《公差配合与技术测量》课件-项目3：表面结构

表面结构及粗公差配合与测量技术糙度概述表面结构及粗糙度概述01R轮廓参数（粗糙度参数）1W轮廓参数（波纹度参数）2表面结构：由粗糙度轮廓、波纹度轮廓和原始轮廓构成的零件表面特征。机械图样中，常用表面粗糙度参数Ra和Rz作为评定表面结构的参数。一、表面结构P轮廓参数（原始轮廓参数）3表面轮廓是由平面与实际表面相交所得的轮廓。一、表面结构原始轮廓把非常小的间距的波峰和波谷滤掉。是研究后面的粗糙度，波纹度以及形状误差的基础。一、表面结构把属于粗糙度轮廓的那部分的波长滤出来，得到的就是表面粗糙度轮廓。把属于波纹度轮廓的波长滤出来，得到的就是波纹度轮廓。把属于形状误差轮廓滤出来，得到的就是形状误差轮廓。一、表面结构波长小于一个毫米以下是表面粗糙度轮廓。波长在1~10个毫米之间是波纹度轮廓。波长大于10个毫米以上是形状误差轮廓。一、表面结构波距和波高之比比值小于50以下的属于表面粗糙度；比值在50~1000的属于波纹度；大于1000以上的属于形状误差。一、表面结构零件表面不仅在加工中，而且在运输、储存或使用过程中生成的无一定规则的单元体。表面缺陷具有尺寸大小、深度、高度要求，有缺陷面积、总面积，有缺陷数量、单位面积上缺陷数等要求，以上各参数是一个规定的表面上允许的最大极限值。表面缺陷二、表面缺陷01020304如铸件表面产生的毛孔、砂眼，模锻件的裂缝、缺损等。凹缺陷类如冲压件的氧化皮、飞边，模铸或模锻模具挤出的缝脊。凸缺陷类如磨削进给量过大引起的表面的网状裂纹和鳞片，切削热造成的表面烧伤。区域和外观缺陷类如滚压或锻压出现的皱皮、折叠，吃刀量过大造成的不可去除的刀痕残余。混合缺陷类二、表面缺陷二、表面缺陷切削后遗留的刀痕1切削过程中切屑分离时的塑性变形2三、表面粗糙度工艺系统的振动等3机械加工（或铸造、锻压）的零件表面上，总会存在着具有的较小间距和峰谷的微观几何形状误差，也称为微观不平度。这种较小间距和峰谷的微观几何形状特性称为表面粗糙度。形成原因表面粗糙度影响零件的耐磨性表面粗糙度越大的它的压强也越大，那么在使用过程当中越容易磨损，所以它的耐磨性越差。但是表面粗糙度大的值它耐磨性是一定不好的。四、表面粗糙度对零件使用性能和寿命的影响表面粗糙度的值越大，它们之间的配合的稳定性越差。影响配合性质的稳定性影响零件的疲劳强度在交变载荷的使用过程当中，如果表面粗糙度大的话，波谷也就越大，波谷会导致裂纹的延伸。四、表面粗糙度对零件使用性能和寿命的影响耐腐蚀性和密封性有害的一些气体和液体就越容易渗入金属内部，从而降低它的耐腐性。当然也可能从金属内部往外渗，从而影响密封性。表面粗糙度越大，它的间距也越大，缝隙也越大。四、表面粗糙度对零件使用性能和寿命的影响表面粗糙度对零件的外观、测量精度也有一定的影响。四、表面粗糙度对零件使用性能和寿命的影响表面粗糙度评公差配合与测量技术定相关术语表面粗糙度的评定术语01一、取样长度lr取样长度是指用于辨别表面粗糙度特征的X轴方向上的一段基准线长度。一、取样长度lrlr太长的话，有可能会把波纹度的成分包含在里头。lr太短的话，有可能没办法真实反映出表面的粗糙度的情况。一般应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷。二、评定长度ln规定用于辨别表面粗糙度特征的X轴方向上的一段长度，称为评定长度ln，它包括一个或几个取样长度。评定长度一般按5个取样长度来确定，即ln=5lr。评定长度可以小于5个取样长度，甚至有的时候只有1个取样长度。表面均匀性比较好表面均匀性特别差评定长度就会大于5个取样长度。二、评定长度ln二、评定长度ln三、评定表面粗糙度的基准线基准线是具有几何轮廓形状，并划分轮廓的参考线。轮廓最小二乘中线轮廓的最小二乘中线是根据实际轮廓用最小二乘法来确定，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。三、评定表面粗糙度的基准线具有几何轮廓形状，在取样长度内与轮廓走向一致的基准线，它将实际轮廓分成上下两部分，且使上部面积之和等于下部分面积之和。三、评定表面粗糙度的基准线轮廓算术平均中线表面粗糙度评公差配合与测量技术定参数表面粗糙度的评定参数01轮廓算术平均偏差Ra在取样长度lr范围内，被测轮廓线上各点到基准线的距离的算术平均值，称为算术平均偏差Ra(见图3-6)。一、轮廓算术平均偏差Ra测得值Ra越大，则表面越粗糙。Ra能客观地反映表面微观几何形状的特性。受到计量器具功能的限制，不用于太粗糙或太光滑的表面的评定参数。一、轮廓算术平均偏差Ra轮廓峰的最高点距X轴线的距离称为轮廓峰高，代号为Zp。在一个取样长度内，最大的轮廓峰高代号为Rp。轮廓谷的最低点距X轴线的距离称为轮廓谷深，代号为Zv。在一个取样长度内，最大的轮廓谷深代号为Rv。在取样长度lr范围内，最大的轮廓峰高Rp与最大的轮廓谷深Rv之和的高度，称为轮廓最大高度Rz。二、轮廓最大高度Rz轮廓最大高度RzRz常用于不允许有较深加工痕迹，常受交变应力的表面如齿廓表面常标注Rz，或因表面很小不宜采用Ra时，也用Rz评定。Rz只能反映表面轮廓起伏的最大高度，不能反映微观几何形状特征。Rz常与Ra联用。二、轮廓最大高度Rz一个轮廓峰与相邻的轮廓谷的组合叫做轮廓单元。在取样长度lr范围内，中线与各个轮廓单元相交线段的长度叫做轮廓单元的宽度，用符号Xsi表示。如图3-8所示。三、轮廓单元的平均宽度Rsm轮廓单元的平均宽度Rsm：是指在一个取样长度lr范围内所有轮廓单元的宽度Xsi的平均值。轮廓单元的平均宽度Rsm反映表面轮廓峰和轮廓谷的疏密程度，这个值越大，间距越大，密封性越差。三、轮廓单元的平均宽度Rsm轮廓支承长度率Rmr(c)轮廓的实体材料长度Ml(c)是指在一个给定截面高度c上用一条平行于X轴的线与轮廓单元相截所获得的各段截线长度之和。轮廓支承长度率Rmr(c):在评定长度ln内，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ln之比（用百分率表示）。四、轮廓支承长度率Rmr(c)C的两种表述法第一种：用高度μm来表示第二个：用百分数来表示四、轮廓支承长度率Rmr(c)长度率反映了表面的接触刚度；Rmr越大，支承面积越大，接触刚度越高，耐磨性就越好。四、轮廓支承长度率Rmr(c)Rmr(c)值是对应于不同截面高度c而给出的，截面高度c可以用μm或Rz的百分数表示。Rz的百分数系列有5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%。四、轮廓支承长度率Rmr(c)轮廓支承长度率对接触刚度和耐磨性的影响

a)轮廓支承长度率大b)轮廓支承长度率小Ra和Rz就要标注出来；Rsm和Rmr(c)是附加参数不能够单独标注，只能够是在标了Ra和Rz的基础上，需要附加说明的时候，可以标注后面两个参数。四、轮廓支承长度率Rmr(c)四、轮廓支承长度率Rmr(c)评定一个表面的粗糙度情况，不是单从一个方面就能描述清楚，需要综合上述几个方面的内容来进行考虑。同学们根据所学的知识来判断此表面情况是否满足生产要求，如果不满足则仔细分析原因，找出提高表面粗糙度的措施。希望能通过这些过程的训练，培养同学们勇于钻研的探索精神。表面结构的符公差配合与测量技术号及标注表面结构的符号及标注01表面结构的符号及标注(GB/T131-2006)表面结构的基本符号如图所示，在图样上用细实线画出。为了明确表面结构要求，除了标注结构参数和数值外，必要时应标注补充要求，补充要求包括传输带、取样长度、加工工艺、表面纹理及方向、加工余量等。一、表面结构的符号及标注二、表面结构的符号及意义二、表面结构的符号及意义二、表面结构的符号及意义二、表面结构的符号及意义二、表面结构的符号及意义三、表面纹理的标注表面纹理的产生主要是由于加工的走刀的方向导致的。四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置a-上限或下限符号U或L四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置b-滤波器类型“X”，标准滤波器是高斯滤波器四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置c-传输带标注为短波或长波滤波器四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置d-轮廓（R、W或P）e-特征／参数，默认“16%”规则；有max则按“最大规则”四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置f-默认评定长度5不标注f-评定长度包含若干个取样长度四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置g-极限判断规则(“16%规则”或“最大化规则”）四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置h-以微米为单位的极限值四、表面结构参数及表面结构补充要求的注写位置表面结构在图公差配合与测量技术样上的标注表面结构在图样上的标注01一、表面结构在图样上的标注表面结构的注写和读取方向与尺寸的注写和读取方向一致表面结构代号可以标注在可见轮廓线或其延长线上；必要时，可以用带箭头的指引线或用带黑点的指引线引出标注。一、表面结构在图样上的标注表面结构要求还可标注在特征尺寸的尺寸线或其延长线上一、表面结构在图样上的标注表面结构要求还可标注在几何公差框格上一、表面结构在图样上的标注圆柱和棱柱表面的表面结构要求只标注一次。如果每个棱柱表面有不同的表面结构要求，则应分别单独标注。如果在工件的多数(包括全部)表面有相同的表面结构要求时，则其表面结构要求可统一标注在图样的标题栏附近。二、表面结构在图样上的简化标注有相同表面结构要求的简化注法二、表面结构在图样上的简化标注在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号，图（a）所示。二、表面结构在图样上的简化标注在圆括号内给出不同的表面结构要求，图（b）所示。多个表面有共同要求的注法当多个表面有共同要求或是图纸空间有限时，用带字母的完整符号的简化注法，以等式的形式，在图形或标题栏附近，对有相同表面结构要求的表面进行简化标注。二、表面结构在图样上的简化标注只用表面结构符号的简化注法用表面结构符号，以等式的形式给出对多个表面共同的表面结构要求。二、表面结构在图样上的简化标注封闭轮廓各表面有相同要求的注法当在某个视图上构成封闭轮廓的各表面有相同的表面结构要求时，可在完整图形符号上加一圆圈，只标注一次。如图，表示除了前、后面以外，其余各面的表面结构要求均为：用去除材料方法获得，Ra的上限值6.3μm。二、表面结构在图样上的简化标注两种或多种工艺获得的同一表面的注法由几种不同的工艺方法获得的同一表面，当需要明确每种工艺方法的表面结构要求时，可按下图所示进行标注。图中Fe表示基体材料为钢，Ep表示加工工艺为电镀。三、表面结构在图样上的特殊标注三、表面结构在图样上的特殊标注用机加去除材料用电镀EP表示镀铬连续加工工序的表面结构、尺寸和表面处理的标注第一道工序：单向上限值，Rz＝6.3μm，“16%规则”（默认），默认评定长度及传输带，表面纹理没有要求，要求用去除材料的工艺。三、表面结构在图样上的特殊标注连续加工工序的表面结构、尺寸和表面处理的标注第二道工序：镀铬，无其他表面结构要求。三、表面结构在图样上的特殊标注连续加工工序的表面结构、尺寸和表面处理的标注第三道工序：单向上限值，仅对长为35mm的圆柱表面有效，Rz＝6.3μm，“16%规则”（默认），默认评定长度及传输带，表面纹理没有要求，磨削加工工艺。三、表面结构在图样上的特殊标注连续加工工序的表面结构、尺寸和表面处理的标注第三道工序：单向上限值，仅对长为35mm的圆柱表面有效，Rz＝6.3μm，“16%规则”（默认），默认评定长度及传输带，表面纹理没有要求，磨削加工工艺。三、表面结构在图样上的特殊标注表面粗糙度参公差配合与测量技术数及数值的选择表面粗糙度参数及数值的选择01参数Ra的概念直观，且Ra值用触针式轮廓仪测量比较容易，普遍采用。GB/T1031-2009推荐：当Ra值为0.025~6.3μm或Rz为0.1~25μm时候，优先选用Ra值。对于极光滑的表面和粗糙表面，采用Rz作为评定参数。当Ra值为6.3~100μm、Rz为25~400μm和Ra值为0.008~0.020μm、Rz为0.032~0.08μm时，用光切显微镜和干涉显微镜测Rz较为方便。一、评定参数的选择幅度参数的选择附加参数的选择对大多数表面来说，一般只给出给出Ra或Rz的允许值。与间距和形状特性有关的参数是附加评定参数，在有特殊要求时才选用。比如喷涂均匀、涂层有很好的附着性和光洁性等，应选用Rsm作为附加参数；对于有较高支承刚度和耐磨性要求的表面，应选用Rmr(c)作为附加参数。一、评定参数的选择二、表面粗糙度的数值幅度参数值Ra或Rz分基础系列和补充系列，优先选用基本系列的参数值，当基本系列不能满足要求时，可选取补充系列值。Ra的参数值（摘自GB/T1031—2009）（单位：μm）基本系列补充系列基本系列补充系列基本系列补充系列基本系列补充系列0.0080.0100.0120.1251.2512.50.0160.1601.6160.0200.0202.0200.0250.252.5250.0320.323.2320.0400.0404.0400.0500.505.0500.0630.636.3630.0800.0808.0800.1001.0010.0100在满足零件表面功能要求的情况下，尽量选用大一些的表面粗糙度值。三、表面粗糙度的选用原则一般情况下，同一个零件上，工作表面（或配合面）的表面粗糙度值应小于非工作面（或非配合面）的表面粗糙度值。摩擦面、承受高压和交变载荷的工作面的表面粗糙度值应小一些。表面粗糙度参数值应与尺寸公差和几何公差协调。确定零件表面粗糙度数值时，除有特殊要求的表面外，一般多采用类比法选取。同一公差等级的零件，小尺寸零件的表面粗糙度值比大尺寸零件的表面粗糙度值要小一些。三、表面粗糙度的选用原则要求耐腐蚀、密封性好的零件表面，其表面粗糙度值应小一些。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值。对于机械