Physical Address
304 North Cardinal St.
Dorchester Center, MA 02124
ASME B1.15-1995——统一英制螺纹（UNJ牙型）
✈️ ASME B1.15-1995 规定了 UNJ 牙型的统一英制（Unified Inch）螺纹。UNJ 是统一螺纹（UN）牙型的改进形式：基本牙深取 9/16 H（即 75% h），从而在外螺纹上获得介于 0.15011P 与 0.18042P 之间的大圆弧牙底半径，同时内螺纹小径相应放大以保证必要的间隙。这种牙型专为高疲劳强度要求而设计，在应力水平高、希望尽量缩小零件尺寸与重量的场合（如航空航天紧固件）得到广泛采用。该标准与军用规范 MIL-S-8879 相似，对 3A/3B 等级相当于 ISO-3161-1977；英国标准 BS 4084:1978（含修订 1）除附录 A 外与 ISO-3161-1977 技术等同。1993 年 6 月 22 日批准为 ASME 标准，1995 年 8 月 15 日正式发布。
💡 UNJ 的”灵魂”是牙底圆角：外螺纹牙底采用尽可能大的连续圆弧，使应力集中降到最低——这是 1942 年航空紧固件拉-拉疲劳试验证实的关键设计要素。
一、牙型定义与几何基础 📐
标准沿用统一螺纹的基本符号体系：H 为由螺纹牙侧延长相交形成的尖 V 三角形高度，H = 0.866025P；h = 0.75H，代表美国国家螺纹牙型的理论高度，仍作为”螺纹百分数”的计算基准。UNJ 牙型即 UN 牙型将基本牙深改为 9/16 H（75% h），使外螺纹允许最大 0.18042P 的牙底圆角半径；为保证该大圆角与内螺纹牙侧切点处的间隙，内螺纹小径相应加大。
1942 年对航空紧固件的拉-拉疲劳试验表明，外螺纹牙底廓形对（热处理后滚压的）螺纹疲劳寿命至关重要，标准由此确立了优质牙底设计的四要素：牙底应为圆角而非尖角；理论上应为与牙侧平滑衔接的连续圆弧；半径应在设计牙型允许范围内取最大值；牙底廓形应平滑无缺陷、刀痕或其他微小缺口。
| 几何要素 | UN 牙型（B1.1） | UNJ 牙型（B1.15） | 设计意图 |
|---|---|---|---|
| 基本牙深 | 5/8 H（约 62.5% h 常规内螺纹） | 9/16 H（75% h） | 为牙底圆角留出空间 |
| 外螺纹牙底半径 | 最大约 0.14434P（半径型） | 0.15011P～0.18042P（控制范围） | 降低应力集中、提高疲劳寿命 |
| 内螺纹小径 | 按常规容屑设计 | 放大以容纳外螺纹最大牙底圆角 | 保证牙侧切点处间隙 |
| 典型应用 | 通用机械紧固 | 航空航天、高应力商用件 | 最小化尺寸重量、抗疲劳 |
⚠️ 符号 h 代表 0.75H 的理论牙深，仍是”螺纹百分数”的基准。工程文件中的 75% 螺纹深度即指此值；不要将 UNJ 的 75% h 基本牙深与常规内螺纹实际攻深（多在 60%～68% h）混淆。
二、等级体系与适用范围 🏷️
B1.15 涵盖 2A/2B 与 3A/3B 两类等级。其中：
- 3A/3B：满足 MIL-S-8879 要求，是航空航天应用的正规等级，具有最小的公差带与精确的牙型控制。
- 2A/2B：适用于与所需疲劳和应力水平相适应的商用场合；标准明确不推荐将 2A/2B 用于航空航天应用。
标准正文还包含：螺纹牙型（基本牙型、设计牙型、牙底半径）、螺纹系列、螺纹特性（旋合长度 LE、公差体系、尺寸极限、牙型公差）、镀层与涂层的尺寸容纳（带涂层外螺纹 3A、干膜润滑剂涂层、带涂层外螺纹 2A、带涂层内螺纹 2B/3B）以及螺纹标识规则（基本标识、标准系列标识、带涂层螺纹标识、修整牙顶螺纹标识、特殊长度与特殊系列标识）。
🚨 等级红线：航空航天紧固系统只能采用 3A/3B；2A/2B 虽然在 B1.15 中给出，但标准明文不建议其用于航空航天——疲劳寿命与装配控制都达不到 MIL-S-8879 的要求。
三、历史沿革：从”NR”到”Hi R”再到 UNJ 📖
最早的同类美国标准是 1942 年 3 月发布的 SAE 航空标准 AS 82，即修改为 75% h 基本牙深、外螺纹牙底半径 0.108P～0.180P 的”国家圆形（National Round, NR）”牙型，用于航空发动机应用。1952 年 4 月，军方发布基于 83⅓% h 统一牙型的航空螺栓采购规范 MIL-B-7838A（16 万 psi 抗拉强度螺栓）。由于生产实践表明内螺纹攻深普遍在 60%～68% h（极少到 70%），1955 年航空航天紧固件行业针对 18 万 psi 及以上抗拉强度螺栓将外螺纹牙底半径增大到 0.150P～0.180P，即著名的”Hi R”牙型。1960 年 9 月，美国空军与海军在 SAE E25 与 AIA 国家航空航天标准委员会（NASC）协调下发布 MIL-S-8879，正式采用 Hi R 牙底圆角与 9/16 H（75% h）内螺纹牙深。随着航空燃气涡轮发动机的普及，采用 MIL-S-8879 UNJ 牙底圆角的高温螺纹紧固件显著改善了螺栓的持久寿命（stress-rupture life）。
💡 除电气硬件及 0.138 英寸及更小规格（可用 UN 牙型）外，UNJ 牙型已被航空航天工业采纳为通用螺纹标准。设计与采购时注意这一例外条款。
四、涂层与镀层的尺寸容纳 🔧
标准对带涂层/镀层螺纹作了专门规定，其核心思想是：镀层会改变螺纹的实际作用尺寸，因此设计牙型与公差应预留容纳空间。典型处理包括：
- 带涂层外螺纹 3A：按镀层厚度预留公差位置，保证镀后功能尺寸仍在 3A 限内。
- 干膜润滑剂涂层：涂层工艺影响作用尺寸，应计入公差分配。
- 带涂层外螺纹 2A：商用场合按 2A 预留。
- 带涂层内螺纹 2B/3B：内螺纹涂层按对应等级预留。
螺纹标识方面，带涂层螺纹应通过标识规则明确标注，避免验收时对”名义尺寸 vs 镀后尺寸”产生歧义。
⚠️ 镀层陷阱：镀锌、镀镉等工艺若未在公差分配中预留位置，镀后外螺纹可能超出最大实体边界而无法旋合，或内螺纹镀后小于最小实体导致干涉。B1.15 第 5 章的预留规则正是为此而设。
五、工程实践要点 🛠️
- ✈️ 航空航天选型：一律按 3A/3B 并声明符合 MIL-S-8879；牙底圆角必须落在 0.15011P～0.18042P 控制范围内。
- 📏 疲劳校核：牙底不得有刀痕、滚压鳞片或任何微小缺口；滚压螺纹应优先于切削螺纹以获得压应力强化。
- 🔧 旋合长度 LE：按 4.1 节确定旋合长度分组，据此选择公差带宽度，短旋合需更严格公差。
- 🔩 与 UN 的混用限制：UNJ 外螺纹与 UN 内螺纹原则上不匹配（牙底/牙深体系不同），同一接头应统一牙型。
✅ 一句话选型：高应力、抗疲劳、减重优先 → UNJ 3A/3B；一般商用紧固 → UNJ 2A/2B 或常规 UN 螺纹。
六、常见问题解答 ❓
❓ 问：UNJ 与 UN 螺纹的根本区别是什么？
答：UNJ 将外螺纹基本牙深改为 9/16 H（75% h），并规定 0.15011P～0.18042P 的控制牙底圆角，内螺纹小径相应放大。UN 的牙底半径不强制到这个范围，疲劳寿命与应力集中水平明显不同。
答：UNJ 将外螺纹基本牙深改为 9/16 H（75% h），并规定 0.15011P～0.18042P 的控制牙底圆角，内螺纹小径相应放大。UN 的牙底半径不强制到这个范围，疲劳寿命与应力集中水平明显不同。
❓ 问：为什么 2A/2B 不能用于航空航天？
答：只有 3A/3B 满足 MIL-S-8879 对牙型、牙底圆角与公差的要求；2A/2B 的较大公差带与较宽松的牙型控制达不到航空航天紧固件所需的疲劳与装配精度，标准明文不推荐。
答：只有 3A/3B 满足 MIL-S-8879 对牙型、牙底圆角与公差的要求；2A/2B 的较大公差带与较宽松的牙型控制达不到航空航天紧固件所需的疲劳与装配精度，标准明文不推荐。
❓ 问：内螺纹小径为什么要放大？
答：外螺纹最大 0.18042P 的牙底圆角需要空间；若内螺纹仍按常规小径攻丝，圆角会与内螺纹牙侧相切点干涉。放大内螺纹小径确保切点处有间隙，同时内螺纹实际牙深仍常在 60%～68% h。
答：外螺纹最大 0.18042P 的牙底圆角需要空间；若内螺纹仍按常规小径攻丝，圆角会与内螺纹牙侧相切点干涉。放大内螺纹小径确保切点处有间隙，同时内螺纹实际牙深仍常在 60%～68% h。
🔍 问：镀层后螺纹尺寸如何处理？
答：按第 5 章规则在公差分配中为镀层预留位置：外螺纹按 3A（或 2A）、干膜润滑剂涂层、内螺纹按 2B/3B 预留，并通过带涂层螺纹标识规则标注，验收以镀后功能尺寸为准。
答：按第 5 章规则在公差分配中为镀层预留位置：外螺纹按 3A（或 2A）、干膜润滑剂涂层、内螺纹按 2B/3B 预留，并通过带涂层螺纹标识规则标注，验收以镀后功能尺寸为准。
