《公差配合与测量技术》教学课件06尺寸的测量

项目六尺寸的测量one任务一认识表面粗糙度1(1)表面粗糙度的概念。(2)表面粗糙度的产生原因。(3)表面粗糙度对零件使用性能的影响。知识点1任务引入

表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度，其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度的大小对机械零件的使用性能有很大影响。如图所示为回转体零件表面粗糙度的标注，试确定符号“”中符号“”和“车”所表示的内容。任务一认识表面粗糙度

要完成此任务，需要掌握表面粗糙度的含义、基本概念和其对机械零件使用性能的影响。任务分析任务一认识表面粗糙度知识链接一、表面粗糙度的基本概念

由于加工过程中刀具和零件间的摩擦、工艺系统的高频振动等因素的影响，经过机械加工之后的零件表面总是存在具有较小间距的峰、谷组成的微量高低不平的痕迹。表述这些峰、谷的高低程度和间距状况的微观几何形状特性的术语，称为表面粗糙度，用符号“”表示。表面粗糙度越小，表面越光滑。任务一认识表面粗糙度任务一认识表面粗糙度任务一认识表面粗糙度二、表面粗糙度产生的原因1、切削后遗留的刀痕2、切削过程中的塑性变形3、机床的振动等任务一认识表面粗糙度三、表面粗糙度对零件使用性能的影响1.对摩擦和磨损的影响零件实际表面越粗糙,摩擦系数就越大,相互运动的表面磨损就越快。2.对配合性质的影响表面粗糙度会影响配合性质的可靠性和稳定性。对间隙配合会因表面峰尖在工作过程中很快磨损而使间隙增大;对过盈配合,粗糙表面轮廓的波峰在装配时被挤平,实际有效过盈减小,降低了连接强度。3.对抗疲劳强度的影响零件表面粗糙会引起应力集中,抗疲劳强度会降低,尤其在交变应力的作用下,零件可能发生疲劳损坏。4.对接触刚性的影响表面越粗糙,两表面间的实际接触面积就越小,单位面积受力就越大,受到外力时易产生接触变形,接触刚度变低,影响机器的工作精度和抗振性。5.对耐腐蚀性能的影响粗糙的表面易使腐蚀性物质附着于零件表面的微观凹谷处,且向零件表层渗透,加剧零件表面的锈蚀。此外,表面粗糙度对零件结合面的密封性能、流体阻力、外观质量和表面涂层的质量等都有一定的影响。任务一认识表面粗糙度三、表面粗糙度对零件使用性能的影响四、表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例

表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例见书中表6-1。任务一认识表面粗糙度四、表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例任务一认识表面粗糙度

任务实施

根据表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例列表中的选择，图5-1中“”表示有表面质量粗糙度的要求，“车”是表示通过车削加工的方法得到。任务一认识表面粗糙度2拓展知识2拓展知识two任务二表面粗糙度的评定参数2(1)表面粗糙度的评定参数。(2)表面粗糙度评定参数的选用。知识点2任务引入如图6-1所示,Ra、Rz代表的具体含义是什么?由任务可知,要想解决此任务需要掌握表面粗糙度的基本术语和定义,并在此基础上掌握表面粗糙度的评定参数的选用。任务分析任务二表面粗糙度的评定参数任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义实际轮廓是指平面与实际表面相交所得的轮廓线,如图6-3所示。按相截方向不同,实际轮廓分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。横向实际轮廓指用垂直于表面加工纹理方向的平面与实际表面相交所得的实际轮廓线。纵向实际轮廓指用平行于表面加工纹理方向的平面与实际表面相交所得的实际轮廓线。1.实际轮廓任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义由于横向实际轮廓更能全面反映实际表面高低不平的情况,因而国家标准中规定,在评定零件的表面粗糙度时,一般应采用横向实际轮廓,即与加工纹理方向垂直的轮廓,某些特殊情况下才允许采用纵向轮廓。1.实际轮廓任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义如图6-4所示,取样长度是测量和评定表面粗糙度时,规定横向轮廓沿其轮廓总的走向上所测得的单位长度,用符号lr表示。取样长度的意义在于限制和减弱其他几何形状误差,特别是表面波纹度对测量结果的影响。2.取样长度lr任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义通常情况下,零件的表面积是很大的,在测量其表面粗糙度时不可能在整个表面上测得其横向轮廓,而是按照国家标准的要求测取一小段即可,这一小段长度是由若干段“单位长度”组成的,这一单位长度即为取样长度。国家标准中规定,取样长度lr按表面粗糙程度选取相应的数值。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。2.取样长度lr任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义评定长度ln是评定表面轮廓所必需的一段长度,如图6-4所示。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程度不一定很均匀,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。一般情况下,标准中推荐ln=5lr。3.评定长度ln任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义轮廓中线是指在一个取样长度内与横向轮廓的局部轮廓走向一致的基准线,也是将轮廓划分为上、下两部分的基准线。轮廓中线有两种:轮廓最小二乘中线和轮廓算术平均中线。(1)轮廓最小二乘中线。如图6-5所示,轮廓最小二乘中线是在取样长度范围内,使轮廓线上的各点的纵坐标值y(x)的平方和为最小的线,即4.轮廓中线任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义4.轮廓中线任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义(2)轮廓算术平均中线。如图6-6所示,轮廓算术平均中线是在取样长度范围内,与轮廓走向一致,将实际轮廓划分为上、下两部分,且使上部分面积之和等于下部分面积之和的直线,即F1+F2+…+Fn=F'1+F'2+…+F'n4.轮廓中线任务二表面粗糙度的评定参数

知识链接一、基本述语和定义实际轮廓是指平面与实际表面相交所得的轮廓线,如图6-3所示。按相截方向不同,实际轮廓分为横向实际轮廓和纵向实际轮廓。横向实际轮廓指用垂直于表面加工纹理方向的平面与实际表面相交所得的实际轮廓线。纵向实际轮廓指用平行于表面加工纹理方向的平面与实际表面相交所得的实际轮廓线。1.实际轮廓任务二表面粗糙度的评定参数二、表面粗糙度的主要评定参数1.轮廓算术平均偏差如图6-7所示，轮廓算术平均偏差Ra是指在取样长度lr内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即任务二表面粗糙度的评定参数任务二表面粗糙度的评定参数2.轮廓最大高度如图6-8所示，轮廓最大高度Rz是指在一个取样长度内，最大轮廓峰高Zp和最大轮廓谷深Zv之和，即任务二表面粗糙度的评定参数任务二表面粗糙度的评定参数

任务实施Ra、Rz代表的含义如下：（1）Ra表示轮廓算术平均偏差。（2）Rz表示轮廓最大高度。以上表示方法是在评定长度ln上取值的。2拓展知识2拓展知识THREE任务三表面粗糙度参数的选择和标注3(1)表面粗糙度参数的选用。(3)表面粗糙度要求标注的内容及标注方法。知识点(2)表面粗糙度的标注符号及含义。2任务引入在产品技术文件中,对表面粗糙度的要求应按标准规定的图形符号表示,包括表面粗糙度的图形符号、扩展图形符号、完整图形符号和工件轮廓各表面的图形符号等。下面为一个标注完整的表面粗糙度符号,请说明其表示的具体含义。任务三用百分表测量零件的几何参数任务分析由任务可知,要想解决此任务需要认识表面粗糙度符号,并合理地选用符号。

知识链接一、表面粗糙度参数值的选用

在Ra和Rz两个高度参数中，由于Ra既能反映加工表面的微观几何形状特征，又能反映凸峰高度，且在测量时便于进行数值处理，因此被推荐优先选用Ra来评定轮廓表面。参数Rz只能反映表面轮廓的最大高度，不能反映轮廓的微观几何形状特征，但是它可以控制表面不平度的极限情况，因此常用于某些零件不允许出现较深的加工痕迹及小零件的表面，其测量、计算也较方便。常用于在Ra评定的同时控制Rz，也可单独使用。任务三表面粗糙度参数的选择和标注1.参数的选择原则任务三表面粗糙度参数的选择和标注2.参数值的选择原则

（1）同一零件上工作面的表面粗糙度参数值应小于非工作面的参数值。（2）工作过程中摩擦表面粗糙度参数值应小于非摩擦表面参数值；滚动摩擦表面的表面粗糙度参数值应小于滑动摩擦表面参数值。

（3）运动精度要求较高的表面，应选取较小的表面粗糙度参数值。任务三表面粗糙度参数的选择和标注（4）接触刚度要求较高的表面，应选取较小的表面粗糙度参数值。（5）表面承受腐蚀的零件，应选取较小的表面粗糙度参数值。（6）配合性质和公差相同的零件、基本尺寸较小的零件，应选取较小的表面粗糙度参数值。

（7）要求配合稳定可靠的零件表面，应选取较小的表面粗糙度参数值。任务三表面粗糙度参数的选择和标注二、表面粗糙度的标注符号及含义国家标准中规定:表面粗糙度在图样上用图形符号表示。表面粗糙度的符号包括基本符号、扩展符号和完整符号。1.表面粗糙度的基本符号

表面粗糙度的基本符号是由两条不等长且与被标注表面投影轮廓线成60°左右倾斜的细实线组成的,如图6-9(a)所示。2.表面粗糙度的扩展符号

表面粗糙度的扩展符号有两个,如图6-9(b)、图6-9(c)所示,分别体现了获得零件表面粗糙度的加工工艺。任务三表面粗糙度参数的选择和标注二、表面粗糙度的标注符号及含义3.表面粗糙度的完整符号当要求标注表面粗糙度的同时体现更多的信息特征时,应在基本符号或扩展符号的长边端部加一条横线,构成表面粗糙度的完整符号,如图6-10所示。任务三表面粗糙度参数的选择和标注二、表面粗糙度的标注符号及含义表面粗糙度的标注符号及含义见表6-4。任务三表面粗糙度参数的选择和标注(1)表面粗糙度单一要求(2)补充要求（传输带、取样长度、加工工艺、加工余量等）。1.表面粗糙度要求标注的内容三、表面粗糙度要求标注的内容及其标准方法任务三表面粗糙度参数的选择和标注2.表面粗糙度要求标注的内容在图中注写的位置任务三表面粗糙度参数的选择和标注

（1）位置a处注写第一个表面粗糙度的单一要求（单位：μm），该要求不能省略。（2）位置b处注写第二个表面粗糙度要求（单位：μm）。（3）位置c处注写加工方法。（4）位置d处注写所要求的表面纹理和纹理方向（见书中表6-4）。（5）位置e处注写所要求的加工余量（单位：mm）。任务三表面粗糙度参数的选择和标注3.表面粗糙度要求标注的内容在图中的注法任务三表面粗糙度参数的选择和标注4.表面粗糙度的标注代号实例任务三表面粗糙度参数的选择和标注5.表面粗糙度加工纹理符号及说明(1)表面粗糙度符号、代号一般可标注在轮廓线、尺寸界线、引出线或它们的延长线上,其参数的标注和读取方向应与尺寸数字的标注和读取方向一致,如图6-13所示。四、表面粗糙度的标注实例任务三表面粗糙度参数的选择和标注(2)通常情况下,表面粗糙度应直接标注在被测表面轮廓线上,其符号的尖端应从材料外指向并接触表面,如图6-14所示。必要时,表面粗糙度要求也可用带箭头或黑点的指引线引出标注,如图6-15所示。四、表面粗糙度的标注实例任务三表面粗糙度参数的选择和标注(3)在不致引起误解时,表面粗糙度要求还可以标注在给定的尺寸线上,如图6-16(4)表面粗糙度要求还可标注在几何公差框格上方,如图6-17所示。四、表面粗糙度的标注实例任务三表面粗糙度参数的选择和标注(5)表面粗糙度要求还可以采用简化标注的形式。当零件的某些表面或多数表面具有相同的粗糙度要求时,对这些表面的粗糙度要求可以用特定符号统一标注在零件图的标题栏附近。该表面粗糙度要求符号后面应有圆括号,说明该要求适用的范围。圆括号内可给出无任何其他标注的基本符号,如图6-18(a)所示,也可标出粗糙度不同的表面粗糙度要求,如图6-18(b)所示。四、表面粗糙度的标注实例任务三表面粗糙度参数的选择和标注任务三表面粗糙度参数的选择和标注任务实施由知识准备可知图5-9中表面粗糙度各项含义如下。①“”表示去除材料。②单向上限值。③传输带0.8~25mm④Wz轮廓。⑤波纹度最大高度10μm。⑥评定长度包含3个取样长度。

⑦16%规则（默认）。2拓展知识表面粗糙度测量的测量方法比较法将表面粗糙度比较样块（简称样块，图1）根据视觉和触觉与被测表面比较，判断被测表面粗糙度相当于那一数值，或测量其反射光强变化来评定表面粗糙度(见激光测长技术)。样块是一套具有平面或圆柱表面的金属块，表面经磨、车、镗、铣、刨等切削加工，电铸或其他铸造工艺等加工而具有不同的表面粗糙度。有时可直接从工件中选出样品经过测量并评定合格后作为样块。利用样块根据视觉和触觉评定表面粗糙度的方法虽然简便，但会受到主观因素影响，常不能得出正确的表面粗糙度数值。2拓展知识表面粗糙度测量的测量方法印模法在实际测量中,常会遇到深孔,盲孔.凹槽,内螺纹等既不能使用仪器直接测量,也不能使用样板比较的表面.这是常用印模法.印摸法是利用一些无流动性和弹性的塑性材料（如石蜡等）贴合在被测表面上.将被测表面的轮廓复制成模.然后测量印模,从而来评定被测表面的粗糙度.2拓展知识表面粗糙度测量的测量方法触针法利用针尖曲率半径为2微米左右的金刚石触针沿被测表面缓慢滑行，金刚石触针的上下位移量由电学式长度传感器转换为电信号，经放大、滤波、计算后由显示仪表指示出表面粗糙度数值，也可用记录器记录被测截面轮廓曲线。一般将仅能显示表面粗糙度数值的测量工具称为表面粗糙度测量仪，同时能记录表面轮廓曲线的称为表面粗糙度轮廓仪。FOUR任务四表面粗糙度的检测3知识点表面粗糙度的检测方法。2任务引入当某个零件图纸中有表面粗糙度符号出现时,加工人员会按照其进行加工,但加工后如何验证其是否合格,即达到下面符号的要求?一般来说,金属材料的表面粗糙度检测方法有样块比较法、显微镜比较法、电动轮廓仪比较法、光切显微镜测量法、干涉显微镜测量法和印模法等。1.样块比较法

样块比较法适用于Ra>2.5μm的表面。以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准,用视觉法或触觉法与被测表面进行比较,以判定被测表面是否符合规定。用样块进行比较检验时,样块和被测表面的材质、加工方法应尽可能一致。样块比较法简单易行,适合在生产现场使用。知识链接任务四表面粗糙度的检测2.显微镜比较法

显微镜比较法适用于Ra<0.32μm的表面。将被测表面与表面粗糙度比较样块靠在一起,用比较显微镜观察两者被放大的表面,以样块工作面上的粗糙度为标准,观察比较被测表面是否达到相应样块的表面粗糙度,从而判定被测表面的粗糙度是否符合规定。此方法不能测出粗糙度参数值。知识链接任务四表面粗糙度的检测3.电动轮廓仪比较法

电动轮廓仪比较法适用于Ra为0.025~6.3μm及Rz为0.1~25μm的表面。电动轮廓仪为触针式仪器,如图6-19所示,测量时仪器触针尖端在被测表面上,在垂直于加工纹理方向的截面上做水平移动测量,从指示仪表直接得出一个测量行程Ra数值,这是Ra数值测量最常用的方法。也可用仪器的记录装置描绘粗糙度轮廓曲线的放大图,再计算Ra值或Rz值。此类仪器适于在计量室使用,但便携式电动轮廓仪可在生产现场使用。知识链接任务四表面粗糙度的检测4.光切显微镜测量法

光切显微镜测量法适用于Rz为0.8~100μm的表面。光切显微镜(双管显微镜)测量法是利用光切原理测量表面粗糙度的,如图6-20所示。从目镜观察表面粗糙度轮廓图像,用测微装置测量Rz值和Ra值。也可通过测量描绘出轮廓图像,再计算出Ra数值,但该方法较复杂而不常用。必要时可将粗糙度轮廓图像拍照下来评定。光切显微镜适于计量室使用。知识链接任务四表面粗糙度的检测知识链接任务四表面粗糙度的检测5.干涉显微镜测量法干涉显微镜测量法适用于Rz为0.032~0.8μm的表面。干涉显微镜是利用光波干涉原理,以光波波长为基准来测量表面粗糙度的。被测表面有一定的粗糙度就呈现出凸凹不平的峰谷状干涉条纹,通过目镜观察,利用测微装置测量这些干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度,即可计算出表面粗糙度Ra的数值。必要时还可将干涉条纹的峰谷拍照下来评定。干涉显微镜测量法适用于精密加工的表面粗糙度测量,适合在计量室使用。知识链接任务四表面粗糙度的检测6.印模法在实际测量中