5第四章 表面粗糙度及检测ppt课件

04 15 26 第四章表面粗糙度 表面粗糙度 是指加工表面具有较小间隙和微小峰谷的一种微观几何形状误差 旧称表面光洁度 危害 影响配合件接触刚性 降低机器寿命和精度 影响配合性质 工作精度 抗腐蚀性 影响手感 观感 本章基本内容 掌握表面粗糙度的基本概念 表面粗糙度的评定 选用 标注及测量 重点内容 表面粗糙度的评定 选用及标注 难点内容 表面粗糙度的评定 选用 操作技能 表面粗糙度的测量 原因 机械加工过程中 由于刀痕及切削过程中切屑分离时的塑性变形 工艺系统中的高颤振动 以及被加工表面摩擦等原因 致使被加工表面产生微量高低不平的痕迹 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 机械零件表面精度所研究和描述的对象是零件的表面形貌特性 零件的表面形貌可以分为三种成分 表面波纹度零件表面中峰谷的波长和波高之比等于50 1000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 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 第一节表面粗糙度 一 术语及定义 1 表面轮廓 平面与实际表面相交轮廓 2 s滤波器 滤掉比粗糙度波长更短的滤波器 3 c滤波器 确定粗糙度与波纹度之间相交界限的滤波器 4 原始轮廓 在应用 s滤波器之后的总的轮廓 是评定原始轮廓参数的基础传输带 长波截止波长 c和短长波截止波长 s之间的波长范围5 粗糙度轮廓 对原始轮廓采用 c滤波器抑制长波成分后形成的轮廓 由 s和 c来限定 6 粗糙度轮廓中线 用标称形式的线穿过粗糙度轮廓 按最小二乘法拟合所确定的中线 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 GB T3505 2009 GB T1031 2009 GB T131 2006中给出了有关术语及定义 04 15 26 7 取样长度lr 取样长度是用于判别和测量表面粗糙度时所规定的一段基准线长度 它在轮廓总的走向上量取 目的 规定和选取这段长度是为了限制和消弱表面波度对表面粗糙度测量结果的影响 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 8 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 二 粗糙度的评定参数国标规定评定参数有二个幅度参数 轮廓算术平均偏差Ra 轮廓的最大高度RZ 1 轮廓算术平均偏差Ra在取样长度lr内 轮廓纵坐标值的绝对值的算术平均值 Ra越大 表面越粗糙 或 Ra能充分反映表面微观几何形状高度方面的特性 但因受计量器具功能的限制 不用作过于粗糙或太光滑的表面的评定参数 2 轮廓最大高度RZ在取样长度lr内 轮廓最高峰顶线Zp和轮廓最低谷底线Zv之间的距离 两粗糙表面高度参数相近 但疏密不同 因此两个表面的密封性 耐磨性不同 国标规定了两个附加参数 轮廓单元的平均宽度Rsm轮廓的支承长度率Sm 3 轮廓单元的平均宽度Rsm在取样长度lr内 轮廓单元宽度Xs的平均值 4 轮廓的支承长度率Sm 在给定水平位置c上 轮廓的实体材料长度与评定长度的比率 三 评定参数的数值 根据GB T131 2006规定 1 表面结构的参数国家标准规定 评定表面结构质量的主要轮廓参数组有三个 R 轮廓参数 粗糙度参数 W 轮廓参数 波纹度参数 P 轮廓参数 原始轮廓参数 在零件图上主要用到的是粗糙度参数R 包括轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz 其中最常用的是轮廓算术平均偏差Ra 新定义 小写字母大写字母 下标大写字母 Ra 新 Ra 旧 参数改变 参数代号的写法改变 原Ry 最大高度 定义为Rz 原Rz 十点高度 不再使用 Ra不再为默认 评定参数的数值仍按我国原标准 100 50 25 四 表面粗糙度的符号 代号及标注 2 表面结构的符号表面结构的符号画法如图所示 表面结构的符号及附加标注的尺寸见下表 基本图形符号 对表面结构有要求的图形符号 简称基本符号 无补充说明时不能单独使用 扩展图形符号 基本符号加一短横 表示表面是用去除材料的方法获得 例如 车 铣 钻 磨 剪切 抛光 腐蚀 电火花加工 气割等 扩展图形符号 基本符号加一小圆 表示表面是用不去除材料的方法获得 例如 铸 锻 冲压变形 热轧 冷轧 粉末冶金等 或者是用于保持原供应状况的表面 包括保持上道工序的状况 完整图形符号 当要求标注表面结构特征的补充信息时 在允许任何工艺图形符号的长边上加一横线 在文本中用文字APA表示 完整图形符号 当要求标注表面结构特征的补充信息时 在去除材料图形符号的长边上加一横线 在文本中用文字MRR表示 完整图形符号 当要求标注表面结构特征的补充信息时 在不去除材料图形符号的长边上加一横线 在文本中用文字NMR表示 工件轮廓各表面的图形符号 用任何方法获得的表面粗糙度 Ra的上限值为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用不去除材料方法获得的表面粗糙度 Ra的上限值为3 2 m用去除表面材料的方法获得的表面 Ra的上限值为6 3 m 下限值为3 2 m 3 表面粗糙度代号的意义 4 表面粗糙度的标注方法 表面结构要求的一般标注表面结构要求对每一表面一般只标注一次 通常注写在可见轮廓线 尺寸界线 尺寸线或它们的延长线上 与尺寸的注写和读取方向一致 必要时 表面结构符号可用带箭头或黑点的指引线引出标注 注写在可见轮廓线上的符号尖端或箭头必须从材料外指向表面 如图所示 a b a b 必要时 表面结构要求还可以标注在公差框格的上方 如图所示 a b 表面结构要求的简化标注有相同表面结构要求的简化标注如果工件的多数表面 包括全部 有相同的表面结构要求 则其要求可统一标注在标题栏附近 此时 除全部表面有相同的表面结构要求外 表面结构的符号后面应有 在圆括号内给出无任何其他标注的基本符号 如图a所示 或在圆括号内给出不同的表面结构要求 如图b所示 a b 使用符号的简化标注当多个表面具有相同的表面结构要求或图纸空间有限时 可采用带字母的完整符号 以等式的形式 在图形或标题栏附近进行简化标注 如图a所示 也可以只使用表面结构符号 以等式的形式给出对多个表面的共同表面结构要求 如图b所示 a b 零件图上的标准示例 04 15 27 表面粗糙度代号 a1 a2处为粗糙度高度参数的允许值 m b处标注加工方法 镀涂或其它表面处理 c处标出取样长度 mm d标出加工纹理方向符号 e处标出加工余量 mm f处标出间距参数值 mm 或轮廓支承长度率 旧国家标准的GB T131 1993 04 15 27 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 高度参数的数值只有一个时 为高度参数值的上限 若有两个时 则分别为上 下限值当允许实测值中 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 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 标注示例 04 15 27 第二节零件表面粗糙度参数值的选择 一 表面粗糙度评定参数的选用 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 Ra 6 3 m 或过于光滑 Ra 0 025 m 当零件材料较软时 当测量面积很小时 Rz测量较方便 且弥补了不能测量极小面积表面的不足 因此被各国标准中广泛采用 对于需控制应力集中或疲劳强度的表面 可加选Rz 04 15 27 二 表面粗糙度参数值的选择原则 选择表面粗糙度参数值的基本原则是 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 同一零件上 工作表面比非工作表面粗糙度值小 摩擦表面应比非摩擦表面的粗糙度要求严格 滚动摩擦表面应比滑动摩擦表面的粗糙度要求严格 受循环载荷及易引起应力集中的部位 如圆角 沟槽应选较小的高度特性参数值和间距特性参数值 配合性质要求稳定的结合面 配合间隙较小的间隙配合表面以及要求连接可靠 受重载的过盈配合表面等 应选择较小的高度特性参数 配合性质相同时 零件尺寸越小则表面要求越严 同一公差等级时 小尺寸比大尺寸 轴比孔要求严 04 15 27 三 表面粗糙度参数值的选用方法 用类比法确定 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T 它们之间的关系可参照以下对应关系 P122 123表4 7 04 15 27 第三节表面粗糙度的测量 一 比较法 比较法是车间常用的方法 将被测表面对照粗糙度样板 用肉眼判断或借助于放大镜 比较显微镜比较 也可用手摸 指甲划动的感觉来判断被