专利名称：：一种英制螺纹量规的设计方法及系统的制作方法
技术领域：
：本发明属于量规设计
技术领域：
，特别涉及一种英制螺纹量规的设计方法及系统。
背景技术：
：英制螺纹的检验问题在航空部内没有现行标准，一直处于空白状态，迫切需要制定新的标准以保障各行业英制螺纹量规的设计和制造有章可循。英制螺纹量规在工装设计中占有很大比重，传统的量规设计过程复杂，需要查阅诸多手册，之后手动计算量规尺寸并绘制图纸，费时费力，效率低下。传统的标准为纸质的，存在占用空间，使用繁琐，传阅和存放不便。
发明内容目前英制螺纹的检测在航空部内尚没有依据可循，为了解决英制螺纹的检测问题，特别是在新机研制过程中的7。/45°锯齿螺纹的设计和检验，国内外没有现行标准，另外现行的螺纹量规的设计过程复杂，设计效率低下，现行纸质标准查询传阅不方便，随着时间的累计纸质标准容易产生物理损坏不易保存等问题，本发明提供一套全新的英制螺纹量规的设计方法及系统。本发明的方法包括以下步骤(l)建立数据库、观图库和预览图库，其中数据库存入UN系列螺纹、梯形螺纹、短牙梯形螺纹和锯齿螺纹的标准极限尺寸数据以及位置要素、半角公差、螺距公差；哑图库中存入四种螺纹量规及其校对规的标准结构形式的二维文件；其中预览图库存入四种螺纹量规及其校对规的标准结构形式的三维文件示意图；其中哑图库和预览图库中的四种螺纹量规及校对规的标准结构形式的文件的绘制依据，UN系列螺纹量规:采用美国统一螺纹UN、UNC、UNF及UNEF螺纹量规技术条件LHQ001-2007，梯形螺纹量规采用美国梯形螺纹量规技术条件LHQ003-2007;短牙梯形螺纹量规采用美国短牙梯形螺纹量规技术条件LHQ005-2007，锯齿螺纹量规采用美国锯齿形(7、45)螺纹量规技术条件LHQ007-2007。其中位置要素收集了四种螺纹的位置要素关系；半角公差收集了四种螺纹的半角公差范围螺距公差收集了四种螺纹的螺距公差范围；在绘制螺纹量规及校对规的标准结构形式的文件的时候，让所有图中的每个字母对应一个相同的部位，并且预览图库中的螺纹量规及其校对规的标准结构形式的三维文件的名称和观图库中螺纹量规及其校对规的标准结构形式的二维文件的名称一致。绘制哑图库的时候，让哑图的名称满足与对应的螺纹的大径、螺纹类型一一对应，绘制预览图库让预览图与对应的螺纹大径、螺纹类型一一对应。保证根据螺纹大径和螺纹类型可以选到唯一的哑图。(2)输入螺纹代号或者从数据库中查询螺纹代号，得到英制螺纹参数的尺寸，包括公称直径和每英寸上的牙数、容隙、工件螺纹的大径最大、工件螺纹的大径最小、工件螺纹的中径最大、工件螺纹的中径最小、工件螺纹的小径最大和工件螺纹的小径最小等相关参数；将英制螺纹参数尺寸转化为公制尺寸；如果是内螺纹分别对应内螺纹的大、中和小径，如果是外螺纹对应外螺纹的极限尺寸；(3)依据螺纹公制尺寸、位置要素、半角公差和螺距公差通过所对应的螺纹量规计算公式计算出量规尺寸；其中，由内螺纹中径最大与内螺纹中径最小之间的差得到中径公差，通过中径公差查询位置要素；由螺纹的牙数、螺纹类型査询半角公差得到半角偏差；由螺纹的大径、螺纹类型得到对应的观图名称，从数据库中査询观图结构尺寸，由结构尺寸得到通止端螺纹长度，由螺纹长度在数据库中查询得到螺距公差；(4)代真，将计算以后的量规尺寸在哑图库中找到相匹配的标准结构形式的二维文件，螺纹的大径、螺纹类型得到对应的哑图，并将量规尺寸数值去替代二维文件的字母，得到可以输出的英制螺纹量规。步骤(4)之后还可以有预览过程，将计算以后的量规尺寸在预览图库中找到相匹配的标准结构形式的三维文件，然后显示。哑图的建立，哑图是一种标准图形模块，采用国际通用图形格式+.dxf文件，可进行二进制修改图形内容，本方法中所有的图形模块规格均为A4图纸，出图形式为非参数化出图，采用的是尺寸变量迭代方式，将计算结果代入标准图形模块中替换变量，进而形成符合该计算结果的量规图纸。由于是非参数化形式，图纸尺寸与标注比例为非l:1,故通过縮小尺寸段的方式来尽量减小图纸比例和标注比例的视觉误差，由于螺纹量规的形式相对比较固定，只不过具体尺寸参数不同，因此将类似结构进行整理并按照合理的尺寸段画出该尺寸段的典型结构作为哑图，哑图中的尺寸标注需要代换的用字母代替，同一观图中不同的尺寸不能釆用相同的字母表示，字母表示规则尽量保持统一格式，比如通端大径用TMAJD代替，中径用TPD代替，小径用TMIND代替，止端大径用ZMJD代替，中径用ZPD代替，小径用ZMIND代替，相同意义的代号尽量保持一致，对个别情况可以用新的代号代替。共包括所有哑图152张，其中UN系列螺纹量规94张，梯形螺纹量规18张，短牙梯形螺纹量规21张，锯齿螺纹量规22张。每一张哑图对应一个分段的结构图形，图形中的尺寸全部用代号代替，系统代真时分两步进行第一步计算用户选择或输入的螺纹标准代号的量规尺寸，作为计算尺寸；第二步根据用户的选择或输入的螺纹标准代号从Access数据库中检索结构尺寸表找到相对应的结构尺寸数据作为检索尺寸，代真时将这两部分尺寸带入相应的代号即可形成量规设计图纸。结构模块是否标准决定了代真后的图形是否正确。数据库的建立极限尺寸表由UN系列螺纹、梯形螺纹、短牙梯形螺纹、锯齿螺纹的标准数据组成，其中由于锯齿螺纹的参数给出方式是范围形式需要用户自己根据需要来给定具体值，于是数据库也是给定标准的范围。一些参数表，以便在设计量规过程中方法自动调用査找相关参数，其中包括位置要素表、半角公差表、螺距公差表等。哑图结构尺寸表，提供给待真模块选取相关结构尺寸以便带入哑图形成新的图形文件，哑图结构尺寸需根据量规的结构按螺纹尺寸分段，每一分段对应一个哑图，每一分段都要建立相应的尺寸表，以便在方法代真时保证万无一失的找到相应的结构尺寸数据。UN系列螺纹量规的设计尺寸按ASMEBl.1—2003选用，按GB/T3934—2003设计量规，其差别是补充了美标的可调环规设计结构；取消了ZS量规避免公差带的重叠及超极限、对TS量规的使用进行了限制；按ANSI/ASMEBl.2-1983直径范围0.06~6英寸、螺距系列为UNC粗牙螺纹系列、UNF细牙螺纹系列、UNEF超细牙螺纹系列和UN不变螺距系列，其差别是全部用公制单位mm，按GB1.1一2000格式编排。结构形式按GB/T10920—2003，止端螺纹塞规及截短牙型校对塞规不带前引导，手柄按HB792796—1989等选取。螺纹量规的应用尺寸计算采用大径最大、最小，中径最大、最小，小径最大、最小及双向偏差表示。通端螺纹塞规考虑到工艺性更好，全部采用圆弧连接，环规的通、止端为了在大径处不干涉，全部釆用开间隙槽形式，且深度大于大径最小。量规端头按ANSI/ASMEBl.2—1983相关内容执行。未注尺寸和角度的公差按GB/T1804中的中等精度m;未注形位公差按GB/T1184中的k级。尾数处理来自数据库与ASMEB1.1—2001相同的数据乘以25.4转化为公制，量规尺寸取小数点后四位数，而环规大径标最小值，螺纹塞规和校对塞规小径标最大值。增加了用量针测量螺纹量规时的测力要求。美国梯形螺纹量规的设计螺纹尺寸按ANSIB1.5—1997选用；量规按GB/T8124—2004进行设计。本标准规定的牙型为29°、公称直径为1/4"~5"牙数为16~2和精度为2G、3G和4G的美国梯形螺纹量规。本标准与GB/T8124—2004的差别是取消了TS、ZS量规，避免了公差带重叠及超极限。结构形式按GB/T8124—2004《梯形螺纹量规技术条件》止端螺纹塞规及截短牙型校对塞规不带前引导，手柄按HB792796—1989等选取。螺纹量规的应用尺寸计算采用大径最大、最小，中径最大、最小，小径最大、最小及双向偏差表示。通端螺纹塞规考虑到工艺性更好，全部采用两圆弧连接，止端螺纹塞规在小径处及环规的通、止端在大径处不干涉，全部采用开间隙槽形式，且深度大于小径最大或大径最小。尾数处理来自数据库与ANSIB1.5—1997相同的数据乘以25.4转化为公制，量规尺寸取小数点后四位数，而环规大径标最小值，螺纹塞规和校对塞规小径标最大值。增加了用量针测量螺纹量规时的测力要求。美国短牙梯形螺纹量规的设计螺纹尺寸按ANSIB1.8—1988选用；量规按GB/T8124—2004进行设计。本标准规定的牙型为29°、公称直径为1/4"~5〃、牙数为162和精度为2G的美国短牙梯形螺纹量规。本标准与GB/T8124—2004的差别是取消了TS、ZS量规，避免了公差带重叠及超极限。结构形式按GB/T8124—2004《梯形螺纹量规技术条件》止端螺纹塞规及截短牙型校对塞规不带前引导，手柄按HB792796—1989等选取。螺纹量规的应用尺寸计算采用大径最大、最小，中径最大、最小，小径最大、最小及双向偏差表示。通端螺纹塞规考虑到工艺性更好，全部采用圆弧连接，止端螺纹塞规在小径处及环规的通、止端在大径处不干涉，全部采用开间隙槽形式，且深度大于小径最大或大径最小。尾数处理来自数据库与ANSIB1.8—1988相同的数据乘以25.4转化为公制，量规尺寸取小数点后四位数，而环规大径标最小值，螺纹塞规和校对塞规小径标最大值。增加了用量针测量螺纹量规时的测力要求。美国锯齿形(7°、45°)螺纹量规的设计螺纹尺寸按ANSIBl.9—1973选用；量规尺寸根据俄标10278—1981进行设计。本标准规定了牙型为承力面牙侧角为7°、间隙面牙侧角为45。，公称直径为1/2"~4"，每英寸牙数为20~4的美国锯齿形螺纹量规。本标准与俄标10278—1981的差别是取消了TS、ZS量规，避免了公差带重叠及超极限。结构形式按GB/T8125—2004，止端螺纹塞规及截短牙型校对塞规不带前引导，手柄按部标准《测量工具、测具零件》选取。螺纹量规的应用尺寸计算采用大径最大、最小，中径最大、最小，小径最大、最小及双向偏差表示。通端螺纹塞规考虑到工艺性更好，全部采用圆弧连接，止端螺纹塞规在小径处及环规的通、止端在大径处不干涉，全部采用开间隙槽形式，且深度大于小径最大或大径最小。未注尺寸和角度的公差按GB/T1804中的中等精度m;未注形位公差按GB/T1184中的k级。尾数处理来自数据库与ANSIB1.9—1973相同的数据乘以25.4转化为公制，量规尺寸取小数点后四位数，而环规大径标最小值，螺纹塞规和校对塞规小径标最大值。增加了用量针测量螺纹量规时的测力要求。计算公式1)UN系列螺纹量规计算公式，包括固定式螺纹量规和可调式螺纹量规两者计算方法；固定式螺纹量规的大径、中径、小径的尺寸与偏差计算公式见表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>可调式螺纹量规的大径、中径、小径的计算公式见表2<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>3)短牙梯形螺纹量规计算公式螺纹量规的大径、中径和小径的计算一公式见表4<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>6牙型轴线和沟槽轴线公称位置轴线间的距离ac螺紋牙顶间隙槽深度，即容隙R完整螺紋牙型螺紋塞规齿底槽圆弧半径F3在截短螺紋牙型的轴向剖面内，量规截短螺紋牙型的髙度系统的编制一种实现所述的英制螺纹量规的设计方法的系统，该系统包括查询模块、计算模块、预览模块、代真模块、数据库、预览图库和哑图库，其中査询模块从数据库中调出四种螺纹的标准极限尺寸并通过代码查询实现查询功能并将查询的数据传递给计算模块；计算模块依据螺纹公制尺寸、位置要素、半角公差和螺距公差通过所对应的螺纹量规计算公式计算出量规尺寸；其中，由内螺纹中径最大与内螺纹中径最小之间的差得到中径公差，通过中径公差査询位置要素；由螺纹的牙数、螺纹类型査询半角公差得到半角偏差；由螺纹的大径、螺纹类型得到对应的哑图名称，同时确定出对应名称的预览图库的三维示意图，根据哑图名称从数据库中査询哑图结构尺寸，由结构尺寸得到通止端螺纹长度，由螺纹长度在数据库中査询得到螺距公差预览模块实现计算后量规示意图的预览功能，通过从预览图库中选取符合计算结果的图形显示在方法中，使用户直观的看到量规的外形；代真模块实现从标准哑图库中选取合适的哑图，之后将计算模块的结果代替选取的哑图中的代号生成的新图形。编制说明系统主要包括四种螺纹量规的编制，四种量规设计过程中界面基本相似，只有部分差异，故同样界面采用几个子程序公用，小部分差异独立进行处理，这样既使得系统界面保持一致，也增强了系统的可读性和交互性。系统界面以各种窗体形式存在，由于系统涉及到的大量数据都是以Access数据库表的形式存在，要设计出一种螺纹量规需要遍历7个数据表进行査询、读取、写入操作，设计过程及公式如上所述，其中涉及到的变量近50、60个，其中公用变量为了避免重复定义应保持其定义的唯一性，故将所有的公用变量定义在了一个.h文件中，这样同一变量在各个窗体之间传递便保持了其一致性。用户双击树视图控件的子节点可以调出相应的外螺纹或内螺纹极限尺寸窗体，在此窗体中扩充了査询功能，用户可以通过输入完整的标准螺纹代号査询是否存在这种螺纹，也可不完全输入螺纹代号也可查询所有极限尺寸中包含输入的字符在内的螺纹系列，用户只需将不完全部分用通配符"％"代替即可，若要进行螺纹量规设计可用鼠标单击所要设计的螺纹代号的任何一处，便激活了"尺寸计算"功能，点击一下按钮系统便自动将量规的各种参数计算出来并显示在新的窗体里，同时"尺寸代真"按钮激活，点击一下按钮系统便打开新窗体,并显示出该量规的二维标准图形，如果用户想要查看量规图形，点查看图形按钮，这时需要用户输入代真后的图形保存的目录，用户可以选择自己的目录也可以直接代真，直接代真后的图形保存到默认目录中，如果用户的计算机中安装了AUTOCAD软件，即可进入该AUTOCAD查看代真后的图形。本发明的有益效果是解决了目前英制螺纹的检测在航空部内尚没有依据可循，特别是在新机研制过程中的7。/45°锯齿螺纹的设计和检验，国内外没有现行标准，另外现行的螺纹量规的设计过程复杂，设计效率低下。另外还有以下功能-1、将技术条件编成电子书的形式集成于系统当中以便使用者査询编制依据、公式出处、计算过程等。2、由于系统集成了量规设计算法，需要数据库支持，由于数据库规模较小，故釆用MicrosoftAccess数据库，系统编制过程需要各种标准参数表需集成到数据库中，包括螺纹极限尺寸以及系统编制需要特定数据表的建立。3、系统具有生成图纸的二维预览功能，需建立三维模型从而生成二维预览图。图l本发明的流程图2本发明的系统模块图3本发明的计算模块流程图。具体实施方式编制流程设计需求分析及系统设i-卜流程(以标准梯形外螺纹为例)，如表10所示<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>表10如图2所示，各模块之间的关系整个系统包括查询模块、计算模块、预览模块、代真模块、数据库、预览用三维图库和标准哑库，其中系统代码由査询模块、计算模块、预览模块、代真模块构成。系统用到的所有数据均来自Access数据库。査询模块主要实现从Access数据库中调出四种螺纹的标准极限尺寸并通过代码实现查询功能并将查询的数据传递给计算模块；计算模块主要实现通过传递过来的螺纹尺寸从Access数据库的检索出中径公差、位置要素、半角公差、哑图名、螺距公差、结构尺寸，从而计算出量规极其校对规的尺寸并将计算结果传递给预览模块和代真模块；预览模块主要实现计算后量规示意图的预览功能，通过从外部预览用三维图库中选取符合计算结果的图形显示在系统中，使用户直观的看到量规的外形；代真模块实现从标准观库中选取合适的观图，之后将计算模块的结果代替选取的观图中的代号进而保证生成的新图形尺寸符合设计要求。图形查看实现了系统与AUTOCAD的关联，如果用户的计算机安装了AUTOCAD软件，通过该模块即可启动AUTOCAD并自动打开生成的新图形以便査看和修改新图形文件。运行步骤以下步骤均为独立功能，可在任意步骤过程中退出系统。1、在査询模块中输入或选取标准的螺纹代号。2、计算模块得到査询模块查询的数据，根据2.6中提供的公式计算量规尺寸。3、预览模块根据计算模块的结果从二维图库中选取符合条件的预览图并显示。4、待真模块根据计算模块的结果从哑库中选取符合条件的哑图，并将计算结果带入该哑图中取代图中的代号，最终形成新的图形。一种实施本发明的实施例，采用实现该方法的系统，具体过程如下1、选择设计内螺纹国标塞规2、输入螺纹代号0.5000-16UN-2B得到螺纹参数如下表所示(英制)<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>!以上字母应保持独立性不允许重复且须和标准哑图库中的字母代号一一对应7、由哑图的结构尺寸得到通止端螺纹长度分别为16、8，根据螺纹长度査询得到螺距公差通止端分别为0.005、0.004。8、根据对应的螺纹类型的公式计算出量规尺寸为通端塞规通端大径12.712大径偏差±0.011通端中径11.6808中径偏差±0.0055中径磨损极限11.6633螺距偏差±0.005小径最大10.9728半角偏差±12'止端塞规止端大径12.1467大径偏差±0.011止端中径11.8292中径偏差±0,0055中径磨损极限11.8177螺距偏差±0.004小径最大10.9728半角偏差±16'9、将上述计算的结果和査询到的结构尺寸带入哑图UNPLG—2B中，替换掉哑图中的对应字母代号，形成新的图形文件。权利要求1、一种英制螺纹量规的设计方法，其特征是该方法包括以下步骤(1)建立数据库、哑图库和预览图库，其中数据库存入UN系列螺纹、梯形螺纹、短牙梯形螺纹和锯齿螺纹的标准极限尺寸数据以及位置要素、半角公差、结构尺寸数据和螺距公差；哑图库中存入四种螺纹量规及其校对规的标准结构形式的二维文件；预览图库存入四种螺纹量规及其校对规的标准结构形式的三维文件示意图；(2)输入螺纹代号或者从数据库中查询螺纹代号，得到英制螺纹参数的尺寸数据，包括公称直径径和每英寸上的牙数、容隙、工件螺纹的大径最大、工件螺纹的大径最小、工件螺纹的中径最大、工件螺纹的中径最小、工件螺纹的小径最大和工件螺纹的小径最小；将英制螺纹参数尺寸转化为公制尺寸；(3)依据螺纹公制尺寸、位置要素、半角公差和螺距公差通过所对应的螺纹量规计算公式计算出量规尺寸；其中，由内螺纹中径最大与内螺纹中径最小之间的差得到中径公差，通过中径公差查询位置要素；由螺纹的每英寸上的牙数、螺纹类型查询半角公差得到半角偏差；由螺纹的大径、螺纹类型得到对应的哑图名称，同时确定出对应名称的预览图库的三维示意图，根据哑图名称从数据库中查询哑图结构尺寸，由结构尺寸得到通止端螺纹长度，由螺纹长度在数据库中查询得到螺距公差；(4)代真，将计算以后的量规尺寸和检索到的结构尺寸代入从哑图库中找到的相匹配的标准结构形式的二维文件，并用具体尺寸数值去替代二维文件的字母，得到输出的英制螺纹量规。2、按照权利要求1所述的一种英制螺纹量规的设计方法,其特征在于步骤(3)之后还有预览过程，将计算以后的量规尺寸在预览图库中找到相匹配的标准结构形式的三维文件，然后显示。3、按照权利要求1所述的一种英制螺纹量规的设计方法，其特征在于步骤(2)中所述的计算公式包括1)UN系列螺纹量规计算公式，包括固定式螺纹量规和可调式螺纹量规两者计算公式；固定式螺纹量规的大径、中径、小径的尺寸与偏差计算公式见表1<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>表l可调式螺纹量规的大径、中径、小径的计算公式见表2<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>表22)梯形螺纹量规计算公式螺纹量规的大径、中径和小径的计算公式见表3<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表44)锯齿螺纹量规计算公式螺纹量规的大径、中径和小径的计算公式见表5<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表5表中的字母符号说明:<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>4、一种实现权利要求1所述的英制螺纹量规的设计方法的系统，其特征是该系统包括査询模块、计算模块、预览模块、代真模块、数据库、预览图库和tt图库，其中査询模块从数据库中调出四种螺纹的标准极限尺寸并通过代码査询实现査询功能并将査询的数据传递给计算模块；计算模块依据螺纹公制尺寸、位置要素、半角公差和螺距公差通过所对应的螺纹量规计算公式计算出量规尺寸；其中，由内螺纹中径最大与内螺纹中径最小之间的差得到中径公差，通过中径公差查询位置要素；由螺纹的牙数、螺纹类型查询半角公差得到半角偏差；由螺纹的大径、螺纹类型得到对应的观图名称，同时确定出对应名称的预览图库的三维示意图，根据哑图名称从数据库中査询哑图结构尺寸，由结构尺寸得到通止端螺纹长度，由螺纹长度在数据库中査询得到螺距公差；预览模块实现计算后量规示意图的预览功能，通过从预览图库中选取符合计算结果的图形显示在程序中，使用户直观的看到量规的外形；代真模块实现从标准哑图库中选取合适的哑图，之后将计算模块的结果代替选取的哑图中的代号生成的新图形。全文摘要一种英制螺纹量规的设计方法及系统，属于量规设计
技术领域：
，该方法包括以下步骤(1)建立数据库、哑图库和预览图库；(2)输入螺纹代号或者从数据库中查询螺纹代号，得到英制螺纹参数的尺寸数据，(3)依据螺纹公制尺寸、位置要素、半角公差和螺距公差通过螺纹量规计算公式计算出量规尺寸；(4)代真，将计算以后的量规尺寸和检索到的结构尺寸代入从哑图库中找到的相匹配的标准结构形式的二维文件，并用具体尺寸数值去替代二维文件的字母，得到输出的英制螺纹量规。本发明解决了目前英制螺纹的检测在航空部内尚没有依据可循，特别是在新机研制过程中的7°/45°锯齿螺纹的设计和检验，现行的螺纹量规的设计过程复杂，设计效率低下。文档编号G01B3/00GK101387484SQ200810228238公开日2009年3月18日申请日期2008年10月23日优先权日2008年10月23日发明者张明仁,朱静宇申请人:沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司