆緊度越緊.其中只有1A及2A有裕度規定,當級數數字增加時,其公差則減小 ( 如級數3A之公差小於級數2A之公差, 級數2A之公差又小於級數1A之公差 ).
3.2.2 2A及2B螺紋 : 2A(外螺紋)及2B(內螺紋)螺紋為製造螺栓螺帽最常用之螺紋等級,包含
螺栓,螺絲,螺帽及其它類似螺紋扣件.因為有裕度的規定,所以未作表面被覆的2A螺紋之各徑的上限均小於基本設計.裕度是為降低在高速組裝下磨損情況,或是用來容納表
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面處理厚度,因此,如果螺紋有表面被覆,則2A螺紋之上限可以把整個裕度涵蓋進來.也就是說,外螺紋扣件未作表面處理或在處理前使用的是2A螺紋之上限,而在表面處理後則適用設計基本徑(即2A螺紋上限加上裕度＝3A基本尺寸).而2B螺紋各徑之下限則無論處理與否,均適用設計基本徑,對最大實體條件內螺紋並未提供裕度.
3.2.3 3A及3B螺紋 : 3A(外螺紋)及3B(內螺紋)螺紋,適用在螺紋需緊配合或螺紋精度相當重
要的緊固件, 3A螺紋的各徑上限及3B螺紋的各徑下限,無論是否有作表面被覆,對最大實體條件均未提供裕度.
3.2.4 1A及1B螺紋 : 1A(外螺紋)及1B(內螺紋)螺紋,取代了原來美國國家1級螺紋.這些級數
螺紋提供了較寬裕的公差及一個裕度以便即使在輕微的牙傷也可以輕易地組裝. 本系列螺紋可供軍品或其它特殊要途使用. 因為有裕度, 所以1A螺紋之各徑的上限均小於基本設計( 裕度與2A級一樣 ), 裕度不提供用來容納表面處理, 所以有表面處理時,製造商通常需要作一些螺紋設計上的變更.而1B螺紋各徑之下限則無論處理與否,均適用設計基本徑,對最大實體條件內螺紋並未提供裕度.
3.2.5 2AG螺紋 : 適用於在表面處理之後仍需有裕度以供快速的裝配或容納在高速組裝時
需要的適當潤滑劑或是在熱膨漲後的殘留擴張量.在這些應用場合中,2AG螺紋的裕度並不用來容納表面被覆,其代表字符為2A螺紋字符後面再加上字符G( 裕度舊字符 ).
3.2.6 混用級數 : 各級數混合使用是可以預測且在適當定義分類後是可以的, 例如2A螺紋
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可適用於1B, 2B及3B螺紋.
3.2.7干涉配合螺紋(Interference-Fit Thread) : 干涉配合螺紋規定於 ANSI/ASME B1.12 ,主要
使外螺紋之有效徑尺寸大於內螺紋之尺寸,致在組裝時牙腹產生干涉阻力防止鬆脫。NC5俗稱5級之干涉配合螺紋主要用螺椿和其接口部位,旋合需較大的轉力矩以使其半
永久的組合.
統一英制螺紋3A及3B級尺寸公差, 裕度及牙峰公差配合圖
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統一英制螺紋2A;2B及1A;1B級尺寸公差, 裕度及牙峰公差配合圖
1B 螺紋 0.4597
內 2B螺紋 螺 2A螺紋 0.4565 3B 螺紋 紋 的195% 0.4548
2A螺紋 2A螺紋 的130% 的97.5%
基本有效徑0.4500 裕度為2A螺紋的 30% 2A螺紋
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0.4485 0.4485 的75 %
外
螺 2A螺紋 0.4463
紋 的150% 3A 螺紋
0.4435
0.4411 2A螺紋
1A 螺紋
統一英制1/2-13UNC螺紋有效徑等級公差,裕度配合圖
3.2.7 裕度及公差之計算公式 : 下列公差和裕度之計算公式適用於標準及特殊螺紋系 列. 公式中所使用之符號代表:
D : 基本稱呼徑 LE : 結合長度 P : 牙距 = 1 / n H : 螺紋高度 = 0.886025 P n : 每寸螺紋數 3.2.7.1外螺紋:
a. 裕度 : 1A 及 2A = 0.300 × 2A 有效徑公差, 3A 無裕度. b. 外徑公差
(1). 1A = 0.090 × 3P 2 例如：1/4-20 UNC＝0.0122” (2). 2A 及 3A = 0.060 × 3P 2 例如：5/16-18 UNC＝0.0087” c. 有效徑公差
(1). 1A = 1.5 × 2A 有效徑公差 例如：1/4-20 UNC＝1.5 × 0.0037＝0.0056”
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(2). 2A = 0.0015 ×D + 0.0015 LE + 0.015 × 3P2 例如：1/4-20 UNC＝0.0037”
(3). 3A = 0.75 × 2A 有效徑公差 例如：1/4-20 UNC＝0.75 × 0.0037＝0.0028” d. 小徑公差(外螺紋)
(1).UNR 級:牙底為圓底 = 各級有效徑公差+ H/8 (2).UN 級:牙底為平底 = 各級有效徑公差+ H/4
3.2.7.2內螺紋:
a. 大徑公差：
級數 1B,2B,3B = H/6 + 各級數有效徑公差. b. 有效徑公差：
(1). 1B = 1.95 × 2A 有效徑公差(即2B公差之1.5倍)
例如：1/4-20 UNC＝1.95 × 0.0037＝0.0073”
(2). 2B = 1.30 × 2A 有效徑公差
例如：1/4-20 UNC＝1.30 × 0.0037＝0.0049”
(3). 3B = 0.975 × 2A 有效徑公差 (即 2B 公差之 0.75 倍) 例如：1/4-20 UNC＝0.975 × 0.0037＝0.0036” c. 小徑公差 (內螺紋)
(1). 所有螺紋系列及特殊螺紋,級數 1B ,2B及規格小於 1/4\" 者:
= [ 0.05 × 3P2 + 0.03 P/D ] － 0.002\" 但需符合下列限制:
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公差不可大於 0.394p (此公差符合螺紋之 53%,和適用到 UNC及NF 所規定之
最小番數尺寸範圍).
公差不可小於 0.25P－0.4P2 (此公差符合螺紋數每寸80到24 螺紋之65%)此公
式適用於扣件結合長度 1.5 倍直徑以下 (含).
所有螺紋系列及特殊螺紋在 1/4\"和以上每寸螺紋數自 80 到 4 = 0.25P - 0.4P2
(此公差符合每寸螺紋數 80 之 64.5% 逐漸增至每寸螺紋數為 4 之 71.8%),所有螺紋系列及特殊螺紋在1/4\"和以上且每寸螺紋數少於4 者 = 0.15P.
(2). 所有3B等級螺紋系列 = [ 0.05 3P2 + 0.03 P/D ] － 0.002\" 但需符合下列限制:
公差不可大於 0.394p (此公差相當於螺紋之 53% ,且適用到 UNC 及UNF 所
規定之最小番數尺寸範圍).
公差不可小於下列:
◎每寸螺紋數自 80 至 13 (含) 為 0.23 P - 1.5 P2 (此公差符合螺紋數80之67%
逐漸增至每寸螺紋數為 13 之 74%).
◎每寸螺紋數為 12 及更粗者為 0.120 P (此公差相當於螺紋之 74%,為所有螺紋 數 12及更粗者和 1\" (含) 及更大尺寸之公差).
此公式適用於扣件結合長 1.5 倍直徑以下 (含).
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標準系列螺紋尺寸界限 (UN/UNR)(本表為部份之範例)
外螺紋 (1) 公稱尺寸 和 螺紋/英吋 4-40 或 0.112-40 6-32 或 0.138-32 8-32或 0.164-32 10-24 或 0.190-24 10-32 或 0.190-32 12-24 或 0.216-24 1/4-20 或 0.250-20 1/4-28或 0.250-28 5/16-18 或 0.3125-18 5/16-24或 0.3125-24 UNC 內螺紋 (1) 有效徑 UNR小徑等小徑 有效徑 大徑 標示系列 大徑 等 級 裕 度 最大 最小 最大 最小 最小 公差 最大級 最小 最大 最小 最大 公差 最小 (2) (3) (2) REF … … … … … … … … … … … … … 0.0950 0.0925 0.0025 0.0814 2B 0.0849 0.0939 0.0958 0.0991 0.0033 0.1120 0.0958 0.0939 0.0019 0.0822 3B 0.0849 0.0939 0.0958 0.0982 0.0024 0.1120 0.1169 0.1141 0.0028 0.1000 2B 0.1040 0.1140 0.1177 0.1214 0.0037 0.1380 0.1177 0.1156 0.0021 0.1008 3B 0.1040 0.1140 0.1177 0.1204 0.0027 0.1380 0.1428 0.1399 0.0029 0.1259 2B 0.1300 0.1390 0.1437 0.1475 0.0038 0.1640 0.1437 0.1415 0.0022 0.1268 3B 0.1300 0.1389 0.1437 0.1465 0.0028 0.1640 0.1619 0.1586 0.0033 0.1394 2B 0.1450 0.1560 0.1629 0.1672 0.0043 0.1900 0.1629 0.1604 0.0025 0.1404 3B 0.1450 0.1555 0.1629 0.1661 0.0032 0.1900 0.1688 0.1658 0.0030 0.1519 2B 0.1560 0.1640 0.1697 0.1736 0.0039 0.1900 0.1697 0.1674 0.0023 0.1528 3B 0.1560 0.1641 0.1697 0.1726 0.0029 0.1900 0.1879 0.1845 0.0034 0.1654 2B 0.1710 0.1810 0.1889 0.1933 0.0044 0.2160 0.1889 0.1863 0.0026 0.1664 3B 0.1710 0.1807 0.1889 0.1922 0.0033 0.2160 0.2164 0.2108 0.0056 0.1894 1B 0.1960 0.2070 0.2175 0.2248 0.0073 0.2500 2A 0.0008 0.1112 0.1061 UNC 3A 0.0000 0.1120 0.1069 2A 0.0008 0.1372 0.1312 UNC 3A 0.0000 0.1380 0.1320 2A 0.0009 0.1631 0.1571 UNC 3A 0.0000 0.1640 0.1580 2A 0.0010 0.1890 0.1818 UNC 3A 0.0000 0.1900 0.1828 2A 0.0009 0.1891 0.1831 UNF 3A 0.0000 0.1900 0.1840 2A 0.0010 0.2150 0.2078 UNC 3A 0.0000 0.2160 0.2088 1A 0.0011 0.2489 0.2367 UNC 2A 0.0011 0.2489 0.2408 0.2367 0.2164 0.2127 0.0037 0.1894 2B 0.1960 0.2070 0.2175 0.2224 0.0049 0.2500 3A 0.0000 0.2500 0.2419 1A 0.0010 0.2490 0.2392 … … … … … 0.2175 0.2147 0.0028 0.1905 3B 0.1960 0.2067 0.2175 0.2211 0.0036 0.2500 0.2258 0.2208 0.0050 0.2064 1B 0.2110 0.2200 0.2268 0.2333 0.0065 0.2500 0.2258 0.2225 0.0033 0.2064 2B 0.2110 0.2200 0.2268 0.2311 0.0043 0.2500 0.2268 0.2243 0.0025 0.2074 3B 0.2110 0.2190 0.2268 0.2300 0.0032 0.2500 0.2752 0.2691 0.0061 0.2452 1B 0.2520 0.2650 0.2764 0.2843 0.0079 0.3125 UNF 2A 0.0010 0.2490 0.2425 3A 0.0000 0.2500 0.2435 1A 0.0012 0.3113 0.2982 2A 0.0012 0.3113 0.3026 0.2982 0.2752 0.2712 0.0040 0.2452 2B 0.2520 0.2650 0.2764 0.2817 0.0053 0.3125 3A 0.0000 0.3125 0.3038 1A 0.0011 0.3114 0.3006 … … … … 0.2764 0.2734 0.0030 0.2464 3B 0.2520 0.2630 0.2764 0.2803 0.0039 0.3125 0.2843 0.2788 0.0055 0.2618 1B 0.2670 0.2770 0.2854 0.2925 0.0071 0.3125 0.2843 0.2806 0.0037 0.2618 2B 0.2670 0.2770 0.2854 0.2902 0.0048 0.3125 0.2854 0.2827 0.0027 0.2629 3B 0.2670 0.2754 0.2854 0.2890 0.0036 0.3125 UNF 2A 0.0011 0.3114 0.3042 3A 0.0000 0.3125 0.3053
3.2 公制系列螺絲螺紋公差系統架構 :
3.2.1螺紋級數 : ISO對下列四種螺紋徑提供一系列之公差等級,如下 :
22/25
分類 螺帽螺紋最小徑 (D1) 螺絲螺紋最大徑 (d) 螺帽螺紋有效徑 (D2) 螺絲螺紋有效徑 (d2)
公差等級 4, 5 , 6 , 7 , 8 4, 6, 8 4, 5 , 6 , 7 , 8 3, 4, 5 , 6 , 7 , 8, 9 3.2.2 螺紋之位置 : 一系列之螺紋位置, 螺帽螺紋使用G及H, 螺絲螺紋使用e, f, g及h,這些
公差位置是用來符合表面被覆厚度及組裝之難易度.為對因應結合長度之短,中,長之需要所使用公差品級之細, 中, 粗推薦公差等級及公差位置之選擇. 另外對商用螺絲螺帽螺紋提供了一系列之公差等級以便選擇.
螺帽ES T 公差 EI 裕度
0 基準徑 ei裕度
螺絲es t 公差
公差位置與 0 線關係圖 (基本尺寸)
23/25
螺紋之位置 基本偏置值 牙距 P mm 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 1 1.25 1.5 牙距 P 1.75 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
3.2.3 螺紋之公差
螺帽螺紋最小徑公差(TD1) 螺絲螺紋最大徑公差(Td)
牙距
螺帽螺紋 D2,D1 G EI µm +17 +18 +18 +19 +19 +20 +20 +21 +22 +22 +24 +26 +28 +32 H EI µm 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 e es µm -50 -53 -56 -56 -60 -60 -63 -67 螺絲螺紋 d1,d2 f es µm -34 -34 -35 -36 -36 -38 -38 -38 -40 -42 -45 g es µm -17 -18 -18 -19 -19 -20 -20 -21 -22 -22 -24 -26 -28 -32 h es µm 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 基本偏置值 螺帽螺紋 D2,D1 G H EI EI +34 0 +38 0 +42 0 +48 0 +53 0 +60 0 +63 0 +71 0 +75 0 +80 0 e es -71 -71 -80 -85 -90 -95 -100 -106 -112 -118 螺絲螺紋 d1,d2 f g es es -48 -34 -52 -38 -58 -42 -63 -48 -70 -53 -75 -60 -80 -63 -85 -71 -90 -75 -95 -80 h es 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 公差級數 24/25
牙距 公差級數 Ｐ mm 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 1 1.25 1.5 1.75 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
4 µm 38 45 53 63 71 80 90 100 112 118 125 150 170 190 212 236 280 315 355 375 425 450 475 500 5 µm - 56 67 80 90 100 112 125 140 150 160 190 212 236 265 300 355 400 450 475 530 560 600 630 6 µm - - 85 100 112 125 140 160 180 190 200 236 265 300 335 375 450 500 560 600 670 710 750 800 7 µm - - - - - - 180 200 224 236 250 300 335 375 425 475 560 630 710 750 850 900 950 1000 8 µm - - - - - - - - - - 315 375 425 475 530 600 710 800 900 950 1060 1120 1180 1250 Ｐ mm 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 1 1.25 1.5 1.75 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 4 µm 36 42 48 53 60 63 67 80 90 90 95 112 132 150 170 180 212 236 265 300 315 335 355 375 6 µm 56 67 75 85 95 100 106 125 140 140 150 180 212 236 265 280 335 375 425 475 500 530 560 600 8 µm - - - - - - - - - - 236 280 335 375 425 450 530 600 670 750 800 850 900 950 有效徑公差 (µm)
基本最大徑 d 牙距 超過 到(含) P 0.2 0.99 1.4 0.25 0.3 0.2 0.25 1.4 2.8 0.35 0.4 0.45 0.35 0.5 2.8 5.6 0.6 0.7 0.75
螺帽有效徑公差級數 4 40 45 48 42 48 53 56 60 56 63 71 75 75 5 - 56 60 - 60 67 71 75 71 80 90 95 95 6 - - 75 - - 85 90 95 90 100 112 118 118 7 - - - - - - - - - 125 140 150 150 8 3 24 26 28 25 28 32 34 36 34 38 42 45 45 螺絲有效徑公差級數 4 30 34 36 32 36 40 42 45 42 48 53 56 56 5 38 42 45 40 45 50 53 56 53 60 67 71 71 6 7 8 - - - - - - - - - - - - - 9 - - - - - - - - - - - - - 48 - 53 - 56 - 50 - 56 - 63 80 67 85 71 90 67 85 75 95 85 106 90 112 90 112 25/25
5.6 11.2 11.2 22.4 22.4 45 0.8 0.75 1 1.25 1.5 1 1.25 1.5 1.75 2 2.5 1 1.5 2 3 3.5 4 4.5 80 85 95 100 112 100 112 118 125 132 140 106 125 140 170 180 190 200 100 106 118 125 140 125 140 150 160 170 180 132 160 180 212 224 236 250 125 132 150 160 180 160 180 190 200 212 224 170 200 224 265 280 300 315 160 170 190 200 224 200 224 236 250 265 280 212 250 280 335 355 375 400 200 -- 236 250 280 250 280 300 315 335 355 -- 315 355 425 450 475 500 48 50 56 60 67 60 67 71 75 80 85 63 75 85 100 106 112 118 60 63 71 75 85 75 85 90 95 100 106 80 95 106 125 132 140 150 75 80 90 95 106 95 106 112 118 125 132 100 118 132 160 170 180 190 95 100 112 118 132 118 132 140 150 160 170 125 150 170 200 212 224 236 118 125 140 150 170 150 170 180 190 200 212 160 190 212 250 265 280 300 150 - 180 190 212 190 212 224 236 250 265 200 236 265 315 335 355 375 190 - 224 236 265 236 265 280 300 315 335 250 300 335 400 425 450 475
3.2.4 螺紋結合長度 : 緊固件結合時,外螺紋部之完全螺紋部之軸距為其螺紋長,旋進內螺紋
之距離為其結合深度, 螺紋長及結合深度對其強度有深切之影響.
基本最大徑 d 超過 0.99 1.4
牙 距 P 0.2 0.25 0.3 0.2 0.25 S 到(含) 0.5 0.6 0.7 0.5 0.6 26/25
到(含) 1.4 2.8 螺紋結合長 N 超過 0.5 0.6 0.7 0.5 0.6 到(含) 1.4 1.7 2 1.5 1.9 L 超過 1.4 1.7 2 1.5 1.9 2.8 5.6 5.6 11.2 11.2 22.4 22.4 45 0.35 0.4 0.45 0.35 0.5 0.6 0.7 0.75 0.8 0.75 1 1.25 1.5 1 1.25 1.5 1.75 2 2.5 1 1.5 2 3 3.5 4 4.5 0.8 1 1.3 1 1.5 1.7 2 2.2 2.5 2.4 3 4 5 3.8 4.5 5.6 6 8 10 4 6.3 8.5 12 15 18 21 0.8 1 1.3 1 1.5 1.7 2 2.2 2.5 2.4 3 4 5 3.8 4.5 5.6 6 8 10 4 6.3 8.5 12 15 18 21 2.6 3 3.8 3 4.5 5 6 6.7 7.5 7.1 9 12 15 11 13 16 18 24 30 12 19 25 36 45 53 63 2.6 3 3.8 3 4.5 5 6 6.7 7.5 7.1 9 12 15 11 13 16 18 24 30 12 19 25 36 45 53 63
3.2.4 ISO 推薦使用之公差級數 :
為降低量規及工具之數量, 公差級數應依下表中之規定選擇.
下列為一些選擇公差級數之規則 :
細 : 精細之螺紋, 其配合特性需要變動性少者. 中 : 一般用途.
粗 : 加工困難度高者, 如熱軋棒鋼及長盲孔之螺紋處理.
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如果不知道實際之螺紋結合長度時( 如標準螺栓之製造 ), 請使用N群. 方框裏之公差級數適用於商用螺帽及螺絲螺紋. 粗體字標示之公差級數為第一優先選擇. 正常字標示之公差級數為第二優先選擇.
斜體字標示之公差級數為第三優先選擇, 應儘量避免.
所有被推薦使用公差級數之螺帽螺紋均可配合被推薦使用公差級數之螺絲螺紋, 但是為了保證有足夠之疊合, 成品之配合應儘可能使用H/g, H/h, G/h. 螺紋在M1.4 以下請使用5H/6h或更精細之螺紋.
螺帽螺紋公差級數推薦表
公差品級 細 中 粗
螺絲螺紋公差級數推薦表
公差品級 細 中 粗
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S 5G 公差位置 G N 6G 7G L 7G 8G S 4H 5H 公差位置 H N 5H 6H 7H L 6H 7H 8H 公差位置 e S N L 公差位置 f S N 6f L 公差位置 g S 5g6g N 6g 8g L 公差位置 h S N L 3h4h 4h 5h4h 6e 7e6e 8e 9e8e 7g6g 5h6h 6h 7h6h 9g8g 4 螺紋表面被覆或電鍍層的容納尺寸
所謂披覆是在螺紋上添加一或多種的應用物質,包括乾的表面皮膜潤滑,但不包含軟性或液體的潤滑物,在組裝和量測上可以迅速的置換.
一般標準對披覆後的尺寸,規定以不超出基本尺寸範圍為原則.這是為了確保緊固件無論適用在何種條件下,都能保有機械的可互換性.下列準則對於制訂表面披覆前的合適尺寸將有所幫助,對厚披覆層,如熱浸鍍鋅等則不在本段範圍內.
4.1 披覆的有效尺寸
在一個圓柱體表面,披覆尺寸的改變,是披覆層厚度的2倍,每邊一層.而有效徑的位置是在螺紋的牙腹上,當延著螺紋軸線垂直量測時,其尺寸的改變是披覆層厚度的4倍(參閱附圖).為符合披覆尺寸,披覆前應縮小外螺紋尺寸而擴大內螺紋尺寸.
4.2 內,外螺紋有效徑的披覆裕度
4.2.1當規定最大和最小披覆層厚度時,在有效徑尺寸的裕度量可以採取4倍的最大披覆層厚
度.
例如 : 鍍層厚度 0.0002” ~ 0.0003” 1/4 – 28 UNF – 3A (21)
電鍍後有效徑＝0.2268(最大) 電鍍前有效徑尺寸控制在 0.2256 ~ 0.2235
4.2.2如果沒有給予披覆層厚度公差,僅規定公稱或最小披覆層厚度時,建議以增加50% 的公稱或最小的假設厚度,或取6倍的規定披覆層厚度的裕度.
29/25
例如 : 鍍層厚度 0.0003” 1/4 – 28 UNF – 3A (21)
電鍍後有效徑＝0.2268(最大) 電鍍前有效徑尺寸控制在 0.2250 ~ 0.2235
4.3外螺紋外徑和內螺紋小徑的披覆裕度
4.3.1當規定最大和最小披覆層厚度時,在外徑或小徑尺寸的裕度量可以採取2倍的最大披覆層
厚度.
例如 : 鍍層厚度 0.0002” ~ 0.0003” 1/4 – 28 UNF – 3A (21)
電鍍後外徑＝0.2500 (最大) 電鍍前外徑尺寸控制在 0.2494 ~ 0.2431
4.3.2如果沒有給予披覆層厚度公差,僅規定公稱或最小披覆層厚度時,建議以增加50% 的公稱
或最小的假設厚度,或取3倍的規定披覆層厚度的裕度. 例如 : 鍍層厚度 0.0003” 1/4 – 28 UNF – 3A (21)
電鍍後外徑＝0.2500 (最大) 電鍍前外徑尺寸控制在 0.2491 ~ 0.2431
4.4縮小尺寸對強度的影響 : 對於小螺紋規格(#10或M4以下),為了披覆層厚度而減小 材料的尺寸可能會因材料(最小)的狀況而嚴重影響到外螺紋零件的強度,所以需要 限制披覆層厚度或重新設計零件.
30/25
60o螺紋因表面被覆層的厚度造成有效徑的變動比
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5 關於量測系統(System)21、22、和23
量測系統21、21A、22、和23規定於ANSI/ASME B1.3M ，主要做為內、外螺紋產品
之螺紋特性的檢驗，以決定其允收性。這些系統間的差異乃在於檢驗水準。
5.1 系統21
管制範圍 : 提供作為替換性組合用，藉由一個標準量規長度檢驗最大材料限度(GO
GAGE)以管制功能尺寸，也藉由NOT GO GAGE管制其功能徑(Funtional Dia.)特性。
量規 : 使用GO/NOT GO 環牙規和平柱環塞規量測。 一般適用情況 :
a).產品螺紋無特定機械強度要求或螺紋之機械強度要求並未以材料強度、尺寸限制 或測試強度等方式加以指定時。
b).產品螺紋有機械強度要求且須進行測試者。 c).規格品，且客戶無特別聲明時。 d).公稱尺寸小於#10或M5之螺帽。 5.2 系統22
管制範圍 : 提供作為替換性組合用，藉由一個標準量規長度檢驗最大材料限度(GO GAGE)以管制功能尺寸，同時也管制全部螺紋之最小材料限度。而如導角、 螺腹角、推拔、真圓度之變異也一併管制在其界限內，但未特別管制其大小。
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量規 : 使用GO量規加上螺紋指示規(單螺紋測頭)量測。 一般適用情況 :
a).高強力扣件：例如ASME B18.3的產品。 b). 客戶指定時。
5.3 系統23
管制範圍 : 提供作為替換性組合用，藉由一個標準量規長度檢驗最大材料限度(GO GAGE)以管制功能尺寸，且亦管制全螺紋長之最小材料尺寸。而螺紋特性的 累積如導程、牙腹角度、推拔與真圓度則進一步管制在最大及最小材料限度 內(管制其尺寸的實際值)。
量規 : 使用GO量規加上螺紋指示規(單螺紋測頭)量測。在牙谷圓弧、牙腹角度等則應使 用光學投影儀量測。 一般適用情況 :
a). 做為測試之標準件：例如預置扭矩螺帽之測試螺栓或做為測試用之螺栓及螺帽。 b).對於螺紋要素特別限制其偏差範圍時：例如對於有效徑做管制分析時。 c). 客戶指定時。
5.4 規量系統間的允收性關係
系統23所允收的產品螺紋亦可被系統22及21所接受，反之則不成立。系統22所允收 的產品螺紋亦可被系統21所接受，反之則不成立。
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5.5 系統 22 的差異量測示意圖
功能徑(多牙)量測值 有效徑(單牙)量測值
牙山形狀品質良好,功能徑和有效徑尺寸相當平均且都在公差範圍內,此產品可以
被接受. 此產品也可以通過系統 21, 22, 23的檢驗.
功能徑(多牙)量測值 有效徑(單牙)量測值
牙山形狀品質較粗糙,但功能徑和有效徑尺寸仍在公差範圍內,此產品可以被系統
21, 22接受. 但無法通過系統 23的檢驗.
功能徑(多牙)量測值 有效徑(單牙)量測值
牙山形狀品質差,功能徑已超過允許上限,此產品可能無法被接受. 此產品也無法
通過系統 21, 22, 23的檢驗.
功能徑(多牙)量測值 有效徑(單牙)量測值
牙山形狀品質差,有效徑已超過允許下限,此產品可能被系統 21接受. 但無法通過
系統 22, 23的檢驗.
6螺紋之變異
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6.1導程變異 : 導程是在一特定螺距下轉一圈所前進的距離,
6.2螺腹角變異 : 螺腹角變異造成有效徑也會有本質上的變異.
6.3推拔螺紋及真圓度背離.
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