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2020 3 24 1 第四章表面粗糙度 roughnessofsurface 2020 3 24 2 章节提纲 概述表面粗糙度的评定表面粗糙度的标注表面粗糙度的选用表面粗糙度的测量 2020 3 24 3 4 1 概述 一 什么是表面粗糙度 造成零件表面的凹凸不平 形成微观几何形状误差的较小间距的峰谷 通常波距小于1mm 波距 1mm 1mm 波距 10mm 波距 10mm 2020 3 24 4 二 表面粗糙度对机械零件使用性能的影响 影响零件的耐磨性零件越粗糙 摩擦系数就越大 零件磨损越快 影响零件的抗疲劳强度 影响零件的抗腐蚀性能 影响零件的接触刚度 2020 3 24 5 表面粗糙度的国家标准 GB T3505 2000 GB3505 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 1993机械制图表面粗糙度符号 代号及其注法 2020 3 24 6 4 2 表面粗糙度的评定 一 基本术语轮廓滤波器 将轮廓分为长波和短波成分的滤波器滤波器 确定粗糙度和波纹度成分之间相交界限取样长度lr 测量或评定表面粗糙度时所规定的一段基准线长度 至少包含5个以上轮廓峰和谷表面越粗糙 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 2020 3 24 7 4 2 表面粗糙度的评定 一 基本术语评定长度ln 评定表面轮廓所必需的一段长度ln 5lr标准长度 如果评定长度等于标准长度 5lr 则无需再表面粗糙度代号中表明 如被测表面均匀性比较好 可选lnlr 2020 3 24 8 4 2 表面粗糙度的评定 一 基本术语轮廓中线 具有几何轮廓形状并划分轮廓的基准线轮廓最小二乘中线 在取样长度内 使轮廓线上各点轮廓偏距Zi的平方和为最小的线轮廓算术平均中线 在取样长度内 划分实际轮廓为上 下两部分 且使上下两部分面积相等的线 轮廓偏距的测量方向 在轮廓图形上确定最小二乘中线比较困难 可用轮廓算术平均线代替 通常用目测估计确定 2020 3 24 9 二 评定参数 幅度 间距 形状 评定轮廓的算术平均偏差Ra 基本参数 幅度参数 轮廓的最大高度Rz 在一个取样长度内 纵坐标Z x 绝对值的算术平均值 在一个取样长度内 最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和的高度 2020 3 24 10 二 评定参数 Rz Ra 幅度参数 Ra Rz 是标准规定必须标注的参数 二者只需取其一 所以称为基本参数 2020 3 24 11 L 取样长度 轮廓算术平均偏差 Ra Y X 2020 3 24 12 2 轮廓最大高度 Rz L 取样长度 Rp Rz Rm Y X Rp 最大轮廓峰高 Rm 最大轮廓谷深 Rz Rp Rm 2020 3 24 13 轮廓单元的平均宽度RSm 在一个取样长度内 轮廓单元宽度Xs的平均值 二 评定参数 间距参数 混合参数 形状参数 附加参数 轮廓的支承长度率Rmr c 在给定水平位置C上轮廓的实体材料长度Ml c 与评定长度的比率 C 2020 3 24 14 三 评定参数的数值规定 表面粗糙度的参数值已经标准化 设计时应按国家标准GB T1030 1995 表面粗糙度参数及其数值 规定的参数值系列选取表4 1 4 2给出了幅度参数值 表4 3给出了间距参数值 表4 4给出了混合参数值 p111 在一般情况下测量Ra和Rz时 推荐按表4 5选用对应的取样长度及评定长度值 2020 3 24 15 4 3 表面粗糙度的标注 一 表面粗糙度的符号 基本符号 表示表面可用任何方法获得 基本符号加一短线 表示表面是用去除材料的方法获得 如车 铣 钻 磨等 基本符号加一小圆 表示表面是用不去除材料的方法获得 如铸 锻 冲压变形 热轧等或用于保持原供应状况的表面 2020 3 24 16 4 3 表面粗糙度的标注 一 表面粗糙度的符号 长边上可加一横线 用于标注有关参数和说明 在上述三个符号上均可加一小圆 表示所有表面具有相同的表面粗糙度要求 2020 3 24 17 二 表面粗糙度的代号及其注法 见课本P132 ab c d e Rzmax3 2 用任何方法获得的表面粗糙度 Rz的最大值为3 2 m所有实测值不得超过3 2 m 用去除材料方法获得的表面粗糙度 Ra的上限值为3 2 m 允许所有实测值中超过3 2 m的个数少于总数的16 2020 3 24 18 二 表面粗糙度的代号及其注法 2020 3 24 19 二 表面粗糙度的代号及其注法 水平截距c在Rz的50 位置上 Rmr c 的最小值为70 2020 3 24 20 二 表面粗糙度的代号及其注法 加工总余量为7mm加工纹理方向沿垂直方向 2020 3 24 21 加工纹理方向的符号P134 2020 3 24 22 表面粗糙度图样上的标注方法 一般注在可见轮廓线 尺寸线 尺寸界线 引出线或它们的延长线上尖端必须从材料外指向表面每一表面只标注一次 并尽可能靠近有关的尺寸线当零件所有表面具有相同的表面粗糙度时 可在图样的右上角统一标注 其符号 代号和文字说明的高度是其他表面所注代号和文字的1 4倍 2020 3 24 23 表面粗糙度图样上的标注方法 2020 3 24 24 注在轮廓线的延长线上 注在尺寸界线上 注在可见轮廓线上 注在尺寸界线的延长线上上 表面粗糙度在图样上的标注方法 2020 3 24 25 在不同方向的表面上标注时 代号中的数字及符号的方向必须下图的规定标注 2020 3 24 26 符号的尖端必须从材料外指向表面 2020 3 24 27 齿轮 花键表面粗糙度的标注 2020 3 24 28 4 4 表面粗糙度的选用 确定零件表面粗糙度时 既要满足零件表面的功能要求 又要考虑经济性 评定参数的选择参数值的选择 2020 3 24 29 一 评定参数的选用 一般情况下可以从幅度参数Ra和Rz中任选一个但在常用值范围内 Ra为0 025 6 3 m 优先选用Ra粗糙度要求特别高或特别低 Ra6 3 m 时 选用RzRz用于测量部位小 峰谷小或有疲劳强度要求的零件表面的评定 2020 3 24 30 一 评定参数的选用 只有当幅度参数不能满足表面的功能要求时 才选取附加参数作为附加项目RSm主要在对涂漆性能 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时选用Rmr c 主要在耐磨性 接触刚度要求较高等场合附加选用 2020 3 24 31 二 参数值的选用 选用原则满足功能要求其次考虑经济性及工艺的可能性在满足功能要求的前提下 参数的允许值应尽可能大些 除Rmr c 外 具体设计时 多采用经验统计资料 用类比法来选用 p165 2020 3 24 32 类比法选择参数值时应注意 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防腐蚀 密封性能好或外表美观的表面粗糙度要求比较高凡有关标准已对表面粗糙度要求作出规定 则按该标准确定表面粗糙度参数值 2020 3 24 33 类比法选择参数值时应注意 尺寸公差 表面形状公差小时 表面粗糙度值也小 它们之间有一定的对应关系T 形状公差值 IT 尺寸公差值T 0 6IT 则Ra 0 05IT Rz 0 2ITT 0 4IT 则Ra 0 025IT Rz 0 1ITT 0 25IT 则Ra 0 012IT Rz 0 05ITT 0 25IT 则Ra 0 015T Rz 0 6T 2020 3 24 34 表面粗糙度的表面特征 经济加工方法及应用举例 2020 3 24 35 表面粗糙度的表面特征 经济加工方法及应用举例 2020 3 24 36 轴和孔的表面粗糙度参数推荐值 2020 3 24 37 轴和孔的表面粗糙度参数推荐值 2020 3 24 38 4 5 表面粗糙度的测量 比较法光切法针描法干涉法激光反射法三维几何表面测量 2020 3 24 39 1 比较法 被测表面与已知其评定参数值的粗糙度样板相比较借助于放大镜 比较显微镜进行比较 提高检测精度比较样板的选择应使其材料 形状和加工方法与被测工件尽量相同 简单实用 适合于车间条件下判断较粗糙的表面 2020 3 24 40 2 光切法 利用 光切原理 测量表面粗糙度的方法 光切显微镜 双管显微镜 测量范围Rz为0 8 80 m 2020 3 24 41 3 针描法 利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过被测表面的微观不平度将使触针作垂直方向的位移再通过传感器将位移量转换成电量 经信号放大后送入计算机在显示器上示出被测表面粗糙度的评定参数值 轮廓仪 可测Ra Rz RSm Rmr c 等电感式轮廓仪 电容式轮廓仪 压电式轮廓仪光学触针轮廓仪 非接触测量 Ra0 02 5 m 2020 3 24 42 4 干涉法 利用 光波干涉原理 测量表面粗糙度的方法 干涉条纹的相对弯曲程度反