互换性与测量技术第五章.ppt

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1、第五章 表面粗糙度及测量,第一节 基本概念第二节 表面粗糙度轮廓的评定第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求第四节 表面粗糙度轮廓的标注第五节 表面粗糙度轮廓的检测,第一节 基本概念,零件图中除了视图和尺寸之外，还应具备加工和检验零件的技术要求。技术要求主要有：1，零件的表面粗糙度。2，尺寸公差、形状公差和位置公差。3，对零件材料、热处理和表面修饰的要求。4，对于特殊加工和检验的说明等。,第一节 基本概念,一、表面粗糙度的概念零件表面加工后，由于切削过程中各种几何、物理因素的影响，其几何形状在微观上总呈现“峰”、“谷”相间的起伏不平。这种微观几何形状偏差，称为表面粗糙度。表面越粗糙，表面粗糙度越大。

2、零件表面的形貌可分为三种情况：表面粗糙度：零件表面所具有的较小间距和微小峰谷的不平程度，其波长和波高之比一般小于50。属于微观几何形状误差。表面波纹度：零件表面中峰谷的波长和波高之比等于501000的不平程度称为波纹度。会引起零件运转时的振动、噪声，特别是对旋转零件（如轴承）的影响是相当大的。形状误差：零件表面中峰谷的波长和波高之比大于1000的不平程度属于形状误差。,第一节 基本概念,表面实际轮廓,表面粗糙度,形状误差,表面波纹度,第一节 基本概念,二、表面粗糙度对零件使用性能的影响摩擦和磨损方面：表面越粗糙，摩擦系数就越大，而结合面的磨损越快。配合性质方面：对间隙配合来说，表面越粗糙，越易

3、磨损，使工作过程中间隙增大。疲劳强度方面：表面越粗糙，越易产生疲劳裂纹，使得零件的强度大大削弱。耐腐蚀性方面：表面越粗糙，与腐蚀物的接触面积就越大，耐腐蚀性能越差。接触刚度方面：表面越粗糙，结合面面积越小，零件的接触刚度越低。,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,一、表面粗糙度评定的主要术语1，实际轮廓：实际轮廓是平面与实际表面垂直相交所得的轮廓线，可分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。通常指横向实际轮廓。,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,2，取样长度l：是指测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度，它至少包含五个以上轮廓峰和谷。取样长度L的方向与轮廓走向一致。目的：在于限制和减弱其他几何形状误差，特

4、别是表面波纹度对测量结果的影响。表面越粗糙，取样长度越大，因为表面越粗糙，波距也越大，较大的取样长度才能反映一定数量的微量高低不平的痕迹。,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,3，评定长度Ln：评定表面轮廓所必需的一段长度。评定长度包括一个或几个取样长度，由于零件表面各部分的表面粗糙不一定很均匀，在一个取样长度上往往不能合理地反映某一表面粗糙度特征，故需在表面上取几个取样长度来评定表面粗糙度。4，轮廓中线m：轮廓中线m是评定表面粗糙度数值大小的基准线。轮廓最小二乘中线：是在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为最小。轮廓算术平均中线：是在取样长度范围内，将实际轮廓划分为上下两部分

5、，且使上下面积相等的直线，即：F1F2+Fn=S1+S2+Sm。,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,基准线轮廓最小二乘中线轮廓算术平均中线F1F2+Fn=G1+G2+Gm,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,二、表面粗糙度主要评定参数评定参数：国家标准规定了6个评定参数，其中高度参数3个，间距参数2个，形状参数1个。确定表面粗糙度时，可在三项高度参数中选取，只有当用高度参数不能满足表面功能要求时，才选取附加参数。轮廓算术平均偏差Ra微观不平度十点高度Rz轮廓最大高度Ry优先选用轮廓算术平均偏差Ra,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,1，轮廓算术平均偏差Ra：在零件表面一段取样长度L（用于判断表面粗糙度特征的

6、段中线长度）内，轮廓的偏距y是轮廓线上的点到中线的距离，中线以上，y为正值；反之y为负值。Ra是轮廓偏差绝对值，用公式表示为：,显然，Ra的值越大，则表面越粗糙。Ra能客观地反映表面微观几何形状误差，但因受到计量器具功能的限制，不宜用做过于粗糙或太光滑表面的评定参数。,第二节 表面粗糙度轮廓的评定,2，微观不平度十点高度Rz：在取样长度内5个最大的轮廓峰高ypi的平均值与5个最大的轮廓谷深yyi的平均值之和。,显然，Rz的值越大，则表面越粗糙。Rz只能反映轮廓的峰高和谷深，不能反映峰顶和谷底的尖锐或平钝的几何特性。同时若取点不同，则所得Rz值不同，因此受测量者的主观影响较大。,第二节 表面粗糙

7、度轮廓的评定,3，轮廓最大高度Ry:在取样长度内，轮廓峰顶线与轮廓谷底线之间的距离。,Ry值是微观不平度十点中最高点和最低点至中线的垂直距离之和，因此它不如Rz值反映的几何特性准确，它对某些表面上不允许出现较深的加工痕迹和小零件的表面质量有实用意义。,第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求,一、评定参数的选择表面粗糙度参数的选用原则：在满足工作性能要求的情况下，尽量把数值取大。以减少加工难度，降低加工成本。评定参数的选择：如无特殊要求，一般仅选用高度参数。推荐优先选用Ra值，因为Ra能充分反映零件表面轮廓的特征。以下情况下例外：当表面过于粗糙（Ra6.3m）或过于光滑（Ra0.025 m）时，可选用

8、Rz，因为此范围便于选择用于测量Rz的仪器进行测量；因为Ra一般采用触针测量，当零件材料较软时一般不用；当测量面积很小时，如顶尖、刀具的刃部、仪表的小元件的表面，可选用Ry值。当零件的疲劳强度和密封性要求较高时，不允许零件表面出现较深的加工痕迹，可用Ry。一般Ry要和Ra、Rz联合使用。,第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求,二、参数值的选择国标规定采用中线制来评定表面粗糙度，粗糙度的评定参数由GB/T 1031-1995规定的参数值中选取，如附表5-1、5-2所示。在常用的参数值范围内（0.0256.3m）推荐优先选用。一般原则如下：同一零件上，工作表面粗糙度值小于非工作表面；摩擦表面粗糙度值小

9、于非摩擦表面；运动速度高、单位面积压力大，以及受交变应力作用的钢质零件圆角、沟槽处、应有较小的粗糙度；配合性质要求高的配合表面，如小间隙的配合表面，受重载荷作用的过盈配合表面，都应有较小的表面粗糙度；尺寸精度要求高时，参数值应相应地取得小。要求耐腐蚀的零件表面，粗糙度数值应小一些。有关标准已对表面粗糙度要求作出规定的，应按相应标准确定表面粗糙度数值。（附表6-2）具体实例见表5-2,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,首选标准系列若不满足要求可以从补充系列选取,第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求,三、参数值选用方法：类比法。可用类比法来确定。一般尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗糙度参数值也小，但不存

10、在确定的函数关系。一般的，设形状公差为T，尺寸公差为IT，则它们之间的关系可参照以下对应关系：若T0.6IT，则Ra0.05 IT；Rz 0.2 ITT0.4IT，则Ra0.025 IT；Rz 0.1 ITT0.25IT，则Ra0.012 IT；Rz 0.05 ITT0.25 IT，则Ra0.15 T；Rz 0.6 T 考虑重要性和加工方法,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,一、表面粗糙度的符号,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,二、表面粗糙度的代号（符）号及其标注a粗糙度高度参数代号及其数值(m)；b附加评定参数符号及数值(RSm 单位mm)；c加工要求、镀覆、表面处理或其它说明等(m)；d加工纹理

11、方向符号（图5-16）；e加工余量（mm）,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,表面粗糙度的代号（符）号及其标注 工厂中当前使用的符号,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,三、表面粗糙度参数的说明:表面粗糙度参数的单位是m。标注时将其标注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向被注表面。参数值只注一个时，表示为上限值；注两个值时，表示为上限值和下限值。表示当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时为合格。当所有实测值不允许超过规定值时，应在图样上标注最大值(max)或最小值(min)。如按国标选用取样长度，取样长度可省略标注。表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要

12、方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，一般不标注，必要时才规定（P127 图5-16）。,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,四、表面粗糙度参数值的选用及标注举例,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,1，在同一图样上每一表面只标注一次粗糙度代号，且应注在可见轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上，并尽可能靠近有关尺寸线，同时符号的尖端必须从材料外指向加工表面。,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,2，在不同方向的表面上标注时，代号中的数字及符号的方向应与尺寸数字的方向一致。,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,3，当零件所有表面都有相同表面粗糙度要求时，可在图纸标题栏附近统一标注代号（P130）4，对不连续的同一

13、表面，可用细实线相连，其表面粗糙度代号可注一次。5，零件上连续要素及重复要素（孔、槽、齿等）的表面，其表面粗糙度代号只注一次。,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,9，齿轮、渐开线花键的工作表面，在图中没有表示出齿形时，其粗糙度代号可注在分度线上。螺纹表面需要标注表面粗糙度时，标注在螺纹尺寸线上。10，同一表面上有不同表面粗糙度要求时，应用细实线分界，并注出尺寸与表面粗糙度代号。,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,五、表面对应加工方法及应用实例,第四节 表面粗糙度轮廓的标注,第五节 表面粗糙度轮廓的检测,表面粗糙度的测量方法比较法：将被测表面和表面粗糙度样板直接进行比较，多用于车间，评定表面粗糙度值较大

14、的工件。又分为触觉比较和视觉比较，触觉比较适于检验Ra值为1.2510m的表面，视觉比较适于检验Ra值为0.16100m的表面.这种方法简单易行，但精度较低。光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。常用于测量Rz为0.563m的表面。干涉法：利用光波干涉原理，用干涉显微镜测量。可测量Rz和Ry值。测量Rz值为0.0631.0m。针描法：利用触针直接在被测表面上轻轻划过，从而测出表面粗糙度Ra，适宜范围0.045.0m。印模法：利用石腊、低熔点合金或其它印模材料，压印在被测零件表面，放在显微镜下间接地测量被测表面的粗糙度。适用于笨重零件及内表面。,第五节 表面粗糙度轮廓的检测,测量注意事项测量方向测量部位测量部位表面缺陷Ra、Rz、Ry选定一种测量方式即可。在常用范围内优选Ra，可用轮廓仪测量。在粗糙度很小或很大时，用干涉显微镜测Rz。,