[工学]第4章表面粗糙度及检测.ppt

互换性与技术测量,四川大学制造学院 朱鲁闯,-第4章 表面粗糙度及检测,本章主要内容：,1表面粗糙度对零件使用性能的影响； 2表面粗糙度评定基准、评定参数与数值系列； 3表面粗糙度参数的选择，表面粗糙度的标注方法； 4表面粗糙度的测量。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,学习指导,本章学习目的是掌握表面粗糙度的评定参数和标注，为合理选用表面粗糙度打下基础。学习要求是从微观几何误差的角度理解表面粗糙度的概念；了解表面粗糙度对机械零件使用性能的影响。理解规定取样长度及评定长度的目的及中线的作用；掌握表面粗糙度的高度参数及其检测手段；了解表面粗糙度的间距特性参数；掌握表面粗糙度参数和参数值的选用原则和方法。熟练掌握表面粗糙度技术要求在零件图上标注的方法。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,概述,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。目前表面波纹度还没有制定国家标准。国际标准化组织第57技术委员会正在制定表面波纹度有关国际标准。 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4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,概述,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,概述,零件表面粗糙度国家标准： 过去的国家标准（表面光洁度国家标准）： GB 1031-68 GB 131-74 现在的国家标准（表面粗糙度国家标准）： GB 3505-83 表面粗糙度术语、表面及其参数； GB/T1031-1995 表面粗糙度参数及其数值； GB/T131-93 机械制图表面粗糙度符号、代号及其标注。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,概述,表面粗糙度对零件性能的影响： 轮廓峰顶磨擦越粗糙，阻力大，磨损快； 接触面积减少，越粗糙，受力后局部变形大，接触刚度低，抗震性差 微观不平度凹痕愈深，底部曲率半径小，应力集中严重，零件愈易疲劳损坏（动载荷时） 微观不平，积聚空气、腐蚀性气体-腐蚀零件 对配合性质稳定性影响大（精密轴率回转精度对粗糙度要求极高） 对零件的外观、测量精度、表面光学性能、导电导热性能和胶合强度等也有着不同程度的影响。,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,1.主要术语及定义 (1)取样长度l：评定表面粗糙度所规定的一段基准线长度。应与表面粗糙度的大小相适应。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙测量结果的影响，一般在一个取样长度内应包含个以上的波峰和波谷。 (2)评定长度ln：为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。表面不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。评定长度一般按5个取样长度来确定。,图例图表,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,1.主要术语及定义 (3)轮廓中线m：评定表面粗糙度数值的基准线。它是具有与被测表面几何形状一致的几何轮廓形状，并将被测轮廓加以划分的线。有两种中线： 轮廓的最小二乘中线m：在取样长度内，使轮廓上各点至该线的距离平方和为最小。即： 轮廓算术平均中线m ：在取样长度内，将实际轮廓划分上下两部分，且使上下面积相等的直线 。即： F1+F2+Fn= G1+G2+Gm,图例图表,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,2.评定参数及数值 国家标准规定表面粗糙度的参数由高度参数、间距参数和综合参数所组成。 高度参数有轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度10点高度Rz和轮廓最大高度Ry三个指标参数。 间距参数有轮廓单峰平均间距S和轮廓微观不平度的平均间距Sm两个指标参数。 综合参数有轮廓支承长度率tp一个指标参数。 在实际表面粗糙度评定中，如无特殊要求，一般使用高度参数中的轮廓算术平均偏差Ra 。,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓算术平均偏差Ra： 在取样长度内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即,y1,y2,yn-1,yn,l,m,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,微观不平度10点高度值Rz 在取样长度内个最大的轮廓峰高ypi平均值与5个最大轮廓谷深yvi平均值之和。,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓最大高度Ry 在取样长度内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。 Ry =ypmax+yvmax,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓单峰平均间距S 取样长度内，轮廓上相邻单峰沿中线m方向间距Si的平均值。,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓微观不平度的平均间距Sm 含有一个轮廓峰和相邻轮廓谷的一段中线长度Smi称为轮廓微观不平度间距。在取样长度内轮廓微观不平度间距Smi的平均值，就是轮廓微观不平度平均间距Sm。,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.1 表面粗糙度评定参数及其数值,轮廓支承长度率tp： 平行于中线且与轮廓峰顶线相距为C的直线与轮廓相截所得各截线bi之和，称为轮廓支承长度np。 np与取样长度l之比的百分数值就是tp 。 tp表示了耐磨擦、磨损的程度 C值以Ry的百分数值表示：5，10，15，20，25，30，40，50，60，70，80，90%，其值见表4-5,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表 面 粗 糙 度 符 号,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度的代号,a1，a2 粗糙度幅度参数代号及其数值（mm）； b 加工要求、镀覆、涂覆、表面处理或其他说明等； c 取样长度（mm）或波纹度（mm）； d 加工纹理方向符号； e 加工余量（mm）； f 粗糙度间距参数值（mm）,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度轮廓高度参数的标注,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度轮廓高度参数的标注(续),4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度标注说明 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； 高度参数：当选用Ra时，只需在代号中标出其参数值，“Ra”本身可以省略； 当选用Rz或Ry时，参数和参数值都应标出； 当允许实测值中，超过规定值的个数少于总数的16%时，应在图中标注上限值和下限值；,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度标注说明 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或最小值； 取样长度：如按国标选用，则可省略标注； 表面加工纹理方向：指表面微观结构的主要方向，由所采用的加工方法或其它因素形成，必要时才规定。常见加工纹理方向符号如下： =（纹理平行于标注代号） （纹理垂直于标注代号） X（纹理呈两相交的方向） M（纹理呈近似各个方向） C（纹理呈近似同心圆） R（纹理呈近似放射状） P（纹理无方向或凸起的细粒状）,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度标注举例,a）按标准规定选用对应取样长度时，则在图样上省略标注，否则应按上图所示方法标注取样长度，图中取样长度取值为0.8 mm。,b）如果某表面的粗糙度要求按指定的加工方法(如铣削)获得时、可用文字标注。,c）如果需要标注加工余量(假设加工总余量为5mm)，应将其标注在相应位置。,d）如果需要控制表面加工纹理方向时，加注加工纹理方向符号。,4.1 表面粗糙度国家标准,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,4.1.2 表面粗糙度代号及标注,表面粗糙度代号标注示例,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,1.零件表面粗糙度评定参数的选择： 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（ Ra 0.025 m ）时，可选用Rz，因为此范围便于选择用于测量Rz的仪器测量。 当零件材料较软时，因为Ra一般采用触针测量。 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。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,2.零件表面粗糙度评定参数值的选择原则： 表面粗糙度参数值的选择原则是：在满足零件表面功能要求的前提下，尽量选取较大的参数值。 一般原则： 1. 在满足表面功能要求的情况下，尽量选用较大的表面粗糙度参数值。 2. 同一零件上，工作表面的粗糙度参数值小于非工作表面的粗糙度参数值。 3. 摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小；滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小；运动速度高，单位压力大的摩擦表面应比运动速度低，单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,2.零件表面粗糙度评定参数值的选择原则： 一般原则： 4. 受循环载荷的表面及易引起应力集中的部分（如圆角、沟槽），表面粗糙度参数值要小。 5. 配合性质要求高的结合表面、配合间隙小的配合表面以及要求连接可靠、受重载的过盈配合表面等，都应取较小的粗糙度参数值。 6. 配合性质相同，零件尺寸愈小则表面粗糙度参数值应愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度参数值要小。,4.2 零件表面粗糙度参数值的选择,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,3.零件表面粗糙度评定参数值选用方法： 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，但也不存在确定的函数关系。如机床的手轮或手柄。 一般情况下，它们之间有一定的对应关系，设形状公差为T，尺寸公差为IT，它们之间的关系可参照以下对应关系： 若 T0.6 IT，则 Ra0.05 IT； Rz 0.2 IT T0.4 IT，则 Ra0.025IT； Rz 0.1 IT T0.25IT，则 Ra0.012IT； Rz 0.05IT T0.25IT，则 Ra0.15 T； Rz 0.6 T,4.3 表面粗糙度的测量,第4章 表面粗糙度及检测,互换性与技术测量,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的工件。 光切法：利用光切原理，用双管显微镜测量。 常用于测量Rz为0.560m。 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。干涉法通常用于测定0.8 m 0.025m的Rz值。 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。 针描法：利用触针直接在被测表面轻轻划过，从而测出表面粗糙度的Ra值（50.025m）。（电动轮廓仪）,本 章 小 结,表面粗糙度的概念（加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度）。 国家标准在评定表面粗糙度的参数时，规定了取样长度l