GB/T 39641-2020 螺纹指示量规检测紧固螺纹方法

中华人民共和国国家标准

GB/T39641—2020

螺纹指示量规检测紧固螺纹方法

Methodsforgagingfasteningscrewthreadsbythreadindicatinggages

2020-12-14发布2021-07-01实施

国家标准18霊理量会发布

GB/T39641—2020

目次

前言in

i范围i

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4检测条件2

5被检参数与量规及测头型式的对应关系2

6紧固外螺纹参数检测方法3

7紧固内螺纹参数检测方法21

8合格判定37

附录A(资料性附录）螺纹指示量规测头牙型38

附录B(资料性附录）标准螺纹量规和螺纹指示量规测头的米制公差39

附录C(资料性附录）螺纹指示量规和标准螺纹量规的检测项目42

附录D(资料性附录）螺纹指示量规测力范围及检测方法43

参考文献44

I

GB/T39641—2020

't—1—

刖言

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本标准由全国螺纹标准化技术委员会S（AC/TC108)提出并归口。

本标准起草单位：上海市计量测试技术研究院、中机生产力促进中心、苏州爱德蒙得测控系统有限

公司、浙江省计量科学研究院、北京汽车集团越野车有限公司、上海市紧固件和焊接材料技术研究所有

限公司。

本标准主要起草人：王健、蔡明钢、李晓滨、樊俊莲、劳倚虹、栾俭新、薛俊义。

I

GB/T39641—2020

螺纹指示量规检测紧固螺纹方法

1范围

本标准规定了螺纹指示量规检测紧固螺纹参数的方法。紧固螺纹参数包括：作用中径、基本牙型底

径、设计牙型底径、中径、单一中径、径向中径差、轴向中径差、螺距导程（）牙侧角、牙型综合偏差、顶径

相对中径跳动。

本标准适用于紧固螺纹参数的检测（内、外螺纹的最小公称直径分别为4.8mm和1mm)

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本包括所有的修改单（)适用于本文件。

GB/T14791螺纹术语

JJF1001通用计量术语及定义

JJF1059.1测量不确定度评定与表示

3术语和定义

GB/T14791、JF10()1和JF1059.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

螺纹检测testonscrewthreads

为确定螺纹产品是否符合相应标准要求的一组操作。

注：这些操作通常包括对螺纹参数量值的测量和或（）是否超过允许极限的检验。

3.2

径向中径差variationofpitchdiameterindifferentradialdirections

在一个导程长度内，各径向中径间的最大差（取正值）。

注：中径圆柱径向截面形状通常为椭圆形或三棱形。采用二点接触式（两个测头间隔180°和三点接触式（三个测

头间隔120°)量规分别测量椭圆形和三棱形截面内的中径。

[〇8/丁37050—2)19，定义3.]

3.3

轴向中径差variationofpitchdiameteratdifferentaxialpositions

在螺纹轴线平面和规定的旋合长度内，各轴向位置中径间的最大差（取正值）。

注：在供需双方同意的情况下，可只在完整螺纹的两端测量轴向中径差。

[08/丁37050—2019，定义3.3]

3.4

牙型综合偏差cumulativeformdeviation

在规定的旋合长度内，由中径以外的其他螺纹参数（螺距、牙侧角、径向中径差、轴向中径差等)偏差

综合作用所引起的作用中径最大变化量。

GB/T39641—2020

[0)/丁37050—2019，定义3_4]

3.5

标准螺纹量规thread-settinggage

复现螺纹参数标准量值的螺纹量规。

注：标准螺纹量规通常用于螺纹指示量规零位或起始示值的调整，也可用于螺纹可调环规和卡规的调整或螺纹量

规的校准。

4检测条件

4.1标准参考条件

标准参考温度：t0=20°C;标准参考测力：F0=0。

4.2检测温度条件

环境温度及被测件与测量器具温差要求应符合表1的规定。

表1环境温度及被测件与测量器具温差要求

环境温度对参考温度允许偏差VC被测件与测量器具允许温差/C

±10±1

a包括在测量时间内的温度变化。

5被检参数与量规及测头型式的对应关系

被检参数、检测方式与量规及测头型式的对应关系见表2。

表2被检参数、检测方式与量规及测头型式的对应关系

检测方式

被检参数螺纹指示量规及测头型式相关章条

测量检验

6.1.1

作用中径和基本牙型底径7两瓣式通端螺纹测头（80°间隔）7.1.1

两辊式通端螺纹测头（80°间隔）

三辊式通端螺纹测头（20°间隔）6.1.2

作用中径7

7.1.2

6.2

底径7比工件螺纹牙型角小5°的锥形测头

7.2

锥形和V形中径测头（180°间隔）

中径7

锥形和V形中径测头（120°间隔）

6.3

7.3

圆弧形或球形单一中径测头（80°间隔）

单一中径7

圆弧形或球形单一中径测头（20°间隔）

锥形和V形中径测头（180°间隔）6.4.1

椭圆形径向中径差7

圆弧形或球形单一中径测头（80°间隔）7.4.1

2

GB/T39641—2020

表2(续)

检测方式

被检参数螺纹指示量规及测头型式相关章条

测量检验

锥形和V形中径测头（120°间隔）6.4.2

三棱形径向中径差7

圆弧形或球形单一中径测头（20°间隔）7.4.2

锥形和V形中径测头（180°间隔）

锥形和V形中径测头（120°间隔）6.5

轴向中径差7

圆弧形或球形单一中径测头（80°间隔）7.5

圆弧形或球形单一中径测头（20°间隔）

长度为一个螺距的通端牙型测头与通端螺纹测6.6

螺距导程（）偏差7

头差分测量7.6

长度为一个螺距的通端牙型测头与单一中径测6.7

牙侧角偏差7

头差分测量7.7

6.8

牙型综合偏差7通端螺纹测头与单一中径测头差分测量

7.8

一个顶径光滑测头与一个或二个通端螺纹测头6.9

顶径相对中径跳动7

(瓣式或辊式）7.9

注1:表中“7”表示适用。

注2:螺纹指示量规的部分技术要求可参考附录A〜附录I)。

6紧固外螺纹参数检测方法

6.1作用中径

6.1.1作用中径和基本牙型底径检验

6.1.1.1检验步驟

用通端螺纹测头检验紧固外螺纹作用中径和基本牙型底径是否超过标准螺纹塞规复现的最大极限

尺寸。按下列步骤检验：

a)根据被检螺纹参数选择间隔180°和间隔120°的通端螺纹测头和标准螺纹塞规。螺纹指示量

规和标准螺纹塞规应先经过校准或检测，符合规定要求。

b)清洗被检螺纹、测头和标准螺纹塞规，按表1要求进行温度平衡。

c)分别将间隔180°和间隔120°通端螺纹测头与标准螺纹塞规接触，指示表置零。

d)设置指示表偏差示值允许上限。如标准螺纹塞规已经检测合格，偏差示值允许上限设为0;如

标准螺纹塞规已经校准，根据标准螺纹塞规作用中径的校准结果，按公式（1)设置偏差示值允

许上限。

Ad2fH=d2H—d2fge—U(d2fge)(1)

式中:

Ad2fn作用中径偏差示值允许上限;

3

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d2n——被检外螺纹中径的最大极限尺寸；

dfe——标准螺纹塞规作用中径测得值；

U(d2le)——标准螺纹塞规作用中径测得值的扩展不确定度。

e)分别将间隔180°和间隔12°通端螺纹测头与被检螺纹在规定旋合长度内接触（见图1)测头

相对被检螺纹旋转一圈，观测指示表偏差示值。

注：若已知被检螺纹径向截面形状为椭圆形，则选择间隔180°通端螺纹测头按步骤a)〜步骤e)检测；若已知被检螺

纹径向截面形状为三棱形，则选择间隔120°通端螺纹测头按步骤a)〜步骤e)检测。

图1外螺纹作用中径和基本牙型底径检验

6.1.1.2检验判定规则

指示表偏差示值应<Ad2fH。

6.1.2作用中径测量

6.1.2.1测量步骤

测量按61.1.1步骤a)〜步骤e)操作，并记取最大偏差示值作为被检外螺纹作用中径与标准螺纹

塞规作用中径之差的观测值Ad2fR。

注：在通端螺纹测头牙顶与被检螺纹牙底没有接触的条件下。

6.1.2.2测量结果计算

6.1.2.2.1测量模型

在标准参考条件下，被检外螺纹的作用中径按公式2（)和公式（3)计算。

d2f=Ad2f+d2fg(2)

Ad2f=Ad2fR+SI+ST++S〇：g(3)

式中：

df——在标准参考条件下，被检外螺纹作用中径；

Adf——在标准参考条件下，被检外螺纹作用中径与标准螺纹塞规作用中径之差;

df——在标准参考条件下，标准螺纹塞规作用中径；

Admi在测量条件下，Adf的观测值；

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SI——螺纹指示量规示值误差所引人的修正值；

T——温度效应所引人的修正值；

SPg——通端螺纹测头累积螺距偏差所引人的修正值（以中径当量表示）;

——通端牙型测头牙侧角偏差所引人的修正值（以中径当量表示）

6.1.2.2.2输入量的估计值及其标准不确定度评估

按下列方法评估输人量的估计值及其标准不确定度：

a)Ad2fR的估计值及其标准不确定度评估

Ad2fR为偏差A“的观测值。实际测量时，如只测量一次，则取实测值Ad2fR为其估计值；如测

量次，则取次实测平均值A^2fR为其估计值。A^2fR的标准不确定度可采用A类方法进行

评估。重复进行>10)次测量，根据贝塞尔公式，单次实验标准差按公式4（)计算。

(Ad2fR^一Adzfi)2

5(Ad2fR)='1(4

n一1

/次平均值实验标准差按公式5（)计算。

(Ad2fRi一Ad2fR)2

KAdfR)='—1，(n—1)(5

Ad2fR标准不确定度按公式（6)计算。

(Ad2fRj—Ad2fR)2

u(AdfR)=5(AdfR)=i1^(6

n一1

Ad2fR标准不确定度按公式7（)计算。

(Ad2fRi一Ad2fR)2

i=1

u(Ad2fR)=5(Ad2fR)=(7

Z(n—1)

b)SI的估计值及其标准不确定度评估

螺纹指示量规已检测合格，估计SI在螺纹指示量规最大允许示值误差范围内服从均匀分布。

如其最大允许示值误差为±心，则取SI估计值为0,u()=心/#。

c)ST的估计值及其标准不确定度评估

ST的测量模型见公式8（)。

ST=—d2n(^•S/：+So：•A/：)(8)

式中：

d2n——被检螺纹中径名义值；

0=(〇+〇)/2——被检螺纹和标准规的热膨胀系数平均值；

Si=tx一/s——被检螺纹和标准规的温差；

S«=Ox—Os——被检螺纹和标准规的热膨胀系数之差；

Ai=(x+/,)/2—to——被检螺纹和标准规的平均温度与参考温度之差。

根据表1要求，At在±10°C范围内服从均匀分布，St在±1°C范围内服从均匀分布，At和S

的估计值均为0，则6丁的估计值为0，u(At=(10/3)°C，u(St=(1/3)°C。根据制造商数

据，估计〇x和〇s均在11（.5±1.0)X10—6C°—1范围内服从均匀分布此处考虑（O通常与〇s相

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同，如实际与此不同，应按被检螺纹实际材料的热膨胀系数进行评估），则如在±2X1(T6C°-1

的范围内服从三角分布，^的估计值为11.5X10—6C°—SSa的估计值为0，M(Sa)=2/^X

10—6C°—1。乘积项知•At的标准不确定度平方w2(Sa•△;〇=△£2m2(Sc〇+Sa2M2(A;〇+

m2(，）m2(A£)。因At和，的估计值均为0,则m2(，.△£)=m2(，）m2(A£)=(2/3)X(100/3)

X10—12=(200/9)X10—12。因可认为m(St)和m(，•△£)相互独立，故m(8了）=8.2X

10—t^2"

d)SP8.的估计值及其标准不确定度评估

输人量SP8.的估计值和标准不确定度可采用B类方法评估。通端螺纹测头已检测合格，估计

SP8.在通端螺纹测头螺距公差范围内服从均匀分布。如螺距公差为Tp8.，则取SP8.估计值为

0m(对V)=Tp8./3,相应中径当量为了p8..co，/3。

e)S，的估计值及其标准不确定度评估

输人量S，的估计值和标准不确定度可采用B类方法评估。通端牙型测头已检测合格，估计

S，在通端牙型测头牙侧角公差范围内服从均匀分布。如牙侧角公差为士T„8.，则取S，估计值

为0，m(S，）=T„8./A，以相应中径当量表示为2H8/Asinacosa.，其中^取通端牙型测头

牙顶高或牙根高的大者，T„8.的单位为弧度。若取T«8.的单位为分，则相应中径当量为

0.000336H8./sir，gcosag。

f)心f8.的估计值及其标准不确定度评估

根据校准结果评估。估计值为心f8.e,标准不确定度为UW2f8e)/2。

标准不确定度汇总见表3。

表3外螺纹作用中径测量标准不确定度汇总

输入量估计值标准不确定度灵敏系数不确定度分量

概率分布

XiXiu(Xi)Ciui(y)

△d2tR△d2tRS(Ad2fR)正态S(Ad2fR)

dI0ai/J3均匀ai/

T08.2•10-6d2r正态8.2•10-6d2r

P.0Tpg•cot，/3均匀Tp.•cot，/3

00.000336"xTr../sin，cos，均匀0.000336"xTag/sincfgcoso'g

d2gd2fgeU(d2fge)/2正态U(d2fge)/2

6.1.2.2.3测得值及其合成标准不确定度和扩展不确定度

输出量A(^2f的测得值Ad2fe=Ad2fR，输出量^2f的测得值d2fe=2ge。

因所有输人量都被认为是独立无关的，所以合成标准不确定度：

mc(△d2fe)=Vs2(Ad2R)+aI/3+(8.2•10—6d2n)2+Tp8.cot2，/3+(0•000336"xTa./sin，cos，）2

Mc(d2fe)=^M2(Ad2fe)+U」（d2fge)/4。

扩展不确定度：

U(Ad2fe)=k•m(.(Ad2fe)，U(d2fe)=k•m(.(d2fe)。

6

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62底径

6.2.1设计牙型底径测量

6.2.1.1测量步骤

按下列步骤测量：

a)根据被检螺纹参数选择比工件螺纹牙型角小5°的锥形测头（圆弧牙顶）和标准光滑塞规，螺纹

指示量规和标准光滑塞规应先经过校准或检测，符合规定要求。

b)清洗被检螺纹、测头和标准光滑塞规，按表1要求进行温度平衡。

c)将锥形设计牙型底径测头（圆弧牙顶）与标准光滑塞规接触，指示表置零。

d)在规定的旋合长度内，在两个相互垂直螺纹轴线平面上，将锥形设计牙型底径测头（圆弧牙

顶）与被检螺纹各完整螺纹圆弧牙底接触见图2（)，观测并记录指示表偏差示值。

图2外螺纹设计牙型底径测量

6.2.1.2测量结果计算

6.2.1.2.1测量模型

在标准参考条件下，被检外螺纹的设计牙型底径按公式（9)和公式（0)计算。

d3=Ad3+dpg(9)

Ad3=Ad3R+S/+ST(10)

式中：

d3——在标准参考条件下，被检外螺纹的设计牙型底径；

Ad3——在标准参考条件下，被检外螺纹的设计牙型底径与标准光滑塞规直径之差；

dpg——在标准参考条件下，标准光滑塞规直径；

Ad3R在测量条件下，Ad3的观测值；

SI——螺纹指示量规示值误差所引人的修正值；

ST——温度效应所引人的修正值。

7

GB/T39641—2020

6.2.1.2.2输入量的估计值及其标准不确定度评估

输人量的估计值及其标准不确定度评估方法同6.122.2。

标准不确定度汇总见表4。

表4外螺纹设计牙型底径测量标准不确定度汇总

输入量估计值标准不确定度灵敏系数不确定度分量

概率分布

XXiu(Xi)cui(y)

△d3R△d3Rs(△d3R)正态s(△d.'jR)

I0a均匀ai/43

T08.2•10-6d3n正态8.2•10-6d：in

dpgdpgeU(dpge)/2正态U(dpge)/2

6.2.1.2.3测得值及其合成标准不确定度和扩展不确定度

输出量△心的测得值△“=A心R,输出量心的测得值+dp8e。

因所有输人量都被认为是独立无关的，所以合成标准不确定度：

uc(\d3e)=v^2(Ad3R)+a/3+(8.2•10—6d3n)2，uc(d3e)=Vu2(Ad3e)+U2(dree)/4。

扩展不确定度：

U(△d3e)=k•uc(△d3e),U(d3e)=k•uc(d3e)。

6.2.2基本牙型底径测量

6.2.2.1测量步骤

基本牙型底径通常采用通端螺纹测头检验即可。如有必要单独测量基本牙型底径，按下列步骤

操作：

a)根据被检螺纹参数选择比工件螺纹牙型角小5°的锥形基本牙型底径测头平牙顶（）和标准光滑

塞规，螺纹指示量规和标准光滑塞规应先经过校准或检测，符合规定要求。

b)清洗被检螺纹、测头和标准光滑塞规，按表1要求进行温度平衡。

c)将锥形基本牙型底径测头平牙顶（）与标准光滑塞规接触，指示表置零。

d)在规定的旋合长度内，在两个相互垂直螺纹轴线平面上，将锥形基本牙型底径测头平牙顶（）与

被检螺纹各完整螺纹牙底接触见图3（)观测并记录指示表偏差示值。

8

GB/T39641—2020

图3外螺纹基本牙型底径测量

6.2.2.2测量结果计算

6.2.2.2.1测量模型

在标准参考条件下，被检外螺纹的基本牙型底径按公式11（)和公式12（)计算。

…1=……1+g…p

………………+…(12)

式中：

d{——在标准参考条件下，被检外螺纹的基本牙型底径；

d——在标准参考条件下，被检外螺纹的基本牙型底径与标准光滑塞规直径之差;

dpg——在标准参考条件下，标准光滑塞规直径；

△d1R在测量条件下，Ad1的观测值；

81——螺纹指示量规示值误差所引人的修正值；

T——温度效应所引人的修正值。

6.2.2.2.2输入量的估计值及其标准不确定度评估

输人量的估计值及其标准不确定度评估方法同6.1.2.2.2。

标准不确定度汇总见表5。

表5外螺纹基本牙型底径测量标准不确定度汇总

输入量估计值标准不确定度灵敏系数不确定度分量

概率分布

XXiu(Xi)cuiTy)

Ad1R△d1Rs(Ad1r)正态5(Ad1r)

I0a均匀ai

8T08.2•10-6d1n正态8.2•10-6d1n

dpgdpgeU(dpge)/2正态U(dpge)/2

GB/T39641—2020

62.2.2.3测得值及其合成标准不确定度和扩展不确定度

输出量的测得值△“=Ad1R，输出量心的测得值Ad1R+‘8e。

因所有输人量都被认为是独立无关的，所以合成标准不确定度：

ucU\d1t!)=Js2(△d1R)+al/3+(8.2•10-6d1n)2,uc(d1e)=Ju2U\d1e)+U2

扩展不确定度：

U(.Z\d1r.)=k•uc(.Z\d1e)，U(.d1r.)=k•uc(.d1e)。

6.3中径、单一中径测量

6.3.1测量步骤

按下列步骤测量：

a)根据被检螺纹参数选择适用的外螺纹中径、单一中径测头和标准螺纹塞规，螺纹指示量规和标

准螺纹塞规应先经过校准或检测，符合规定要求。

b)清洗被检螺纹、测头和标准螺纹塞规，按表1要求进行温度平衡。

c)将中径、单一中径测头与标准螺纹塞规接触，指示表置零。

d)在规定旋合长度内，在两个相互垂直螺纹轴线平面上，将中径、单一中径测头与被检螺纹各完

整螺纹牙、槽接触见图4（或图5)观测并记录指示表偏差示值。

图4外螺纹中径测量图5外螺纹单一中径测量

6.3.2测量结果计算

6.3.2.1测量模型

在标准参考条件下，被检外螺纹中径按公式13（)和公式14（)计算，单一中径按公式15（)和公式16（)

计算。

d2^△d2d2g(13)

△d2=△d2r+S/+S"F(14)

10

GB/T39641—2020

d2s=Ad2s+d2Sg(15)

Ad2s=Ad2sr+S/+ST(16)

式中：

d2——在标准参考条件下，被检外螺纹中径；

Ad2——在标准参考条件下，被检外螺纹中径与标准螺纹塞规中径之差；

d28.——在标准参考条件下，标准螺纹塞规中径；

Ad2R在测量条件下，Ad2的观测值；

d2s——在标准参考条件下，被检外螺纹单一中径；

Ad2s——在标准参考条件下，被检外螺纹单一中径与标准螺纹塞规单一中径之差;

d2sg——在标准参考条件下，标准螺纹塞规单一中径；

Ad2<R在测量条件下，Ad2s的观测值。

S/——螺纹指示量规示值误差所引人的修正值；

ST——温度效应所引人的修正值。

6.3.2.2输入量的估计值及其标准不确定度评估

输人量的估计值及其标准不确定度评估方法同6.1.2.2.2。

标准不确定度汇总见表6。

表6外螺纹中径、单一中径测量标准不确定度汇总

输入量估计值标准不确定度灵敏系数不确定度分量

概率分布

XXiu(X；)cui(y)

Ad2Ad：5(Ad2R)正态s(Ad2R)

Ad2SRAd2JR5(Ad2sR)正态S(Ad2sR)

SI0a均匀ai/j3

ST08.2•10-6d2n正态8.2•10-6d2n

digd2geU(d2ge)/2正态U(d2ge)/2

d2jgd2sgeU(.d2ge)/2正态U(d2sge)/2

6.3.2.3测得值及其合成标准不确定度和扩展不确定度

输出量Ad2的测得值Ad2e=Ad2R，输出量d2的测得值d2t=Ad2R+d2ge。

因所有输人量都被认为是独立无关的，所以合成标准不确定度：

uc(Ad2e)=-7^2(Ad2R)+a^/3+(8.2•K)-6d2n)2,uc(d2e)=^/u2(Ad2e)+U2(d2ge)/4。

uc(Ad2se)=vS2(Ad2sR)+aI/3+(8•2•10—6d2n)2,uc(d2se)=-Jul(Ad2se)+U2(d2s