螺纹标准的过去、现在和将来

作者：全国螺纹标准化技术委员会秘书长 李晓滨

欢迎访问e展厅 展厅 1 紧固件/键/销展厅 螺丝, 螺栓, 螺母, 铆钉, 键/销... 一、螺纹标准的过去： 1、螺纹标准的产生：古代，螺纹为人类最早发明的机械之一。人们用它提升重物、压榨农作物、固定盔甲和测量距离。18世纪末，英国机器制造业兴起，英国发明了丝杠车床、丝锥、板牙和泰勒螺纹量规，为螺纹制造奠定了技术基础。19世纪中期，英国和美国发布了寸制螺纹国家标准（英国的惠氏螺纹W；美国的国家螺纹N和布氏螺纹）；19世纪末，以法国为首的欧洲五国联合提出了米制螺纹标准（普通螺纹M）。从此，螺纹标准进入了英制、美制和米制螺纹三家抗衡时代。但就螺纹标准的技术体系而言，它们基本上都采用了英国惠氏螺纹的技术体系，英国的惠氏螺纹是世界各种螺纹的祖先。 第二次世界大战结束，1947年国际标准化组织（ISO）成立。它成立的第一个标准化技术委员会（ISO/TC1）就是螺纹委员会。另外，以美国为首的二战同盟国将螺纹标准的统一看成直接影响战争进程的重要因素，各国国防部直接参与螺纹标准的统一工作。螺纹标准化进入到国际化时代。 2、螺纹标准种类：世界上螺纹有几百种。按标准来源，主要分为英制、美制和米制螺纹三种；按螺纹用途，可以分为紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹和专用螺纹。为解决各种螺纹辨别难的问题，英国ROBERTSON公司和德国DIN协会编制了世界螺纹检索手册。 二、螺纹标准的现在： 1、现代国外螺纹加工技术：从二十世纪末开始，国外工业发达国家的螺纹加工技术已发生了根本性的飞跃，螺纹的加工质量有了显著提高。具体体现在如下几个方面： 1）机床调整技术：由于采用了螺纹指示量规和螺纹单项要素误差分离技术（差式测量），国外可以将机床调整到加工出接近理论正确尺寸的螺纹。这样，一方面使加工螺纹的质量水平大大提高；另一方面，使机床和刃具的受力减少，从而磨损减少，机床和刃具的寿命增加。 2）加工过程技术参数控制技术：为了监控高速运行的每个螺纹加工过程，国外在刃具支持机构内安装了测量受力大小的传感器，绘制出每个螺纹加工过程的受力变化曲线。以加工出接近理论正确尺寸螺纹的受力曲线为基准，规定受力允许变化的最大幅度。当受力超出规定范围时，设备自动停机，等待技术人员分析事故原因后设备重新调整。这种受力监控仪已有专门厂家生产，螺纹加工企业可以对没有安装监控仪的现有设备进行改装。另外，为了及早发现刃具异常，有些设备上还装有高频测声仪，从而可以避免刃具崩齿现象的发生。 国外有些企业利用SPC技术，在加工过程中测量螺纹尺寸，监控螺纹参数变化过程，并将螺纹的加工误差控制在产品规定公差的60%以内。 3）100%测量技术：利用激光照相技术，可以对每个螺纹件进行检测，及时挑出不合格产品。 4）数控机床及计算机信息化管理：为了应对小批量、多品种和供货时间短的市场要求，国外企业开始使用数控机床及计算机信息化管理技术加工螺纹产品。数控机床可以记忆以前加工相同螺纹的调整位置，使调整机床的时间大大减少。计算机管理技术可以实现生产过程的全程高效管理，提高生产效率。 注：对一家企业，它可能仅采用了上述的一、二个方面，不一定同时采用所有措施。 2、现代国际螺纹产品市场竞争的手段：国外为了应对中国大量出口产品的冲击，利用标准和市场准入两张王牌构筑技术壁垒。例如，欧洲利用ISO 7标准的控制权，将亚洲和北美洲大量生产和使用的密封管螺纹产品排除在ISO标准之外；美国利用“紧固件质量行动”的市场准入制度，阻碍中国紧固件产品进入美国；德国人花费13年的时间，强行按DIN标准修改ISO的普通螺纹标准。 3、中国螺纹产品的状况：中国已经是世界第三贸易大国，中国螺纹紧固件出口量已经位居世界第一，中国螺纹管件每年也有大批出口。虽然中国出口量大，但中国螺纹的质量水平不高，被人家称为粗糙螺纹生产大国。中国目前螺纹加工水平与二十世纪中期的国外水平相当。这些都严重地影响到我国机械产品的质量等级和出口创汇的利润。中国螺纹产品应该逐步地由数量型向质量型转变。 4、中国螺纹标准化存在的问题：1）螺纹标准化工作没有从标准出版利润中获得支持；2）承担螺纹标准化秘书处单位没有获得国家事业单位的优惠政策支持；3）螺纹委员会没有控制螺纹量规标准的制订，而螺纹量规标准直接关系到螺纹标准的技术要求能否得到实施，直接关系到螺纹产品质量水平的高低。这三个不利因素，直接影响着中国螺纹标准化事业的成与败。 5、中国技术人员的两个认识误区： 1）螺纹检验的公差带原则：在螺纹标准中，有沿螺纹牙型分布的公差带图和各直径公差数值表。中国绝大多数的技术人员认为螺纹量规检验合格的产品，其螺纹牙型应该落在螺纹标准所规定的公差带范围内，螺纹质量应该没有问题。当发现合格产品的螺纹质量非常差时，他们不知所措，不知道问题出在那里。实际上，螺纹是一个复杂的几何体，它有许多技术参数。如果要完全控制螺纹在质量（采用公差带原则），则需要对螺纹的所有参数进行测量，这要花费大量的时间和高额的检测成本，这样做在实际生产中是行不通的。而且在不同的场合，螺纹的各个参数作用不同，要求也不同，某些参数可以利用生产工艺进行保障，而无须单独检验。目前，我国使用的螺纹通、止量规来源于1905年英国人发明的泰勒原则。它的优点是经济性好、可以保证装配；缺点是螺纹的质量保证水平偏低，存在许多技术漏洞。中国应该认真地研究和借鉴美国的螺纹检验体系技术（标准），提高我国螺纹的制造水平。 2）密封螺纹的量规检验与密封保证间的关系：中国绝大多数的技术人员认为螺纹量规检验合格的螺纹，其螺纹牙型应该落在螺纹标准所规定的公差带范围内，螺纹的密封性应该没有问题。可实际上，用量规所进行的螺纹检验与保障螺纹的密封性基本没有多大关系，螺纹检验仅仅保证了内、外螺纹间的装配位置关系。为保证螺纹的密封性，企业必须采取一定的内控措施。由于我国技术人员没有认识到这点，机械产品经常出现泄露现象，出口产品经常有退货发生，这些严重地影响了我国产品在国际市场的竞争能力。进入二十一世纪，ISO、欧洲和北美洲普遍增加了密封管螺纹的检测量规数量，我国应该跟上国际的最新变化，提高我国密封管螺纹的密封能力。 6、中国螺纹标准的四次更新： 1）五十年代，我国仿照俄罗斯标准，制订了螺纹的机械行业标准。 2）六十年代，我国制订了螺纹国家标准（行业标准提升）。 3）八十年代，我国参照ISO标准（关键技术参数保持一致），修订了螺纹国家标准（新公差体系）；新制订了管螺纹。 4）2000年至2004年，我国按照最新ISO标准（标准章条要有对应性），修订了螺纹国家标准。为推进新标准实施以及解决国外螺纹标准查找困难难题，2004年5月，全国螺纹标准委员会与中国计划出版社联合出版了《螺纹及其联结》，与中国标准出版社联合出版了《公制、美制和英制螺纹标准手册》。 三、螺纹标准的将来： 1、紧固螺纹检验体系的建立：提高螺纹检测水平是提高螺纹制造水平的基础（发现问题）和动力（解决问题）。与国外的螺纹检测技术相比，我国存在较大的差距。建立我国的螺纹检测体系，是迅速提高我国螺纹加工水平的突破口. 2、密封螺纹检验手段的建立：普及密封管螺纹的内控参数确定技术，帮助企业建立密封管螺纹质量控制手段，解决长期困扰我国机械行业的泄露问题. 3、螺纹防松技术研究：现代设计对螺纹放松提出了更严格的要求，我国要认真研究各种螺纹放松技术的优缺点，提高螺纹联结的可靠性. 4、螺纹疲劳强度研究：俄罗斯、美国和英国对螺纹单项参数与螺纹联结疲劳强度的关系有较深入地研究；我国北京航空航天大学利用损伤力学理论，可以在计算机上再现螺纹疲劳裂纹的产生和扩展过程。螺纹委员会要注意总结相关的螺纹设计原则，提高我国螺纹件设计水平（可靠性和减重）。 5、全面采用ISO螺纹标准：基础标准要全面采用ISO标准，方便国际贸易。 6、ISO/TC1秘书处工作和中国螺纹标准的国际影响：争取承担ISO/TC1秘书处工作，将中国标准推向世界。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/2/2005)