Calculadora de Rosques per a Mesures de Parafusos i Bòlts

Introducció a les Mesures de Rosques

Les mesures de rosca són paràmetres essencials per a enginyers, maquinistes i entusiastes del bricolatge que treballen amb elements de fixació com ara cargols, bòlts i femelles. La Calculadora de Rosques proporciona una manera senzilla però poderosa de determinar dimensions crítiques de rosca, incloent la profunditat de la rosca, el diàmetre menor i el diàmetre de pas, basant-se en el diàmetre major i el pas (o roscades per polzada). Tant si treballes amb sistemes de rosca mètrics com imperials, aquesta calculadora ajuda a assegurar un ajustament, funció i intercanviabilitat adequats dels components roscats en muntatges mecànics, processos de fabricació i aplicacions de reparació.

Entendre la geometria de la rosca és crucial per seleccionar els elements de fixació adequats, fer els forats correctament i assegurar que els components s'ajustin correctament. Aquesta guia completa explica els fonaments de les mesures de rosca, les fórmules de càlcul i les aplicacions pràctiques per ajudar-te a treballar amb confiança amb elements de fixació roscats a través de diverses indústries i projectes.

Fonaments de les Mesures de Rosca

Terminologia Clau de la Rosca

Abans d'endinsar-nos en els càlculs, és important entendre la terminologia bàsica utilitzada en les mesures de rosca:

• Diàmetre Major: El diàmetre més gran d'una rosca, mesurat de cresta a cresta a través del perfil de la rosca.
• Diàmetre Menor: El diàmetre més petit d'una rosca, mesurat de arrel a arrel a través del perfil de la rosca.
• Diàmetre de Pas: El diàmetre teòric que es troba a la meitat del diàmetre major i menor.
• Pas: La distància entre crestes de rosca adjacents (rosques mètriques) o el recíproc de les roscades per polzada (rosques imperials).
• Profunditat de la Rosca: La distància radial entre el diàmetre major i menor, que representa quant profundament es talla la rosca.
• Rosques per Polzada (TPI): El nombre de crestes de rosca per polzada, utilitzat en sistemes de rosca imperials.
• Pas: La distància axial que un component roscat avança en una rotació completa.
• Angle de Rosca: L'angle inclòs entre les cares de la rosca (60° per a mètriques, 55° per a imperials).

Normatives i Sistemes de Rosca

Dos sistemes de mesura de rosca principals s'utilitzen a nivell mundial:

1. Sistema de Rosca Mètrica (ISO):

   • Designat per la lletra 'M' seguida del diàmetre major en mil·límetres
   • Utilitza el pas mesurat en mil·límetres
   • L'angle de rosca estàndard és de 60°
   • Exemple: M10×1.5 (diàmetre major de 10mm amb pas de 1.5mm)

2. Sistema de Rosca Imperial (Unificat/UTS):

   • Mesurat en polzades
   • Utilitza roscades per polzada (TPI) en lloc de pas
   • L'angle de rosca estàndard és de 60° (originalment 55° per a roscades Whitworth)
   • Exemple: 3/8"-16 (diàmetre major de 3/8" amb 16 roscades per polzada)

Fórmules de Mesura de Rosca

Càlcul de la Profunditat de la Rosca

La profunditat de la rosca representa quant profundament es talla la rosca i és una dimensió crítica per a un bon ajustament de la rosca.

Per a Rosques Mètriques:

La profunditat de la rosca (h) es calcula com:

$h = 0.6134 \times P$

On:

• h = profunditat de la rosca (mm)
• P = pas (mm)

Per a Rosques Imperials:

La profunditat de la rosca (h) es calcula com:

$h = 0.6134 \times \frac{25.4}{TPI}$

On:

• h = profunditat de la rosca (mm)
• TPI = roscades per polzada

Càlcul del Diàmetre Menor

El diàmetre menor és el diàmetre més petit de la rosca i és crucial per determinar el desplaçament i l'ajustament.

Per a Rosques Mètriques:

El diàmetre menor (d₁) es calcula com:

$d_1 = d - 2h = d - 1.226868 \times P$

On:

• d₁ = diàmetre menor (mm)
• d = diàmetre major (mm)
• P = pas (mm)

Per a Rosques Imperials:

El diàmetre menor (d₁) es calcula com:

$d_1 = d - 1.226868 \times \frac{25.4}{TPI}$

On:

• d₁ = diàmetre menor (mm o polzades)
• d = diàmetre major (mm o polzades)
• TPI = roscades per polzada

Càlcul del Diàmetre de Pas

El diàmetre de pas és el diàmetre teòric on el gruix de la rosca és igual a l'amplada de l'espai.

Per a Rosques Mètriques:

El diàmetre de pas (d₂) es calcula com:

$d_2 = d - 0.6495 \times P$

On:

• d₂ = diàmetre de pas (mm)
• d = diàmetre major (mm)
• P = pas (mm)

Per a Rosques Imperials:

El diàmetre de pas (d₂) es calcula com:

$d_2 = d - 0.6495 \times \frac{25.4}{TPI}$

On:

• d₂ = diàmetre de pas (mm o polzades)
• d = diàmetre major (mm o polzades)
• TPI = roscades per polzada

Com Utilitzar la Calculadora de Rosques

La nostra Calculadora de Rosques simplifica aquests càlculs complexos, proporcionant mesures de rosca precises amb només uns pocs inputs. Segueix aquests passos per utilitzar la calculadora de manera efectiva:

1. Selecciona el Tipus de Rosca: Tria entre sistemes de rosca mètrics o imperials en funció de les especificacions del teu element de fixació.

2. Introdueix el Diàmetre Major:

   • Per a roscas mètriques: Introdueix el diàmetre en mil·límetres (per exemple, 10mm per a un cargol M10)
   • Per a roscas imperials: Introdueix el diàmetre en polzades (per exemple, 0.375 per a un cargol de 3/8")

3. Especifica el Pas o TPI:

   • Per a roscas mètriques: Introdueix el pas en mil·límetres (per exemple, 1.5mm)
   • Per a roscas imperials: Introdueix les roscades per polzada (per exemple, 16 TPI)

4. Veure Resultats: La calculadora mostrarà automàticament:

   • Profunditat de la rosca
   • Diàmetre menor
   • Diàmetre de pas

5. Copia Resultats: Utilitza el botó de còpia per desar els resultats per a la teva documentació o per a càlculs addicionals.

Exemples de Càlculs

Exemple de Rosca Mètrica:

Per a un cargol M10×1.5:

• Diàmetre Major: 10mm
• Pas: 1.5mm
• Profunditat de la Rosca: 0.6134 × 1.5 = 0.920mm
• Diàmetre Menor: 10 - 1.226868 × 1.5 = 8.160mm
• Diàmetre de Pas: 10 - 0.6495 × 1.5 = 9.026mm

Exemple de Rosca Imperial:

Per a un cargol 3/8"-16:

• Diàmetre Major: 0.375 polzades (9.525mm)
• TPI: 16
• Pas: 25.4/16 = 1.588mm
• Profunditat de la Rosca: 0.6134 × 1.588 = 0.974mm
• Diàmetre Menor: 9.525 - 1.226868 × 1.588 = 7.574mm
• Diàmetre de Pas: 9.525 - 0.6495 × 1.588 = 8.493mm

Aplicacions Pràctiques i Casos d'Ús

Enginyeria i Fabricació

Els càlculs de rosca són essencials en diversos processos d'enginyeria i fabricació:

1. Disseny de Productes: Els enginyers utilitzen les mesures de rosca per especificar elements de fixació que compleixin els requisits de càrrega i restriccions d'espai.

2. Mecanitzat CNC: Els maquinistes necessiten dimensions de rosca precises per programar operacions de tall de rosca en torns i fresadores.

3. Control de Qualitat: Els inspectors verifiquen les dimensions de la rosca per assegurar la conformitat amb les especificacions i estàndards.

4. Selecció d'Eines: Escollir els taps, matrius i gauges de rosca correctes requereix coneixement de les dimensions de la rosca.

5. Impressió 3D: Dissenyar components roscats per a la fabricació additiva requereix especificacions de rosca precises.

Reparació Automotriu i Mecànica

Fins i tot per a projectes a casa, entendre les mesures de rosca pot ser valuós:

1. Reparació de Mobles: Identificar els elements de fixació correctes per a l'assemblatge o la reparació.

2. Reparacions de Plomeria: Coincidir tipus i mides de rosca per a connexions i accessoris de tubs.

3. Manteniment de Bicicletes: Treballar amb els estàndards de rosca especialitzats utilitzats en components de bicicletes.

4. Encaixament d'Electrònica: Assegurar un ajustament adequat per a cargols de muntatge en dispositius electrònics.

5. Equipament de Jardí: Reparar o substituir components roscats en eines de jardí i de tall.

Alternatives als Càlculs Estàndard de Rosca

Si bé les fórmules proporcionades en aquesta calculadora cobreixen les roscades en V estàndard (rosques mètriques ISO i roscades Unificades), hi ha altres formes de rosca amb diferents mètodes de càlcul:

1. Rosques Acme: Utilitzades per a la transmissió de potència, aquestes tenen un angle de rosca de 29° i diferents càlculs de profunditat.

2. Rosques Buttress: Dissenyades per a càrregues elevades en una direcció, amb perfils de rosca asimètrics.

3. Rosques Quadrades: Oferint la màxima eficàcia per a la transmissió de potència però més difícils de fabricar.

4. Rosques Tapered: Utilitzades en accessoris de tubs, requerint càlculs que tinguin en compte l'angle de conicitat.

5. Rosques de Múltiples Inici: Tenint múltiples helicoides de rosca, requerint ajustaments als càlculs de pas i pas.

Per a aquestes formes de rosca especialitzades, s'han de consultar fórmules i estàndards específics.

Història dels Estàndards i Mesures de Rosca

El desenvolupament de sistemes de rosca normalitzats té una rica història que s'estén per diversos segles:

Desenvolupaments Temprans

Abans de la normalització, cada artesà creava els seus propis components roscats, fent impossible l'intercanviabilitat. Els primers intents de normalització van arribar a finals del segle XVIII:

• 1797: Henry Maudslay va desenvolupar el primer torn de tall de rosca, permetent una producció de roscades més consistent.
• 1841: Joseph Whitworth va proposar un sistema de rosca normalitzat a Gran Bretanya, amb un angle de rosca de 55° i passos específics per a cada diàmetre.
• 1864: William Sellers va introduir un sistema de rosca simplificat als Estats Units, amb un angle de rosca de 60°, que es va convertir en l'estàndard americà.

Evolució Moderna dels Estàndards

El segle XX va veure avenços significatius en la normalització de roscades:

• 1948: Es va establir l'Estàndard de Rosca Unificat (UTS) com un compromís entre els sistemes americà i britànic.
• 1960s: L'Organització Internacional de Normalització (ISO) va desenvolupar l'estàndard de rosca mètrica, que s'ha convertit en el sistema predominant a nivell mundial.
• 1970s: Molts països van començar a fer la transició del sistema imperial al mètric.
• Present: Tant els sistemes de rosca mètrica ISO com els imperials Unificats coexisteixen, amb el mètric sent més comú en nous dissenys a nivell global, mentre que les roscades imperials continuen sent prevalents als Estats Units i en sistemes llegats.

Avanços Tecnològics

La tecnologia moderna ha revolucionat la mesura i fabricació de roscades:

• Micròmetres i Calipers Digitals: Permetent la mesura precisa de les dimensions de la rosca.
• Gauges de Pas de Rosca: Permetent la identificació ràpida del pas de rosca o TPI.
• Comparadors Òptics: Proporcionant una inspecció visual detallada dels perfils de rosca.
• Màquines de Mesura de Coordenades (CMM): Oferint mesura automatitzada i d'alta precisió de roscades.
• Escaneig 3D: Creant models digitals de roscades existents per a l'anàlisi o reproducció.

Exemple de Codi per a Mesures de Rosca

Aquí tens exemples de com calcular dimensions de rosca en diversos llenguatges de programació:

1' Funció VBA d'Excel per a Càlculs de Rosca Mètriques
2Function MetricThreadDepth(pitch As Double) As Double
3    MetricThreadDepth = 0.6134 * pitch
4End Function
5
6Function MetricMinorDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
7    MetricMinorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch)
8End Function
9
10Function MetricPitchDiameter(majorDiameter As Double, pitch As Double) As Double
11    MetricPitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch)
12End Function
13
14' Ús:
15' =MetricThreadDepth(1.5)
16' =MetricMinorDiameter(10, 1.5)
17' =MetricPitchDiameter(10, 1.5)
18

1def calculate_thread_dimensions(major_diameter, thread_type, pitch=None, tpi=None):
2    """Calcular dimensions de rosca per a roscades mètriques o imperials.
3    
4    Args:
5        major_diameter (float): Diàmetre major en mm o polzades
6        thread_type (str): 'mètric' o 'imperial'
7        pitch (float, optional): Pas de rosca en mm per a roscades mètriques
8        tpi (float, optional): Rosques per polzada per a roscades imperials
9        
10    Returns:
11        dict: Dimensions de rosca que inclouen profunditat de rosca, diàmetre menor i diàmetre de pas
12    """
13    if thread_type == 'mètric' and pitch:
14        thread_depth = 0.6134 * pitch
15        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch)
16        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch)
17    elif thread_type == 'imperial' and tpi:
18        pitch_mm = 25.4 / tpi
19        thread_depth = 0.6134 * pitch_mm
20        minor_diameter = major_diameter - (1.226868 * pitch_mm)
21        pitch_diameter = major_diameter - (0.6495 * pitch_mm)
22    else:
23        raise ValueError("Paràmetres d'entrada no vàlids")
24        
25    return {
26        'thread_depth': thread_depth,
27        'minor_diameter': minor_diameter,
28        'pitch_diameter': pitch_diameter
29    }
30
31# Exemple d'ús:
32metric_results = calculate_thread_dimensions(10, 'mètric', pitch=1.5)
33imperial_results = calculate_thread_dimensions(0.375, 'imperial', tpi=16)
34
35print(f"Rosca M10x1.5 - Profunditat de la Rosca: {metric_results['thread_depth']:.3f}mm")
36print(f"Rosca 3/8\"-16 - Profunditat de la Rosca: {imperial_results['thread_depth']:.3f}mm")
37

1function calculateThreadDimensions(majorDiameter, threadType, pitchOrTpi) {
2  let threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter, pitch;
3  
4  if (threadType === 'mètric') {
5    pitch = pitchOrTpi;
6  } else if (threadType === 'imperial') {
7    pitch = 25.4 / pitchOrTpi; // Convertir TPI a pas en mm
8  } else {
9    throw new Error('Tipus de rosca no vàlid');
10  }
11  
12  threadDepth = 0.6134 * pitch;
13  minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
14  pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
15  
16  return {
17    threadDepth,
18    minorDiameter,
19    pitchDiameter
20  };
21}
22
23// Exemple d'ús:
24const metricResults = calculateThreadDimensions(10, 'mètric', 1.5);
25console.log(`M10x1.5 - Profunditat de la Rosca: ${metricResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
26
27const imperialResults = calculateThreadDimensions(9.525, 'imperial', 16); // 3/8" = 9.525mm
28console.log(`3/8"-16 - Profunditat de la Rosca: ${imperialResults.threadDepth.toFixed(3)}mm`);
29

1public class ThreadCalculator {
2    public static class ThreadDimensions {
3        private final double threadDepth;
4        private final double minorDiameter;
5        private final double pitchDiameter;
6        
7        public ThreadDimensions(double threadDepth, double minorDiameter, double pitchDiameter) {
8            this.threadDepth = threadDepth;
9            this.minorDiameter = minorDiameter;
10            this.pitchDiameter = pitchDiameter;
11        }
12        
13        public double getThreadDepth() { return threadDepth; }
14        public double getMinorDiameter() { return minorDiameter; }
15        public double getPitchDiameter() { return pitchDiameter; }
16    }
17    
18    public static ThreadDimensions calculateMetricThreadDimensions(double majorDiameter, double pitch) {
19        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
20        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
21        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
22        
23        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
24    }
25    
26    public static ThreadDimensions calculateImperialThreadDimensions(double majorDiameter, double tpi) {
27        double pitch = 25.4 / tpi; // Convertir TPI a pas en mm
28        double threadDepth = 0.6134 * pitch;
29        double minorDiameter = majorDiameter - (1.226868 * pitch);
30        double pitchDiameter = majorDiameter - (0.6495 * pitch);
31        
32        return new ThreadDimensions(threadDepth, minorDiameter, pitchDiameter);
33    }
34    
35    public static void main(String[] args) {
36        // Exemple: Rosca M10x1.5 mètrica
37        ThreadDimensions metricResults = calculateMetricThreadDimensions(10.0, 1.5);
38        System.out.printf("M10x1.5 - Profunditat de la Rosca: %.3f mm%n", metricResults.getThreadDepth());
39        
40        // Exemple: Rosca 3/8"-16 imperial (3/8" = 9.525mm)
41        ThreadDimensions imperialResults = calculateImperialThreadDimensions(9.525, 16.0);
42        System.out.printf("3/8\"-16 - Profunditat de la Rosca: %.3f mm%n", imperialResults.getThreadDepth());
43    }
44}
45

Preguntes Freqüents

Quina és la diferència entre pas i roscades per polzada (TPI)?

El pas és la distància entre crestes de rosca adjacents, mesurat en mil·límetres per a roscades mètriques. Les roscades per polzada (TPI) són el nombre de crestes de rosca per polzada, utilitzades en sistemes de rosca imperials. Estan relacionades per la fórmula: Pas (mm) = 25.4 / TPI.

Com puc determinar si una rosca és mètrica o imperial?

Les roscades mètriques solen tenir el diàmetre i el pas expressats en mil·límetres (per exemple, M10×1.5), mentre que les roscades imperials tenen el diàmetre en fraccions o decimals d'una polzada i el nombre de roscades en TPI (per exemple, 3/8"-16). Les roscades mètriques tenen un angle de rosca de 60°, mentre que algunes roscades imperials més antigues (Whitworth) tenen un angle de 55°.

Què és l'ajustament de rosca i quanta quantitat es necessita per a una connexió segura?

L'ajustament de rosca es refereix a la longitud axial de contacte de rosca entre peces emparellades. Per a la majoria d'aplicacions, l'ajustament mínim recomanat és de 1× el diàmetre major per a elements de fixació d'acer i 1.5× el diàmetre major per a materials d'alumini o altres materials més tous. Les aplicacions crítiques poden requerir més ajustament.

Quina diferència hi ha entre roscades gruixudes i fines en les seves aplicacions?

Les roscades gruixudes tenen valors de pas més grans (menys roscades per polzada) i són més fàcils d'assemblar, més resistents a la creuament i millors per a l'ús en materials tous o on es necessiti un muntatge/desmuntatge freqüent. Les roscades fines tenen valors de pas més petits (més roscades per polzada) i proporcionen una major resistència a la tracció, millor resistència a la vibració i una capacitat d'ajustament més precisa.

Com puc convertir entre mesures de rosca mètriques i imperials?

Per convertir de mètric a imperial:

• Diàmetre (mm) = Diàmetre (polzades) × 25.4
• Pas (mm) = 25.4 / TPI

Per convertir de mètric a imperial:

• Diàmetre (polzades) = Diàmetre (mm) / 25.4
• TPI = 25.4 / Pas (mm)

Quina és la diferència entre els diàmetres major, menor i de pas?

El diàmetre major és el diàmetre més gran de la rosca, mesurat de cresta a cresta. El diàmetre menor és el diàmetre més petit, mesurat de arrel a arrel. El diàmetre de pas és el diàmetre teòric a la meitat entre els diàmetres major i menor, on el gruix de la rosca és igual a l'amplada de l'espai.

Com mesuro el pas de rosca o TPI amb precisió?

Per a roscades mètriques, utilitza un gauge de pas de rosca amb escales mètriques. Per a roscades imperials, utilitza un gauge de pas de rosca amb escales TPI. Col·loca el gauge contra la rosca fins que trobis una coincidència perfecta. Alternativament, pots mesurar la distància entre un cert nombre de roscades i dividir per aquest nombre per trobar el pas.

Què són les classes de tolerància de rosca i com afecten l'ajustament?

Les classes de tolerància de rosca defineixen les variacions permeses en les dimensions de la rosca per aconseguir diferents tipus d'ajustaments. En el sistema mètric ISO, les toleràncies es designen amb un número i una lletra (per exemple, 6g per a roscades externes, 6H per a roscades internes). Números més alts indiquen toleràncies més ajustades. La lletra indica si la tolerància s'aplica cap a o lluny del material.

Quina és la diferència entre roscades de mà dreta i de mà esquerra?

Les roscades de mà dreta s'ajusten quan es giren en sentit horari i es desen quan es giren en sentit antihorari. Són el tipus més comú. Les roscades de mà esquerra s'ajusten quan es giren en sentit antihorari i es desen quan es giren en sentit horari. Les roscades de mà esquerra s'utilitzen en aplicacions especials on l'operació normal podria fer que una rosca de mà dreta es desen, com ara al costat esquerre dels vehicles o en accessoris de gas.

Com afecten els segellants i lubrificants de rosca l'ajustament de la rosca?

Els segellants i lubrificants de rosca poden afectar l'ajustament percebut de les connexions roscades. Els segellants omplen els buits entre les roscades, canviant potencialment les dimensions efectives. Els lubrificants redueixen la fricció, cosa que pot portar a un ajustament excessiu si les especificacions de parell no tenen en compte el lubrificant. Sempre segueix les recomanacions del fabricant per a segellants i lubrificants.

Referències

1. ISO 68-1:1998. "Rosques generals de propòsit ISO — Perfil bàsic — Rosques mètriques."
2. ASME B1.1-2003. "Rosques unificades en polzades (forma de rosca UN i UNR)."
3. Machinery's Handbook, 31a edició. Industrial Press, 2020.
4. Oberg, E., Jones, F. D., Horton, H. L., & Ryffel, H. H. (2016). Machinery's Handbook (30a edició). Industrial Press.
5. Smith, Carroll. "Calculant dimensions de rosca." American Machinist, 2010.
6. Normatives de Rosca Whitworth (BSW) i Rosca Fina Britànica (BSF).
7. ISO 965-1:2013. "Rosques generals mètriques — Toleràncies."
8. Deutsches Institut für Normung. "DIN 13-1: Rosques generals mètriques ISO."
9. Comitè de Normes Industrials Japoneses. "JIS B 0205: Rosques generals mètriques."
10. Institut Nacional d'Estàndards d'Amèrica. "ANSI/ASME B1.13M: Rosques mètriques: perfil M."

---

Preparat per calcular mesures de rosca per al teu projecte? Utilitza la nostra Calculadora de Rosques anterior per determinar ràpidament la profunditat de la rosca, el diàmetre menor i el diàmetre de pas per a qualsevol rosca mètrica o imperial. Simplement introdueix les especificacions de la teva rosca i obtén resultats instantanis i precisos per assegurar un ajustament i funció adequats dels teus components roscats.