Roscas de parafuso unificadas (UNC/UNF/UNEF): Gráficos e Fórmulas

Lista de gráficos

* Acesso fácil a todos os gráficos de dados que aparecem nesta página

Visão geral

A norma de rosca unificada (UTS) define uma forma de rosca de 60° nas dimensões em polegadas, conforme descrito na norma ASME B1.1. É o equivalente norte-americano do sistema métrico de roscas ISO. O UTS serve como padrão principal para parafusos, porcas e uma grande variedade de outros fixadores roscados utilizados nos EUA e no Canadá. No entanto, nos últimos anos, a norma de rosca métrica está a tornar-se mais comum.
A norma define as combinações de diâmetros e passos, bem como as tolerâncias e designações. Tem o mesmo perfil de 60° que a rosca métrica ISO, mas as dimensões básicas de cada rosca UTS foram escolhidas como uma fração em polegadas em vez de um valor em milímetros.

Designação

UN Thread Description

Sintaxe básica da designação:

  • Diâmetro nominal em fração de polegadas
  • Passo em TPI
  • Série: UNC / UNF / UNEF / UN
  • Classe: 1A, 2A, 3A, 1B, 2B ou 3B.

Diâmetro:

  • A partir de 1/4″, os diâmetros são indicados em frações de polegada. Por exemplo, 1/4″, 3/4″, 1 1/4″.
  • Abaixo de 1/4″, os diâmetros são dados por uma série de números de #0 a #12. Cada “número” descreve um diâmetro arbitrário, como mostra a tabela abaixo.
  • Também é permitido indicar os diâmetros com um valor decimal. Por exemplo, 0,250 (1/4″), 0,4375 (7/16″), etc.

Números de diâmetro padrão inferiores a 1/4″

Diameter
Number
 #0 #1 #2 #3 #4 #5 #6 #8 #10 #12
Diameter
(Inch)
 0.06 0.073 0.086 0.099 0.112 0.125 0.138 0.164 0.19 0.216
Diameter
(mm)
 1.524 1.8542 2.1844 2.5146 2.8448 3.175 3.5052 4.1656 4.8260 5.4864

Passo:

  • Por defeito, o passo é dado em TPI. Por exemplo, 1/4-20 significa uma rosca com um passo de 20 TPI (1/20=0,05″).
  • Também é permitido indicar o campo por distância. Por exemplo, 1/4-0.05P significa uma rosca com um passo de 0,05″ (o mesmo que 20 TPI).

Série:

  • Na maioria dos casos, a série será UNC, UNF ou UNEF (Passo groso/largo, Fino ou Extra fino).
  • A norma ASTM B1.1 define igualmente várias séries de passo constante. Estes são assinalados com ##-UN. Por exemplo, 12-UN ou 8-UN. O passo permanece o mesmo para toda a gama de diâmetros destas séries. No entanto, são muito menos populares.

Classe:

  • A classe é definida por um código de dois caracteres.
    • O primeiro carácter é um dígito entre 1 e 3. 3=Ajuste apertado, 2=Ajuste médio e 1=Ajuste solto.
    • O segundo caracter é uma letra. Roscas A= externa e Roscas B= interna.
    • Para uma explicação detalhada das classes, leia a seção dedicada abaixo.

Parâmetros adicionais:

  • Direção: Por padrão, a rosca é a direita. Para uma rosca à esquerda, acrescentar o sufixo -LH.
  • Número de entradas: Por padrão, todas as roscas têm uma única entrada. Assim, o avanço é igual ao passo. No caso de uma rosca de múltiplas entradas, o condutor também é indicado. Por exemplo: 3/4- 0.0625P – 0.1875L UNF denota uma rosca com 3 entradas UNF de 3/4″ . (0.1875/0.0625=3)

Exemplos de designação de Roscas Unificadas

Designation Thread Series
Internal /
External
Nominal
Diameter
TPI Pitch Lead Class Number of Starts Thread
Direction
#8-32 UNC UNC undefined 0.164" 32 0.03125" 0.03125" undefined 1 Right hand
1/4 -28 UNF-2A UNF External 0.25" 28 0.0357" 0.0357" 2A 1 Right hand
3/4-20 UNEF-3B UNEF Internal 0.75" 20 0.05" 0.05" 3B 1 Right hand
1-12 UN-1A
Constant Pitch
12 TPI
 External 1" 12 0.0833" 0.0833" 1A 1 Right hand
3/4– 0.0625P – 0.1875L UNF-2A UNF External 0.75" 16 0.0625" 0.1875" 2A 3 Right hand
1/4 -28 UNF-2A-LH UNF External 0.25" 28 0.0357" 0.0357" 2A 1 Left hand

Combinações possíveis (Diâmetro/Passo)

Os gráficos abaixo mostram todas as combinações de roscas possíveis que são definidas na ASTM B1.1

  • UNC – Série de rosca grossa em polegadas unificadas
  • UNF – Série de rosca fina em polegadas unificadas
  • UNEF – Série de Rosca Extrafina em polegada unificada
  • ##-UN – Série de Roscas de Polegadas Unificadas de Passo constante
  • Clique para obter a completa ficha técnica da Rosca para uma combinação específica

Combinações possíveis para 1/16″ – 1/4″

Combinações possíveis para 5/16″ – 1 1/2″

Combinações possíveis para 1 9/16″ – 6″

Dimensões básicas da rosca (UNC, UNF e UNEF)

As dimensões básicas são as dimensões nominais de um perfil de rosca unificado sem folgas e tolerâncias (a classe de rosca o define). São baseados na norma ASTM B1.1. As dimensões de base podem ser utilizadas para a conceção. No entanto, para a fabricação e usinagem, é necessário o intervalo admissível de cada dimensão. Estes dados podem ser encontrados na norma ou na seção Limites e dimensões abaixo. Todas as dimensões básicas são derivadas de fórmulas simples baseadas no diâmetro nominal e no passo da rosca.

Símbolos

Lista de símbolos utilizados em gráficos e fórmulas de roscas de polegadas unificadas

Symbol Explanation
Basic Parameters - Diameters and Pitch
D Major (Basic) diameter of internal thread
D1
 Minor Diameter - Internal Thread
D2 Pitch Diameter - Internal Thread
D3 Major diameter, rounded root, internal thread
d Major (Basic) diameter of external thread
d1 Minor Diameter - External Thread
d2 Pitch Diameter - External Thread
d3 MMajor diameter, rounded root, internal thread
n Number of threds per Inch (TPI)
P Pitch (Distance)
L Lead
Height Parameters
H Height of fundamental triangle
hs Thread Height - External Thread
has Thread addendum - External Thread
hn Thread Height - Internal Thread
han Thread addendum - Internal Thread
Length Parameters
LE Length of Engagment
Lts Length - External Thread
Ltn Length- Internal Thread
Allowance, Deviation, and Tolerances
TD1 Tolerance - D1
TD2 Tolerance - D2
Td Tolerance - d
Td2 Tolerance - d2
es Allowance - External Thread
Crest / Root Parameters
Fcs Crest width - External Thread
Frs Root width - External Thread
Fcs Crest width - Internal Thread
Fcs Root width - Internal Thread

Fórmulas para dimensões básicas

Rosca externa

Unfied Thread Basic Dimensions
\( \large d=\text{Diâmetro Básico} \)
\( \large P=\frac{1}{TPI} \)
\( \large H=\frac{\sqrt{3}}{2}\times{P} = 0.866025404\times{P} \)
\( \large h_s=\frac{5}{8}\times{H} \)
\( \large h_{as}=\frac{3}{8}\times{H}\)
\( \large d_2=d-{2}\times{h_{as}} \)
\( \large d_1=d-{2}\times{h_s}\)
\( \large F_{cs}=\frac{P}{8}\)
\( \large F_{rs}=\frac{P}{4}\)

rosca interna

Unfied Thread Basic Dimensions Internal
\( \large D=\text{Diâmetro Básico} \)
\( \large P=\frac{1}{TPI} \)
\( \large H=\frac{\sqrt{3}}{2}\times{P} = 0.866025404\times{P} \)
\( \large h_n=\frac{5}{8}\times{H} \)
\( \large h_{an}=\frac{1}{4}\times{H}\)
\( \large D_1=D-{2}\times{h_n}\)
\( \large D_2=D1+{2}\times{h_{an}}\)
\( \large F_{rn}=\frac{P}{8}\)
\( \large F_{cn}=\frac{P}{4}\)

Gráficos de dimensões de roscas em polegadas unificadas

Gráfico de dimensões básicas da série UNC

Gráfico de dimensões básicas da série UNF

Gráfico de dimensões básicas da série UNEF

Gráfico de dimensões básicas da série UN de Passo Constante

limites das dimensões das roscas (UNC, UNF e UNEF)

Para fabricar ou medir uma rosca, é necessário conhecer os valores máximos e mínimos admissíveis das dimensões de base. Estes valores são calculados de acordo com a classe da rosca(ver abaixo). Para compreender as classes, é necessário compreender primeiro os termos ” folga” (por vezes designada por desvio) e ” tolerâncias“.

Tolerância e Folga de Rosca

Definição dos termos:

  • Folga (desvio): A distância mínima permitida entre o perfil básico e o perfil real.
  • Tolerância: A largura do campo de tolerância de um diâmetro no perfil de rosca atual. (Passo, diâmetros maior e menor)
  • Uma pequena folga significa que a montagem de uma rosca macho e fêmea será mais difícil, mas após a montagem, haverá menos liberdade de movimento.
  • Uma folga grande significa que a montagem de uma rosca macho e fêmea será mais fácil, mas após a montagem, haverá mais liberdade de movimento.
  • O tamanho da folga não influencia a dificuldade de produção ou o preço de uma rosca.
  • Uma tolerância ampla é mais fácil e mais barata de produzir, mas produz uma maior dispersão entre as roscas.
  • Uma tolerância estreita é difícil de produzir e mais cara, porém produz uma menor dispersão entre as roscas.

Classes de Roscas Unificadas

  • A classe é definida por um código de dois caracteres.
    • O primeiro caracter definido é um dígito entre 1 e 3. 1=Ajustelivre , 2=Ajuste médio e 3=Ajuste apertado.
    • O segundo caracter é uma letra. Roscas A= externa e Roscas B= interna.
Unified thread classes sketch
  • No sistema de roscas em polegada unificada, apenas as classes 1A e 2A possuem uma folga/desvio. A indenização para as duas categorias é a mesma.
  • As outras 4 classes têm um desvio de zero.
  • Todos os perfis de rosca interior (classes B) não têm tolerância.
  • Classes 1A e 1B: Estas classes são adequadas para aplicações em que são necessárias tolerâncias e folgas liberais para permitir uma montagem fácil. Os diâmetros máximos das roscas da classe 1A são mais pequenos do que o diâmetro de base na quantidade permitida. Os diâmetros mínimos das roscas da classe 1B são iguais aos diâmetros de base e, por conseguinte, não permitem qualquer folga no estado máximo do material.
  • Classes 2A e 2B: As classes 2A (externa) e 2B (interna) são as classes por defeito utilizadas para a produção comercial de porcas, parafusos e outros elementos de fixação roscados. São a classe predefinida, salvo indicação em contrário. têm a mesma indenização que as classes 1A/1B. No entanto, têm um campo de tolerância mais estreito. A dificuldade de montagem é a mesma, mas a dispersão entre as diferentes peças num lote de produção é menor.
  • Classes 3A e 3B: Estas classes são adequadas para aplicações em que o ajuste apertado e a precisão dos elementos roscados são essenciais. Os diâmetros máximos das roscas da classe 3A e os diâmetros mínimos das roscas da classe 3B são os mesmos (ambos têm folga/desvio zero). A precisão é elevada, mas a montagem é difícil.
  • Combinações de classes: O engenheiro pode selecionar qualquer classe válida para as roscas macho e fêmea para atingir os seus objetivos de design. As classes válidas são definidas na norma ASTM B1.1 do seguinte modo
    • As classes 2A, 2A, 3B e 3B são sempre válidas.
    • As classes 1A e 1B são válidas apenas para roscas UNC com um diâmetro nominal igual ou superior a 1/4″.

Folga de rosca unificada.

A folga (desvio) es deve ser calculada para roscas externas com classes 1A e 2A. A folga de ambas as classes é a mesma e equivale a 0,3 vezes a tolerância do diâmetro do passo da classe 2A. Está em função de 3 parâmetros.

  • D – Básico (diâmetro nominal)
  • P – Passo (1/TPI)
  • LE – Duração do compromisso. Se não for explicitamente especificado, assume-se que o comprimento do engate é de 5 passos. (LE=5*P)
  • Todos os parâmetros estão em polegadas
\( \large es = 0.3 \times \left [ 0.0015 \times \sqrt[3]{D} + 0.0015 \times \sqrt{LE} + 0.0015 \times \sqrt[3]{P^{2}} \right ] \)

\begin{array} \large \,es& = 0.3 \times\,[\,0.0015 \times \sqrt[3]{D} &\\ & +\,0.0015 \times \sqrt{LE}&\\ & + 0.0015 \times \sqrt[3]{P^{2}}\,] \end{array}
  • O resultado deve ser arredondado para 6 casas decimais.
  • A ASTM B1.1 apresenta numa longa tabela a folga para cada tamanho de rosca. No entanto, os resultados desta fórmula são 100% exatos e não é necessário consultar o gráfico.
  • Você pode utilizar a nossa Calculadora Avançada de Rosqueamentopara obter a folga de acordo com a descrição de uma linha ou utilizar a minicalculadora abaixo.

Calculadora de Folga de Rosca Unificada

Folga de Rosca Unificada

As tolerâncias TD para roscas internas e Td para roscas externas são derivadas da classe. As tolerâncias podem ser calculadas de acordo com as fórmulas abaixo.

  • Td – Tolerância para o diâmetro externo maior
  • Td2 – Tolerância para o diâmetro do passo externo
  • TD1 – Tolerância para Diâmetro Menor Interno
  • TD2 – Tolerância para o diâmetro interno do passo
  • T – Tolerância de base (A tolerância do diâmetro do passo CLASSE 2A é a tolerância de base da qual derivam as outras tolerâncias)
  • D – Diâmetro básico da rosca.
  • P – Passo (1/TPI).
  • LE – Comprimento do engate. (Se desconhecido, o valor por defeito é 5 * P)
  • Todos os parâmetros de entrada e resultados estão em polegadas.

Fórmula de tolerância de base

\( \large T = 0.0015 \times \sqrt[3]{D} + 0.0015 \times \sqrt{LE} + 0.0015 \times \sqrt[3]{P^{2}}\)

\begin{array} \large \,T& = \,0.0015 \times \sqrt[3]{D} &\\ & +\,0.0015 \times \sqrt{LE}&\\ & + 0,0015 \times \sqrt[3]{P^{2}} \end{array}

Fórmulas para rosca externa
(Classes 1A, 2A e 3A)

\( \large T_{d(1A)} = 0.3 \times T \)

\( \large T_{d2(1A)} = 1.5 \times T \)

\( \large T_{d(2A)} = 0.06 \times \sqrt[3]{P} \)

\( \large T_{d2(2A)} = T \)

\( \large T_{d(3A)} = 0.06 \times \sqrt[3]{P} \)

\( \large T_{d2(3A)} = 0.75 \times T \)

Fórmulas para Rosca Interna
(Classes 1B,2B e 3B)

\( \large T_{d1(1B)} = 0.25 \times P\,-\,0.4 \times P^{2} \)

\( \large T_{d2(1B)} = 1.95 \times T \)

\( \large T_{d1(2B)} = 0.25 \times P\,-\,0.4 \times P^{2} \)

\( \large T_{d2(2B)} = 1.30 \times T \)

\(\begin{array}{ll} \large T_{d1(3B)}=&0.05 \times \sqrt[3]{P} + &\\ &0.003 \times \frac{P}{D}\,-\,0.002 \end{array} \)

\( \large T_{d2(3B)} = 0.975 \times T \)

As fórmulas acima podem ser utilizadas na maioria dos casos. No entanto, a norma ASTM B1.1 enumera vários cenários em que se aplicam outras fórmulas ou regras de arredondamento peculiares. Utilize a nossa Calculadora avançada de Rosqueamento para obter resultados exatos para quaisquer roscas.

Notas de utilização para as fórmulas acima:

  • O resultado deve ser arredondado para 6 casas decimais.
  • As fórmulas para as roscas externas são válidas para todas as roscas.
  • As fórmulas para roscas internas são válidas apenas para diâmetros de rosca superiores a 1/4″, um passo entre 4 e 80 TPI e comprimentos de engate até 1,5 X D.
  • Em alguns casos, a norma ASTM B1.1 impõe regras especiais de arredondamento.
  • Pode utilizar a Calculadora de Rosqueamento, que considera automaticamente todas as regras acima referidas.

Cálculos deLimites da rosca unificada

Uma vez conhecidos os valores de Td,TD, & es, os limites finais podem ser calculados de acordo com as fórmulas abaixo.

Fórmulas para os limites de uma rosca externa de polegada unificada

Esboço das tolerâncias externas da Rosca Unificada em Polegadas
\( \large d_{max}=d-{es} \)
\( \large d_{min}=d_{max}-T_d \)
\( \large d_{2max} = d2 – es \)
\( \large d_{2min}=d_{2max}-T_{d2} \)

Fórmulas para os limites de uma rosca interna de polegada unificada

Esboço das tolerâncias internas da Rosca Unificada em Polegadas
\( \large D_{1min}=D \)
\( \large D_{1max}=D_{1min}+T_{D1} \)
\( \large D_{2minx} = D_2 \)
\( \large D_{2max}=D_{2min}+ T_{D2} \)

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