公差配合与技术测量第四章  表面粗糙度_第1页
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文档简介

第四章 表面粗糙度与检测,第一节 表面粗糙度概述第二节 表面粗糙度的评定第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求第四节 表面粗糙度轮廓技术要求在零件图上的标注第五节 表面粗糙度的检测,第一节 表面粗糙度概述,一、表面粗糙度轮廓的界定 加工表面上具有的较小间距和峰谷 所组成的微观几何形状特性,称为零件 的表面粗糙度。,Return,二、表面粗糙度对零件工作性能的影响 零件的耐磨性 配合性质的可靠性和稳定性 零件的疲劳强度 零件的抗腐蚀性 零件的密封性,此外,表面粗糙度还对零件结合的密封性,对流体流动的阻力、对外观质量和测量精度等均会产生影响。,第二节 表面粗糙度的评定,GB/T 3505-2009采用中线制(轮廓法)评定表面粗糙度,并对相关术语和定义做出规定。一、表面粗糙度基本术语 1、取样长度与评定长度 取样长度lr是指测量和评定表面粗糙度时所规定的一段基准线度。 在测量和评定时所规定的一段最小长度称为评定长度ln ,一般取ln=5lr 。,在评定长度内,根据取样长度进行测量,可得到一个或几个测量值,取其平均值作为表面粗糙度数值的可靠值。,2、表面粗糙度轮廓的中线 轮廓最小二乘中线(m) 轮廓最小二乘中线是根据实际轮廓用最小二乘法来确定的基准线,即在取样长度内,使轮廓上各点至一条假想线的距离的平方和为最小,这条假想线就是最小二乘中线。 轮廓算术平均中线 轮廓算术平均中线是指在取样长度内划分实际轮廓为上、下两部分,使上下两部分面积之和相等的线。,标准中规定,为了用图解法近似地代替最小二乘中线,通常用目测估计得到轮廓算术平均中线,所以它具有较大的实用性。,二、表面粗糙度轮廓的评定参数,1、幅度参数 评定轮廓的算术平均偏差 在一个取样长度内纵坐标值Z(x)绝对值的算术平均值,称为评定轮廓的算术平均偏差,用Ra表示。,近似表达式为,轮廓最大高度 在一个取样长度内,最大轮廓峰高与最大轮廓谷深之和,称为轮廓最大高度,GB/T 3505-2009中规定用Rz表示(在GB/T 3505-1983中用Ry表示)。,在GB/T 3505-1983中,Rz符号曾用于表示“不平度的十点高度”,是指在取样长度l范围内,被测表面上5个最大轮廓峰高的平均值与5个最大轮廓谷深的平均值之和。现在使用中的一些表面粗糙度测量仪器大多测量的是旧版本标准中规定的Rz,使用现行技术文件和图样时需注意这一点。,2、间距参数 GB/T 3505-2009中规定间距参数为轮廓单元的平均宽度RSm。轮廓峰和相邻轮廓谷的组合称为轮廓单元,在一个取样长度内轮廓单元宽度的平均值,则称为轮廓单元的平均宽度。,在GB/T 3505-1987中,规定的常用间距特征参数有如下两个,即轮廓的单峰平均间距S和轮廓微观不平度的平均间距Sm。使用的文件和资料遇到这两个参数时,可查阅相关国家标准时。,3、混合参数(形状参数) GB/T 1031-2009规定,一个取样长度内,在一个给定水平截面高c上用一条平行于X轴(轮廓走向)的线与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之和,称为在水平截面高度c上轮廓的实体材料长度,用Ml(c)表示。,Return,轮廓支承长度率与零件的实际轮廓形状有关,反映零件表面耐磨性能的指标,是常用的形状特征参数。,在给定水平截面高度上,轮廓的实体材料长度Ml(c)与评定长度的比率,称为轮廓支承长度率Rmr(c)。,第三节 表面粗糙度轮廓的技术要求,一、表面粗糙度轮廓技术要求的内容,通常,尺寸公差要求较高的零件,其表面粗糙度要求也较高。但各种机床的手柄、手轮等,为了避免划伤人手、外形美观、防止锈蚀等原因,它们的表面粗糙度要求也都很高。因此,在图样上给出表面粗糙度要求时,应根据零件的功能需要,合理地选择其表面粗糙度的要求,并按国家标准规定正确地标注在图样上。,光滑表面和半光滑表面,极光滑和极粗糙表面,在常用的参数值范围内(Ra为0.025m 6.3m,Rz为0.1m 25m)推荐优先选用Ra。,(Ra0.025m或Ra6.3m),宜采用Rz作为评定参数。但Rz不如Ra对表面微观几何形状特性反映得全面。,对涂漆性能,冲压成形时抗裂纹、抗震、抗腐蚀、减小流体流动摩擦阻力等有要求的重要表面,附加选用间距参数RSm。,对耐磨性、接触刚度要求高的表面附加选用混合参数Rmr(c)。,二、表面粗糙度轮廓评定参数的选择 1、表面粗糙度轮廓评定参数选用原则,表面粗糙度的三类特性评定参数中,国家标准GB/T1031-2009规定,幅度特征参数是基本评定参数,当幅度参数不能满足零件的功能要求,附加给出间距参数或(和)混合参数。表面粗糙度参数值选得适当与否,不仅影响零件的使用性能,还影响到制造成本。因此,合理地选取表面粗糙度及其参数值具有重要意义。表面粗糙度幅度参数的数值系列见表4-2和表4-3,选用时应综合考虑零件的功能要求和加工成本等因素,优先采用第系列中的数值。,表4-2 轮廓算术平均偏差Ra的数值(m)(摘自GB/T1031-2009),表4-3 轮廓最大高度Rz的数值(m)(摘自GB/T1031-2009),在满足零件的工作性能要求和使用寿命的前提下,应尽可能选择要求较低的表面粗糙度; 同一零件上,工作表面的粗糙度要求高于非工作表面; 尺寸偏差较小的表面,其粗糙度要求应高于尺寸偏差较大表面; 摩擦表面应比非摩擦表面的粗糙度要求高,滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度要求高; 相对运动速度高,单位面积压力大的摩擦表面比相对运动速度低,单位面积压力小的摩擦表面的粗糙度要求高; 承受交变应力的零件,易产生应力集中处(如沟槽、圆角、轴肩或孔肩等),其表面粗糙度要求高; 配合性质要求稳定、小间隙配合和受重载的过盈配合,其配合表面的表面粗糙度要求高;配合性质及公差等级相同的零件,基本尺寸小的比基本尺寸大的表面粗糙度要求高;其他条件相同时,间隙配合的表面应比过盈配合表面的粗糙度要求高;在相互配合的轴(高硬度)与孔间,轴表面应比孔表面的粗糙度要求高; 有防腐蚀、密封性要求和外表美观的表面,其表面粗糙度要求高; 有专门标准对表面粗糙度要求作出规定的(如与滚动轴承配合的轴颈和外壳孔的表面粗糙度),按相应标准规定确定表面粗糙度数值。,另外,尺寸公差形状公差表面粗糙度。通常尺寸公差、形状公差要求较高的零件,其表面粗糙度要求也较高,但反之则不然。,2、表面粗糙度轮廓评定参数的选择方法 类比法 教材中表4-6列出了许多有关表面粗糙度参数值选用的实例,表4-7列出了常用表面粗糙度参数推荐值。 计算法 新设计零件时,根据零件的尺寸公差、形状公差或配合要求,通过计算求出与之相应的表面粗糙度。表4-8列出了表面粗糙度与尺寸公差、形状公差的一般关系。 试验法 重要的机械零件,或在高温、高压、低温、宇航等特殊情况下工作的零件,以及大批量生产的零件,应用试验法来确定其表面粗糙度。,Return,表4-6 用类比法确定表面粗糙度高度参数值应用举例,Return,表4-7 常用表面粗糙度参数推荐值,Return,表4-8 表面粗糙度与尺寸公差(IT)、形状公差(T)的一般关系,Return,第四节 表面粗糙度轮廓技术要 求在零件图上的标注,一、表面粗糙度的符号,确定了表面粗糙度的评定参数及其数值后,应按GB/T 131-2006产品几何技术规范 技术产品文件中表面结构的表示法中的规定,把对表面粗糙度的要求正确地标注在零件图上。,二、表面粗糙度的代号,表面粗糙度的代号由表面粗糙度符号和表面粗糙度参数字母代号及数值和各种有关规定注写内容组成。,当采用Ra作为表面粗糙度幅度参数时,只要在表面粗糙度符号上方写上Ra的数值即可,若采用Rz作为评定参数时,则需要在评定参数前注明所用的参数。当允许在表面粗糙度参数的所有实测值中超过规定值的个数少于总数的16%时,应在图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值;当要求在表面粗糙度参数的所有实测值中不得超过规定值时,应在图样上标注表面粗糙度参数的最大值或最小值。当按标注规定选取对应取样长度时,在图样上可省略标注;不符合标准规定时,则需标出取样长度的数值。加工余量是指保证达到表面质量所要求的量,加工余量的数值仅在需要时标注。如表面粗糙度的要求由指定的加工方法获得时,镀(涂)覆或其他表面处理的要求可以注写在符号长边的横线上面,也可以在技术要求中说明。需要控制表面加工纹理方向时,可在符号的右边加注加工纹理方向符号,常见的加工纹理方向符号及注法见表4-11。,注意:,表4-11 加工纹理方向符号标注,a,b,c,d,e,f,g,Return,三、表面粗糙度轮廓幅度参数的标注 教材中表4-12列出了表面粗糙度的代号标注示例,在标注表面粗糙度的代号时,要注意加工方法、表面粗糙度参数及其数值的上限值(下限值)和最大值、加工纹理方向、取样长度等的正确注写 。,表面粗糙度参数的“上限值”(或“下限值”)和“最大值”(或“最小值”)的含义是有区别的。“上限值”表示所有实测值中,允许16%的测得值超过规定值;“最大值”表示不允许任何测得值超过规定值。,四、表面粗糙度轮廓附加评定参数的标注,表面粗糙度的间距参数和混合参数为附加参数,但附加参数不能单独标注。,五、表面粗糙度在零件图中的标注方法及注意事项,表面粗糙度代(符)号在图样上一般标注于可见轮廓线、尺寸界线或其延长线上,符号的尖端应从材料外指向被注表面,且表面粗糙度代(符)号中数字及符号的方向依其方位不同按机械制图中尺寸标注的规定。 在同一图样上,每一表面一般只标注一次代(符)号,,并尽可能靠近有关尺寸线。尺寸标注的“30”禁区内应使用引线引出后标注。 当零件的大多数表面具有相同的表面粗糙度要求时,对其中使用最多的一种代(符)号可统一注在图样的右上角,并加注“其余”两字;当零件所有表面具有相同的表面粗糙度要求时,其代(符)号可在图样的右上角统一标注。 复要素的表面(齿轮齿面、花键键槽表面)、连续表面和用细实线连接的不连续的同一表面,其表面粗糙度代(符)号只标注一次。 同一表面上有不同的粗糙度要求时,须用细实线画出其分界线,并注出相应的表面粗糙度代号和尺寸。 齿轮、渐开线花键、螺纹等工作表面,在图样上没有画出齿(牙)形时。齿轮和渐开线花键的表面粗糙度应标注在分度圆线处,螺纹的表面粗糙度则标注在尺寸线或其延长线上。,例:表面粗糙度代号在变速器输出轴的图样上的标注 。,两个d2j6轴颈与滚动轴承配合,参照表4-2、表4-6、表4-7,应选取Ra0.8m,图中取Ra为0.8m。 d3r6和d1m6分别与齿轮和带轮配合,参照表4-2、表4-6、表4-7,应选取Ra1.6m,图中取Ra为1.6m。 d4的左右两轴肩为止推面,分别对齿轮和滚动轴承起定位作用,参照表4-2、表4-6、表4-7,应选取Ra3.2m,图中取Ra为3.2m。 键槽两侧面一般是铣削加工,其精度较低,故选Ra为3.2m。 轴上其他非配合圆柱面d4、d5、端面、键槽底面等处,均属不太重要的表面,可选取Ra为6.3m,在图样右上角加注“其余。,读图时注意以下几点:,Return,第五节 表面粗糙度的检测,比较法 比较法不能获得

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